(57)【要約】【課題】装置構成を複雑にすることなく無線通信の手順を設定する。【解決手段】この通信システムは、提供される信号を第１の周波数帯へ周波数変換して第１の信号を生成し、かつ、第１の周波数帯に対して所定の周波数差をもつ第２の周波数帯の第２の信号を生成する第１の周波数変換部と、第１の周波数変換部が変換した第１および第２の信号を合成して送信信号を出力する合成器とを備えた送信機と、送信信号を周波数差シフトさせた信号に変換する第２の周波数変換部と、送信信号と第２の周波数変換部が変換した信号とを乗算する第１の乗算器と、乗算された信号からベースバンド信号を抽出するフィルタと、フィルタから出力される信号を検出する検出部とを備えた受信機と、を有している。【選択図】図１
2008177914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
提供される信号を第１の周波数帯へ周波数変換して第１の信号を生成し、かつ、前記第１の周波数帯に対して所定の周波数差をもつ第２の周波数帯の第２の信号を生成する第１の周波数変換部と、
前記第１の周波数変換部が変換した前記第１および第２の信号を合成して送信信号を出力する合成器と
を備えた送信機と、
前記送信信号を前記周波数差シフトさせた信号に変換する第２の周波数変換部と、
前記送信信号と前記第２の周波数変換部が変換した信号とを乗算する第１の乗算器と、
前記乗算された信号からベースバンド信号を抽出するフィルタと、
前記フィルタから出力される信号を検出する検出部と
を備えた受信機と、
を有する通信システム。
【請求項２】
前記受信機は、
前記周波数差に相当する周波数のローカル信号を生成する発振器をさらに備え、
前記第２の周波数変換部は、前記送信信号と前記ローカル信号とを乗算して、前記送信信号を前記周波数差シフトさせた信号に変換すること
を特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
前記受信機は、
前記第２の周波数変換部が変換した信号を、対応する複素共役信号に変換する複素共役処理部をさらに備え、
前記第１の乗算器は、前記送信信号と前記複素共役信号とを乗算すること
を特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項４】
前記送信機は、
前記送信機および前記受信機が通信に用いるパラメータを含む信号を生成して前記第１の周波数変換部へ提供する第１の信号生成部を備え、
前記受信機において、
前記検出部は、前記パラメータを再生すること
を特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項５】
前記送信機は、
信号系列を生成して前記第１の周波数変換部へ提供する第１の信号生成部を備え、
前記第１の周波数変換部は、前記第１の周波数帯へ前記信号系列を周波数変換して前記第１の信号を生成し、かつ、前記第１の周波数帯に対して前記所定の周波数差をもつ第２の周波数帯へ前記信号系列を周波数変換して前記第２の信号を生成すること
を特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項６】
前記送信機は、
信号系列を生成して前記第１の周波数変換部へ提供する第１の信号生成部と、
直流信号を生成して前記第１の周波数変換部へ提供する直流信号生成部をさらに備え、
前記第１の周波数変換部は、前記信号系列を前記第１の周波数帯へ周波数変換して前記第１の信号を生成し、かつ、前記第１の周波数帯に対して前記所定の周波数差の前記第２の周波数帯へ前記直流信号を周波数変換して前記第２の信号を生成すること
を特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項７】
前記送信機は、
第１の信号系列を生成する第１の信号生成部と、
前記第１の信号系列よりもシンボルレートが高い第２の信号系列を生成して前記第１の周波数変換部へ提供する第２の信号生成部と、
前記第１の信号系列と前記第２の信号系列とを乗算して前記第１の周波数変換部へ提供する第２の乗算器とをさらに備え、
前記第１の周波数変換部は、前記第２の乗算器から提供される信号を前記第１の周波数帯へ周波数変換して前記第１の信号を生成し、かつ、前記第１の周波数帯に対して前記所定の周波数差の前記第２の周波数帯へ前記第２の信号系列を周波数変換して前記第２の信号を生成すること
