(57)【要約】  一定期間だけ発振するバースト発振信号によるバーストパルスを生成するパルス発生器であって、異なる複数の周波数の前記バースト発振信号を発生するバースト発振回路と、前記バースト発振回路を制御して、前記バースト発振信号の周波数を前記少なくとも異なる２種類の周波数から選択して発生させるか、或いは、前記バースト発振信号を停止させるかを制御する制御回路と、を有し、帯域幅を有効に利用して十分なデータ伝送レートを確保する。
2014207866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定期間だけ発振するバースト発振信号によるバーストパルスを生成するパルス発生器であって、
異なる複数の周波数の前記バースト発振信号を発生するバースト発振回路と、
前記バースト発振回路を制御して、前記バースト発振信号の周波数を前記少なくとも異なる２種類の周波数から選択して発生させるか、或いは、前記バースト発振信号を停止させるかを制御する制御回路と、を有する、
ことを特徴とするパルス発生器。
【請求項２】
さらに、
前記バースト発振回路による発振を強制的に開始させる発振開始トリガ信号を生成する発振開始トリガ生成回路を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項３】
前記制御回路は、
前記バースト発振回路の発振状態を制御するバースト制御信号を生成するバースト制御信号生成回路を有する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパルス発生器。
【請求項４】
前記バースト発振回路は、発振を行う交差接続された差動の第１および第２トランジスタと、前記バースト制御信号により前記バースト発振回路の発振状態を制御する第１スイッチと、を有する差動増幅回路である、
ことを特徴とする請求項３に記載のパルス発生器。
【請求項５】
前記第１スイッチは、前記差動増幅回路の差動端子間に設けられ、
前記バースト発振信号を停止させるとき、前記バースト制御信号により前記第１スイッチをオンする、
ことを特徴とする請求項４に記載のパルス発生器。
【請求項６】
前記バースト発振回路は、
前記異なる複数の周波数を発振する複数の発振器を含み、
前記制御回路は、
前記複数の発振器のいずれかの出力を選択する複数の第２スイッチを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項７】
前記発振器および前記第２スイッチは、それぞれ前記異なる複数の周波数における１つの周波数に対してユニット化されている、
ことを特徴とする請求項６に記載のパルス発生器。
【請求項８】
前記バースト発振信号を停止させるとき、全ての前記第２スイッチを非選択とする、
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載のパルス発生器。
【請求項９】
前記バースト発振回路は、
インパルスを生成するインパルス発生回路と、
生成された前記インパルスを通すことで、前記異なる複数の周波数を生成する複数のバンドパスフィルタと、を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項１０】
前記制御回路は、
前記バンドパスフィルタの出力のいずれか１つを選択する第３スイッチを有する、
ことを特徴とする請求項９に記載のパルス発生器。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のパルス発生器と、
データを処理して前記バースト制御信号生成回路へ入力するベースバンド回路と、
を有することを特徴とする半導体集積回路。
【請求項１２】
一定期間だけ発振するバースト発振信号で形成されたバーストパルスの有無により、無線でデータ伝送を行う無線データ伝送方法であって、
前記バーストパルスのそれぞれを形成する前記バースト発振信号の周波数を、複数の異なる周波数のいずれかとし、
前記バーストパルスの有無、並びに、前記バースト発振信号の前記複数の異なる周波数に対応させてデータ伝送を行う、
ことを特徴とする無線データ伝送方法。
【請求項１３】
さらに、
使用する帯域を複数のサブバンドに分割し、分割された前記サブバンドに対して、それぞれ前記複数の異なる周波数を割り当てる、
ことを特徴とする請求項１２に記載の無線データ伝送方法。
【請求項１４】
隣接する前記サブバンドの周波数の間隔は、前記サブバンドと同じ、または、前記サブバンドの整数倍に設定されている、
ことを特徴とする請求項１３に記載の無線データ伝送方法。
【請求項１５】
前記バーストパルスを受信したとき、
前記複数の異なる周波数における、最も低い周波数または最も高い周波数を使用して、前記バーストパルスの復調を行う、
ことを特徴とする請求項１３に記載の無線データ伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願で言及する実施例は、パルス発生器，半導体集積回路および無線データ伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超広帯域(ＵＷＢ：Ultra Wide Band)通信やＵＷＢレーダーが注目され、様々な技術開発がなされている。例えば、ＵＷＢ通信は、パルス(バーストパルス)の時間幅が短いほど広帯域化されるため、伝送レートを向上させることができる。【０００３】
ＵＷＢ通信によりデータ伝送を実現するために、短パルスを信号源として用いる方式、或いは、バースト発振回路を用いる方式が利用されている。【０００４】
例えば、短パルスを信号源として用いる無線データ伝送方法は、データに対応した時間幅の短パルスを発生し、その短パルスをバンドパスフィルタにより帯域制限した後、データに対応した信号(バーストパルス)を出力する。【０００５】
また、バースト発振回路を用いる無線データ伝送方法は、バースト発振回路をバースト制御信号に合わせてオン／オフ制御し、バースト発振回路をある一定期間だけ発振させてバースト発振信号(バーストパルス)を発生する。【０００６】
ところで、従来、ＵＷＢ通信やＵＷＢレーダーに適用するためのパルス発生器、或いは、周波数にデータを対応させてデータ伝送を行う技術としては、様々なものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１７４０８７号公報
【特許文献２】特開昭６２−０２８９０８号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Tuan-Anh Phan et al., "A 18-pJ/Pulse OOK CMOS Transmitter for Multiband UWB Impulse Radio," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 17, No. 9, September 2007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、ＵＷＢ通信により無線データ伝送を行うには、短パルスを信号源として用いる方式やバースト発振回路を用いる方式が利用される。【００１０】
ところで、バースト発振回路を用いる無線データ伝送方法において、データの伝送速度(データ伝送レート)を高めるには、バースト発振する時間(バーストパルスのパルス幅)を短くすることが好ましい。例えば、特定小電力無線局用として認可帯域が広げられた５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯の周波数を利用したパルス通信では、最大９ＧＨｚのバンド幅を利用できる。【００１１】
この場合、パルス幅として帯域幅の逆数の約１１０ｐｓ程度を使用できるため、バースト発振回路(バーストパルス)のオン／オフでデータを伝送する方式では、バーストパルスの占有する周波数バンド幅に応じた９Ｇｂｐｓのデータ伝送ができると期待される。【００１２】
しかしながら、既存の半導体素子、特に、汎用性に富んだＣＭＯＳ素子では、バーストパルスの時間幅を１１０ｐｓに短縮することは困難である。このような問題は、５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯の特定小電力無線局だけでなく、例えば、３ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ帯を使ったＵＷＢ(主に、ユーザ端末向け)、７０ＧＨｚ〜８０ＧＨｚ帯および８０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚ帯を使った基幹無線通信等でも同様に存在する。【００１３】
すなわち、上述した無線データ伝送方法では、帯域幅を有効に利用することができず、データ伝送レートを十分に確保することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一実施形態によれば、一定期間だけ発振するバースト発振信号によるバーストパルスを生成するパルス発生器であって、異なる複数の周波数の前記バースト発振信号を発生するバースト発振回路と、制御回路と、を有するパルス発生器が提供される。【００１５】
前記制御回路は、前記バースト発振回路を制御して、前記バースト発振信号の周波数を前記少なくとも異なる２種類の周波数から選択して発生させるか、或いは、前記バースト発振信号を停止させるかを制御する。
【発明の効果】
【００１６】
開示のパルス発生器，半導体集積回路および無線データ伝送方法は、帯域幅を有効に利用して十分なデータ伝送レートを確保することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、超広帯域通信方式の一例を説明するための図である。
【図２】図２は、超広帯域通信方式の他の例を説明するための図である。
【図３】図３は、超広帯域通信方式による無線データ伝送方法の一例を説明するための図である。
【図４】図４は、図３に示す無線データ伝送方法における課題を説明するための図である。
【図５】図５は、データコードを異なる周波数に割り当てる無線データ伝送方法を説明するための図である。
【図６】図６は、図５に示す無線データ伝送方法における課題を説明するための図である。
【図７】図７は、無線データ伝送方法の実施例を説明するための図である。
【図８】図８は、本実施例の無線データ伝送方法を、図５を参照して説明した無線データ伝送方法と比較して説明するための図である。
【図９】図９は、パルス発生器の第１実施例を適用した送信部を有するトランシーバの一例を説明するためのブロック図である。
【図１０】図１０は、パルス発生器の第２実施例を示す回路図である。
【図１１】図１１は、図１０に示すパルス発生器における振幅成長を説明するための図である。
【図１２】図１２は、図１０に示すパルス発生器の動作を説明するためのタイミング図である。
【図１３】図１３は、図９に示すトランシーバにおける受信相関器の一例を示す回路図である。
【図１４】図１４は、本実施例の無線データ伝送方法における周波数の関係の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、本実施例の無線データ伝送方法における復調の一例を説明するための図である。
【図１６】図１６は、本実施例の無線データ伝送方法における復調の他の例を説明するための図である。
【図１７】図１７は、パルス発生器の第３実施例を説明するための図である。
【図１８】図１８は、各実施例のパルス発生器の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、パルス発生器，半導体集積回路および無線データ伝送方法の実施例を詳述する前に、超広帯域(ＵＷＢ)通信方式の例、並びに、パルス発生器の例およびその問題点を図１〜図６を参照して説明する。
【００１９】
図１は、超広帯域通信方式の一例を説明するための図であり、短パルスを信号源として用いるものを示す。図１において、参照符号１０１はベースバンド回路、１０２はインパルス発生器、そして、１０３はバンドパスフィルタを示す。ここで、バースト周波数によるバーストパルスを生成するパルス発生器は、インパルス発生回路１０２およびバンドパスフィルタ１０３を含む。
【００２０】
図１に示されるように、短パルスを信号源として用いるＵＷＢ(ウルトラワイドバンド)通信方式において、ベースバンド回路１０１は、例えば、データＤＡＴＡ(『１１０１…』)から生成した変調前のベースバンド信号を処理してインパルス発生回路１０２へ出力する。
【００２１】
インパルス発生回路１０２は、例えば、データ『１１０１…』に対応した時間幅τの短パルスを発生し、さらに、バンドパスフィルタ１０３により帯域制限された後、データ『１１０１…』に対応した信号(バーストパルス)が出力される。
【００２２】
図２は、超広帯域通信方式の他の例を説明するための図であり、ある一定時間だけ発振するバースト発振回路を用いるものを示す。図２において、参照符号２０１はベースバンド回路、２０２はバースト制御信号生成回路、そして、２０３はバースト発振回路を示す。
【００２３】
図２に示されるように、バースト発振回路を用いるＵＷＢ通信方式において、ベースバンド回路２０１は、例えば、データＤＡＴＡ(『１１０１…』)から生成した変調前のベースバンド信号を処理してバースト制御信号生成回路２０２へ出力する。
【００２４】
バースト制御信号生成回路２０２は、例えば、データ『１１０１…』に対応したバースト制御信号ＢＣＳを生成してバースト発振回路２０３へ出力する。
【００２５】
バースト発振回路２０３は、バースト制御信号ＢＣＳに従って制御され、例えば、ＢＣＳが『Ｈ』のときに発振を行い(発振オン)、また、ＢＣＳが『Ｌ』のときに発振を停止する(発振オフ)。これにより、データ『１１０１…』に対応したバーストパルスが出力される。
【００２６】
図３は、超広帯域通信方式による無線データ伝送方法の一例を説明するための図であり、図４は、図３に示す無線データ伝送方法における課題を説明するための図である。ここで、図３(a)は、送信機から受信機への無線データ伝送を概略的に示し、図３(b)は、特定小電力無線局用の５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯への適用を説明するためのものである。
