(57)【要約】【課題】インパルスを用いたＵＷＢ無線通信を実施する場合に、干渉の検出を容易にすること。【解決手段】２種類のインパルス状のＵＷＢ無線信号を異なるタイミングで送信することにより、受信側が、送信側の特徴を受信した無線信号に基づき把握可能にする。送信パターンは、例えば一定の周期で複数のパルスが交互に現れる繰り返しパターンとする。時間幅が違う複数のパルスを用いることにより、受信電力に違いが現れるようにする。受信側では受信した無線信号の包絡線検波により受信レベルを検出し、受信レベルの変動パターンに基づいて送信元の特徴を検知する。受信側では、検出した変動パターンの基準状態に対する崩れの程度に基づき電波の干渉を判定する。複数のパルスを送出する毎に休止区間を設ける。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の無線送信機から送信した無線信号を無線受信機で受信する際に、前記無線受信機が受信した無線信号における干渉を検出するための無線信号の干渉検出方法であって、
前記無線送信機から送信する無線信号の中に、互いに時間幅が異なる少なくとも２種類のインパルス信号を、時間軸上で互いにずれたタイミングで現れるように含め、
前記無線受信機が受信した無線信号を処理する際に、受信した無線信号における受信強度の変動に基づいて、目的の無線信号と他の無線信号との干渉を検出する、
ことを特徴とする無線信号の干渉検出方法。
【請求項２】
少なくとも２種類の前記インパルス信号を組み合わせた無線信号を、一定の時間周期で前記無線送信機から繰り返し送信し、
前記無線受信機が受信した無線信号を処理する際に、受信した無線信号における受信強度の周期的な変動パターンに基づいて、目的の無線信号と他の無線信号との干渉を検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線信号の干渉検出方法。
【請求項３】
前記無線受信機が受信した無線信号を処理する際に、受信した無線信号における受信強度の周期的な変動パターンを検出し、前記変動パターンにおける変動幅と閾値との比較の結果に基づき目的の無線信号と他の無線信号との干渉を検出する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線信号の干渉検出方法。
【請求項４】
前記受信した無線信号における受信強度の変動パターンが、予め定められた変動パターンと一致しない場合には、当該無線信号を破棄する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線信号の干渉検出方法。
【請求項５】
無線信号を送信する無線送信機と、無線信号を受信する無線受信機とを備える無線通信システムであって、
前記無線送信機は、互いに時間幅が異なる少なくとも２種類のインパルス信号を発生する複数のパルス発生部を有し、無線信号に、前記複数のパルス発生部が発生する複数種類のインパルス信号を、時間軸上で互いにずれたタイミングで現れるように含めて送信し、
前記無線受信機は、受信した無線信号を処理する際に、受信した無線信号における受信強度の変動に基づいて、目的の無線信号と他の無線信号との干渉を検出する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
無線信号を受信する無線受信機であって、
受信した無線信号を処理する際に、受信した無線信号の受信強度に関する所定の変動パターンを検知した場合に、前記変動パターンの変動幅の大小に基づいて、目的の無線信号と他の無線信号との干渉を検出する干渉判定部、
を備えたことを特徴とする無線受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線信号の干渉検出方法、無線通信システムおよび無線受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信を行う場合には、複数の無線送信機が同じ通信チャネルでほぼ同時にそれぞれ無線信号を送信する場合がある。そのような場合には、複数の無線信号の干渉により、無線受信機が目的の無線送信機からの無線信号の受信に失敗したり、通信品質の劣化が発生する。そのため、複数の無線信号の干渉を検知するための技術が必要になる。
【０００３】
例えば、特許文献１は、近距離無線通信において、送受信での誤り発生時に干渉を回避するための処理を行うか否かの判定を可能にする技術を示している。具体的には、フレーム受信時に、２レベルのキャリアセンスを行うことにより、受信誤りが干渉に起因しているか否かを判定できるようにしている（段落［００２２］）。
【０００４】
一方、妨害電波に強い通信方式として、ＵＷＢ（Ultra Wide Band：超広帯域無線）が知られている。また、インパルスＵＷＢの無線検出器に関する技術が、例えば特許文献２に示されている。特許文献２においては、受信したインパルスの幅が広がった場合でも波形検出できるように、積分型の検出器を提案している。この積分型の検出器は、受信した信号電圧の振幅を検出する包絡線検出器と、検出された電圧を電流に変換する変換器と、その電流を充電するコンデンサとで構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１８３２２１号公報
【特許文献２】特開２０１４−２２０７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１、特許文献２のいずれの技術を利用する場合であっても、無線受信機において、受信した無線信号の送信元が目的の無線送信機か否かを区別することができない。そのため、目的の無線信号と他の無線信号との干渉が生じているのか否かを判定できない。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インパルスを用いたＵＷＢ無線通信を実施する場合に、干渉の検出を容易に行うために利用可能な、無線信号の干渉検出方法、無線通信システムおよび無線受信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するために、本発明に係る無線信号の干渉検出方法、無線通信システムおよび無線受信機は、下記（１）〜（６）を特徴としている。