を特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項８】
前記送信機において、
前記第１の周波数変換部は、前記周波数差を維持したまま、変換する周波数を制御可能としたことを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項９】
信号を第１の周波数帯へ周波数変換して第１の信号を生成し、かつ、前記第１の周波数帯に対して所定の周波数差をもつ第２の信号を生成する周波数変換部と、
前記周波数変換部が変換した前記第１および第２の信号を合成して送信信号を出力する合成器とを備えた送信機。
【請求項１０】
受信した信号を、所定の周波数差シフトさせた信号に変換する周波数変換部と、
前記受信した信号と前記周波数変換部が変換した信号とを乗算する乗算器と、
前記乗算された信号からベースバンド信号を抽出するフィルタと、
前記フィルタから出力される信号を検出する検出部と
を備えた受信機。
【請求項１１】
送信機により、信号を第１の周波数帯への周波数変換によって生成した第１の信号と前記第１の周波数帯に対して所定の周波数差をもつ第２の周波数帯の第２の信号とを一括して送信信号として送信し、
受信機の周波数変換器により、前記送信機が送信した送信信号を前記周波数差シフトさせた信号に変換し、
前記受信機の乗算器により、前記送信信号と前記シフトさせた信号とを乗算し、
前記受信機のフィルタにより、前記乗算器が乗算した信号からベースバンド信号を抽出し、
前記受信機の検出器により、前記フィルタから出力されるベースバンド信号を検出することを特徴とする通信方法。
【請求項１２】
周波数変換器により、送信機が信号を第１の周波数帯への周波数変換によって生成した第１の信号と前記第１の周波数帯に対して所定の周波数差をもつ第２の周波数帯の第２の信号とを一括して送信した送信信号を、前記周波数差シフトさせた信号に変換し、
乗算器により、前記送信信号と前記シフトさせた信号とを乗算し、
フィルタにより、前記乗算器が乗算した信号からベースバンド信号を抽出し、
検出器により、前記フィルタから出力されるベースバンド信号を検出すること
を特徴とする送信機検出方法。
【請求項１３】
送信機により、受信機との通信に用いるパラメータを含む信号を第１の周波数帯へ周波数変換した第１の信号と前記第１の周波数帯に対して所定の周波数差をもつ第２の周波数帯へ周波数変換した第２の信号とを一括してビーコン信号として送信し、
前記受信機の周波数変換器により、前記ビーコン信号を前記周波数差シフトさせた信号に変換し、
前記受信機の乗算器により、前記ビーコン信号と前記シフトさせた信号とを乗算し、
前記受信機のフィルタにより、前記乗算器が乗算した信号からベースバンド信号を抽出し、
前記受信機の復調器により、前記フィルタから出力されるベースバンド信号から前記パラメータを復調すること
を特徴とする通信手順設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信システムに関し、特に報知信号の送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無線通信システムにおける受信機は、対応する送信機の諸元情報（例えば送信周波数や同期情報など通信に必要な情報）をあらかじめ知っておく必要がある。しかし、送信機が報知信号などを送信することにより、受信機がこうした諸元情報の一部を事前に知らなくても通信を可能にする技術が提案されている。受信機が既存の無線通信システムの送信機の存在を検出し、さらにはシステム内の送信機と時間同期をとる方法として、自己相関特性に優れた信号系列を時間的に連続して送信する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この方法によれば、送信機が、所定の系列長の信号系列を連続的に送信し、受信機が、受信信号と、当該受信信号を当該系列長だけ遅延させて複素共役演算を施した信号とを乗算することで、高い相関値を得ることが可能となる。さらに、この方法によって相関値を得た時刻は、送信機が当該信号を送信した時刻とみなすことができるため、送信機と受信機の間で時刻同期をとることも可能である。また、かかる方法において高い相関値が得られない場合は、このような信号系列が送信されていないとみなすことができ、送信機が存在しないと判定することも可能となる。
【０００４】