【００２７】
図３(a)に示されるように、ＵＷＢ通信方式では、送信機５１から受信機５２に対して、バースト発振するパルスの有無で『０』，『１』の２値データを伝送する。これが一般的なＵＷＢ(ウルトラワイドバンド)通信方式である。
【００２８】
前述したように、例えば、特定小電力無線局用として５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯の周波数が一般に使用でき、バーストパルス幅として約１１０ｐｓ程度を使用すると９Ｇｂｐｓの高速データ伝送が期待できる。
【００２９】
しかしながら、例えば、ＣＭＯＳ素子により１１０ｐｓのパルス幅を有するバーストパルスを実現するのは難しく、図３(b)および図４に示されるように、９ＧＨｚの広帯域を有するＵＷＢパルスを生成することは、汎用のＣＭＯＳ技術では困難である。
【００３０】
すなわち、例えば、５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯において、理想的な１１０ｐｓのパルス幅ＰＷ１を有するバーストパルスを生成することができれば、曲線ＣＬ１のように、９Ｇｂｐｓのデータ伝送を行うことできる。
【００３１】
しかしながら、実際に生成可能なバーストパルスのパルス幅ＰＷ２は、例えば、数百ｐｓ程度と理想的なパルス幅ＰＷ１よりも遥かに大きくなってしまう。そのため、曲線ＣＬ２に示されるように、せっかくの９ＧＨｚの広帯域を生かすことができず、帯域幅から計算される伝送速度(９Ｇｂｐｓ)のデータ伝送を達成することは困難になる。
【００３２】
なお、このような問題は、５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯の特定小電力無線局だけでなく、例えば、３ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ帯を使ったＵＷＢ、或いは、７０ＧＨｚ〜８０ＧＨｚ帯および８０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚ帯でも同様に存在する。
【００３３】
すなわち、後に、詳述するパルス発生器，半導体集積回路および無線データ伝送方法の実施例は、５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯だけでなく、例えば、３ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ帯、７０ＧＨｚ〜８０ＧＨｚ帯および８０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚ帯でも適用することができる。
【００３４】
図５は、データコードを異なる周波数に割り当てる無線データ伝送方法を説明するための図であり、図６は、図５に示す無線データ伝送方法における課題を説明するための図である。
【００３５】
図５に示す無線データ伝送方法は、ＵＷＢのようなパルス通信ではなく、キャリア(連続波)を使用し、そのキャリアに変調をかけて通信を行うものであり、データを異なる周波数の信号に関連付けて伝送するものである。
【００３６】
すなわち、図５に示す無線データ伝送方法は、２ビットのコード(多値データ)『００』，『０１』，『１０』，『１１』に対して、異なる４つの周波数ｆ01，ｆ02，ｆ03，ｆ04を割り当て、データを無線伝送する。
【００３７】
具体的に、例えば、図６に示されるように、データ『１０』，『００』，『１１』，『０１』を伝送する場合、電圧制御発振器(ＶＣＯ)等を使用して、周波数をｆ03→ｆ01→ｆ04→ｆ02と変化させる。
【００３８】
このとき、データに対応した周波数は瞬時に変化することができず、例えば、周波数がｆ03からｆ01へ変化するときは遷移期間ＴＰ１が生じ、ｆ01からｆ04へ変化するときはＴＰ２が生じ、ｆ04からｆ02へ変化するときはＴＰ３が生じる。
【００３９】
ここで、遷移期間ＴＰ１〜ＴＰ３の長さは、例えば、その遷移期間の前後で変化する周波数の差(ホッピング幅)に依存し、それが大きいほど長くなる。データ伝送は、遷移期間(不定領域)を除外したキャリア周波数が安定している領域のみを使用することになり、これは、データ間の符号間干渉を引き起こすことを意味する。
【００４０】
すなわち、遷移期間ＴＰ１〜ＴＰ３では、データ伝送を正しく行うことができず、データ伝送レートの低下を来すことになる。
【００４１】
以下、パルス発生器，半導体集積回路および無線データ伝送方法の実施例を、添付図面を参照して詳述する。図７は、無線データ伝送方法の実施例を説明するための図である。
【００４２】
図７に示されるように、本実施例の無線データ伝送方法は、例えば、使用する５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚの帯域(フルバンド)Ｗを１つのパルスで実現せずに、複数のサブバンドに分割し、１バンド(サブバンド)当たりのバンド幅Ｂｗを狭くする。
【００４３】
このとき、バースト発振するパルス時間幅(バーストパルスの包絡線の幅)Ｔは、１／Ｂｗで決まる(Ｔ＝１／Ｂｗ)。また、隣接するサブバンドの周波数の間隔は、Ｂｗと同じ、または、Ｂｗの整数倍とする。
【００４４】
これにより、各バーストパルスの幅(バースト発振するパルス時間幅)Ｔは、全て１／Ｂｗと同じになり、一方、各バーストパルスの発振周波数は、それぞれのバーストパルスごとに異なったものとなる。なお、バーストパルスは、発振が終了すると、リセットレベル(無信号状態)にリセットされる。
【００４５】
すなわち、各バーストパルス内で振動する周波数の違いによって、どのサブバンドのパルスを受信したかを識別する。これにより、バーストパルスの有無で『０』および『１』の２値を伝送するだけでなく、例えば、ｆ１，ｆ２，ｆ３といった異なる複数の周波数バンドでパルスをホッピングさせることで、データ伝送レートの向上を図ることができる。
【００４６】
なお、図５および図６を参照して説明した無線データ伝送方法では、キャリアを周波数変調するため、出力信号にキャリア成分が常に含まれることになり、無信号状態(発振停止状態：電圧が０Ｖに固定された状態)は利用されることはない。
【００４７】
これに対して、本実施例の無線データ伝送方法では、バーストパルスを出力しない発振停止状態も生成できるため、この発振停止状態にもデータ(例えば、データ『０』)を割り当てることができる。
【００４８】
以上のように、本実施例の無線データ伝送方法によれば、例えば、汎用のＣＭＯＳ技術を適用したパルス幅の長いパルスを使用しながらも十分なデータ伝送速度(データ伝送レート)を確保することができる。
【００４９】
また、本実施例の無線データ伝送方法によれば、例えば、データコードを異なる周波数に割り当てる無線データ伝送方法における、符号間干渉によるデータ速度の低下を回避することもできる。さらに、本実施例の無線データ伝送方法によれば、バーストパルスを出力しない発振停止状態に対してもデータを割り当てることができる。
【００５０】
図８は、本実施例の無線データ伝送方法を、図５を参照して説明した無線データ伝送方法と比較して説明するための図である。ここで、図８(a)は、図５を参照して説明した無線データ伝送方法を説明するものであり、図８(b)は、本実施例の無線データ伝送方法を説明するものである。
【００５１】
図８(a)に示されるように、図５を参照して説明した無線データ伝送方法では、例えば、２ビットの多値データ『００』，『０１』，『１０』，『１１』に対して、異なる４つの周波数ｆ01，ｆ02，ｆ03，ｆ04を割り当て、その多値データを無線伝送する。ここで、送信波形は、キャリアを周波数変調したもので常に振動している。
【００５２】
これに対して、図８(b)に示されるように、本実施例の無線データ伝送方法では、一定時間のみ発振するバースト信号(バーストパルス)を用いるため、発振停止状態(無発振状態)も利用することができる。具体的に、例えば、発振停止状態に『００』を割り当て、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３に対して、それぞれ『０１』，『１０』，『１１』を割り当てる。
【００５３】
すなわち、本実施例の無線データ伝送方法によれば、例えば、２ビットの多値化に際して、３つの周波数ｆ１〜ｆ３だけで済ませることができる。これは、同じ帯域幅を利用する場合、例えば、２ビットの多値化で４つの周波数ｆ01〜ｆ04を使用するものに対して、データ伝送レートを向上させることを意味する。
【００５４】
さらに、本実施例の無線データ伝送方法によれば、バーストパルス(バースト発振するパルス)を用いることで、図５および図６を参照して説明した無線データ伝送方法における符号間干渉の問題も回避することができる。
【００５５】
なお、バーストパルスは、前述したように、発振が終了すると、無信号状態(リセットレベル)にリセットされる。すなわち、本実施例の無線データ伝送方法によれば、周波数の異なる送信パルスは、必ず毎回同じ初期値(リセットレベル)からｆｎ(ｎ＝１，２，３，…)へ変化するため、周波数が不定になる領域(図６における遷移期間ＴＰ１〜ＴＰ３)は存在しない。
【００５６】
図９は、パルス発生器の第１実施例を適用した送信部を有するトランシーバの一例を説明するためのブロック図である。図９において、参照符号１はベースバンド回路、６００は送信部、６はパルス発生器、６１〜６ｎはバースト発振ユニット、６０はパワーアンプ、そして、６ａは送信アンテナを示す。
【００５７】
また、参照符号７は受信部、７０はローノイズアンプ、７１は局部発振回路、７２は可変位相器、７３はミキサ回路、７４はローパスフィルタ(低域通過フィルタ：ＬＰＦ)、そして、７５はＩＦアンプ(リミッタアンプ)を示す。
【００５８】
図９に示されるように、トランシーバは、ベースバンド回路１、送信部６００、および、受信部７を含む。ベースバンド回路１は、例えば、伝送するデータに従って、送信部６００を制御して複数の周波数サブバンドに対応したベースバンドパルスを生成すると共に、受信部７により受信した高周波信号(ベースバンドパルス)を復調して得られたデータを処理する。
【００５９】
送信部６００は、異なる複数の周波数サブバンドに対応した周波数ｆ１〜ｆｎのバースト信号(バーストパルス)を生成して出力するバースト発振ユニット６１〜６ｎ、および、バースト発振ユニット６１〜６ｎの出力信号を増幅するパワーアンプ６０を含む。ここで、パルス発生器６は、バースト発振ユニット６１〜６ｎを含む。
【００６０】
各バースト発振ユニット６１〜６ｎは、それぞれサブバンドに対応した周波数ｆ１〜ｆｎの発振器６１ａ〜６１ｎａおよびスイッチ(第２スイッチ)６１ｂ〜６１ｎｂを含む。ベースバンド回路１は、スイッチ６１ｂ〜６１ｎｂを制御して、送信するサブバンドに従って、どの発振器６１ａ〜６１ｎａの出力を選択するかを制御する。
【００６１】
ここで、バースト発振ユニット６１〜６ｎの発振器６１ａ〜６１ｎａは、例えば、後に、図１０を参照して説明するバースト発振回路３に対応し、スイッチ６１ｂ〜６１ｎｂは、バースト制御信号生成回路(制御回路)２に対応する。
【００６２】
すなわち、ベースバンド回路１からの制御信号でバースト発振ユニット６１〜６ｎにおけるいずれか１つのスイッチが選択(オン)され、その選択されたバースト発振ユニットによるバーストパルスがパワーアンプ６０で増幅されてアンテナ６ａから出力される。
【００６３】
なお、ベースバンド回路１からの制御信号により、バースト発振ユニット６１〜６ｎにおける全てのスイッチが非選択(オフ)された場合、発振停止状態(無発振状態)となる。の発振停止状態に対しても、所定のデータが割り当てられるのは、前述した通りである。
【００６４】
受信部７は、受信アンテナ７ａで受け取った高周波信号をローノイズアンプ７０で増幅した後、その高周波信号(ベースバンドパルス)ＲＦを、ミキサ回路７３によりローカル(局部発振信号)ＬＯを使用して処理(検波)する。
【００６５】
ここで、ローカルＬＯは、例えば、局部発振器７１の出力信号を可変位相器７２で位相可変処理することで得られる。この可変位相器７２に関しては、図１５を参照して後に詳述する。
【００６６】
なお、局部発振器７１の発振周波数、すなわち、ローカルＬＯの周波数は、例えば、複数の周波数サブバンドの周波数における最も低い周波数、または、最も高い周波数に設定される。換言すると、ローカルＬＯの周波数は、バースト発振ユニット６１〜６ｎの発振周波数ｆ１〜ｆｎにおける最も低い周波数(例えば、ｆ１)、または、最も高い周波数(例えば、ｆｎ)となっている。
【００６７】
ＩＦアンプ７５は、ミキサ回路７３により検波された後、ローパスフィルタ７４で濾波された中間周波数信号(ＩＦ)の包絡線を矩形波状に波形整形(シェーピング)してベースバンド回路１へ出力する。そのため、ＩＦアンプ７５は、高利得アンプとされ、例えば、リミッタアンプが適用される。
【００６８】
また、可変位相器７２は、局部発振器７１の出力信号の位相を制御してローカルＬＯをミキサ回路７３へ出力するものであり、可変位相器７２による可変位相量は、ベースバンド回路１によって制御される。
【００６９】
ところで、図９に示すトランシーバの送信部６００における第１実施例のパルス発生器６(バースト発振ユニット６１〜６ｎ)は、常に、発振動作を継続しているため、消費電力の点で不利である。
【００７０】
図１０は、パルス発生器の第２実施例を示す回路図であり、１つの発振器でパルス発生器を実現するものである。なお、図１０では、例として、差動クロスカップル型発振器を基本とした構成を示すが、これに限定されるものではない。
【００７１】
図１０に示されるように、第２実施例のパルス発生器６は、シリアライザ／デシリアライザ(ser-des)１０、バースト制御信号生成回路２、バースト発振回路３、および、発振開始トリガ生成回路４を含む。なお、シリアライザ／デシリアライザ１０は、ベースバンド回路１に内蔵してもよい。
【００７２】