（１）  所定の無線送信機から送信した無線信号を無線受信機で受信する際に、前記無線受信機が受信した無線信号における干渉を検出するための無線信号の干渉検出方法であって、
前記無線送信機から送信する無線信号の中に、互いに時間幅が異なる少なくとも２種類のインパルス信号を、時間軸上で互いにずれたタイミングで現れるように含め、
前記無線受信機が受信した無線信号を処理する際に、受信した無線信号における受信強度の変動に基づいて、目的の無線信号と他の無線信号との干渉を検出する、
ことを特徴とする無線信号の干渉検出方法。
【０００９】
上記（１）の構成の無線信号の干渉検出方法によれば、例えば目的の無線信号だけを受信している状態と、目的の無線信号と他の無線信号とを同時に受信している状態とを受信側で明確に区別できる。すなわち、時間幅が異なる前記２種類のインパルス信号は、送信電力の大きさが違うので、受信側では受信電力の違いとして２種類のインパルス信号を検知できる。したがって、２種類のインパルス信号に応じて特徴的な受信強度の変動が受信側で検知される。また、この受信強度の変動が、目的の無線信号（前記２種類のインパルス信号を含む信号）だけを受信している状態と、目的の無線信号と他の無線信号（前記２種類のインパルス信号を含まない信号）とを同時に受信している状態とで大きく異なるので、干渉の有無を識別可能になる。
【００１０】
（２）  少なくとも２種類の前記インパルス信号を組み合わせた無線信号を、一定の時間周期で前記無線送信機から繰り返し送信し、
前記無線受信機が受信した無線信号を処理する際に、受信した無線信号における受信強度の周期的な変動パターンに基づいて、目的の無線信号と他の無線信号との干渉を検出する、
ことを特徴とする上記（１）に記載の無線信号の干渉検出方法。
【００１１】
上記（２）の構成の無線信号の干渉検出方法によれば、受信側で目的の無線信号を受信している場合には、受信信号に一定の変動パターンが周期的に現れるので、この変動パターンを検知することが容易である。そのため、干渉がある場合でも、受信した無線信号の中から目的の無線信号を見つけることが可能になる。
【００１２】
（３）  前記無線受信機が受信した無線信号を処理する際に、受信した無線信号における受信強度の周期的な変動パターンを検出した後、前記変動パターンにおける変動幅と閾値との比較の結果に基づき目的の無線信号と他の無線信号との干渉を検出する、
ことを特徴とする上記（２）に記載の無線信号の干渉検出方法。
【００１３】
上記（３）の構成の無線信号の干渉検出方法によれば、変動パターンにおける変動幅の大小を、閾値との比較により識別できる。つまり、受信信号が目的の無線信号だけの状態と、目的の無線信号と他の無線信号との両方が含まれている干渉状態とを識別できる。
【００１４】
（４）  前記受信した無線信号における受信強度の変動パターンが、予め定められた変動パターンと一致しない場合には、当該無線信号を破棄する、
ことを特徴とする上記（１）に記載の無線信号の干渉検出方法。
【００１５】
上記（４）の構成の無線信号の干渉検出方法によれば、受信した無線信号における受信強度の変動パターンが予め定められた変動パターンと一致しない場合には、自システム外からの無線信号であると判別できるので、この無線信号を破棄することにより受信すべき無線信号との干渉を回避することができる。
【００１６】
（５）  無線信号を送信する無線送信機と、無線信号を受信する無線受信機とを備える無線通信システムであって、
前記無線送信機は、互いに時間幅が異なる少なくとも２種類のインパルス信号を発生する複数のパルス発生部を有し、無線信号に、前記複数のパルス発生部が発生する複数種類のインパルス信号を、時間軸上で互いにずれたタイミングで現れるように含めて送信し、
前記無線受信機は、受信した無線信号を処理する際に、受信した無線信号における受信強度の変動に基づいて、目的の無線信号と他の無線信号との干渉を検出する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【００１７】
上記（５）の構成の無線通信システムによれば、例えば目的の無線信号だけを受信している状態と、目的の無線信号と他の無線信号とを同時に受信している状態とを受信側で明確に区別できる。すなわち、時間幅が異なる２種類のインパルス信号は、送信電力の大きさが違うので、受信側では受信電力の違いとして２種類のインパルス信号を検知できる。したがって、２種類のインパルス信号に応じて特徴的な受信強度の変動が受信側で検知される。また、この受信強度の変動が、目的の無線信号だけを受信している状態と、目的の無線信号と他の無線信号とを同時に受信している状態とで大きく異なるので、干渉の有無を識別可能になる。
【００１８】
（６）  無線信号を受信する無線受信機であって、
受信した無線信号を処理する際に、受信した無線信号の受信強度に関する所定の変動パターンを検知した場合に、前記変動パターンの変動幅の大小に基づいて、目的の無線信号と他の無線信号との干渉を検出する干渉判定部、
を備えたことを特徴とする無線受信機。
【００１９】
