(57)【要約】【課題】本発明は受動素子であるソーフィルターを用いてデジタルデータをアナログ通信路を通して伝送できるよう周波数変調するソーフィルターを用いたデータ送信器及びデータ送受信器装置に関するものである。【解決手段】チャープ変調用ソーフィルターの周波数変移特性を変形して、相互区分可能な非線形的な周波数変移特性を有する２つ以上のアップ/ダウンチャープ信号を発生させ、上記アップ/ダウンチャープ信号を所定ビートの２値情報別に割り当てて、 送信データに応じて上記２つ以上のアップ/ダウンチャープ信号中、該当するチャープ信号を選択して送り出すよう構成される。【選択図】図５
2006304258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定周期でパルス信号を出力するパルス発生器；
上記パルス発生器のパルス信号が入力される一つの入力端と上記入力端に選択的に接続される複数の出力端を具備し、上記パルス発生器から出力されたパルス信号を複数の出力端のうちの一つから選択出力するスイッチ；
上記スイッチの複数の出力端にそれぞれ接続され、入力されたパルス信号をチャープ変調し相互区分可能な非線形的な周波数変移特性を有するチャープ信号を出力する複数のソーフィルター（ＳＡＷ  ｆｉｌｔｅｒ）からなるソーフィルターアレイ；及び
所定ビートのデータと上記複数のチャープ信号が一対一で対応され設定されており、送信データが入力されたら上記送信データに対応されるチャープ信号が出力されるよう上記スイッチを制御する制御器を具備し、
送信データを相互区分可能な非線形的周波数変移特性を有するチャープ信号に変換するソーフィルターを用いたデータ送信器。
【請求項２】
上記ソーフィルターアレイから出力されたチャープ信号を電力増幅してアンテナを通して送り出す電力増幅器をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のソーフィルターを用いたデータ送信器。
【請求項３】
上記ソーフィルターアレイは
【数１】
2006304258.tif 000017
（ここで、ｓは時間軸上に表される信号（以下、チャープ信号とする）、Ａは上記信号ｓの振幅であり、Ｂは拡散帯域幅、Ｃはチャープ変調振幅として
【数２】
2006304258.tif 000018
である。Ｔはチャープ周期、ｎは上記周期Ｔ内におけるチャープ変調回数として、０以上の自然数であり、ｆｍはチャープ変調周波数であり、上記時間ｔは
【数３】
2006304258.tif 000019
である。）
を満足する複数のソーフィルターを含むことを特徴とする請求項１に記載のソーフィルターを用いたデータ送信器。
【請求項４】
上記ソーフィルターアレイは
【数４】
2006304258.tif 000020
（ここで、ｓは時間軸上に表される信号（以下、チャープ信号とする）、Ａは上記信号ｓの振幅であり、Ｂは拡散帯域幅、Ｃはチャープ変調振幅として
【数５】
2006304258.tif 000021
である。Ｔはチャープ周期、ｎは上記周期Ｔ内におけるチャープ変調回数として、０以上の自然数であり、ｆｍはチャープ変調周波数であり、上記時間ｔは
【数６】
2006304258.tif 000022
である。）
を満足する複数のソーフィルターを含むことを特徴とする請求項１に記載のソーフィルターを用いたデータ送信器。
【請求項５】
上記ソーフィルターアレイは
パルス信号をチャープ変調して線形的な周波数増加特性を有するアップ（ｕｐ）チャープ信号を出力するソーフィルターと、
パルス信号をチャープ変調して線形的な周波数減少特性を有するダウン（ｄｏｗｎ）チャープ信号を出力するソーフィルターをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のソーフィルターを用いたデータ送信器。
【請求項６】
相互区分可能な非線形的な周波数変移特性を有する複数のチャープ信号に既設定されたビート単位の情報を割り当てた後、送信データを該チャープ信号に変換して送り出す送信器；及び
上記送信器から送り出された信号を受信し、受信信号の周波数変移状態を判別して受信データを決定する受信器より成るソーフィルターを用いたデータ送受信器装置。
【請求項７】
上記送信器は
一定周期でパルス信号を出力するパルス発生器；
上記パルス発生器のパルス信号が入力される一つの入力端と上記入力端に選択的に接続される複数の出力端を具備し、上記パルス発生器から出力されたパルス信号を複数の出力端のうちの一つから選択出力するスイッチ；