バースト発振回路３は、ｎＭＯＳトランジスタ３１，３２、ｐＭＯＳトランジスタ(第１スイッチ)３３、負荷素子３４，３５、および、キャパシタ３６〜３９を有する。さらに、バースト発振回路３は、ディレイ・フリップフロップ(Ｄ−ＦＦ)ＦＦ１〜ＦＦ７、ｐＭＯＳトランジスタトランジスタＭ１〜Ｍ７、および、キャパシタＣ１１，Ｃ１２〜Ｃ７１，Ｃ７２を有する。
【００７３】
トランジスタ３１および３２は、キャシタ３６および３７を介してそれぞれのゲートおよびドレインが交差接続され、トランジスタ３１のドレインからキャパシタ３８およびバッファ回路３０１を介して出力信号Ｑが出力される。また、トランジスタ３２のドレインからは、キャパシタ３９およびバッファ回路３０２を介して出力信号Ｑが出力される。
【００７４】
トランジスタ３３は、バースト発振回路(差動増幅回路)３の差動端子間に設けられ、ゲートへ入力されるバースト制御信号ＢＣＳに応じて発振の制御を行うスイッチ素子として機能する。
【００７５】
すなわち、バースト制御信号ＢＣＳが高レベル『Ｈ』のときはトランジスタ３３がオフしてバースト発振回路３は発振状態(発振可能状態)になり、低レベル『Ｌ』のときはトランジスタ３３がオンして発振停止になる。すなわち、バースト制御信号ＢＣＳを『Ｌ』としてトランジスタ３３をオンすると、バースト発振回路(差動増幅回路)３の差動端子間が短絡され、その発振が停止する。
【００７６】
発振開始トリガ生成回路４は、キャパシタ４１，４２および４段の差動増幅器４３１〜４３４を有し、差動の信号(発振開始トリガ信号)ＯＳＴ，／ＯＳＴを、キャパシタ４１，４２を介して差動対トランジスタ３１，３２のゲート(差動入力端子)へ出力する。なお、信号／ＯＳＴは、信号ＯＳＴの反転論理の信号を示す。
【００７７】
発振開始トリガ信号ＯＳＴ(／ＯＳＴ)は、例えば、トランジスタ３３のゲートへ入力するバースト制御信号ＢＣＳが『Ｌ』から『Ｈ』へ変化した直後に『Ｌ』から『Ｈ』へ変化する。そして、差動対トランジスタ３１，３２の制御端子(ゲート)へ入力する発振開始トリガ信号ＯＳＴ，／ＯＳＴの変化により、バースト発振回路３に対して発振に必要な励振を行わせ、強制的に発振を開始させる。
【００７８】
ここで、差動増幅器４３４の出力と差動対トランジスタ３１，３２のゲート間にキャパシタ４１，４２が挿入されているのは、発振開始トリガ信号ＯＳＴ，／ＯＳＴは単なるバースト発振回路３の発振を開始させるためのもので、直流信号成分が不要だからである。
【００７９】
バースト制御信号生成回路２は、シリアライザ／デシリアライザ１０と共に、バースト発振回路３の発振を制御する制御回路として機能し、３段の差動増幅器２１〜２３およびＣＭＯＳ増幅器２４を有する。バースト制御信号生成回路２において、初段の差動増幅器２１は、例えば、ベースバンド回路１からの伝送信号ＴＳを受け取り、差動の出力信号を２段目の差動増幅器２２、および、発振開始トリガ生成回路４へ出力する。
【００８０】
すなわち、初段の差動増幅器２１の出力信号は、発振開始トリガ生成回路４における４段の差動増幅器４３１〜４３４により増幅され、急峻な立ち上がりエッジを有する発振開始トリガ信号ＯＳＴ，／ＯＳＴとして出力される。この発振開始トリガ信号ＯＳＴ，／ＯＳＴは、キャパシタ４１，４２を介して差動対トランジスタ３１，３２のゲートへ入力される。
【００８１】
ここで、発振開始トリガ生成回路４における差動増幅器が４段なのは、差動増幅器２１の出力信号が、２段の差動増幅器２２，２３およびＣＭＯＳ増幅器２４で遅延されてトランジスタ３３のスイッチングを制御するタイミングを考慮したためである。
【００８２】
シリアライザ／デシリアライザ１０は、バースト制御信号生成回路２と共に、バースト発振回路３の発振を制御する制御回路として機能する。このシリアライザ／デシリアライザ１０は、例えば、ベースバンド回路１からのシリアルデータ(伝送データ)をパラレルデータ(Data1〜Data7)に変換して、それぞれフリップフロップＦＦ１〜ＦＦ７へ出力する。
【００８３】
ここで、本実施例では、３ビットのパラレルデータの内、データData1〜Data7以外のもう１つのデータとして、パルス発生器６(バースト発振回路３)の発振停止状態が利用される。すなわち、３ビットの多値データは、異なる７種類の周波数のバーストパルス、および、発振停止状態(リセット電位に固定されたバーストパルス)に対応付けられる。
【００８４】
なお、発振停止状態は、上述したように、バースト制御信号ＢＣＳを『Ｌ』としてトランジスタ３３をオンし、差動増幅回路(３)の差動端子間(トランジスタ３１および３２のドレイン間)を短絡することで実現される。
【００８５】
図１０に示す第２実施例のパルス発生器６は、バースト発振回路３(バーストパルス)の周波数を変えるには、フリップフロップＦＦ１〜ＦＦ７の出力によりトランジスタＭ１〜Ｍ７をオン／オフして、キャパシタＣ１１，Ｃ１２〜Ｃ７１，Ｃ７２の接続を制御する。
【００８６】
ここで、例えば、各トランジスタＭ１〜Ｍ７がオンしたとき、差動端子間(トランジスタ３３のソース−ドレイン間：トランジスタ３１および３２のドレイン間)に直列接続されるキャパシタＣ１１，Ｃ２２〜Ｃ７１，Ｃ７２の合成容量をそれぞれＣ0とする。
【００８７】
すなわち、トランジスタＭ１がオンすると、差動端子間には、直列接続されたキャパシタＣ１１，Ｃ１２による容量１×Ｃ0が与えられ、また、トランジスタＭ１およびＭ２がオンすると、差動端子間には、容量２×Ｃ0が与えられる。そして、トランジスタＭ１〜Ｍ７の全てがオンすると、差動端子間には、容量７×Ｃ0が与えられる。
【００８８】
なお、上述した例は、全てのキャパシタＣ１１，Ｃ１２〜Ｃ７１，Ｃ７２の容量が等しい場合であるが、例えば、差動端子間に直列接続されるキャパシタの合成容量に重み(例えば、べき乗の重み)を付けて制御することもできる。
【００８９】
図１１は、図１０に示すパルス発生器における振幅成長を説明するための図であり、図１２は、図１０に示すパルス発生器の動作を説明するためのタイミング図である。
【００９０】
ここで、図１１(a)は発振周波数がｆ７(最も高い周波数)の場合を示し、図１１(b)は発振周波数がｆ１(最も低い周波数)の場合を示し、そして、図１１(c)はそれらの場合の振幅成長の様子を示す。なお、図１１(a)および図１１(b)では、図１０における負荷素子３４，３５を省略し、インダクタンス成分をＬで表している。
【００９１】
まず、図１１(a)に示されるように、発振周波数がｆ７のバーストパルスを生成する場合、例えば、１つのトランジスタ(スイッチ)Ｍ１だけをオンして差動端子間(トランジスタ３３のソース−ドレイン間)にキャパシタＣ１１，Ｃ１２を接続する。これにより、差動端子間には、容量１Ｃ0が与えられ、最も高い周波数ｆ７によるバーストパルスが生成される。
【００９２】
次に、図１１(b)に示されるように、発振周波数がｆ１のバーストパルスを生成する場合、全てのトランジスタＭ１〜Ｍ７をオンして差動端子間にキャパシタＣ１１，Ｃ１２〜Ｃ７１，Ｃ７２を接続する。これにより、差動端子間には、容量７Ｃ0が与えられ、最も低い周波数ｆ１によるバーストパルスが生成される。
【００９３】
ところで、発振停止状態のパルス発生器(バースト発振回路)は、例えば、バースト制御信号ＢＣＳが『Ｌ』から『Ｈ』へ変化してトランジスタ３３がオフした後、直ちに発振するのではなく、熱擾乱(ランダム)等がトリガになって発振を開始する。
【００９４】
そのため、図１１(c)に示されるように、低い周波数(ｆ１)で発振する場合、バースト制御信号ＢＣＳが『Ｈ』に立ち上がってから遅延時間Ｔｄの後、発振を開始する。この遅延時間Ｔｄは、バーストパルスのパルス時間幅を増大させてしまう。
【００９５】
また、例えば、トランジスタＭ１〜Ｍ７のスイッチング(オン)による容量の総量により、発振周波数を決めるＬＣタンク回路のインピーダンス(ＬＣ)1/2が変化してしまう。そのため、発振振幅が定常状態に達するまでの時間が、容量の総和値(総容量値１Ｃ0〜７Ｃ0)ごとで揃わないといった問題もある。
【００９６】
そこで、図１０に示すパルス発生器では、差動対トランジスタ３１，３２のゲートに対して発振開始トリガ信号ＯＳＴ，／ＯＳＴを与え、このトリガ信号ＯＳＴ，／ＯＳＴにより、遅延時間Ｔｄは低減して強制的に発振を開始させるようになっている。
【００９７】
すなわち、図１２に示されるように、発振開始トリガ信号ＯＳＴ(／ＯＳＴ)によって各周波数ｆ１〜ｆ７の発振を強制的に励起することにより、発振が定常状態に達するまでの時間を短縮するようになっている。
【００９８】
また、発振開始トリガ信号ＯＳＴを使用することにより、ＬＣタンク回路のインピーダンスの違いによる影響を低減する、すなわち、総容量値が異なっても、発振振幅が定常状態に達するまでの時間をほぼ一致させることができる。
【００９９】
ここで、データData1〜Data7に従ってトランジスタＭ１〜Ｍ７をスイッチングするタイミングは、発振開始トリガ信号ＯＳＴ(／ＯＳＴ)と同タイミングにするのが好ましい。そのために、図１０では、ディレイ・フリップフロップＦＦ１〜ＦＦ７を用いてクロック入力のタイミングでデータを読み込んで、トランジスタＭ１〜Ｍ７のスイッチングを制御するようになっている。
【０１００】
すなわち、図１２に示されるように、ベースバンド回路１からのデータData1〜Data7を、発振開始トリガ信号ＯＳＴの立ち上がりエッジで読み込むことにより、常に、発振開始トリガ信号と同じタイミングで総容量値を更新することが可能になる。
【０１０１】
なお、図１２に示されるように、例えば、３ビットのデータを生成する場合、８つの状態(８パタン)は、異なる７種類の周波数ｆ１〜ｆ７と、発振停止状態に対応付けられることになる。
【０１０２】
図１３は、図９に示すトランシーバにおける受信相関器の一例を示す回路図であり、前述した図９におけるミキサ回路７３およびローパスフィルタ７４を示すものである。なお、図１３では、信号の流れが図９とは逆向きになっている。
【０１０３】
図１３に示されるように、ミキサ回路７３は、受信したＲＦ(高周波信号)を、ローカルＬＯ，／ＬＯにより検波してローパスフィルタ７４へ出力し、ローパスフィルタ７４は、ＩＦ，／ＩＦ(中間周波数信号)を生成してリミッタアンプ７５へ出力する。
【０１０４】
ミキサ回路７３は、抵抗７３１，７３２、ｎＭＯＳトランジスタ７３３〜７３５を含む差動増幅器であり、ローパスフィルタ７４は、差動入力に対して直列に設けられた抵抗７４１，７４２、および、キャパシタ７４３を有する。なお、キャパシタ７４３は、ローパスフィルタ７４の差動出力(ＩＦ，／ＩＦ)間に設けられている。
【０１０５】
ここで、ローカルＬＯ(／ＬＯ)は、バーストパルスに使用する周波数ｆ１〜ｆ７の内、最も低い周波数ｆ１、または、最も高い周波数ｆ７が使用される。なお、図１３に示す受信相関器(ミキサ回路７３およびローパスフィルタ７４)は、単なる例であり、様々なものを適用することができる。すなわち、ミキサ回路としては、ダイオードやトランジスタを使用した様々な形式のものが知られているが、それらを本実施例のミキサ回路７３として適用することが可能である。
【０１０６】
ローパスフィルタ７４は、ベースバンドパルスＲＦやローカルＬＯにおける高周波成分を除去し、低周波成分の中間周波数信号ＩＦの帯域のみ通過させるものである。そのために、ローパスフィルタ７４における抵抗Ｒおよび容量Ｃは、例えば、ｆcut-off＝１／２πＲＣで定義される遮断周波数が、ｆ(ＩＦ)＜ｆcut-off＜ｆ(ＬＯ，ＲＦ)となるよう設計するのが好ましい。
【０１０７】
図１４は、本実施例の無線データ伝送方法における周波数の関係の一例を示す図であり、使用する帯域(フルバンド)Ｗを３つのサブバンドに分割し、それぞれに対して異なる周波数ｆ１〜ｆ３を割り当てた場合を示す。
【０１０８】
すなわち、図１４では、異なる３つの周波数ｆ１〜ｆでバースト発振する３種類のバーストパルスと、バーストパルスが無い状態(発振停止状態)の４つの状態により２ビットの多値データを表す場合を示している。
【０１０９】
このとき、バースト発振するパルス時間幅(バーストパルスの包絡線の幅)Ｔは、Ｔ＝１／Ｂｗにより規定され、隣接するサブバンドの周波数の間隔は、Ｂｗと同じ、または、Ｂｗの整数倍に設定されている。
【０１１０】
図１５および図１６は、図１４に示す２ビットの多値データ『００』，『０１』，『１０』，『１１』に対して、発振停止状態および異なる３つの周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３を割り当てた場合、それらの信号(パルス)を受信して行う復調動作を説明するものである。
【０１１１】
図１５は、本実施例の無線データ伝送方法における復調の一例を説明するための図であり、ローカルＬＯとして、周波数ｆ１〜ｆ３の内、最も低い周波数ｆ１を使用して復調する場合を示す。なお、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の間隔は、サブバンドの整数倍の比に設定されている。
【０１１２】
例えば、前述した図９のローノイズアンプ７０を介して受信した高周波信号(ベースバンドパルス)ＲＦ、および、ローカル(局部発振信号)ＬＯをミキサ回路７３によってミキシングすると、相関波形(中間周波数信号)ＩＦとして図１５のような波形が得られる。この相関波形ＩＦを，ＩＦアンプ(リミッタアンプ)７５で増幅することにより、復調波形として、図１５のような包絡線部分のみが抽出された包絡線波形が得られる。
【０１１３】
ここで、ローカルＬＯの周波数は、バーストパルスの周波数ｆ１〜ｆ３の内、最も低い周波数ｆ１であるため、例えば、周波数ｆ１のローカルＬＯと受信パルスＲＦの周波数が同じ(ｆ１)であれば、受信パルス幅と同じ時間幅の包絡線が得られる。すなわち、包絡線波形が受信パルス幅と同じ時間幅(ＥＷ１１)になれば、受信データ『０１』と判定する。
【０１１４】
一方、周波数ｆ１のローカルＬＯと受信パルスＲＦの周波数が異なれば、ｆ(ＲＦ)−ｆ(ＬＯ)で計算されるビート波形が現れる。ここで、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の間隔は、Ｂｗの整数倍の比に設定されているので、包絡線波形が１つの山のビートパルス(ＥＷ１２)になれば、ｆ１とｆ２がＢｗの１倍であることから受信データ『０１』と判定する。