上記（６）の構成の無線受信機によれば、目的の無線信号に予め定めた仕様に応じた所定の変動パターンが発生する場合に、受信した無線信号から前記変動パターンを検知し、変動パターンの変動幅の大小に基づいて、目的の無線信号と他の無線信号との干渉を検出できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の無線信号の干渉検出方法、無線通信システムおよび無線受信機によれば、インパルスを用いたＵＷＢ無線通信を実施する場合に、干渉の検出を容易に行うことができる。すなわち、時間幅が異なる２種類のインパルス信号を時間をずらして送信し、受信側では特徴的な受信電力の違いとして２種類のインパルス信号を検知する。また、この受信強度の変動が、目的の無線信号だけを受信している状態と、目的の無線信号と他の無線信号とを同時に受信している状態とで大きく異なるので、干渉の有無を識別できる。
【００２１】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施形態における無線送信機の構成例を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）、図２（ｂ）、および図２（ｃ）は、本発明の実施形態において無線送信機が送信する無線信号の３種類の構成例を示す波形図である。
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）は、本発明の実施形態において無線受信機が受信した２種類の無線信号の受信強度変化例を示す波形図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態における無線受信機の構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態における無線受信機の特徴的な信号処理手順の例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、無線受信機の構成例を示すブロック図である。
【図７】図７は、無線受信機の動作例を示すフローチャートである。
【図８】図８（ａ）は無線送信機が送信する無線信号の例を示す波形図、図８（ｂ）は、図８（ａ）の無線信号を受信した無線受信機の検波出力の例を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
＜無線送信機１０の構成例＞
本発明の第１実施形態における無線送信機１０の構成例を図１に示す。
本実施形態では、無線通信の方式として、インパルスを用いたＵＷＢ（Ultra Wide Band：超広帯域無線）を採用する場合を想定している。すなわち、パルス幅が１ナノ秒 (ns) 以下、例えば数百ピコ秒 (ps) 程度の非常に短いインパルス状のパルス信号列を無線信号に用いて送信および受信を実施する。そして、送信する情報に応じてパルス信号の時間軸上の位置、振幅、位相などを変化させることにより、情報の伝送を可能にする。
【００２５】
このようなＵＷＢの無線信号は、５００［ＭＨｚ］以上の非常に広い周波数帯域幅を占有することになる。また、時間幅が非常に短いパルス信号を利用しているので、高いデータ伝送速度を実現できる。
【００２６】
図１に示した無線送信機１０は、上記のようなＵＷＢの無線信号を送信する機能を有している。図１の無線送信機１０は、送信処理部１１、第１パルス発生部１２、第２パルス発生部１３、および送信アンテナ１４を備えている。また、送信処理部１１の内部にはパルス列生成部１１ａが設けてある。
【００２７】
第１パルス発生部１２、および第２パルス発生部１３は、互いにパルス幅（時間幅）が異なる２種類のインパルス状のパルス信号をそれぞれ生成し出力することができる。本実施形態では、第１パルス発生部１２が出力する第１パルスＰ１のパルス幅に比べて、第２パルス発生部１３が出力する第２パルスＰ２のパルス幅の方が大きくなっている。ここで、第２パルスＰ２の幅が第１パルスＰ１の幅より大きければ大きさは特に限定されない。
【００２８】
送信処理部１１は、制御信号ＳＧ２を用いて第１パルス発生部１２に対してパルスの出力を指示することができる。また、送信処理部１１は制御信号ＳＧ３を用いて第２パルス発生部１３に対してパルスの出力を指示することができる。したがって、送信処理部１１は、必要に応じて第１パルス発生部１２および第２パルス発生部１３を制御することにより、パルス幅が互いに異なる２種類のインパルス波形の無線信号を選択的に送信することができる。送信処理部１１内のパルス列生成部１１ａは、送信データＳＧ１に従って、又は予め定めたパターンに従い、送信すべきパルス列を生成する。
【００２９】
第１パルス発生部１２が出力する第１パルスＰ１、および第２パルス発生部１３が出力する第２パルスＰ２は、送信アンテナ１４からＵＷＢの無線信号、すなわち電波として送信される。
【００３０】
＜送信する無線信号の構成例＞
本発明の実施形態において無線送信機１０が送信する無線信号の３種類の構成例を図２（ａ）、図２（ｂ）、および図２（ｃ）にそれぞれ示す。
【００３１】
＜基本的な構成の場合＞
図２（ａ）に示した構成例の無線信号においては、パルス幅Ｐ１ｗの短い第１パルスＰ１が時刻ｔ１で発生した後、所定時間後の時刻ｔ２でパルス幅Ｐ２ｗがＰ１ｗよりも大きい第２パルスＰ２が無線信号として現れている。また、第１パルスＰ１および第２パルスＰ２は振幅の波高値Ａｓが同一になっている。
【００３２】
ここで、第１パルスＰ１および第２パルスＰ２は振幅の波高値Ａｓが同一であるが、第１パルスＰ１および第２パルスＰ２の時間軸方向の幅（Ｐ１ｗ、Ｐ２ｗ）が異なっているため、これらの送信電力は互いに大きく異なる。すなわち、第１パルスＰ１の送信電力に比べて、第２パルスＰ２の送信電力はこれらの違いを明確に区別できる程度に十分に大きい。
【００３３】