また、かかる方法で送信信号を検出する手段として、マッチドフィルタを利用する方法が知られている。この方法では、予め送信機と受信機の間で自己相関性能の高い信号系列をあらかじめ取り決めておき、送信機がこの信号系列を予め定められた周波数にて送信する。対応する受信機は、この信号系列をタップ係数とするマッチドフィルタをあらかじめ動作させておき、当該信号系列を受信した場合に高い信号出力を得ることで、送信機の存在を検出するものである。
【特許文献１】特開２０００−３４１２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、同一の信号系列を繰り返し送信する方法は、受信信号を遅延させるため、受信機が比較的大容量のメモリを持たなければならない。これは、設計上非効率であり、装置構成の大規模化、消費する電力も増大などの原因となる。
【０００６】
また、マッチドフィルタを用いる方法は、あらかじめ信号系列を取り決める必要があり、加えて、当該信号系列が送信される周波数を既知としなければならない。したがって、信号系列の送信周波数がわからない状況下では、マッチドフィルタを利用した方法を利用することが難しい。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、受信機側の装置構成を複雑にすることなく、送信機の存在を示す信号の送信周波数が既知でなくても通信手順の設定を可能とする通信システム、送信機、受信機、通信方法、送信機検出方法、通信手順設定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明の一つの態様に係る通信システムは、提供される信号を第１の周波数帯へ周波数変換して第１の信号を生成し、かつ、第１の周波数帯に対して所定の周波数差をもつ第２の周波数帯の第２の信号を生成する第１の周波数変換部と、第１の周波数変換部が変換した第１および第２の信号を合成して送信信号を出力する合成器とを備えた送信機と、送信信号を周波数差シフトさせた信号に変換する第２の周波数変換部と、送信信号と第２の周波数変換部が変換した信号とを乗算する第１の乗算器と、乗算された信号からベースバンド信号を抽出するフィルタと、フィルタから出力される信号を検出する検出部とを備えた受信機と、を有している。
【０００９】
本発明の他の態様に係る送信機は、信号を第１の周波数帯へ周波数変換して第１の信号を生成し、かつ、第１の周波数帯に対して所定の周波数差をもつ第２の信号を生成する周波数変換部と、周波数変換部が変換した第１および第２の信号を合成して送信信号を出力する合成器とを備えている。また、本発明の他の態様に係る受信機は、受信した信号を、周波数差シフトさせた信号に変換する周波数変換部と、受信した信号と周波数変換部が変換した信号とを乗算する乗算器と、乗算された信号からベースバンド信号を抽出するフィルタと、フィルタから出力される信号を検出する検出部とを備えている。
【００１０】
本発明の他の態様に係る通信方法は、送信機により、信号を第１の周波数帯への周波数変換によって生成した第１の信号と第１の周波数帯に対して所定の周波数差をもつ第２の周波数帯の第２の信号とを一括して送信信号として送信し、受信機の周波数変換器により、送信機が送信した送信信号を周波数差シフトさせた信号に変換し、受信機の乗算器により、送信信号とシフトさせた信号とを乗算し、受信機のフィルタにより、乗算器が乗算した信号からベースバンド信号を抽出し、受信機の検出器により、フィルタから出力されるベースバンド信号を検出することを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の態様に係る送信機検出方法は、周波数変換器により、送信機が信号を第１の周波数帯への周波数変換によって生成した第１の信号と第１の周波数帯に対して所定の周波数差をもつ第２の周波数帯の第２の信号とを一括して送信した送信信号を、周波数差シフトさせた信号に変換し、乗算器により、送信信号とシフトさせた信号とを乗算し、フィルタにより、乗算器が乗算した信号からベースバンド信号を抽出し、検出器により、フィルタから出力されるベースバンド信号を検出することを特徴とする。