【０１１５】
また、包絡線波形が２つの山のビートパルス(ＥＷ１３)になれば、ｆ１とｆ３がＢｗの２倍であることから受信データ『１１』と判定する。なお、包絡線波形が得られない(ゼロのまま：ＥＷ１４)であれば、発振停止状態であるとして受信データ『００』と判定する。
【０１１６】
ここで、前述した図９では、受信部７により、包絡線波形を生成してベースバンド回路１へ出力し、ベースバンド回路１により、包絡線波形における山の数をカウントして受信データを判定する処理を行うことになる。
【０１１７】
なお、ローカルＬＯと受信パルスＲＦのミキシングにおいて、周波数ｆ１とｆ１で相関した場合、通常、ＬＯとＲＦの間に位相差が存在する。この位相差をθとすると、相関波形ＩＦは、Ｓｉｎ(θ)となりオフセット電圧を持つことになる。
【０１１８】
また、ローカルＬＯと受信パルスＲＦのミキシングにおいて、周波数ｆ１と無パルス(発振停止状態)で相関した場合、相関波形ＩＦは、ゼロレベルの電圧が出力されるだけである。すなわち、［ｆ１］×［ｆ１］の相関と、［ｆ１］×［無パルス］の相関を識別するためには、Ｓｉｎ(θ)が十分なオフセットを持つようにする。例えば、Ｓｉｎ(θ)＝０となる場合には、無パルス(発振停止状態)の受信であると識別することが難しい。
【０１１９】
そのため、前述した図９のローノイズアンプ７０では、ローカルＬＯのパスに対して可変位相器７２を挿入し、ＩＦアンプ７５(ベースバンド回路１)の入力ＩＦがＳｉｎ(θ)〜１となるように位相量を調整するのが好ましい。
【０１２０】
この可変位相器７２による位相量の調整処理は、例えば、通信開始時において、周波数ｆ１によるバーストパルスと無パルス状態を交互に繰り返すパイロット信号を用いて行うことができる。
【０１２１】
このように、包絡線波形における山の数をカウントすることにより、どの発振周波数のバーストパルスを受信したか、すなわち、どのサブバンドに属する周波数でバースト発振したパルスを受信したか、或いは、発振停止状態であるかを識別することができる。
【０１２２】
なお、受信データの判定処理は、上述した包絡線波形における山の数をカウントするものに限定されず、例えば、包絡線波形における立ち上がりエッジやパルス幅の検出等による様々な手法を適用することができる。
【０１２３】
図１６は、本実施例の無線データ伝送方法における復調の他の例を説明するための図であり、ローカルＬＯとして、周波数ｆ１〜ｆ３の内、最も高い周波数ｆ３を使用して復調する場合を示す。なお、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の間隔は、サブバンドの整数倍の比に設定されている。
【０１２４】
上述した図１５と図１６の比較から明らかなように、ローカルＬＯとして最も高い周波数ｆ３を使用した場合には、包絡線波形が受信パルス幅と同じ時間幅(ＥＷ２３)になれば、受信データ『０１』と判定する。
【０１２５】
また、包絡線波形が１つの山のビートパルス(ＥＷ２１)になれば、ｆ３とｆ２がＢｗの１倍であることから受信データ『０１』と判定する。さらに、包絡線波形が２つの山のビートパルス(ＥＷ２１)になれば、ｆ３とｆ１がＢｗの２倍であることから受信データ『１１』と判定する。なお、包絡線波形が得られない(ゼロのまま：ＥＷ２４)であれば、発振停止状態であるとして受信データ『００』と判定する。
【０１２６】
なお、他の処理等は、図１５を参照して説明したのと同様である。また、２ビットの多値データ『００』，『０１』，『１０』，『１１』と、発振停止状態および異なる３つの周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の割り当ては、上述したものに限定されないのはもちろんである。
【０１２７】
また、図１４〜図１６では、説明を２ビットの多値データを例として説明したが、３ビット以上の場合も同様であり、いずれの場合も、少なくとも異なる２種類の周波数のバーストパルスと、発振停止状態(無パルス)を使用してデータ伝送を行うことができる。
【０１２８】
図１７は、パルス発生器の第３実施例を説明するための図であり、図１７(a)は、第３実施例のパルス発生器のブロック図を示し、図１７(b)は、図１７(a)に示すパルス発生器により生成されるバーストパルスの周波数を示す図である。図１７(c)は、図１７(a)に示すパルス発生器の動作を説明するためのものである。
【０１２９】
図１７(a)に示されるように、第３実施例のパルス発生器６は、インパルス発生回路２０、および、それぞれ周波数ｆ１〜ｆｎによるバーストパルスを生成するためのバンドパスフィルタ３-1〜３-nを含む。ここで、インパルス発生回路２０により生成されるインパルスは、広帯域な周波数スペクトルを有し、理想的には時間幅が０ｓの信号である。
【０１３０】
そして、図１７(b)に示されるように、このようなインパルス発生回路２０により生成されたインパルスを、それぞれバンドパスフィルタ３-1〜３-nを通すことで、周波数ｆ１〜ｆｎによるバーストパルスが得られる。
【０１３１】
なお、各バンドパスフィルタ３-1〜３-nとしては、例えば、所定の帯域特性を有するアンプを半導体集積回路(半導体チップ)に搭載することにより実現することもできる。もちろん、半導体チップの外付け素子を使用してもよい。
【０１３２】
そして、パルス発生器６から出力する周波数によるバーストパルスに対応して、バンドパスフィルタ３-1〜３-nのいずれか１つを選択するように、スイッチ３００ａおよび３００ｂによりバンドパスフィルタの入出力の接続を制御する。
【０１３３】
ここで、インパルス発生回路２０およびバンドパスフィルタ３-1〜３-nは、例えば、図１０を参照して説明したバースト発振回路３に対応し、スイッチ３００ａおよび３００ｂは、バースト制御信号生成回路(制御回路)２に対応する。
【０１３４】
これにより、例えば、ベースバンド回路１からのデータに対応した周波数によるバーストパルスを生成して出力することができる。ここで、本第３実施例のパルス発生器６においても、発振停止状態を利用することができ、従って、多値(ｎ＋１)のデータ伝送を行うことができる。なお、発振停止状態は、例えば、スイッチ３００ａおよび３００ｂにより、いずれのバンドパスフィルタとも接続しないように制御することで実現される。
【０１３５】
図１８は、各実施例のパルス発生器の効果を説明するための図であり、図１８(a)は、使用する帯域(フルバンド)ＷとサブバンドＢｗとの関係を示し、図１８(b)は、サブバンドの数と伝送速度の関係を示す。
【０１３６】
図１８(a)に示されるように、フルバンドＷは、Ｎ個のサブバンドに分割され、各サブバンドに対して異なるＮ個の周波数Ｆ１〜ＦＮを割り当てる。従って、Ｎ個の周波数Ｆ１〜ＦＮによるバーストパルスと発振停止状態のＮ＋１の状態に対応するデータを伝送することができる。
【０１３７】
図１８(b)の特性曲線ＣＬ１１に示されるように、１つのサブバンドＢｗを使用したインパルス方式による無線データ伝送方法を考えると、伝送速度は、例えば、１×Ｂｗ［ｂｉｔ／ｓ］となる。
【０１３８】
また、特性曲線ＣＬ１２に示されるように、Ｎ×ＢｗのフルバンドＷを使用したインパルス方式無線データ伝送方法を考えると、理想的な伝送速度は、例えば、Ｎ×Ｂｗ［ｂｉｔ／ｓ］となる。なお、キャリア変調方式ではあるが、特性曲線ＣＬ１３に示されるように、例えば、図５を参照して説明した無線データ伝送方法を考えると、伝送速度は、例えば、Ｌｏｇ2(Ｎ)［ｂｉｔ／ｓ］となる。
【０１３９】
これに対して、上述した各実施例のパルス発生器を適用した無線データ伝送方法(本実施例の無線データ伝送方法)によれば、特性曲線ＣＬ１４に示されるように、伝送速度は、例えば、Ｌｏｇ2(Ｎ＋１)［ｂｉｔ／ｓ］となる。
【０１４０】
従って、図１８(b)において、最も伝送速度(伝送レート)が高いのは、特性曲線ＣＬ１１に示されるＮ×Ｂｗのフルバンドを使用したインパルス方式であるが、これは、デバイス性能に制約されない理想条件が前提となっている。
【０１４１】
しかしながら、現状では、例えば、前述した５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯や８０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚ帯のＮ×Ｂｗのフルバンドでの実現は困難であり、伝送速度は、遥かに低く(例えば、Ｂｗ［ｂｉｔ／ｓ］程度に)なってしまう。すなわち、特性曲線ＣＬ１１のように、フルバンドＷを分割するサブバンドＢｗの数には限度が有るため、伝送速度の向上は難しい。
【０１４２】
これに対して、特性曲線ＣＬ１４に示されるように、本実施例の無線データ伝送方法によれば、各周波数のバーストパルスと共に、発振停止状態をデータ伝送に使用できるため、特性曲線ＣＬ１３よりも伝送速度を向上させることができる。
【０１４３】
さらに、本実施例の無線データ伝送方法において、各周波数のバーストパルスは、常に、リセットレベル(ゼロレベル)から各周波数の発振が開始するため、周波数変動による符号間干渉が発生することがなく、安定したデータ伝送を実現することが可能になる。
【０１４４】
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。
【符号の説明】
【０１４５】
１，１０１，２０１    ベースバンド回路
２    バースト制御信号生成回路(制御回路)
３，２０３    バースト発振回路
３-1〜３-n    バンドパスフィルタ(バースト発振回路)
４    発振開始トリガ生成回路
６    パルス発生器
６ａ    送信アンテナ
７    受信部
７ａ    受信アンテナ
１０    シリアライザ／デシリアライザ(制御回路)
２０    インパルス発生回路(バースト発振回路)
５１    送信機
５２    受信機
６０    パワーアンプ
６１〜６ｎ    バースト発振ユニット
６１ａ〜６ｎａ    発振器(バースト発振回路)
６１ｂ〜６ｎｂ    スイッチ(制御回路)
７０    ローノイズアンプ
７１    局部発振回路
７２    可変位相器
７３    ミキサ回路
７４    ローパスフィルタ(ＬＰＦ)
７５    ＩＦアンプ(リミッタアンプ)
１０２    インパルス発生回路
１０３，３-1〜３-n    バンドパスフィルタ
２０２    バースト制御信号生成回路
３００ａ，３００ｂ    スイッチ(制御回路)
６００    送信部
【図１】
2014207866.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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2014207866.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2014207866.tif 000019
【図１８】
2014207866.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月25日(2015.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願で言及する実施例は、パルス発生器，半導体集積回路および無線データ伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超広帯域(ＵＷＢ：Ultra Wide Band)通信やＵＷＢレーダーが注目され、様々な技術開発がなされている。例えば、ＵＷＢ通信は、パルス(バーストパルス)の時間幅が短いほど広帯域化されるため、伝送レートを向上させることができる。
【０００３】
ＵＷＢ通信によりデータ伝送を実現するために、短パルスを信号源として用いる方式、或いは、バースト発振回路を用いる方式が利用されている。
【０００４】
例えば、短パルスを信号源として用いる無線データ伝送方法は、データに対応した時間幅の短パルスを発生し、その短パルスをバンドパスフィルタにより帯域制限した後、データに対応した信号(バーストパルス)を出力する。
【０００５】
また、バースト発振回路を用いる無線データ伝送方法は、バースト発振回路をバースト制御信号に合わせてオン／オフ制御し、バースト発振回路をある一定期間だけ発振させてバースト発振信号(バーストパルス)を発生する。
【０００６】
ところで、従来、ＵＷＢ通信やＵＷＢレーダーに適用するためのパルス発生器、或いは、周波数にデータを対応させてデータ伝送を行う技術としては、様々なものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１７４０８７号公報
【特許文献２】特開昭６２−０２８９０８号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Tuan-Anh Phan et al., "A 18-pJ/Pulse OOK CMOS Transmitter for Multiband UWB Impulse Radio," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 17, No. 9, September 2007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、ＵＷＢ通信により無線データ伝送を行うには、短パルスを信号源として用いる方式やバースト発振回路を用いる方式が利用される。
【００１０】
ところで、バースト発振回路を用いる無線データ伝送方法において、データの伝送速度(データ伝送レート)を高めるには、バースト発振する時間(バーストパルスのパルス幅)を短くすることが好ましい。例えば、特定小電力無線局用として認可帯域が広げられた５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯の周波数を利用したパルス通信では、最大９ＧＨｚのバンド幅を利用できる。
【００１１】