上記スイッチの複数の出力端にそれぞれ接続され、入力されたパルス信号をチャープ変調し相互区分可能な非線形的な周波数変移特性を有するチャープ信号を出力する複数のソーフィルター（ＳＡＷ  ｆｉｌｔｅｒ）からなるソーフィルターアレイ；及び
所定ビートのデータと上記複数のチャープ信号が一対一で対応され設定されており、送信データが入力されたら上記送信データに対応されるチャープ信号が出力されるよう上記スイッチを制御する制御器から構成されることを特徴とする請求項６に記載のソーフィルターを用いたデータ送受信器装置。
【請求項８】
上記送信器は
上記ソーフィルターアレイから出力されたチャープ信号を電力増幅してアンテナを通して送り出す電力増幅器をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のソーフィルターを用いたデータ送受信器装置。
【請求項９】
上記ソーフィルターアレイは
【数７】
2006304258.tif 000023
（ここで、ｓは時間軸上に表される信号（以下、チャープ信号とする）、Ａは上記信号ｓの振幅であり、Ｂは拡散帯域幅、Ｃはチャープ変調振幅として
【数８】
2006304258.tif 000024
である。Ｔはチャープ周期、ｎは上記周期Ｔ内におけるチャープ変調回数として、０以上の自然数であり、ｆｍはチャープ変調周波数であり、上記時間ｔは
【数９】
2006304258.tif 000025
である。）
を満足する複数のソーフィルターを含むことを特徴とする請求項７に記載のソーフィルターを用いたデータ送受信器装置。
【請求項１０】
上記ソーフィルターアレイは
【数１０】
2006304258.tif 000026
（ここで、ｓは時間軸上に表される信号（以下、チャープ信号とする）、Ａは上記信号ｓの振幅であり、Ｂは拡散帯域幅、Ｃはチャープ変調振幅として
【数１１】
2006304258.tif 000027
である。Ｔはチャープ周期、ｎは上記周期Ｔ内におけるチャープ変調回数として、０以上の自然数であり、ｆｍはチャープ変調周波数であり、上記時間ｔは
【数１２】
2006304258.tif 000028
である。）
を満足する複数のソーフィルターを含む請求項７に記載のソーフィルターを用いたデータ送受信器装置。
【請求項１１】
上記ソーフィルターアレイは
パルス信号をチャープ変調して線形的な周波数増加特性を有するアップ（ｕｐ）チャープ信号を出力するソーフィルターと、
パルス信号をチャープ変調して線形的な周波数減少特性を有するダウン（ｄｏｗｎ）チャープ信号を出力するソーフィルターをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のソーフィルターを用いたデータ送受信器装置。
【請求項１２】
上記受信器は
受信された信号の大きさを一定の大きさに調整するリミティング増幅器；及び
上記リミティング増幅器から出力される信号の周波数変移状態を判別して受信データ値を決定する周波数判別器を含むことを特徴とする請求項６に記載のソーフィルターを用いたデータ送受信器装置。
【請求項１３】
上記受信器は
受信された信号から設定帯域外信号を取り除いて上記リミティング増幅器に出力する帯域通過フィルター；
上記周波数判別器から出力された判別信号から雑音信号を取り除く低域通過フィルター；
上記低域通過フィルターを通過した判別信号をデジタルデータに変換するアナログデジタルコンバータをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載のソーフィルターを用いたデータ送受信器装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は所定のデータを無線信号で通信するための無線送受信器に関するものであって、特に受動素子であるソーフィルターを用いてデジタルデータをアナログ通信路を通して伝送できるよう周波数変調するソーフィルターを用いたデータ送信器及びデータ送受信器装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯通信及びジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ）のようなセンサーネットワーク標準に対する研究が活発に行われているが、特にジグビーは低電力、低コスト、低速が特徴である２．４ＧＨｚ基盤のホームオートメーション及びデータのための無線ネットワーク規格として、ＩＥＥＥ８０２．１５．４において標準化が定められたもので、デュアルＰＨＹ型で、周波数帯域は２．４ＧＨｚと８６８/９１５ＭＨｚ、モデム方式はＤＳＳＳ(Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｅｃｕｒｅ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ)を使用し、半径３０ｍ内で２０〜２５０ｋｂｐｓの速度でデータを伝送する大規模無線センサー網を構成する技術を言う。