また、本発明の他の態様に係る通信手順設定方法は、送信機により、受信機との通信に用いるパラメータを含む信号を第１の周波数帯へ周波数変換した第１の信号と第１の周波数帯に対して所定の周波数差をもつ第２の周波数帯へ周波数変換した第２の信号とを一括してビーコン信号として送信し、受信機の周波数変換器により、ビーコン信号を周波数差シフトさせた信号に変換し、受信機の乗算器により、ビーコン信号とシフトさせた信号とを乗算し、受信機のフィルタにより、乗算器が乗算した信号からベースバンド信号を抽出し、受信機の復調器により、フィルタから出力されるベースバンド信号からパラメータを復調することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、装置構成を複雑にすることなく無線通信の手順を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図、図２は、この実施形態に係る通信システムの送信系列の波形例を示す図、図３は、同じく第１周波数変換部および第２周波数変換部の出力波形例を示す図である。また、図４は、この実施形態に係る通信システムの送信機が送信する報知信号の例を示す図、図５は、この実施形態の通信システムの動作を説明する図、図６は、同じく動作を説明するフローチャートである。図１に示すように、この実施形態の通信システムは、送信機１０および受信機１５を備えている。この実施形態の通信システムでは、送信機１０は、自己の存在を示す信号（以下「報知信号」と呼ぶ。）を受信機１５に向けて送信する。
【００１４】
報知信号は、送信機１０が受信機１５との通信において利用する通信方式の詳細情報（諸元情報）を含んでいる。通信方式の詳細情報としては、例えば、送信機が通信に用いる周波数（報知信号の送信周波数と同一とは限らない）、変調方式、誤り訂正符号化方式、誤り訂正符号化率、フレームフォーマットなどが挙げられる。あるいは、送信機１０と受信機１５の間の同期を確立するための同期信号を含んでもよい。
【００１５】
受信機１５は、対応する送信機１０が通信圏内に存在するかを調べるため、送信機１０が送信する報知信号をサーチする機能を有している。受信機１５は、まず報知信号を受信して送信機１０の存在を検出し、送信機１５と同期処理を行う。さらに、受信機１５は、受信した報知信号に含まれるデータを復調し、以後の通信において送信機１０と通信を行うための諸元情報、例えば周波数、変調方式、誤り訂正符号化方式、誤り訂正符号化率、フレームフォーマットなどを取得して以後の通信の受信に備える。
【００１６】
受信機１５は、送信機１０が送信する報知信号だけでなく、他の送信機から送信される干渉波も一緒に受信している。本発明の実施形態に係る通信システムでは、受信機１５は、対応する送信機１０が送信する報知信号に基づいて、当該送信機１０を探索して以後の通信に用いる諸元情報を取得するので、他に干渉源が存在する条件下でも通信手順の設定を実現することができる。
【００１７】
続いて、送信機１０について詳細に説明する。送信機１０は、送信系列生成部１００、局部発振器１０１、第１周波数変換部１０２、第２周波数変換部１０４、合成器１０６、および送信アンテナ１０８を有している。送信系列生成部１００は、受信機１５と通信するための所定の諸元情報を用いて、当該諸元情報を含んだ送信系列を生成する。送信系列は、送信するデータ列のビットの変調をかけたベースバンド信号である。この実施形態では、変調方式はＯＯＫ（On-Off Keying）であるものとする。また、系列の長さはτ、変調速度はＦｓであるものとする。すなわち、送信系列生成部１００は、図２に示すような信号を生成する。
【００１８】
局部発振器１０１は、第１周波数変換部１０２および第２周波数変換部１０４が周波数変換を行うためのローカル信号を生成してそれぞれに供給する。第１周波数変換部１０２および第２周波数変換部１０４は、送信系列生成部１００が生成したベースバンドの送信系列を、所定の送信周波数ｆ１およびｆ２にそれぞれ変換する。第１周波数変換部１０２および第２周波数変換部１０４は、互いに同期しており、変換される周波数ｆ１およびｆ２には、所定の周波数差Δｆ（＝ｆ２−ｆ１）が設けられている。
【００１９】
第１周波数変換部１０２および第２周波数変換部１０４は、ミキサなどにより実現できる。この場合、局部発振器１０１は、第１周波数変換部１０２および第２周波数変換部１０４のそれぞれに対し周波数差Δｆのローカル信号を供給する。また、第２周波数変換部１０４の内部に周波数Δｆの信号発生器とミキサをあらかじめ備えることで、局部発振器１０１が第１周波数変換部１０２および第２周波数変換部１０４それぞれに共通のローカル信号を供給するように構成してもよい。第１周波数変換部１０２および第２周波数変換部１０４の出力信号の例を図３に示す。