この場合、パルス幅として帯域幅の逆数の約１１０ｐｓ程度を使用できるため、バースト発振回路(バーストパルス)のオン／オフでデータを伝送する方式では、バーストパルスの占有する周波数バンド幅に応じた９Ｇｂｐｓのデータ伝送ができると期待される。
【００１２】
しかしながら、既存の半導体素子、特に、汎用性に富んだＣＭＯＳ素子では、バーストパルスの時間幅を１１０ｐｓに短縮することは困難である。このような問題は、５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯の特定小電力無線局だけでなく、例えば、３ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ帯を使ったＵＷＢ(主に、ユーザ端末向け)、７０ＧＨｚ〜８０ＧＨｚ帯および８０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚ帯を使った基幹無線通信等でも同様に存在する。
【００１３】
すなわち、上述した無線データ伝送方法では、帯域幅を有効に利用することができず、データ伝送レートを十分に確保することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一実施形態によれば、一定期間だけ発振するバースト発振信号によるバーストパルスを生成するパルス発生器であって、異なる複数の周波数の前記バースト発振信号を発生するバースト発振回路と、制御回路と、を有するパルス発生器が提供される。
【００１５】
前記制御回路は、前記バースト発振回路を制御して、前記バースト発振信号の周波数を前記少なくとも異なる２種類の周波数から選択して発生させるか、或いは、前記バースト発振信号を停止させるかを制御する。
【発明の効果】
【００１６】
開示のパルス発生器，半導体集積回路および無線データ伝送方法は、帯域幅を有効に利用して十分なデータ伝送レートを確保することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、超広帯域通信方式の一例を説明するための図である。
【図２】図２は、超広帯域通信方式の他の例を説明するための図である。
【図３】図３は、超広帯域通信方式による無線データ伝送方法の一例を説明するための図である。
【図４】図４は、図３に示す無線データ伝送方法における課題を説明するための図である。
【図５】図５は、データコードを異なる周波数に割り当てる無線データ伝送方法を説明するための図である。
【図６】図６は、図５に示す無線データ伝送方法における課題を説明するための図である。
【図７】図７は、無線データ伝送方法の実施例を説明するための図である。
【図８】図８は、本実施例の無線データ伝送方法を、図５を参照して説明した無線データ伝送方法と比較して説明するための図である。
【図９】図９は、パルス発生器の第１実施例を適用した送信部を有するトランシーバの一例を説明するためのブロック図である。
【図１０】図１０は、パルス発生器の第２実施例を示す回路図である。
【図１１】図１１は、図１０に示すパルス発生器における振幅成長を説明するための図である。
【図１２】図１２は、図１０に示すパルス発生器の動作を説明するためのタイミング図である。
【図１３】図１３は、図９に示すトランシーバにおける受信相関器の一例を示す回路図である。
【図１４】図１４は、本実施例の無線データ伝送方法における周波数の関係の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、本実施例の無線データ伝送方法における復調の一例を説明するための図である。
【図１６】図１６は、本実施例の無線データ伝送方法における復調の他の例を説明するための図である。
【図１７】図１７は、パルス発生器の第３実施例を説明するための図である。
【図１８】図１８は、各実施例のパルス発生器の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、パルス発生器，半導体集積回路および無線データ伝送方法の実施例を詳述する前に、超広帯域(ＵＷＢ)通信方式の例、並びに、パルス発生器の例およびその問題点を図１〜図６を参照して説明する。
【００１９】
図１は、超広帯域通信方式の一例を説明するための図であり、短パルスを信号源として用いるものを示す。図１において、参照符号１０１はベースバンド回路、１０２はインパルス発生器、そして、１０３はバンドパスフィルタを示す。ここで、バースト周波数によるバーストパルスを生成するパルス発生器は、インパルス発生回路１０２およびバンドパスフィルタ１０３を含む。
【００２０】
図１に示されるように、短パルスを信号源として用いるＵＷＢ(ウルトラワイドバンド)通信方式において、ベースバンド回路１０１は、例えば、データＤＡＴＡ(『１１０１…』)から生成した変調前のベースバンド信号を処理してインパルス発生回路１０２へ出力する。
【００２１】
インパルス発生回路１０２は、例えば、データ『１１０１…』に対応した時間幅τの短パルスを発生し、さらに、バンドパスフィルタ１０３により帯域制限された後、データ『１１０１…』に対応した信号(バーストパルス)が出力される。
【００２２】
図２は、超広帯域通信方式の他の例を説明するための図であり、ある一定時間だけ発振するバースト発振回路を用いるものを示す。図２において、参照符号２０１はベースバンド回路、２０２はバースト制御信号生成回路、そして、２０３はバースト発振回路を示す。
【００２３】
図２に示されるように、バースト発振回路を用いるＵＷＢ通信方式において、ベースバンド回路２０１は、例えば、データＤＡＴＡ(『１１０１…』)から生成した変調前のベースバンド信号を処理してバースト制御信号生成回路２０２へ出力する。
【００２４】
バースト制御信号生成回路２０２は、例えば、データ『１１０１…』に対応したバースト制御信号ＢＣＳを生成してバースト発振回路２０３へ出力する。
【００２５】
バースト発振回路２０３は、バースト制御信号ＢＣＳに従って制御され、例えば、ＢＣＳが『Ｈ』のときに発振を行い(発振オン)、また、ＢＣＳが『Ｌ』のときに発振を停止する(発振オフ)。これにより、データ『１１０１…』に対応したバーストパルスが出力される。
【００２６】
図３は、超広帯域通信方式による無線データ伝送方法の一例を説明するための図であり、図４は、図３に示す無線データ伝送方法における課題を説明するための図である。ここで、図３(a)は、送信機から受信機への無線データ伝送を概略的に示し、図３(b)は、特定小電力無線局用の５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯への適用を説明するためのものである。
【００２７】
図３(a)に示されるように、ＵＷＢ通信方式では、送信機５１から受信機５２に対して、バースト発振するパルスの有無で『０』，『１』の２値データを伝送する。これが一般的なＵＷＢ(ウルトラワイドバンド)通信方式である。
【００２８】
前述したように、例えば、特定小電力無線局用として５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯の周波数が一般に使用でき、バーストパルス幅として約１１０ｐｓ程度を使用すると９Ｇｂｐｓの高速データ伝送が期待できる。
【００２９】
しかしながら、例えば、ＣＭＯＳ素子により１１０ｐｓのパルス幅を有するバーストパルスを実現するのは難しく、図３(b)および図４に示されるように、９ＧＨｚの広帯域を有するＵＷＢパルスを生成することは、汎用のＣＭＯＳ技術では困難である。
【００３０】
すなわち、例えば、５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯において、理想的な１１０ｐｓのパルス幅ＰＷ１を有するバーストパルスを生成することができれば、曲線ＣＬ１のように、９Ｇｂｐｓのデータ伝送を行うことできる。
【００３１】
しかしながら、実際に生成可能なバーストパルスのパルス幅ＰＷ２は、例えば、数百ｐｓ程度と理想的なパルス幅ＰＷ１よりも遥かに大きくなってしまう。そのため、曲線ＣＬ２に示されるように、せっかくの９ＧＨｚの広帯域を生かすことができず、帯域幅から計算される伝送速度(９Ｇｂｐｓ)のデータ伝送を達成することは困難になる。
【００３２】
なお、このような問題は、５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯の特定小電力無線局だけでなく、例えば、３ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ帯を使ったＵＷＢ、或いは、７０ＧＨｚ〜８０ＧＨｚ帯および８０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚ帯でも同様に存在する。
【００３３】
すなわち、後に、詳述するパルス発生器，半導体集積回路および無線データ伝送方法の実施例は、５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯だけでなく、例えば、３ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ帯、７０ＧＨｚ〜８０ＧＨｚ帯および８０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚ帯でも適用することができる。
【００３４】
図５は、データコードを異なる周波数に割り当てる無線データ伝送方法を説明するための図であり、図６は、図５に示す無線データ伝送方法における課題を説明するための図である。
【００３５】
図５に示す無線データ伝送方法は、ＵＷＢのようなパルス通信ではなく、キャリア(連続波)を使用し、そのキャリアに変調をかけて通信を行うものであり、データを異なる周波数の信号に関連付けて伝送するものである。
【００３６】
すなわち、図５に示す無線データ伝送方法は、２ビットのコード(多値データ)『００』，『０１』，『１０』，『１１』に対して、異なる４つの周波数ｆ01，ｆ02，ｆ03，ｆ04を割り当て、データを無線伝送する。
【００３７】
具体的に、例えば、図６に示されるように、データ『１０』，『００』，『１１』，『０１』を伝送する場合、電圧制御発振器(ＶＣＯ)等を使用して、周波数をｆ03→ｆ01→ｆ04→ｆ02と変化させる。
【００３８】
このとき、データに対応した周波数は瞬時に変化することができず、例えば、周波数がｆ03からｆ01へ変化するときは遷移期間ＴＰ１が生じ、ｆ01からｆ04へ変化するときはＴＰ２が生じ、ｆ04からｆ02へ変化するときはＴＰ３が生じる。
【００３９】
ここで、遷移期間ＴＰ１〜ＴＰ３の長さは、例えば、その遷移期間の前後で変化する周波数の差(ホッピング幅)に依存し、それが大きいほど長くなる。データ伝送は、遷移期間(不定領域)を除外したキャリア周波数が安定している領域のみを使用することになり、これは、データ間の符号間干渉を引き起こすことを意味する。
【００４０】
すなわち、遷移期間ＴＰ１〜ＴＰ３では、データ伝送を正しく行うことができず、データ伝送レートの低下を来すことになる。
【００４１】
以下、パルス発生器，半導体集積回路および無線データ伝送方法の実施例を、添付図面を参照して詳述する。図７は、無線データ伝送方法の実施例を説明するための図である。
【００４２】
図７に示されるように、本実施例の無線データ伝送方法は、例えば、使用する５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚの帯域(フルバンド)Ｗを１つのパルスで実現せずに、複数のサブバンドに分割し、１バンド(サブバンド)当たりのバンド幅Ｂｗを狭くする。
【００４３】
このとき、バースト発振するパルス時間幅(バーストパルスの包絡線の幅)Ｔは、１／Ｂｗで決まる(Ｔ＝１／Ｂｗ)。また、隣接するサブバンドの周波数の間隔は、Ｂｗと同じ、または、Ｂｗの整数倍とする。
【００４４】
これにより、各バーストパルスの幅(バースト発振するパルス時間幅)Ｔは、全て１／Ｂｗと同じになり、一方、各バーストパルスの発振周波数は、それぞれのバーストパルスごとに異なったものとなる。なお、バーストパルスは、発振が終了すると、リセットレベル(無信号状態)にリセットされる。
【００４５】
すなわち、各バーストパルス内で振動する周波数の違いによって、どのサブバンドのパルスを受信したかを識別する。これにより、バーストパルスの有無で『０』および『１』の２値を伝送するだけでなく、例えば、ｆ１，ｆ２，ｆ３といった異なる複数の周波数バンドでパルスをホッピングさせることで、データ伝送レートの向上を図ることができる。
【００４６】
なお、図５および図６を参照して説明した無線データ伝送方法では、キャリアを周波数変調するため、出力信号にキャリア成分が常に含まれることになり、無信号状態(発振停止状態：電圧が０Ｖに固定された状態)は利用されることはない。
【００４７】
これに対して、本実施例の無線データ伝送方法では、バーストパルスを出力しない発振停止状態も生成できるため、この発振停止状態にもデータ(例えば、データ『０』)を割り当てることができる。
【００４８】
以上のように、本実施例の無線データ伝送方法によれば、例えば、汎用のＣＭＯＳ技術を適用したパルス幅の長いパルスを使用しながらも十分なデータ伝送速度(データ伝送レート)を確保することができる。
【００４９】
また、本実施例の無線データ伝送方法によれば、例えば、データコードを異なる周波数に割り当てる無線データ伝送方法における、符号間干渉によるデータ速度の低下を回避することもできる。さらに、本実施例の無線データ伝送方法によれば、バーストパルスを出力しない発振停止状態に対してもデータを割り当てることができる。
【００５０】
図８は、本実施例の無線データ伝送方法を、図５を参照して説明した無線データ伝送方法と比較して説明するための図である。ここで、図８(a)は、図５を参照して説明した無線データ伝送方法を説明するものであり、図８(b)は、本実施例の無線データ伝送方法を説明するものである。
【００５１】
図８(a)に示されるように、図５を参照して説明した無線データ伝送方法では、例えば、２ビットの多値データ『００』，『０１』，『１０』，『１１』に対して、異なる４つの周波数ｆ01，ｆ02，ｆ03，ｆ04を割り当て、その多値データを無線伝送する。ここで、送信波形は、キャリアを周波数変調したもので常に振動している。