【０００３】
上記のようなセンサーネットワークの場合、設置及び利便性のためにバッテリーの電源で長期間の通信時間が保障できる高効率、低電力特性の無線送受信器が要求される。
【０００４】
図１は、一般的なデータの送受信器の一例を示すものであって、ａは送信器の構造を示し、ｂは受信器を示したものである。
【０００５】
上記図１のａ、ｂを参照すれば、従来の送信器はデジタルアナログ変換器(ＤＡＣ)１１を通して、送信データをアナログ信号に変換した後、上記アナログ信号を位相同期ループ(Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋ Ｌｏｏｐ、ＰＬＬ)１２に印加し、電圧制御発振器１３の発振周波数を制御するよう構成される。
【０００６】
上記ＦＭ変調方式は送信データビートの状態値に応じて周波数を異にし送り出す方式で、上記ＰＬＬ１２及び電圧制御発振器１３によって、送信信号は対応する周波数信号に変換され出力される。
【０００７】
そして、上記電圧制御発振器１３から出力されるＦＭ変調された送信信号は電力増幅器(Ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＰＡＭ)１４を通して送出電力で増幅してアンテナに印加する。
【０００８】
受信器は、図１ｂに示すように、アンテナに受信された無線信号を帯域通過フィルター１５を通過させ、設定帯域の周波数信号のみを得た後、低雑音増幅器(Ｌｏｗ  ｎｏｉｓｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＬＮＡ)１６を通して低雑音増幅させる。その後、周波数識別器１７を通して受信信号の周波数値を識別し、その識別結果をアナログ/デジタル変換器（ＡＤＣ）１９で０と１のビート値からなるデジタルデータに変換する。
【０００９】
上述したように、従来のＦＭ変調方式を利用した送信器のみならず、大部分の通信機器に使用される送信器は基本的にＰＬＬと電圧制御発振器とミキサー等の能動素子を必要とする。ところが、このような能動素子は所定水準以上の電力が供給されないと動作しない素子であるので、電力消耗が高いという問題点がある。
【００１０】
とりわけ、ジグビー方式の無線ネットワークに適用される通信機器の場合、ほぼ半永久的に使用できるようにするため、低電力の設計が不可欠であるが、上述した従来の送受信器では低電力設計に限界がある。
【００１１】
従って、センサーネットワーク等のために、根本的に電力消耗の大きい能動素子の使用を最少化するには、低電力、高効率通信機器の実現を可能にするための新たな送受信器が必要である。
【００１２】
チャープ(ｃｈｉｒｐ) 変調はスペクトル拡散変調の一つの方式として、設定された拡散帯域幅内の周波数信号を、設定された時間の間上昇させたり、下降させる変調方式を言う。こうしたチャープ変調は周波数別遅延時間が異なるよう設計された分散トランスデューサ(ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ)で具現されるソーフィルターを用いて実現される。
【００１３】
図２は、既存のチャープ変調を利用した通信システムを表したものであって、送信側において一周期のパルス信号２１をアップ（ｕｐ）-チャープ用ソーフィルター２２に印加し、上記アップ-チャープ用ソーフィルター２２から出力されるアップチャープ信号２３をアンテナに送り出す。受信側おいては、上記アップ-チャープ用ソーフィルター２２と反対の周波数変移（偏移）特性を有するダウン（ｄｏｗｎ）-チャープ用ソーフィルター２４を具備し、アンテナに受信されたチャープ信号２３を上記ダウン-チャープ用ソーフィルター２４に印加し、ダウンチャープ変調を行ってパルス信号２５を出力する。
【００１４】