したがって、図２（ａ）に示したような無線信号を無線受信機が受信する際には、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２との間に受信レベルの大きな違いが現れる。また、無線送信機１０が図２（ａ）に示したように、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とを組み合わせて送信し、且つこれらの組み合わせの状況、例えば２つのパルスの時間間隔が所定の関係になるように制御している場合には、無線送信機１０の固有の特徴を表すような受信レベル変動を、無線受信機側で観測できる状態になる。
【００３４】
さらに、受信レベル変動は、目的の無線信号と他の無線信号とが干渉している場合には、この干渉の影響を反映して変化する。したがって、図２（ａ）に示したような無線信号を受信する無線受信機においては、受信レベル変動に基づいて、目的の無線信号と他の無線信号との干渉の有無などを判定することが可能になる。
【００３５】
なお、実際の無線通信においては、図１に示した無線送信機１０が送信データＳＧ１に応じた無線信号の送信を開始する前に、又は一定の時間間隔で図２（ａ）に示したような無線信号を送信することが想定される。あるいは、送信するパケットのヘッダ等の箇所で図２（ａ）に示した無線信号を送信してもよい。これにより、受信側で干渉有無の検出が可能になる。
【００３６】
＜複数のパルスを交互に周期的に送信する場合＞
図２（ｂ）に示した構成例の無線信号においては、図２（ａ）の第１パルスＰ１と同じパルス幅Ｐ１ｗの第１パルスＰ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃ、・・・と、図２（ａ）の第２パルスＰ２と同じパルス幅Ｐ２ｗの第２パルスＰ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、・・・とを、交互に、一定の周期で繰り返し無線送信機１０が送信する場合を想定している。
【００３７】
つまり、一定の時間間隔の各時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、・・・において、第１パルスＰ１ａ、第２パルスＰ２ａ、第１パルスＰ１ｂ、第２パルスＰ２ｂ、第１パルスＰ１ｃ、第２パルスＰ２ｃ、・・・が送信される。
【００３８】
図２（ｂ）に示した構成例の無線信号においては、一定の時間間隔で、且つ２種類のパルスが交互に現れるので、これを受信側では一定のパターンの繰り返しとして検知することができる。つまり、同じパターンの繰り返しであるため、この特徴の有無を検知したり、特徴を抽出することは容易である。この特徴は、実際には受信レベルの一定の変動パターンとして受信側で検知される。
【００３９】
つまり、パルス幅Ｐ１ｗの第１パルスＰ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃ、・・・の各送信電力と、パルス幅Ｐ２ｗの第２パルスＰ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、・・・の各送信電力との間に大きな違いがあるので、これが受信側で受信レベルにおける一定周期の変動パターンとして検知される。また、この変動パターンは、特定の送信元の特徴を表すものであるので、受信側で目的の無線信号と他の無線信号との干渉の有無などを判定するために利用できる。
【００４０】
＜複数パルスの送出毎に休止区間を設けて周期的に送信する場合＞
図２（ｃ）に示した構成例の無線信号においては、図２（ｂ）の場合と同様に、第１パルスＰ１ａ、Ｐ１ｂ、・・・と、第２パルスＰ２ａ、Ｐ２ｂ、・・・とを、交互に、一定の周期で繰り返し無線送信機１０から送信する場合を想定しているが、この送信パターンの中に一定のパルス休止区間Ｔｗが追加されている。
【００４１】
すなわち、図２（ｃ）に示した例では、パルス休止区間Ｔｗ、第１パルスＰ１ａ、第２パルスＰ２ａ、パルス休止区間Ｔｗ、第１パルスＰ１ｂ、第２パルスＰ２ｂ、・・・の同じパターンが、各時刻ｔ１、ｔ２、・・・、ｔｎに現れ、一定の時間周期でこれが繰り返されるように送信を行っている。
【００４２】
図２（ｃ）に示したパルス休止区間Ｔｗにおいては送信電力がゼロになるので、このような送信パターンを用いる場合には、受信側における受信レベルの変動幅が図２（ｂ）の送信パターンを用いる場合と比べてより顕著になる。したがって、受信側で特定の変動パターンを検知することが容易になる。
【００４３】
なお、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示したような無線信号の送信パターンについては、図１に示したパルス列生成部１１ａが予め定めたパターンとして生成し、それぞれのタイミングで制御信号ＳＧ２、ＳＧ３を用いて第１パルス発生部１２および第２パルス発生部１３を制御することにより実現できる。
【００４４】
＜無線信号の受信強度変化例＞
本発明の実施形態において無線受信機２０が受信した２種類の無線信号の受信強度変化例を図３（ａ）および図３（ｂ）にそれぞれ示す。
【００４５】
図３（ａ）に示した内容は、図２（ｂ）に示した送信パターンの無線信号を受信した無線受信機が、受信した無線信号を包絡線検波した結果として出力される受信信号振幅レベルの経時変化を表している。また、図３（ｂ）に示した内容は、図２（ｃ）に示した送信パターンの無線信号を受信した無線受信機が、受信した無線信号を包絡線検波した結果として出力される受信信号振幅レベルの経時変化を表している。
【００４６】
つまり、図２（ｂ）に示した送信パターンの各時刻ｔ１、ｔ２、・・・の第１パルスＰ１ａ、第２パルスＰ２ａ、・・・に対して、それぞれ図３（ａ）の第１パルス受信成分Ｓｒ１ａ、第２パルス受信成分Ｓｒ２ａ、・・・が得られる。
【００４７】
また、図２（ｃ）に示した送信パターンの各時刻ｔ２、ｔ３の第１パルスＰ１ａ、第２パルスＰ２ａに対して、それぞれ図３（ａ）の第１パルス受信成分Ｓｒ１ａ、第２パルス受信成分Ｓｒ２ａが得られる。また、第１パルスＰ１ｂ、第２パルスＰ２ｂに対して、それぞれ第１パルス受信成分Ｓｒ１ｂ、第２パルス受信成分Ｓｒ２ｂが得られる。