【００５２】
これに対して、図８(b)に示されるように、本実施例の無線データ伝送方法では、一定時間のみ発振するバースト信号(バーストパルス)を用いるため、発振停止状態(無発振状態)も利用することができる。具体的に、例えば、発振停止状態に『００』を割り当て、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３に対して、それぞれ『０１』，『１０』，『１１』を割り当てる。
【００５３】
すなわち、本実施例の無線データ伝送方法によれば、例えば、２ビットの多値化に際して、３つの周波数ｆ１〜ｆ３だけで済ませることができる。これは、同じ帯域幅を利用する場合、例えば、２ビットの多値化で４つの周波数ｆ01〜ｆ04を使用するものに対して、データ伝送レートを向上させることを意味する。
【００５４】
さらに、本実施例の無線データ伝送方法によれば、バーストパルス(バースト発振するパルス)を用いることで、図５および図６を参照して説明した無線データ伝送方法における符号間干渉の問題も回避することができる。
【００５５】
なお、バーストパルスは、前述したように、発振が終了すると、無信号状態(リセットレベル)にリセットされる。すなわち、本実施例の無線データ伝送方法によれば、周波数の異なる送信パルスは、必ず毎回同じ初期値(リセットレベル)からｆｎ(ｎ＝１，２，３，…)へ変化するため、周波数が不定になる領域(図６における遷移期間ＴＰ１〜ＴＰ３)は存在しない。
【００５６】
図９は、パルス発生器の第１実施例を適用した送信部を有するトランシーバの一例を説明するためのブロック図である。図９において、参照符号１はベースバンド回路、６００は送信部、６はパルス発生器、６１〜６ｎはバースト発振ユニット、６０はパワーアンプ、そして、６ａは送信アンテナを示す。
【００５７】
また、参照符号７は受信部、７０はローノイズアンプ、７１は局部発振回路、７２は可変位相器、７３はミキサ回路、７４はローパスフィルタ(低域通過フィルタ：ＬＰＦ)、そして、７５はＩＦアンプ(リミッタアンプ)を示す。
【００５８】
図９に示されるように、トランシーバは、ベースバンド回路１、送信部６００、および、受信部７を含む。ベースバンド回路１は、例えば、伝送するデータに従って、送信部６００を制御して複数の周波数サブバンドに対応したベースバンドパルスを生成すると共に、受信部７により受信した高周波信号(ベースバンドパルス)を復調して得られたデータを処理する。
【００５９】
送信部６００は、異なる複数の周波数サブバンドに対応した周波数ｆ１〜ｆｎのバースト信号(バーストパルス)を生成して出力するバースト発振ユニット６１〜６ｎ、および、バースト発振ユニット６１〜６ｎの出力信号を増幅するパワーアンプ６０を含む。ここで、パルス発生器６は、バースト発振ユニット６１〜６ｎを含む。
【００６０】
各バースト発振ユニット６１〜６ｎは、それぞれサブバンドに対応した周波数ｆ１〜ｆｎの発振器６１ａ〜６１ｎａおよびスイッチ(第２スイッチ)６１ｂ〜６１ｎｂを含む。ベースバンド回路１は、スイッチ６１ｂ〜６１ｎｂを制御して、送信するサブバンドに従って、どの発振器６１ａ〜６１ｎａの出力を選択するかを制御する。
【００６１】
ここで、バースト発振ユニット６１〜６ｎの発振器６１ａ〜６１ｎａは、例えば、後に、図１０を参照して説明するバースト発振回路３に対応し、スイッチ６１ｂ〜６１ｎｂは、バースト制御信号生成回路(制御回路)２に対応する。
【００６２】
すなわち、ベースバンド回路１からの制御信号でバースト発振ユニット６１〜６ｎにおけるいずれか１つのスイッチが選択(オン)され、その選択されたバースト発振ユニットによるバーストパルスがパワーアンプ６０で増幅されてアンテナ６ａから出力される。
【００６３】
なお、ベースバンド回路１からの制御信号により、バースト発振ユニット６１〜６ｎにおける全てのスイッチが非選択(オフ)された場合、発振停止状態(無発振状態)となる。の発振停止状態に対しても、所定のデータが割り当てられるのは、前述した通りである。
【００６４】
受信部７は、受信アンテナ７ａで受け取った高周波信号をローノイズアンプ７０で増幅した後、その高周波信号(ベースバンドパルス)ＲＦを、ミキサ回路７３によりローカル(局部発振信号)ＬＯを使用して処理(検波)する。
【００６５】
ここで、ローカルＬＯは、例えば、局部発振器７１の出力信号を可変位相器７２で位相可変処理することで得られる。この可変位相器７２に関しては、図１５を参照して後に詳述する。
【００６６】
なお、局部発振器７１の発振周波数、すなわち、ローカルＬＯの周波数は、例えば、複数の周波数サブバンドの周波数における最も低い周波数、または、最も高い周波数に設定される。換言すると、ローカルＬＯの周波数は、バースト発振ユニット６１〜６ｎの発振周波数ｆ１〜ｆｎにおける最も低い周波数(例えば、ｆ１)、または、最も高い周波数(例えば、ｆｎ)となっている。
【００６７】
ＩＦアンプ７５は、ミキサ回路７３により検波された後、ローパスフィルタ７４で濾波された中間周波数信号(ＩＦ)の包絡線を矩形波状に波形整形(シェーピング)してベースバンド回路１へ出力する。そのため、ＩＦアンプ７５は、高利得アンプとされ、例えば、リミッタアンプが適用される。
【００６８】
また、可変位相器７２は、局部発振器７１の出力信号の位相を制御してローカルＬＯをミキサ回路７３へ出力するものであり、可変位相器７２による可変位相量は、ベースバンド回路１によって制御される。
【００６９】
ところで、図９に示すトランシーバの送信部６００における第１実施例のパルス発生器６(バースト発振ユニット６１〜６ｎ)は、常に、発振動作を継続しているため、消費電力の点で不利である。
【００７０】
図１０は、パルス発生器の第２実施例を示す回路図であり、１つの発振器でパルス発生器を実現するものである。なお、図１０では、例として、差動クロスカップル型発振器を基本とした構成を示すが、これに限定されるものではない。
【００７１】
図１０に示されるように、第２実施例のパルス発生器６は、シリアライザ／デシリアライザ(ser-des)１０、バースト制御信号生成回路２、バースト発振回路３、および、発振開始トリガ生成回路４を含む。なお、シリアライザ／デシリアライザ１０は、ベースバンド回路１に内蔵してもよい。
【００７２】
バースト発振回路３は、ｎＭＯＳトランジスタ３１，３２、ｐＭＯＳトランジスタ(第１スイッチ)３３、負荷素子３４，３５、および、キャパシタ３６〜３９を有する。さらに、バースト発振回路３は、ディレイ・フリップフロップ(Ｄ−ＦＦ)ＦＦ１〜ＦＦ７、ｐＭＯＳトランジスタトランジスタＭ１〜Ｍ７、および、キャパシタＣ１１，Ｃ１２〜Ｃ７１，Ｃ７２を有する。
【００７３】
トランジスタ３１および３２は、キャシタ３６および３７を介してそれぞれのゲートおよびドレインが交差接続され、トランジスタ３１のドレインからキャパシタ３８およびバッファ回路３０１を介して出力信号Ｑが出力される。また、トランジスタ３２のドレインからは、キャパシタ３９およびバッファ回路３０２を介して出力信号Ｑが出力される。
【００７４】
トランジスタ３３は、バースト発振回路(差動増幅回路)３の差動端子間に設けられ、ゲートへ入力されるバースト制御信号ＢＣＳに応じて発振の制御を行うスイッチ素子として機能する。
【００７５】
すなわち、バースト制御信号ＢＣＳが高レベル『Ｈ』のときはトランジスタ３３がオフしてバースト発振回路３は発振状態(発振可能状態)になり、低レベル『Ｌ』のときはトランジスタ３３がオンして発振停止になる。すなわち、バースト制御信号ＢＣＳを『Ｌ』としてトランジスタ３３をオンすると、バースト発振回路(差動増幅回路)３の差動端子間が短絡され、その発振が停止する。
【００７６】
発振開始トリガ生成回路４は、キャパシタ４１，４２および４段の差動増幅器４３１〜４３４を有し、差動の信号(発振開始トリガ信号)ＯＳＴ，／ＯＳＴを、キャパシタ４１，４２を介して差動対トランジスタ３１，３２のゲート(差動入力端子)へ出力する。なお、信号／ＯＳＴは、信号ＯＳＴの反転論理の信号を示す。
【００７７】
発振開始トリガ信号ＯＳＴ(／ＯＳＴ)は、例えば、トランジスタ３３のゲートへ入力するバースト制御信号ＢＣＳが『Ｌ』から『Ｈ』へ変化した直後に『Ｌ』から『Ｈ』へ変化する。そして、差動対トランジスタ３１，３２の制御端子(ゲート)へ入力する発振開始トリガ信号ＯＳＴ，／ＯＳＴの変化により、バースト発振回路３に対して発振に必要な励振を行わせ、強制的に発振を開始させる。
【００７８】
ここで、差動増幅器４３４の出力と差動対トランジスタ３１，３２のゲート間にキャパシタ４１，４２が挿入されているのは、発振開始トリガ信号ＯＳＴ，／ＯＳＴは単なるバースト発振回路３の発振を開始させるためのもので、直流信号成分が不要だからである。
【００７９】
バースト制御信号生成回路２は、シリアライザ／デシリアライザ１０と共に、バースト発振回路３の発振を制御する制御回路として機能し、３段の差動増幅器２１〜２３およびＣＭＯＳ増幅器２４を有する。バースト制御信号生成回路２において、初段の差動増幅器２１は、例えば、ベースバンド回路１からの伝送信号ＴＳを受け取り、差動の出力信号を２段目の差動増幅器２２、および、発振開始トリガ生成回路４へ出力する。
【００８０】
すなわち、初段の差動増幅器２１の出力信号は、発振開始トリガ生成回路４における４段の差動増幅器４３１〜４３４により増幅され、急峻な立ち上がりエッジを有する発振開始トリガ信号ＯＳＴ，／ＯＳＴとして出力される。この発振開始トリガ信号ＯＳＴ，／ＯＳＴは、キャパシタ４１，４２を介して差動対トランジスタ３１，３２のゲートへ入力される。
【００８１】
ここで、発振開始トリガ生成回路４における差動増幅器が４段なのは、差動増幅器２１の出力信号が、２段の差動増幅器２２，２３およびＣＭＯＳ増幅器２４で遅延されてトランジスタ３３のスイッチングを制御するタイミングを考慮したためである。
【００８２】
シリアライザ／デシリアライザ１０は、バースト制御信号生成回路２と共に、バースト発振回路３の発振を制御する制御回路として機能する。このシリアライザ／デシリアライザ１０は、例えば、ベースバンド回路１からのシリアルデータ(伝送データ)をパラレルデータ(Data1〜Data7)に変換して、それぞれフリップフロップＦＦ１〜ＦＦ７へ出力する。
【００８３】
ここで、本実施例では、３ビットのパラレルデータの内、データData1〜Data7以外のもう１つのデータとして、パルス発生器６(バースト発振回路３)の発振停止状態が利用される。すなわち、３ビットの多値データは、異なる７種類の周波数のバーストパルス、および、発振停止状態(リセット電位に固定されたバーストパルス)に対応付けられる。
【００８４】
なお、発振停止状態は、上述したように、バースト制御信号ＢＣＳを『Ｌ』としてトランジスタ３３をオンし、差動増幅回路(３)の差動端子間(トランジスタ３１および３２のドレイン間)を短絡することで実現される。
【００８５】
図１０に示す第２実施例のパルス発生器６は、バースト発振回路３(バーストパルス)の周波数を変えるには、フリップフロップＦＦ１〜ＦＦ７の出力によりトランジスタＭ１〜Ｍ７をオン／オフして、キャパシタＣ１１，Ｃ１２〜Ｃ７１，Ｃ７２の接続を制御する。
【００８６】
ここで、例えば、各トランジスタＭ１〜Ｍ７がオンしたとき、差動端子間(トランジスタ３３のソース−ドレイン間：トランジスタ３１および３２のドレイン間)に直列接続されるキャパシタＣ１１，Ｃ２２〜Ｃ７１，Ｃ７２の合成容量をそれぞれＣ0とする。
【００８７】
すなわち、トランジスタＭ１がオンすると、差動端子間には、直列接続されたキャパシタＣ１１，Ｃ１２による容量１×Ｃ0が与えられ、また、トランジスタＭ１およびＭ２がオンすると、差動端子間には、容量２×Ｃ0が与えられる。そして、トランジスタＭ１〜Ｍ７の全てがオンすると、差動端子間には、容量７×Ｃ0が与えられる。
【００８８】
なお、上述した例は、全てのキャパシタＣ１１，Ｃ１２〜Ｃ７１，Ｃ７２の容量が等しい場合であるが、例えば、差動端子間に直列接続されるキャパシタの合成容量に重み(例えば、べき乗の重み)を付けて制御することもできる。
【００８９】
図１１は、図１０に示すパルス発生器における振幅成長を説明するための図であり、図１２は、図１０に示すパルス発生器の動作を説明するためのタイミング図である。
【００９０】
ここで、図１１(a)は発振周波数がｆ７(最も高い周波数)の場合を示し、図１１(b)は発振周波数がｆ１(最も低い周波数)の場合を示し、そして、図１１(c)はそれらの場合の振幅成長の様子を示す。なお、図１１(a)および図１１(b)では、図１０における負荷素子３４，３５を省略し、インダクタンス成分をＬで表している。
【００９１】
まず、図１１(a)に示されるように、発振周波数がｆ７のバーストパルスを生成する場合、例えば、１つのトランジスタ(スイッチ)Ｍ１だけをオンして差動端子間(トランジスタ３３のソース−ドレイン間)にキャパシタＣ１１，Ｃ１２を接続する。これにより、差動端子間には、容量１Ｃ0が与えられ、最も高い周波数ｆ７によるバーストパルスが生成される。
【００９２】
次に、図１１(b)に示されるように、発振周波数がｆ１のバーストパルスを生成する場合、全てのトランジスタＭ１〜Ｍ７をオンして差動端子間にキャパシタＣ１１，Ｃ１２〜Ｃ７１，Ｃ７２を接続する。これにより、差動端子間には、容量７Ｃ0が与えられ、最も低い周波数ｆ１によるバーストパルスが生成される。
【００９３】
ところで、発振停止状態のパルス発生器(バースト発振回路)は、例えば、バースト制御信号ＢＣＳが『Ｌ』から『Ｈ』へ変化してトランジスタ３３がオフした後、直ちに発振するのではなく、熱擾乱(ランダム)等がトリガになって発振を開始する。
【００９４】
そのため、図１１(c)に示されるように、低い周波数(ｆ１)で発振する場合、バースト制御信号ＢＣＳが『Ｈ』に立ち上がってから遅延時間Ｔｄの後、発振を開始する。この遅延時間Ｔｄは、バーストパルスのパルス時間幅を増大させてしまう。
【００９５】