図３のａ、ｂは、一般的なアップ/ダウンチャープ信号の特性を示すものであって、アップチャープ信号はａに示すように、設定された帯域(例えば、１０ＭＨｚ〜７０ＭＨｚ)の周波数信号を設定された拡散時間(例えば、１ｎｓｅｃ)内で分散させたもので、時間による周波数変化が線形的な増加特性を表す。これに反して、ダウンチャープ信号はｂに示すように、設定された帯域(例えば、１０ＭＨｚ〜７０ＭＨｚ)内の周波数信号を設定された拡散時間(例えば、１ｎｓｅｃ)内で分散させたもので、時間対周波数変化特性は線形的な減少特性を表す。
【００１５】
このようなチャープ変調方式は、現在レーダー高度計、合成開口レーダーなどのレーダーに主に用いられており、データ送受信分野においては用いられていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上述した従来の問題点を解決するために提案されたものであって、その目的は受動素子であるソーフィルターを利用してデジタルデータをアナログ通信路を通して伝送できるよう周波数変調するソーフィルターを用いたデータ送信器及びデータ送受信器装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した目的を達成するための構成手段として、本発明によるデータ送信器は一定周期でパルス信号を出力するパルス発生器；上記パルス発生器のパルス信号が入力される一つの入力端と上記入力端に選択的に接続される複数の出力端を具備し、上記パルス発生器から出力されたパルス信号を複数の出力端のうちの一つから選択出力するスイッチ；上記スイッチの複数の出力端にそれぞれ接続され、入力されたパルス信号をチャープ変調して相互区分可能な非線形的な周波数変移特性を有するチャープ信号を出力する複数のソーフィルターから成るソーフィルターアレイ；及び所定ビートのデータと上記複数のチャープ信号を一対一で対応され設定されており、送信データが入力されたら上記送信データに対応されるチャープ信号が出力されるよう上記スイッチを制御する制御器を具備し、送信データを相互区分可能な非線形的周波数変移特性を有するチャープ信号に変換することを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明によるデータ送信器は、上記ソーフィルターアレイから出力されたチャープ信号を電力増幅してアンテナを通して送り出す電力増幅器をさらに含むことができる。
【００１９】
また、本発明によるデータ送信器において、上記ソーフィルターアレイは
【数１】
2006304258.tif 000003
及び/又は
【数２】
2006304258.tif 000004
（ここで、ｓは時間軸上に表される信号（以下、チャープ信号とする）、Ａは上記信号ｓの振幅であり、Ｂは拡散帯域幅、Ｃはチャープ変調振幅として
【数３】
2006304258.tif 000005
である。Ｔはチャープ周期、ｎは上記周期Ｔ内におけるチャープ変調回数として、０以上の自然数であり、ｆｍはチャープ変調周波数であり、上記時間ｔは
【数４】
2006304258.tif 000006
である。）
を満足する複数のソーフィルターを含んでなる。
【００２０】
また、上記ソーフィルターアレイはパルス信号をチャープ変調し線形的な周波数増加特性を有するアップチャープ信号を出力するソーフィルターと、パルス信号をチャープ変調して線形的な周波数減少特性を有するダウンチャープ信号を出力するソーフィルターをさらに含むことが可能である。
【００２１】
さらに、本発明は上述したように構成されて相互区分可能な非線形的周波数変移特性を有する複数のチャープ信号に既設定されたビート単位の情報を割り当てた後、送信データを該チャープ信号に変換し送り出す送信器；及び上記送信器から送り出された信号を受信し、受信信号の周波数変移状態を判別して受信データを決定する受信器より成るデータ送受信器装置を提案する。
【００２２】
上記本発明によるデータ送受信器装置において、上記送信器は、一定周期でパルス信号を出力するパルス発生器；上記パルス発生器のパルス信号が入力される一つの入力端と上記入力端に選択的に接続される複数の出力端を具備し、上記パル発生器から出力されたパルス信号を複数の出力端のうちの一つから選択出力するスイッチ；上記スイッチの複数の出力端にそれぞれ接続され、入力されたパルス信号をチャープ変調して相互区分可能な非線形的な周波数変移特性を有するチャープ信号を出力する複数のソーフィルターからなるソーフィルターアレイ；及び所定ビートのデータと上記複数のチャープ信号が一対一で対応され設定されており、送信データが入力されたら上記送信データに対応されるチャープ信号が出力されるよう上記スィッチを制御する制御器で構成され、上記受信器は受信された信号の大きさを一定の大きさに調整するリミティング増幅器；及び上記リミティング増幅器から出力される信号の周波数変移状態を判別し受信データ値を決定する周波数判別器を含んで構成される。