【００４８】
また、図３（ａ）に示した各第１パルス受信成分Ｓｒ１ａ、Ｓｒ１ｂ、Ｓｒ１ｃの受信振幅Ａｒ１は、それぞれ図２（ｂ）における第１パルスＰ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃの送信電力に対応している。同様に、図３（ａ）に示した各第２パルス受信成分Ｓｒ２ａ、Ｓｒ２ｂ、Ｓｒ２ｃの受信振幅Ａｒ２は、それぞれ図２（ｂ）における第２パルスＰ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃの送信電力に対応している。
【００４９】
また、図３（ｂ）に示した各第１パルス受信成分Ｓｒ１ａ、Ｓｒ１ｂの受信振幅Ａｒ１は、それぞれ図２（ｃ）における第１パルスＰ１ａ、Ｐ１ｂの送信電力に対応している。同様に、図３（ｂ）に示した各第２パルス受信成分Ｓｒ２ａ、Ｓｒ２ｂの受信振幅Ａｒ２は、それぞれ図２（ｃ）における第２パルスＰ２ａ、Ｐ２ｂの送信電力に対応している。また、パルス休止区間Ｔｗでは送信電力がゼロなので、図２（ｃ）におけるパルス休止区間Ｔｗの受信振幅もゼロになる。
【００５０】
つまり、図２（ｂ）に示した送信パターンを用いて無線信号を送信した場合には、受信側では図３（ａ）に示したように、一定の時間周期で受信振幅Ａｒ１、Ａｒ２が交互に現れる変動パターンが検出される。
【００５１】
また、図２（ｃ）に示した送信パターンを用いて無線信号を送信した場合には、受信側では図３（ｂ）に示したように、受信振幅ゼロのパルス休止区間Ｔｗと、受信振幅Ａｒ１、およびＡｒ２の区間とが一定の時間周期で周期的に繰り返す変動パターンが検出される。なお、図３（ｂ）に示した変動パターンの場合には、パルス休止区間Ｔｗの存在により受信振幅の変動が大きくなっているので、図３（ａ）に示した変動パターンの場合よりもパターンの検出が容易になる。
【００５２】
ここで、図３（ａ）、図３（ｂ）に示した各変動パターン、および受信振幅Ａｒ１、Ａｒ２の違いは、送信元の特徴的な送信パターンを表している。したがって、受信した無線信号における変動パターン、および受信振幅Ａｒ１、Ａｒ２の違いに基づき、受信した無線信号の送信元が目的の無線送信機か否かを区別することが可能になる。
【００５３】
また、図３（ａ）、図３（ｂ）には示されていないが、他の無線送信機から送信された無線信号が目的の無線信号と干渉している状況においては、受信した無線信号における変動パターン、および受信振幅Ａｒ１、Ａｒ２の違いに変化が現れる。したがって、このような無線信号を受信する無線受信機においては、検出した受信レベルの変動パターン、および受信振幅Ａｒ１、Ａｒ２の違いを所定の条件と比較することにより、干渉の有無を判定することが可能になる。
【００５４】
＜無線受信機２０の構成例＞
本発明の実施形態における無線受信機２０の構成例を図４に示す。図４に示した無線受信機２０は、図２（ａ）〜（ｃ）に示したような送信パターンのＵＷＢの無線信号を受信して、例えば図３（ａ）、図３（ｂ）に示したような受信レベル変動を検出する機能を搭載している。
【００５５】
図４に示す無線受信機２０は、受信アンテナ２１、検波部２２、受信処理部２３、包絡線検出部２４、レベル変動検出部２５、パターン検出部２６、データ受信判定部２７、および干渉判定部２８を備えている。
【００５６】
受信アンテナ２１は、例えば図２（ａ）〜（ｃ）に示したような送信パターンのＵＷＢの無線信号を受信することができる。検波部２２は、受信アンテナ２１から受信信号ＳＧ２１を入力し、これを検波して検波出力信号ＳＧ２２を出力する。受信処理部２３は、検波出力信号ＳＧ２２を受信処理して受信データＳＧ２３を出力することができる。
【００５７】
包絡線検出部２４は、受信アンテナ２１から受信信号ＳＧ２１を入力してその包絡線を検出し、各時点の包絡線の振幅を表す時系列の信号として、受信レベル信号ＳＧ２４を出力することができる。つまり、図３（ａ）、図３（ｂ）のような受信レベル変動を表す信号が包絡線検出部２４から出力される。
【００５８】
レベル変動検出部２５は、受信レベル信号ＳＧ２４を入力し、例えば図３（ａ）における第１パルス受信成分Ｓｒ１ａ、Ｓｒ１ｂ、Ｓｒ１ｃの受信振幅Ａｒ１と、第２パルス受信成分Ｓｒ２ａ、Ｓｒ２ｂ、Ｓｒ２ｃの受信振幅Ａｒ２との差分、あるいはそれらの比率の経時変化を表すレベル変動信号ＳＧ２５を出力することができる。
【００５９】
パターン検出部２６は、入力されるレベル変動信号ＳＧ２５の中から事前に定めた特定の変動パターンを検出することができる。例えば、受信振幅Ａｒ１、Ａｒ２が一定の周期で繰り返し変動することを検出し、且つ変動の周期が事前に定めた周期とほぼ同じである場合に、この受信信号が目的の無線送信機１０から送信された無線信号に相当する特定の変動パターンであることを検出する。
【００６０】
データ受信判定部２７は、受信処理部２３の受信処理が成功し、正しい受信データＳＧ２３が得られたか否か、あるいは受信データのパケットエラーレートに基づき伝送路の品質悪化が生じていないかどうかを判定するための機能を有し、受信判定結果ＳＧ２７を出力する。
【００６１】
干渉判定部２８は、変動パターン検出結果ＳＧ２６と、受信判定結果ＳＧ２７とに基づき、目的の無線信号と、それ以外の無線信号との干渉の有無を判定して干渉判定結果ＳＧ２８を出力する機能を有している。
【００６２】
＜無線受信機における特徴的な信号処理手順の例＞
本発明の実施形態における無線受信機の特徴的な信号処理手順の例を図５に示す。すなわち、図４に示した無線受信機２０の各構成要素の機能により、図５に示した信号処理手順が実行され、本発明の実施形態における動作が実現する。なお、図５の処理手順は一例であり、処理の順序やタイミングを必要に応じて変更してもよい。図５の信号処理手順について以下に説明する。