また、例えば、トランジスタＭ１〜Ｍ７のスイッチング(オン)による容量の総量により、発振周波数を決めるＬＣタンク回路のインピーダンス(ＬＣ)1/2が変化してしまう。そのため、発振振幅が定常状態に達するまでの時間が、容量の総和値(総容量値１Ｃ0〜７Ｃ0)ごとで揃わないといった問題もある。
【００９６】
そこで、図１０に示すパルス発生器では、差動対トランジスタ３１，３２のゲートに対して発振開始トリガ信号ＯＳＴ，／ＯＳＴを与え、このトリガ信号ＯＳＴ，／ＯＳＴにより、遅延時間Ｔｄは低減して強制的に発振を開始させるようになっている。
【００９７】
すなわち、図１２に示されるように、発振開始トリガ信号ＯＳＴ(／ＯＳＴ)によって各周波数ｆ１〜ｆ７の発振を強制的に励起することにより、発振が定常状態に達するまでの時間を短縮するようになっている。
【００９８】
また、発振開始トリガ信号ＯＳＴを使用することにより、ＬＣタンク回路のインピーダンスの違いによる影響を低減する、すなわち、総容量値が異なっても、発振振幅が定常状態に達するまでの時間をほぼ一致させることができる。
【００９９】
ここで、データData1〜Data7に従ってトランジスタＭ１〜Ｍ７をスイッチングするタイミングは、発振開始トリガ信号ＯＳＴ(／ＯＳＴ)と同タイミングにするのが好ましい。そのために、図１０では、ディレイ・フリップフロップＦＦ１〜ＦＦ７を用いてクロック入力のタイミングでデータを読み込んで、トランジスタＭ１〜Ｍ７のスイッチングを制御するようになっている。
【０１００】
すなわち、図１２に示されるように、ベースバンド回路１からのデータData1〜Data7を、発振開始トリガ信号ＯＳＴの立ち上がりエッジで読み込むことにより、常に、発振開始トリガ信号と同じタイミングで総容量値を更新することが可能になる。
【０１０１】
なお、図１２に示されるように、例えば、３ビットのデータを生成する場合、８つの状態(８パタン)は、異なる７種類の周波数ｆ１〜ｆ７と、発振停止状態に対応付けられることになる。
【０１０２】
図１３は、図９に示すトランシーバにおける受信相関器の一例を示す回路図であり、前述した図９におけるミキサ回路７３およびローパスフィルタ７４を示すものである。なお、図１３では、信号の流れが図９とは逆向きになっている。
【０１０３】
図１３に示されるように、ミキサ回路７３は、受信したＲＦ(高周波信号)を、ローカルＬＯ，／ＬＯにより検波してローパスフィルタ７４へ出力し、ローパスフィルタ７４は、ＩＦ，／ＩＦ(中間周波数信号)を生成してリミッタアンプ７５へ出力する。
【０１０４】
ミキサ回路７３は、抵抗７３１，７３２、ｎＭＯＳトランジスタ７３３〜７３５を含む差動増幅器であり、ローパスフィルタ７４は、差動入力に対して直列に設けられた抵抗７４１，７４２、および、キャパシタ７４３を有する。なお、キャパシタ７４３は、ローパスフィルタ７４の差動出力(ＩＦ，／ＩＦ)間に設けられている。
【０１０５】
ここで、ローカルＬＯ(／ＬＯ)は、バーストパルスに使用する周波数ｆ１〜ｆ７の内、最も低い周波数ｆ１、または、最も高い周波数ｆ７が使用される。なお、図１３に示す受信相関器(ミキサ回路７３およびローパスフィルタ７４)は、単なる例であり、様々なものを適用することができる。すなわち、ミキサ回路としては、ダイオードやトランジスタを使用した様々な形式のものが知られているが、それらを本実施例のミキサ回路７３として適用することが可能である。
【０１０６】
ローパスフィルタ７４は、ベースバンドパルスＲＦやローカルＬＯにおける高周波成分を除去し、低周波成分の中間周波数信号ＩＦの帯域のみ通過させるものである。そのために、ローパスフィルタ７４における抵抗Ｒおよび容量Ｃは、例えば、ｆcut-off＝１／２πＲＣで定義される遮断周波数が、ｆ(ＩＦ)＜ｆcut-off＜ｆ(ＬＯ，ＲＦ)となるよう設計するのが好ましい。
【０１０７】
図１４は、本実施例の無線データ伝送方法における周波数の関係の一例を示す図であり、使用する帯域(フルバンド)Ｗを３つのサブバンドに分割し、それぞれに対して異なる周波数ｆ１〜ｆ３を割り当てた場合を示す。
【０１０８】
すなわち、図１４では、異なる３つの周波数ｆ１〜ｆでバースト発振する３種類のバーストパルスと、バーストパルスが無い状態(発振停止状態)の４つの状態により２ビットの多値データを表す場合を示している。
【０１０９】
このとき、バースト発振するパルス時間幅(バーストパルスの包絡線の幅)Ｔは、Ｔ＝１／Ｂｗにより規定され、隣接するサブバンドの周波数の間隔は、Ｂｗと同じ、または、Ｂｗの整数倍に設定されている。
【０１１０】
図１５および図１６は、図１４に示す２ビットの多値データ『００』，『０１』，『１０』，『１１』に対して、発振停止状態および異なる３つの周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３を割り当てた場合、それらの信号(パルス)を受信して行う復調動作を説明するものである。
【０１１１】
図１５は、本実施例の無線データ伝送方法における復調の一例を説明するための図であり、ローカルＬＯとして、周波数ｆ１〜ｆ３の内、最も低い周波数ｆ１を使用して復調する場合を示す。なお、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の間隔は、サブバンドの整数倍の比に設定されている。
【０１１２】
例えば、前述した図９のローノイズアンプ７０を介して受信した高周波信号(ベースバンドパルス)ＲＦ、および、ローカル(局部発振信号)ＬＯをミキサ回路７３によってミキシングすると、相関波形(中間周波数信号)ＩＦとして図１５のような波形が得られる。この相関波形ＩＦを，ＩＦアンプ(リミッタアンプ)７５で増幅することにより、復調波形として、図１５のような包絡線部分のみが抽出された包絡線波形が得られる。
【０１１３】
ここで、ローカルＬＯの周波数は、バーストパルスの周波数ｆ１〜ｆ３の内、最も低い周波数ｆ１であるため、例えば、周波数ｆ１のローカルＬＯと受信パルスＲＦの周波数が同じ(ｆ１)であれば、受信パルス幅と同じ時間幅の包絡線が得られる。すなわち、包絡線波形が受信パルス幅と同じ時間幅(ＥＷ１１)になれば、受信データ『０１』と判定する。
【０１１４】
一方、周波数ｆ１のローカルＬＯと受信パルスＲＦの周波数が異なれば、ｆ(ＲＦ)−ｆ(ＬＯ)で計算されるビート波形が現れる。ここで、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の間隔は、Ｂｗの整数倍の比に設定されているので、包絡線波形が１つの山のビートパルス(ＥＷ１２)になれば、ｆ１とｆ２がＢｗの１倍であることから受信データ『０１』と判定する。
【０１１５】
また、包絡線波形が２つの山のビートパルス(ＥＷ１３)になれば、ｆ１とｆ３がＢｗの２倍であることから受信データ『１１』と判定する。なお、包絡線波形が得られない(ゼロのまま：ＥＷ１４)であれば、発振停止状態であるとして受信データ『００』と判定する。
【０１１６】
ここで、前述した図９では、受信部７により、包絡線波形を生成してベースバンド回路１へ出力し、ベースバンド回路１により、包絡線波形における山の数をカウントして受信データを判定する処理を行うことになる。
【０１１７】
なお、ローカルＬＯと受信パルスＲＦのミキシングにおいて、周波数ｆ１とｆ１で相関した場合、通常、ＬＯとＲＦの間に位相差が存在する。この位相差をθとすると、相関波形ＩＦは、Ｓｉｎ(θ)となりオフセット電圧を持つことになる。
【０１１８】
また、ローカルＬＯと受信パルスＲＦのミキシングにおいて、周波数ｆ１と無パルス(発振停止状態)で相関した場合、相関波形ＩＦは、ゼロレベルの電圧が出力されるだけである。すなわち、［ｆ１］×［ｆ１］の相関と、［ｆ１］×［無パルス］の相関を識別するためには、Ｓｉｎ(θ)が十分なオフセットを持つようにする。例えば、Ｓｉｎ(θ)＝０となる場合には、無パルス(発振停止状態)の受信であると識別することが難しい。
【０１１９】
そのため、前述した図９のローノイズアンプ７０では、ローカルＬＯのパスに対して可変位相器７２を挿入し、ＩＦアンプ７５(ベースバンド回路１)の入力ＩＦがＳｉｎ(θ)〜１となるように位相量を調整するのが好ましい。
【０１２０】
この可変位相器７２による位相量の調整処理は、例えば、通信開始時において、周波数ｆ１によるバーストパルスと無パルス状態を交互に繰り返すパイロット信号を用いて行うことができる。
【０１２１】
このように、包絡線波形における山の数をカウントすることにより、どの発振周波数のバーストパルスを受信したか、すなわち、どのサブバンドに属する周波数でバースト発振したパルスを受信したか、或いは、発振停止状態であるかを識別することができる。
【０１２２】
なお、受信データの判定処理は、上述した包絡線波形における山の数をカウントするものに限定されず、例えば、包絡線波形における立ち上がりエッジやパルス幅の検出等による様々な手法を適用することができる。
【０１２３】
図１６は、本実施例の無線データ伝送方法における復調の他の例を説明するための図であり、ローカルＬＯとして、周波数ｆ１〜ｆ３の内、最も高い周波数ｆ３を使用して復調する場合を示す。なお、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の間隔は、サブバンドの整数倍の比に設定されている。
【０１２４】
上述した図１５と図１６の比較から明らかなように、ローカルＬＯとして最も高い周波数ｆ３を使用した場合には、包絡線波形が受信パルス幅と同じ時間幅(ＥＷ２３)になれば、受信データ『０１』と判定する。
【０１２５】
また、包絡線波形が１つの山のビートパルス(ＥＷ２１)になれば、ｆ３とｆ２がＢｗの１倍であることから受信データ『０１』と判定する。さらに、包絡線波形が２つの山のビートパルス(ＥＷ２１)になれば、ｆ３とｆ１がＢｗの２倍であることから受信データ『１１』と判定する。なお、包絡線波形が得られない(ゼロのまま：ＥＷ２４)であれば、発振停止状態であるとして受信データ『００』と判定する。
【０１２６】
なお、他の処理等は、図１５を参照して説明したのと同様である。また、２ビットの多値データ『００』，『０１』，『１０』，『１１』と、発振停止状態および異なる３つの周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の割り当ては、上述したものに限定されないのはもちろんである。
【０１２７】
また、図１４〜図１６では、説明を２ビットの多値データを例として説明したが、３ビット以上の場合も同様であり、いずれの場合も、少なくとも異なる２種類の周波数のバーストパルスと、発振停止状態(無パルス)を使用してデータ伝送を行うことができる。
【０１２８】
図１７は、パルス発生器の第３実施例を説明するための図であり、図１７(a)は、第３実施例のパルス発生器のブロック図を示し、図１７(b)は、図１７(a)に示すパルス発生器により生成されるバーストパルスの周波数を示す図である。図１７(c)は、図１７(a)に示すパルス発生器の動作を説明するためのものである。
【０１２９】
図１７(a)に示されるように、第３実施例のパルス発生器６は、インパルス発生回路２０、および、それぞれ周波数ｆ１〜ｆｎによるバーストパルスを生成するためのバンドパスフィルタ３-1〜３-nを含む。ここで、インパルス発生回路２０により生成されるインパルスは、広帯域な周波数スペクトルを有し、理想的には時間幅が０ｓの信号である。
【０１３０】
そして、図１７(b)に示されるように、このようなインパルス発生回路２０により生成されたインパルスを、それぞれバンドパスフィルタ３-1〜３-nを通すことで、周波数ｆ１〜ｆｎによるバーストパルスが得られる。
【０１３１】
なお、各バンドパスフィルタ３-1〜３-nとしては、例えば、所定の帯域特性を有するアンプを半導体集積回路(半導体チップ)に搭載することにより実現することもできる。もちろん、半導体チップの外付け素子を使用してもよい。
【０１３２】
そして、パルス発生器６から出力する周波数によるバーストパルスに対応して、バンドパスフィルタ３-1〜３-nのいずれか１つを選択するように、スイッチ３００ａおよび３００ｂによりバンドパスフィルタの入出力の接続を制御する。
【０１３３】
ここで、インパルス発生回路２０およびバンドパスフィルタ３-1〜３-nは、例えば、図１０を参照して説明したバースト発振回路３に対応し、スイッチ３００ａおよび３００ｂは、バースト制御信号生成回路(制御回路)２に対応する。
【０１３４】
これにより、例えば、ベースバンド回路１からのデータに対応した周波数によるバーストパルスを生成して出力することができる。ここで、本第３実施例のパルス発生器６においても、発振停止状態を利用することができ、従って、多値(ｎ＋１)のデータ伝送を行うことができる。なお、発振停止状態は、例えば、スイッチ３００ａおよび３００ｂにより、いずれのバンドパスフィルタとも接続しないように制御することで実現される。
【０１３５】
図１８は、各実施例のパルス発生器の効果を説明するための図であり、図１８(a)は、使用する帯域(フルバンド)ＷとサブバンドＢｗとの関係を示し、図１８(b)は、サブバンドの数と伝送速度の関係を示す。
【０１３６】
図１８(a)に示されるように、フルバンドＷは、Ｎ個のサブバンドに分割され、各サブバンドに対して異なるＮ個の周波数Ｆ１〜ＦＮを割り当てる。従って、Ｎ個の周波数Ｆ１〜ＦＮによるバーストパルスと発振停止状態のＮ＋１の状態に対応するデータを伝送することができる。
【０１３７】
図１８(b)の特性曲線ＣＬ１１に示されるように、１つのサブバンドＢｗを使用したインパルス方式による無線データ伝送方法を考えると、伝送速度は、例えば、１×Ｂｗ［ｂｉｔ／ｓ］となる。
【０１３８】
また、特性曲線ＣＬ１２に示されるように、Ｎ×ＢｗのフルバンドＷを使用したインパルス方式無線データ伝送方法を考えると、理想的な伝送速度は、例えば、Ｎ×Ｂｗ［ｂｉｔ／ｓ］となる。なお、キャリア変調方式ではあるが、特性曲線ＣＬ１３に示されるように、例えば、図５を参照して説明した無線データ伝送方法を考えると、伝送速度は、例えば、Ｌｏｇ2(Ｎ)［ｂｉｔ／ｓ］となる。
【０１３９】
これに対して、上述した各実施例のパルス発生器を適用した無線データ伝送方法(本実施例の無線データ伝送方法)によれば、特性曲線ＣＬ１４に示されるように、伝送速度は、例えば、Ｌｏｇ2(Ｎ＋１)［ｂｉｔ／ｓ］となる。