【００２３】
また、上記データ送受信器装置において、上記受信器は、受信された信号で設定帯域外信号を取り除いて上記リミティング増幅器に出力する帯域通過フィルター；上記周波数判別器から出力された判別信号で雑音信号を取り除く低域通過フィルター；上記低域通過フィルターを通過した判別信号をデジタルデータに変換するアナログデジタルコンバータをさらに含むことが可能である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は無線信号を通じてデータを通信する無線通信機器において、送信端に用いられる能動素子の数を減少させ、送信端の電力消耗量をさらに減少させることが可能であり、その結果低電力通信機器の設計が可能になるようにする優れた効果がある。また、本発明によるデータ送信器は相互区分可能なチャープ信号を発生させデータ送信に利用することにより、パルス１周期当たり送信可能なデータ量を増加させることが可能である。さらに、本発明の送信器を含んだデータ送受信器装置は送信器から送り出されたチャープ信号の周波数変移形態を判別することにより、簡単に受信データが判断できる優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付の図面を参照して本発明の構成及び作用について具体的に説明する。
【００２６】
図５は、本発明によるデータ送信器のブロック構成図である。
【００２７】
上記図５を参照して、本発明のデータ送信器は、一定周期でパルス信号を出力するパルス発生器５１と、上記パルス発生器５１の出力に接続される一つの入力端と上記入力端に選択的に接続される複数の出力端からなり上記パルス信号を複数の出力端のうちの一つから選択出力させるスイッチ５２と、上記スイッチ４２の複数出力端にそれぞれ接続され相互区分可能な非線形的周波数変移（偏移）特性を表すアップ/ダウンチャープ信号を出力する複数のチャープソーフィルター(５３ａ〜５３ｄ)からなるソーフィルターアレイ５３と、上記ソーフィルターアレイ５３から出力される複数のアップ/ダウンチャープ信号をそれぞれ既設定されたビートのデータに割り当て、送信データが入力されると、上記送信データに対応するアップ/ダウンチャープ信号が出力されるよう上記スイッチ４２を制御する制御器５４と、上記ソーフィルターアレイ５３から出力されたアップ/ダウンチャープ信号を電力増幅してアンテナを通して送り出す電力増幅器５５からなる。
【００２８】
上記構成において、パルス発生器５１から発生されたパルス信号はスイッチ５２を通してソーフィルターアレイ５３に印加され、上記パルス信号がどのソーフィルター(５３ａ〜５３ｄ)に印加されるかによってソーフィルターアレイ５３から出力されるチャープ信号が決定される。制御器５４はパルスの発生周期に合わせ送信データ値に応じてスイッチ５２を制御することで、パルスの１周期毎に送信データとして割り当てられたチャープ信号が送信される。
【００２９】
従って、上記ソーフィルターアレイ５３から出力される区分可能なチャープ信号の数によってパルス１周期毎に送信可能なデータ量が決まる。すなわち、一周期当たり送信可能なデータビート数をａとすると、ソーフィルターアレイ５３から発生されるチャープ信号の数(すなわち、ソーフィルター(５３ａ〜５３ｄ)の数)をＮとすると、これらはＮ=２ａの関係にある。すなわち、上記ソーフィルターアレイ５３から発生される相互区分可能なチャープ信号の種類が増加されるほどパルス一周期当たり送信されるデータ量が増加される。
【００３０】
このため、本発明では既存のダウンチャープ信号とアップチャープ信号を一定の規則に従って変形させ、相互区分可能なチャープ信号の数を増加させ、その結果データ送信量を増加させようとする。
【００３１】
すなわち、上記ソーフィルターアレイ５３から出力される複数のアップ/ダウンチャープ信号は図３ａ、ｂに示す一般的なアップチャープ信号とダウンチャープ信号の周波数変移特性を変形させたものであり、さらに具体的にアップチャープ信号とダウンチャープ信号の時間帯周波数グラフを＋サイン（ｓｉｎ）波及び−サイン波形状に変形させたものである。このような変形されたチャープ信号は周波数変移状態を確認することで相互区分可能である。
【００３２】
上記ソーフィルターアレイ５３から出力されるアップチャープ信号(ｓｕｐ(ｔ))は次の数学式１のように定義される。