【００６３】
図５のステップＳ１１では、受信アンテナ２１が受信した受信信号ＳＧ２１に対して、包絡線検出部２４が包絡線検波を実施する。これにより、受信した無線信号（電波）の受信レベル（受信電力に相当するレベル）を表す受信レベル信号ＳＧ２４が包絡線検出部２４の出力に得られる。
【００６４】
例えば、図２（ｂ）に示した無線信号を受信した場合には図３（ａ）に示すような信号が受信レベル信号ＳＧ２４として出力され、図２（ｃ）に示した無線信号を受信した場合には図３（ｂ）に示すような信号が受信レベル信号ＳＧ２４として出力される。
【００６５】
この受信レベル信号ＳＧ２４が検出されると、次のステップＳ１２が実行される。
【００６６】
ステップＳ１２では、レベル変動検出部２５が受信レベル信号ＳＧ２４におけるレベル変動を検出する。例えば、受信レベル信号ＳＧ２４に図３（ａ）に示したような周期的な振幅の変動が現れる場合には、受信振幅Ａｒ１、Ａｒ２の差分、又はこれらの比率と、この変動の周期とをレベル変動検出部２５が検出し、その結果をレベル変動信号ＳＧ２５として出力する。
【００６７】
ステップＳ１１と並行して、ステップＳ１３では、データ受信判定部２７の判定結果に応じた処理を選択する。すなわち、受信処理部２３が受信データＳＧ２３を正しく受信できた場合（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ１８に進み、受信成功としてそのまま受信処理を継続する。また、受信処理部２３が受信データＳＧ２３の受信処理に失敗した場合（Ｎｏの場合）や、パケットエラーレートが悪化していることを検知したような場合には、ステップＳ１４を実行する。
【００６８】
ステップＳ１４では、パターン検出部２６がレベル変動信号ＳＧ２５に対して所定のパターン検出を実施する。例えば、目的の無線信号を送出する無線送信機１０が図２（ｂ）に示した構成の無線信号を使用することが事前に判明しているような場合には、この無線信号に対応する受信側の図３（ａ）の変動パターンを表すレベル変動（例えばＡｒ２−Ａｒ１）の基準値、および変動周期の基準値をパターン検出部２６が保持している。そして、これらの基準値と、実際に検出したレベル変動信号ＳＧ２５とを比較してこれらが一致するか否かを判定する。
【００６９】
パターン検出部２６が目的の無線信号のパターンを検知した場合には、この無線信号の干渉について判定するために次のステップＳ１５に進む。パターンを検知できなかった場合はステップＳ１９に進み、受信した無線信号が自局宛の無線信号ではないとパターン検出部２６が判定する。
【００７０】
ステップＳ１５では、変動パターン検出結果ＳＧ２６に基づき、干渉判定部２８が受信した無線信号の干渉について判定を実施する。具体的には、検出した変動パターンの基準状態に対する崩れの大小を識別する。例えば、受信振幅Ａｒ１、Ａｒ２のレベル変動量（Ａｒ２−Ａｒ１）が基準値よりも所定以上大きい場合には、崩れが大きいのでステップＳ１６に進み、干渉ありとみなす。また、レベル変動量（Ａｒ２−Ａｒ１）が基準値とあまり違わない場合には、崩れが小さいのでステップＳ１７に進み、一時的なフレーム誤りとして判定する。
【００７１】
なお、無線通信においては電波の反射の影響に起因して受信レベルの変動が発生する。しかし、ごく短い時間だけについて見れば、例えば図３（ａ）における時刻ｔ１の第１パルス受信成分Ｓｒ１ａの振幅と、時刻ｔ２の第２パルス受信成分Ｓｒ２ａの振幅との相対的な関係には反射の影響が現れず一定の関係が維持される。したがって、受信振幅Ａｒ１、Ａｒ２のレベル変動量（Ａｒ２−Ａｒ１）、あるいは比率（Ａｒ２／Ａｒ１）に基づいて、目的の無線信号の干渉がない基準状態と、干渉がある状態とを区別できる。
【００７２】
なお、例えば複数の受信振幅Ａｒ１、Ａｒ２の各々の値を閾値と比較するように処理することも想定できるが、複数の受信振幅Ａｒ１、Ａｒ２の相対的な差分や比率を比較した方が精度の高い判定が可能になる。
【００７３】
＜干渉検出方法の利点＞
上述の干渉検出方法においては、送信元の無線送信機１０が例えば図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示したように特徴的な無線信号を送信するので、受信側でこの特徴に相当する受信強度の変動を検出することにより、目的の無線信号とその他の無線信号とを区別することが可能になり、干渉の有無を検出することもできる。
【００７４】
また、無線送信機１０において、図２（ｂ）に示したように互いにパルス幅が異なる複数のインパルス状の信号を交互に且つ周期的に送信することにより、受信側で特徴的なレベル変動パターンを検出することが容易になる。更に、図２（ｃ）に示したようにパルス休止区間Ｔｗを配置する場合には、受信側でより大きなレベル変動を検知することが可能であり、レベル変動パターンの検出精度が向上する。
【００７５】
上述の干渉検出方法を利用することにより、例えば車両上の環境のように、比較的狭い空間にＵＷＢ無線通信を行う多数の無線通信端末が存在している場合であっても、電波の干渉の影響を避けて通信品質を向上することが可能になる。例えば、車両上においては乗員や荷物の有無および移動に伴って電波伝搬環境が急に変化すると、電波の干渉が発生して無線通信品質が低下する場合があるが、このような干渉を避けることが可能になる。勿論、車両以外の環境でも利用できる。
【００７６】
＜変形の可能性＞
図１に示した無線送信機１０は２種類のインパルス状の信号、すなわち第１パルスＰ１および第２パルスＰ２を異なるタイミングで送信する場合を想定しているが、３種類又はそれ以上のインパルス状の信号を組み合わせて送信してもよい。
【００７７】
また、図２（ａ）〜図２（ｃ）においては、複数のインパルス状の信号の波高値Ａｓを揃えた場合を想定しているが、必ずしも波高値Ａｓを揃える必要はなく、複数のパルスの受信電力に明確な違いが生じるように制御されていればよい。