【０１４０】
従って、図１８(b)において、最も伝送速度(伝送レート)が高いのは、特性曲線ＣＬ１１に示されるＮ×Ｂｗのフルバンドを使用したインパルス方式であるが、これは、デバイス性能に制約されない理想条件が前提となっている。
【０１４１】
しかしながら、現状では、例えば、前述した５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯や８０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚ帯のＮ×Ｂｗのフルバンドでの実現は困難であり、伝送速度は、遥かに低く(例えば、Ｂｗ［ｂｉｔ／ｓ］程度に)なってしまう。すなわち、特性曲線ＣＬ１１のように、フルバンドＷを分割するサブバンドＢｗの数には限度が有るため、伝送速度の向上は難しい。
【０１４２】
これに対して、特性曲線ＣＬ１４に示されるように、本実施例の無線データ伝送方法によれば、各周波数のバーストパルスと共に、発振停止状態をデータ伝送に使用できるため、特性曲線ＣＬ１３よりも伝送速度を向上させることができる。
【０１４３】
さらに、本実施例の無線データ伝送方法において、各周波数のバーストパルスは、常に、リセットレベル(ゼロレベル)から各周波数の発振が開始するため、周波数変動による符号間干渉が発生することがなく、安定したデータ伝送を実現することが可能になる。
【０１４４】
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。
【０１４５】
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに、以下の付記を開示する。
（付記１）
一定期間だけ発振するバースト発振信号によるバーストパルスを生成するパルス発生器であって、
異なる複数の周波数の前記バースト発振信号を発生するバースト発振回路と、
前記バースト発振回路を制御して、前記バースト発振信号の周波数を前記少なくとも異なる２種類の周波数から選択して発生させるか、或いは、前記バースト発振信号を停止させるかを制御する制御回路と、を有する、
ことを特徴とするパルス発生器。
【０１４６】
（付記２）
さらに、
前記バースト発振回路による発振を強制的に開始させる発振開始トリガ信号を生成する発振開始トリガ生成回路を有する、
ことを特徴とする付記１に記載のパルス発生器。
【０１４７】
（付記３）
前記制御回路は、
前記バースト発振回路の発振状態を制御するバースト制御信号を生成するバースト制御信号生成回路を有する、
ことを特徴とする付記１または付記２に記載のパルス発生器。
【０１４８】
（付記４）
前記バースト発振回路は、発振を行う交差接続された差動の第１および第２トランジスタと、前記バースト制御信号により前記バースト発振回路の発振状態を制御する第１スイッチと、を有する差動増幅回路である、
ことを特徴とする付記３に記載のパルス発生器。
【０１４９】
（付記５）
前記第１スイッチは、前記差動増幅回路の差動端子間に設けられ、
前記バースト発振信号を停止させるとき、前記バースト制御信号により前記第１スイッチをオンする、
ことを特徴とする付記４に記載のパルス発生器。
【０１５０】
（付記６）
前記バースト発振回路は、
前記異なる複数の周波数を発振する複数の発振器を含み、
前記制御回路は、
前記複数の発振器のいずれかの出力を選択する複数の第２スイッチを含む、
ことを特徴とする付記１に記載のパルス発生器。
【０１５１】
（付記７）
前記発振器および前記第２スイッチは、それぞれ前記異なる複数の周波数における１つの周波数に対してユニット化されている、
ことを特徴とする付記６に記載のパルス発生器。
【０１５２】
（付記８）
前記バースト発振信号を停止させるとき、全ての前記第２スイッチを非選択とする、
ことを特徴とする付記６または付記７に記載のパルス発生器。
【０１５３】
（付記９）
前記バースト発振回路は、
インパルスを生成するインパルス発生回路と、
生成された前記インパルスを通すことで、前記異なる複数の周波数を生成する複数のバンドパスフィルタと、を有する、
ことを特徴とする付記１に記載のパルス発生器。
【０１５４】
（付記１０）
前記制御回路は、
前記バンドパスフィルタの出力のいずれか１つを選択する第３スイッチを有する、
ことを特徴とする付記９に記載のパルス発生器。
【０１５５】
（付記１１）
付記１乃至付記１０のいずれか１項に記載のパルス発生器と、
データを処理して前記バースト制御信号生成回路へ入力するベースバンド回路と、
を有することを特徴とする半導体集積回路。
【０１５６】
（付記１２）
一定期間だけ発振するバースト発振信号で形成されたバーストパルスの有無により、無線でデータ伝送を行う無線データ伝送方法であって、
前記バーストパルスのそれぞれを形成する前記バースト発振信号の周波数を、複数の異なる周波数のいずれかとし、
前記バーストパルスの有無、並びに、前記バースト発振信号の前記複数の異なる周波数に対応させてデータ伝送を行う、
ことを特徴とする無線データ伝送方法。
【０１５７】
（付記１３）
さらに、
使用する帯域を複数のサブバンドに分割し、分割された前記サブバンドに対して、それぞれ前記複数の異なる周波数を割り当てる、
ことを特徴とする付記１２に記載の無線データ伝送方法。
【０１５８】
（付記１４）
隣接する前記サブバンドの周波数の間隔は、前記サブバンドと同じ、または、前記サブバンドの整数倍に設定されている、
ことを特徴とする付記１３に記載の無線データ伝送方法。
【０１５９】
（付記１５）
前記バーストパルスを受信したとき、
前記複数の異なる周波数における、最も低い周波数または最も高い周波数を使用して、前記バーストパルスの復調を行う、
ことを特徴とする付記１３に記載の無線データ伝送方法。
【符号の説明】
【０１６０】
１，１０１，２０１    ベースバンド回路
２    バースト制御信号生成回路(制御回路)
３，２０３    バースト発振回路
３-1〜３-n    バンドパスフィルタ(バースト発振回路)
４    発振開始トリガ生成回路
６    パルス発生器
６ａ    送信アンテナ
７    受信部
７ａ    受信アンテナ
１０    シリアライザ／デシリアライザ(制御回路)
２０    インパルス発生回路(バースト発振回路)
５１    送信機
５２    受信機
６０    パワーアンプ
６１〜６ｎ    バースト発振ユニット
６１ａ〜６ｎａ    発振器(バースト発振回路)
６１ｂ〜６ｎｂ    スイッチ(制御回路)
７０    ローノイズアンプ
７１    局部発振回路
７２    可変位相器
７３    ミキサ回路
７４    ローパスフィルタ(ＬＰＦ)
７５    ＩＦアンプ(リミッタアンプ)
１０２    インパルス発生回路
１０３，３-1〜３-n    バンドパスフィルタ
２０２    バースト制御信号生成回路
３００ａ，３００ｂ    スイッチ(制御回路)
６００    送信部
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定期間だけ発振するバースト発振信号によるバーストパルスを生成するパルス発生器であって、
異なる複数の周波数の前記バースト発振信号を発生するバースト発振回路と、
前記バースト発振回路を制御して、前記バースト発振信号の周波数を前記少なくとも異なる２種類の周波数から選択して発生させるか、或いは、前記バースト発振信号を停止させるかを制御する制御回路と、を有する、
ことを特徴とするパルス発生器。
【請求項２】
さらに、
前記バースト発振回路による発振を強制的に開始させる発振開始トリガ信号を生成する発振開始トリガ生成回路を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項３】
前記制御回路は、
前記バースト発振回路の発振状態を制御するバースト制御信号を生成するバースト制御信号生成回路を有する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパルス発生器。
【請求項４】
前記バースト発振回路は、
前記異なる複数の周波数を発振する複数の発振器を含み、
前記制御回路は、
前記複数の発振器のいずれかの出力を選択する複数の第２スイッチを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項５】
前記バースト発振回路は、
インパルスを生成するインパルス発生回路と、
生成された前記インパルスを通すことで、前記異なる複数の周波数を生成する複数のバンドパスフィルタと、を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のパルス発生器と、
データを処理して前記バースト制御信号生成回路へ入力するベースバンド回路と、
を有することを特徴とする半導体集積回路。
【請求項７】
一定期間だけ発振するバースト発振信号で形成されたバーストパルスの有無により、無線でデータ伝送を行う無線データ伝送方法であって、
前記バーストパルスのそれぞれを形成する前記バースト発振信号の周波数を、複数の異なる周波数のいずれかとし、
前記バーストパルスの有無、並びに、前記バースト発振信号の前記複数の異なる周波数に対応させてデータ伝送を行う、
ことを特徴とする無線データ伝送方法。
【請求項８】
さらに、
使用する帯域を複数のサブバンドに分割し、分割された前記サブバンドに対して、それぞれ前記複数の異なる周波数を割り当てる、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線データ伝送方法。
【請求項９】
隣接する前記サブバンドの周波数の間隔は、前記サブバンドと同じ、または、前記サブバンドの整数倍に設定されている、
ことを特徴とする請求項８に記載の無線データ伝送方法。
【請求項１０】
前記バーストパルスを受信したとき、
前記複数の異なる周波数における、最も低い周波数または最も高い周波数を使用して、前記バーストパルスの復調を行う、
ことを特徴とする請求項８に記載の無線データ伝送方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2014207866.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月2日(2016.11.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
前記制御回路は、前記バースト発振回路を制御して、前記バースト発振信号の周波数を前記少なくとも異なる２種類の周波数から選択して発生させるか、或いは、前記バースト発振信号を停止させるかを制御する。前記バースト発振回路は、前記異なる複数の周波数を発振する複数の発振器を含み、前記制御回路は、前記複数の発振器のいずれかの出力を選択する複数のスイッチを含む。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定期間だけ発振するバースト発振信号によるバーストパルスを生成するパルス発生器であって、
異なる複数の周波数の前記バースト発振信号を発生するバースト発振回路と、
前記バースト発振回路を制御して、前記バースト発振信号の周波数を前記少なくとも異なる２種類の周波数から選択して発生させるか、或いは、前記バースト発振信号を停止させるかを制御する制御回路と、を有し、
前記バースト発振回路は、
前記異なる複数の周波数を発振する複数の発振器を含み、
前記制御回路は、
前記複数の発振器のいずれかの出力を選択する複数のスイッチを含む、
ことを特徴とするパルス発生器。
【請求項２】
さらに、
前記バースト発振回路による発振を強制的に開始させる発振開始トリガ信号を生成する発振開始トリガ生成回路を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項３】
前記制御回路は、
前記バースト発振回路の発振状態を制御するバースト制御信号を生成するバースト制御信号生成回路を有する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパルス発生器。
【請求項４】
前記バースト発振回路は、
インパルスを生成するインパルス発生回路と、
生成された前記インパルスを通すことで、前記異なる複数の周波数を生成する複数のバンドパスフィルタと、を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項５】
請求項３に記載のパルス発生器と、
データを処理して前記バースト制御信号生成回路へ入力するベースバンド回路と、
を有することを特徴とする半導体集積回路。
【請求項６】
一定期間だけ発振するバースト発振信号で形成されたバーストパルスの有無により、無線でデータ伝送を行う無線データ伝送方法であって、
前記バーストパルスのそれぞれを形成する前記バースト発振信号の周波数を、複数の異なる周波数のいずれかとし、
前記バーストパルスの有無、並びに、前記バースト発振信号の前記複数の異なる周波数に対応させてデータ伝送を行い、
使用する帯域を複数のサブバンドに分割し、分割された前記サブバンドに対して、それぞれ前記複数の異なる周波数を割り当てる、
ことを特徴とする無線データ伝送方法。
【請求項７】
隣接する前記サブバンドの周波数の間隔は、前記サブバンドと同じ、または、前記サブバンドの整数倍に設定されている、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線データ伝送方法。
【請求項８】
前記バーストパルスを受信したとき、
前記複数の異なる周波数における、最も低い周波数または最も高い周波数を使用して、前記バーストパルスの復調を行う、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線データ伝送方法。
【国際調査報告】
2014207866.tif 000022
2014207866.tif 000023
2014207866.tif 000024
2014207866.tif 000025