【数５】
2006304258.tif 000007
【００３３】
また、上記ソーフィルターアレイ５３から出力されるダウンチャープ信号（ｓｄｏｗｎ（ｔ））は数学式２のように定義される。
【数６】
2006304258.tif 000008
【００３４】
上記数学式１、２において、ｓは時間軸上に表される信号(以下、チャープ信号とする)、Ａは上記信号ｓの振幅で、Ｂは拡散帯域幅、Ｃはチャープ変調振幅として
【数７】
2006304258.tif 000009
である。Ｔはチャープ周期、ｎは上記周期Ｔ内におけるチャープ変調回数として、０以上の自然数であり、ｆｍはチャープ変調周波数であり、上記時間ｔは
【数８】
2006304258.tif 000010
である。
【００３５】
すなわち、本発明によるアップ/ダウンチャープ信号は時間ｔによって周波数が変わるコサイン（ｃｏｓｉｎ）信号である。
【００３６】
本発明によるチャープ信号は上記数学式１、２において、チャープ信号の振幅、拡散帯域幅、変調振幅、拡散時間は固定された値であり、変調回数ｎを異にすることで、チャープ信号の周波数変移特性を変化させる。
【００３７】
例えば、ｎ＝０にする場合、数学式１、２において
【数９】
2006304258.tif 000011
が全て０になり、該チャープ信号は図３のａ、ｂに示した一般的なアップ/ダウンチャープ信号になる。そして、上記ｎを１以上に設定すると、図３のａ、ｂに示す一般的なアップ/ダウンチャープ信号の周波数が
【数１０】
2006304258.tif 000012
程変化される。
【００３８】
図４のａ〜ｄは、上記でｎ＝１の場合の本発明によるアップ/ダウンチャープ信号を示すものである。
【００３９】
さらに具体的に説明すれば、図４ａはアップチャープ信号の遅延時間別周波数値を
【数１１】
2006304258.tif 000013
程変化させたものであって、上記チャープ信号の周波数変移特性は低周波数において徐々に高くなってから落ちた後再び高くなる形態を表す。
【００４０】
図４ｂはアップチャープ信号の時間別周波数値を
【数１２】
2006304258.tif 000014
程変化させたものであって、上記チャープ信号の周波数変移特性は拡散時間以内で周波数が緩やかに高くなってから急激に高くなった後低くなる形態を有する。
【００４１】
図４ｃは、ダウンチャープ信号の時間別周波数値段を
【数１３】
2006304258.tif 000015
程変化させたものであって、上記ダウンチャープ信号の周波数変移特性は高周波において徐々に低くなってから高くなった後、再び低くなる形態を表す。
【００４２】
図４ｄは、ダウンチャープ信号の時間別周波数値を
【数１４】
2006304258.tif 000016
程変化させたものであって、上記チャープ信号の周波数変移特性は時間経過につれ高周波において緩く低くなってから急激に低くなった後再び高くなる形態を表す。
【００４３】
本発明において、ｎは１より大きい値になっても各チャープ信号間の周波数変移特性は区分可能になる。
【００４４】
上記のように変形された４つのチャープ信号は周波数変移側面で相互区分可能なので、上記４つのチャープ信号をデータに割り当てる場合、一つのチャープ信号に２ビートのデータを割り当てることが可能になる。さらに、上記４つのチャープ信号と変形されなかった一般的アップ/ダウンチャープ信号(図３に図示)をともに使用した場合、６つの区分可能なチャープ信号が存在するので、一つのチャープ信号毎に３ビートのデータを割り当てることが可能になる。以上のように本発明はチャープ信号の変形を通じてデータ送信量を増加させることが可能になる。
【００４５】
さらに、上記図４のａ〜ｄに示す変形されたチャープ信号を発生させるチャープ変調用ソーフィルターはソーフィルターの電極指間隔を調整することにより実現可能であり、このようなチャープソーフィルターの設計については一般的に良く知られている。上記図４のａ〜ｄにおいて、各グラフの右側に該周波数変移特性を有するチャープ変調を行うソーフィルター(５３ａ〜５３ｄ)の分散トランスデューサ構成例を示した。上記図４に示すソーフィルター(５３ａ〜５３ｄ)は実施例として図示しただけであって、本発明の範囲を制限するためのものではない。
【００４６】
次に、ソーフィルターアレイ５３が上記図４に示す４つのソーフィルター(５３ａ〜５３ｄ)で構成される場合を例にあげ、本発明によるデータ送信器の送信過程を説明する。
【００４７】