【００７８】
また、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示したような特徴的な無線信号を無線送信機１０が送出するタイミングについては、必要に応じて変更できる。例えば、電波の干渉を防止するために、データを送信する直前に図２（ａ）〜図２（ｃ）のような無線信号を送信してもよいし、定期的に送信を実施して無線通信環境を常時把握するように制御してもよい。
【００７９】
なお、同じ無線通信システムの中に複数の無線送信機１０が含まれるような場合には、それぞれの無線送信機１０が互いに異なるパターンで図２（ａ）〜図２（ｃ）のような無線信号を送信するように構成することが想定される。これにより、無線受信機２０は複数の無線送信機１０をそれぞれ区別可能になる。
【００８０】
（第２実施形態）
＜概要の説明＞
上述の第１実施形態では、干渉の検出だけを行っているが、同じ技術を利用することにより、さらに干渉を回避することもできる。第２実施形態の通信システムは干渉を回避するための機能も備えている。
【００８１】
第２実施形態の通信システムにおいても、図１に示した構成の無線送信機１０をそのまま利用することができる。この無線送信機１０は、送信するデータの「０」、「１」に応じて、それぞれ異なるパルスの組み合わせで無線信号を送信する。
【００８２】
第２実施形態の通信システムにおいては、例えば図６に示すような構成の無線受信機３０を利用する。詳細については後述するが、この無線受信機３０は、受信信号から無線送信機１０の特徴的なパターンを検出することにより、目的の無線送信機１０から送信されたデータと干渉源からの無線信号とを区別し、目的の無線送信機１０から送信されたデータだけを抽出することができる。
【００８３】
＜無線受信機の構成例＞
無線受信機３０の構成例を図６に示す。
【００８４】
図６に示す無線受信機３０は、受信アンテナ３１、検波部３２、相関検出部３３、干渉検出部３４、およびデータ受信処理部３５を備えている。
【００８５】
受信アンテナ３１は、例えば図２（ａ）〜（ｃ）に示したような送信パターンのＵＷＢの無線信号を受信することができる。検波部３２は、受信アンテナ３１から受信信号ＳＧ３１を入力し、これを検波して検波出力信号ＳＧ３２を出力する。
【００８６】
相関検出部３３は、目的の無線送信機１０が送信に使用するパターンとして予め割り当てられている信号パターンと、検波出力信号ＳＧ３２のパターンとの相関度を算出することができる。また、相関検出部３３は、例えば入力される検波出力信号ＳＧ３２から前記相関度が所定以上の信号成分を検波出力信号ＳＧ３４として抽出し、それ以外の成分を検波出力信号ＳＧ３３として分離することができる。
【００８７】
つまり、相関検出部３３は無線送信機１０から送信された信号成分とそれ以外の信号成分とを区別して、前者の信号成分はデータ受信処理部３５に送り、後者の信号成分は干渉検出部３４に送る。
【００８８】
データ受信処理部３５は、検波出力信号ＳＧ３４を受信処理して受信データＳＧ３６を出力することができる。すなわち、検波出力信号ＳＧ３４の中から無線送信機１０の送信データ「１」に対応する信号パターンと、送信データ「０」に対応する信号パターンとをそれぞれ認識することにより、送信データの「０、１」を区別して受信データＳＧ３６を生成する。
【００８９】
干渉検出部３４は、相関検出部３３から出力される検波出力信号ＳＧ３３に対して、第１実施形態の無線受信機２０と同様の処理を実施することにより、干渉の有無を検出することができる。また、干渉検出部３４はその検出結果を干渉通知信号ＳＧ３５として出力する。
【００９０】
＜無線受信機３０の動作例＞
図６に示した無線受信機３０の動作例を図７に示す。
無線受信機３０の検波部３２は、受信信号ＳＧ３１に対して包絡線検波を実施する（Ｓ２１）。これにより、受信した電波の受信レベルを検出できる。この受信レベルは無線送信機１０が送信したパルス毎の電力の大きさに相当する。
【００９１】
無線受信機３０の相関検出部３３は、Ｓ２１で検出された受信レベルの変動パターンと、予め定めた無線送信機１０の各パターン（２種類以上）との相関度を算出し、この相関度を閾値と比較することにより各パターンとの一致の有無を識別する（Ｓ２２）。つまり、受信した信号が無線送信機１０からの信号か否かを区別することができる。
【００９２】
相関検出部３３において「パターン検出あり」の場合には、受信した信号がデータ受信処理部３５で処理される（Ｓ２３）。また、相関検出部３３において「パターン検出なし」の場合には、受信した信号が干渉検出部３４で処理される（Ｓ２４）。そして、干渉検出部３４は干渉の有無を検出する。また、干渉によってエラーが発生したデータは廃棄処理される。
【００９３】
＜信号波形の例＞
無線送信機１０が送信する無線信号の例を図８（ａ）に示し、この無線信号を受信した無線受信機３０の検波出力の例を図８（ｂ）に示す。
【００９４】
無線送信機１０は、例えば図８（ａ）に示したように互いにパルス幅が異なる複数のパルスにより構成されるパルス列を送信する。したがって、この信号を無線受信機３０が受信すると、検波出力信号ＳＧ３２として図８（ｂ）に示すような振幅変化を有する特有の信号パターンが得られる。
【００９５】
一方、一般的な干渉源の送信機が出力する電波は、図８（ａ）のようなパルス列ではないので、無線受信機３０の検波出力信号ＳＧ３２には図８（ｂ）のような振幅変化の信号パターンは現れない。
【００９６】
上記のようなパターンの有無を、図６に示した無線受信機３０の相関検出部３３が検出する。したがって、無線受信機３０は目的とする無線送信機１０が送信した電波と、それ以外の干渉源が送信した電波とを区別し、干渉のない無線送信機１０の信号だけを抽出することができる。