先ず、送信するデータは制御器５４に入力される。上記制御器５４は入力された送信データを既設定されたビート単位ａ(例えば、２ビート)に区分して、各データビートの状態値をチェックする。例えば、１０１１００１１の送信データが入力される場合、１０、１１、００、１１でデータを区分する。
【００４８】
また、上記制御器５４にはソーフィルターアレイ５３の２ａ個のソーフィルター(５３ａ〜５３ｄ)と、２ａ個のａビートデータが一対一にマッチングされるマッピングテーブルを具備しており、上記マッピングテーブルを参照して上記入力されたａビートの送信データに該当するソーフィルター(５３ａ〜５３ｄのうちの一つ)が接続されるようスイッチ５２に制御信号を印加する。
【００４９】
これにより、上記スイッチ５２はスイッチング動作して上記パルス発生器５１から出力されたパルス信号を該ソーフィルター(５３ａ〜５３ｄ)に伝達する。
【００５０】
上記スイッチ５２からパルス信号の入力を受けたソーフィルター(５３ａ〜５３ｄ)は入力されたパルス信号をチャープ変調して各々の周波数変移特性を有するチャープ信号を出力し、上記ソーフィルター(５３ａ〜５３ｄ)から出力されたチャープ信号は電力増幅器５５によって電力増幅されてアンテナを通して送り出される。
【００５１】
上記によって、送信する２進データはチャープ信号に変換され送信される。上記チャープ信号は全てＦＭ変調信号と類似する形態の信号であって、周波数変移特性によって区分可能なものであるので、受信側では受信信号の周波数を検出して、周波数変移過程をチェックすることにより元の送信データ、００、０１、１０、１１を復元することができる。従って、受信側では上記パルス信号の周期と同期して、所定時間(拡散時間)の間の受信信号の周波数変移状態をチェックすることにより、受信信号におけるデータ復元が可能である。
【００５２】
図６は、本発明によるデータ送受信器装置で利用される受信器の一例を示すブロック図である。本発明によるデータ送受信器装置に具備される受信器は一般的なＦＭ受信器と類似する。
【００５３】
上記図６を参照すれば、本発明による受信器は、基本的にアンテナに受信された受信信号の大きさを均一に調整するリミティング増幅器６２と、上記リミティング増幅器６２から入力された信号の周波数を判別する周波数判別器６３を含む。
【００５４】
上記リミティング増幅器６２は周波数を正確に検出するよう受信信号の大きさを均一に調整するものであり、周波数判別器６３は上記リミティング増幅器６２から入力された信号の周波数を判別して、受信信号の周波数変移形態を確認し、それから受信データが復元できるようにする。
【００５５】
上記において、周波数判別器６３に上記判別された周波数の変移状態をチェックして受信データを判断する機能まで含ませることができ、その他に通信機器のＣＰＵなどでは上記周波数判別器６３から判別された周波数の変移状態をチェックして受信データを判断するようにできる。
【００５６】
上記周波数判別器６３で受信信号の周波数判別は、所定サンプリング周期で受信された信号をカウンティングして行うことができ、さらに判別された周波数値から周波数変移形態をチェックして受信データを決定する機能まで具備することができる。
【００５７】
さらに、上記受信器は、混信及び雑音による受信感度の低下を防止するためにアンテナに受信された信号から設定帯域外信号を取り除いて上記リミティング増幅器６２に出力する帯域通過フィルター６１と、上記周波数判別器６３から出力された周波数判別信号から雑音信号を取り除く低域通過フィルター６４と、上記低域通過フィルター６４を通過した周波数判別信号をデジタルデータに変換するアナログデジタルコンバータ６５をさらに含むことができる。
【００５８】
上記帯域通過フィルター６１の通過帯域は上記送信器のソーフィルターアレイ５３に具備されたソーフィルターの拡散帯域に設定され、上記変調帯域外の信号を取り除き、その結果受信データに対する信頼性を高めることができる。
【００５９】
以上のように構成された受信器で、本発明によるデータ送信器から送り出された信号を受信する場合、上記リミティング増幅器６２の出力信号は図７のように表される。
【００６０】