【００９７】
なお、無線送信機１０が送信するパルス列については、必要に応じて様々な種類のパターンを採用することが想定される。すなわち、無線送信機１０が送信する各パルスのパルス幅の違いが無線受信機３０における検波出力信号ＳＧ３２の振幅に反映されるので、この振幅の変動パターンを調整するために様々な方法が考えられる。例えば、パルス列として組み合わせる各パルスのパルス幅やパルス数を変更したり、パルス列の間隔を変更したり、パルス列の発生周期を変更することが考えられる。
【００９８】
いずれにしても、第２実施形態の通信システムにおいて、無線受信機３０は、干渉を回避して無線送信機１０が送信した無線信号だけを受信することができる。
【００９９】
ここで、上述した本発明に係る無線信号の干渉検出方法、無線通信システムおよび無線受信機の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［６］に簡潔に纏めて列記する。
［１］  所定の無線送信機（１０）から送信した無線信号を無線受信機（２０）で受信する際に、前記無線受信機が受信した無線信号における干渉を検出するための無線信号の干渉検出方法であって、
前記無線送信機から送信する無線信号の中に、互いに時間幅が異なる少なくとも２種類のインパルス信号（第１パルスＰ１、第２パルスＰ２）を、時間軸上で互いにずれたタイミング（ｔ１、ｔ２）で現れるように含め、
前記無線受信機が受信した無線信号を処理する際に、受信した無線信号における受信強度の変動に基づいて、目的の無線信号と他の無線信号との干渉を検出する（Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１５）、
ことを特徴とする無線信号の干渉検出方法。
【０１００】
［２］  少なくとも２種類の前記インパルス信号を組み合わせた無線信号を、一定の時間周期で前記無線送信機から繰り返し送信し（図２（ｂ）参照）、
前記無線受信機が受信した無線信号を処理する際に、受信した無線信号における受信強度の周期的な変動パターンに基づいて（Ｓ１４）、目的の無線信号と他の無線信号との干渉を検出する（Ｓ１５）、
上記［１］に記載の無線信号の干渉検出方法。
【０１０１】
［３］  前記無線受信機が受信した無線信号を処理する際に、受信した無線信号における受信強度の周期的な変動パターンを検出（Ｓ１４）した後、前記変動パターンにおける変動幅と閾値との比較の結果に基づき目的の無線信号と他の無線信号との干渉を検出する（Ｓ１５）、
上記［２］に記載の無線信号の干渉検出方法。
【０１０２】
［４］  前記受信した無線信号における受信強度の変動パターンが、予め定められた変動パターンと一致しない場合には、当該無線信号を破棄する（Ｓ２４）、
上記［１］に記載の無線信号の干渉検出方法。
【０１０３】
［５］  無線信号を送信する無線送信機（１０）と、無線信号を受信する無線受信機（２０）とを備える無線通信システムであって、
前記無線送信機は、互いに時間幅が異なる少なくとも２種類のインパルス信号を発生する複数のパルス発生部（第１パルス発生部１２、第２パルス発生部１３）を有し、無線信号に、前記複数のパルス発生部が発生する複数種類のインパルス信号を、時間軸上で互いにずれたタイミング（ｔ１、ｔ２）で現れるように含めて送信し（図２（ａ）参照）、
前記無線受信機は、受信した無線信号を処理する際に、受信した無線信号における受信強度の変動に基づいて、目的の無線信号と他の無線信号との干渉を検出する（Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１５）、
ことを特徴とする無線通信システム。
【０１０４】
［６］  無線信号（ＵＷＢ）を受信する無線受信機（２０）であって、
受信した無線信号を処理する際に、受信した無線信号の受信強度に関する所定の変動パターンを検知した場合に、前記変動パターンの変動幅の大小に基づいて、目的の無線信号と他の無線信号との干渉を検出する干渉判定部（２８）、
を備えた無線受信機。
【符号の説明】
【０１０５】
１０  無線送信機
１１  送信処理部
１１ａ  パルス列生成部
１２  第１パルス発生部
１３  第２パルス発生部
１４  送信アンテナ
２０，３０  無線受信機
２１，３１  受信アンテナ
２２，３２  検波部
２３  受信処理部
２４  包絡線検出部
２５  レベル変動検出部
２６  パターン検出部
２７  データ受信判定部
２８  干渉判定部
３３  相関検出部
３４  干渉検出部
３５  データ受信処理部
Ｐ１，Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃ  第１パルス
Ｐ２，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃ  第２パルス
Ｐ１ｗ，Ｐ２ｗ  パルス幅
Ａｓ  波高値
Ｔｗ  パルス休止区間
Ａｒ１，Ａｒ２  受信振幅
Ｓｒ１ａ，Ｓｒ１ｂ，Ｓｒ１ｃ  第１パルス受信成分
Ｓｒ２ａ，Ｓｒ２ｂ，Ｓｒ２ｃ  第２パルス受信成分
ＳＧ１  送信データ
ＳＧ２，ＳＧ３  制御信号
ＳＧ２１，ＳＧ３１  受信信号
ＳＧ２２，ＳＧ３２，ＳＧ３３，ＳＧ３４  検波出力信号
ＳＧ２３  受信データ
ＳＧ２４  受信レベル信号
ＳＧ２５  レベル変動信号
ＳＧ２６  変動パターン検出結果
ＳＧ２７  受信判定結果
ＳＧ２８  干渉判定結果
ＳＧ３５  干渉通知信号
【図１】
2019004332.tif 000003
【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】
2019004332.tif 000009
【図８】
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