上記図７において、ａは受信された信号が一般的な線形特性を有するアップチャープ信号である場合のリミティング増幅器６２の出力波形であって、受信信号が拡散時間(１ｎｓｅｃ)の間低周波数から高周波数へと変移することが判る。そして、図７のｂは上記図４のａに示すソーフィルター５３ａから出力された＋サイン波形態に周波数変調されたアップチャープ信号を受信した場合のリミティング増幅器６２の出力波形であって、上記出力波形において低い周波数で周波数が高くなりその後中間で再び低くなってから急激に高くなる周波数変移状態を確認することができる。図７のｃは図４のｂに示すソーフィルター５３ｂから出力された−サイン波形態に周波数変調されたアップチャープ信号を受信した場合のリミティング増幅器６２の出力波形として、上記出力信号において低周波数で徐々に増加し略０．７ｎｓｅｃ以後から低くなる周波数変移状態が判る。図７のｄは一般的なダウンチャープ信号を受信した場合のリミティング増幅器６２の出力波形として、受信信号の周波数が高周波数において一定の割合で低くなることが判る。図７のｅは図４のｃに示すソーフィルター５３ｃから出力された＋サイン波形態に周波数変調されたダウンチャープ信号を受信した場合のリミティング増幅器６２の出力波形を示すものであって、略０．６ｎｓｅｃまでは周波数が低くなってから略０.８ｎｓｅｃ付近までは高くなり、その後再び低くなることが判る。図７ｆは図４ｄに示すソーフィルター５３ｄから出力された−サイン波形態に周波数変調されたダウンチャープ信号を受信した場合のリミティング増幅器６２の出力波形を表す。上記ｆに表された波形をみてみると、高周波数において周波数変化がほぼなかったが、後半部において急激に低くなるのが判る。
【００６１】
上記図７のａ〜ｆに示す受信信号を相互に比べると、周波数変移状態が確実に区分されることが判り、図７の場合、受信信号を一定間隔で３区間に分け受信信号をカウンティングすると、上記図７に示す６つのチャープ信号を相互区分することができ、上記判別された結果に応じて受信データを復元することができる。
【００６２】
図８は図５に示す送信器と、図６に示す受信器で具現されたデータ送受信器装置から表される信号の送受信過程を示すものであって、図８ａはパルス発生器５１から出力されるパルス信号を示し、ｂは送信端から送り出される信号の周波数変化を表したものであり、ｃは上記送信器から送り出される送信信号を示し、ｄは受信器のリミティング増幅器６２の出力信号を示すものである。
【００６３】
すなわち、図８ａのように１ｎｓｅｃ間隔でパルス信号が発生される場合、送信端では１ｎｓｅｃ間隔で送信データに応じて周波数変移特性が変わり、これに図８ｃのように各々の周波数変移特性で変調されたチャープ信号が１ｎｓｅｃ単位で送り出される。上記ｃの送信信号を受信した受信器のリミティング増幅器６２の出力波形はｄのように表される。従って、１ｎｓｅｃ単位で周波数変移形態を追跡することにより、受信信号を区分することができ、その結果データ判別が可能になる。
【００６４】
上記本発明によるデータ送信装置はミキサーやＰＬＬなどのような能動素子を除去することにより、送信端における電力消耗量を減少させることが可能であり、デジタルモデムやデジタル/アナログ変換器なしで送信データを無線送信信号に直ちに変換することで、送信端の構成を簡略化させることが可能である。また、相互区分可能な多様なチャープ信号を利用することにより、一パルス周期当たり送信可能なデータ量をさらに増加させることが可能である。
【００６５】
一方、上述した本発明の説明では具体的な実施例に関して説明したが、上記に限定されず、様々な変形が本発明の範囲から外れないように成ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】従来のデータ送受信器装置の構成を示すブロック図である。
【図２】一般的なチャープ通信システムを示すブロック図である。
【図３】一般的なアップ/ダウンチャープ信号の周波数特性を示すものである。
【図４】本発明によって変形されたアップ/ダウンチャープ信号及び上記チャープ信号を出力するためのソーフィルターを示す図面である。
【図５】本発明によるデータ送信器の基本構成を示すブロック構成図である。
【図６】本発明によるデータ送受信器装置において受信器のブロック構成図である。
【図７】本発明によるデータ受信器において、リミティング増幅器の出力信号を示すものである。
【図８】本発明によるデータ送受信器装置において、データの送受信過程を説明するためのものである。
【符号の説明】
【００６７】
５１      パルス発生器
５２      スイッチ
５３      ソーフィルター
５４      制御器
５５      電力増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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