【００２０】
合成器１０６は、第１周波数変換部１０２の出力および第２周波数変換部１０４の出力を合成する。すなわち、合成器１０６は、周波数ｆ１の送信信号および周波数ｆ２の送信信号を重畳し、二つの周波数スペクトルを有する送信信号を生成する。送信アンテナ１０８は、合成器１０６により生成された送信信号を電波として放射する。
【００２１】
送信機１０が送信する信号を時間周波数平面上で表現すると、図４の実線にて示すような信号となる。つまり、周波数がΔfだけ離れたＯＯＫ信号が周波数方向に並んでいる状態である。また時間方向には同時に（同期して）信号が送信される。なお、図４の破線にて示す信号は、同一周波数で時間差τを設けて同一送信系列を送信する従来の報知信号の一例である。
【００２２】
次に、受信機１５について詳細に説明する。受信機１５は、受信アンテナ１１０、第１ミキサ１１２、局部発振器１１４、複素共役処理部１１６、第２ミキサ１１８、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１２０、および信号検出部１２２を備えている。
【００２３】
受信アンテナ１１０は、送信機１０が送信した周波数ｆ１およびｆ２の報知信号を含む広帯域な高周波信号を受信する。すなわち、受信アンテナには同時に干渉源が送信する干渉波も一緒に入力されることになる。受信アンテナ１１０の出力に、例えばＬＮＡなど高周波増幅器を備えてもよい。
【００２４】
第１ミキサ１１２は、受信アンテナ１１０が受信した高周波信号の周波数を変換する周波数変換器である。局部発振器１１４は、第１ミキサ１１２が周波数変換するためのローカル信号を発振する。このローカル信号は、送信機１０が送信した送信信号の周波数ｆ１およびｆ２の周波数差Δｆに対応し、例えばｅｊ２πΔｆで表される周波数Δｆの正弦波信号である。すなわち、第１ミキサ１１２は、受信した周波数ｆ１およびｆ２の報知信号と周波数Δｆのローカル信号とを乗算して、周波数ｆ２およびｆ２＋Δｆの信号に変換する。
【００２５】
複素共役処理部１１６は、入力された高周波信号を複素共役信号（虚数部の符号を反転した信号）に変換する。例えば、複素共役処理部１１６は、ｅｊ２πｆ２で表される信号を、ｅ−ｊ２πｆ２で表される信号に変換する。
【００２６】
第２ミキサ１１８は、受信アンテナ１１０が受信した高周波信号と、第１ミキサ１１２および複素共役処理部１１６を経た高周波信号とを乗算する。ＬＰＦ１２０は、第２ミキサ１１８で乗算された高周波信号のうち所定の周波数以下の信号（この実施形態ではベースバンド信号）を通過させる。
【００２７】
ＬＰＦ１２０の通過帯域幅が、送信機１０が送信した報知信号の信号帯域幅と等しい場合、ＬＰＦ１２０の出力として報知信号そのものが得られる。なお、報知信号がＯＯＫ変調された信号である場合、ＬＰＦ１２０の通過帯域幅が報知信号の帯域幅よりも狭いと、送信されたビット系列の復調が困難になる。しかし、かかる場合でも、ＬＰＦ１２０から比較的大きな出力が得られるため、報知信号の存在（引いては送信機１０の存在）そのものの検出は可能となる。
【００２８】
信号検出部１２２は、ＬＰＦ１２０から出力される信号の有無を検出し、検出した場合は当該信号から諸元情報を取り出す機能を有する。具体的には、信号検出部１２２は、ＬＰＦ１２０の出力信号に対して閾値判定を行い、閾値よりも大きい値が得られた場合に、送信機１０が報知信号を送信している（あるいは送信機１０が存在している）と判定する。併せて、信号検出部１２２は、ＬＰＦ１２０の出力信号からＯＯＫ変調された諸元情報を抽出して、以後の通信の受信に備える。
【００２９】
ここで、図５および図６を参照して第１の実施形態に係る通信システムの動作を説明する。送信系列生成部１００がベースバンドの送信系列を生成し（図６のステップ１３０。以下「Ｓ１３０」のように称する。）、分配されると（Ｓ１３２）、第１周波数変換部１０２は送信系列を周波数ｆ１（図５のｂ）に、第２周波数変換部１０４は送信系列を周波数ｆ２（同じくｃ）に変換する（Ｓ１３４）。ここで、周波数差Δｆ＝ｆ２−ｆ１とする。周波数ｆ０に位置する図５のａのスペクトルは、送信機１０以外から放射された干渉波を示している。
【００３０】
合成器１０６は、変換された周波数ｆ１の送信系列および周波数ｆ２の送信系列を合成し（Ｓ１３６）、周波数ｆ１およびｆ２のスペクトルをもつ高周波信号を出力する。合成器１０６から出力された高周波信号は送信アンテナ１０８から電波として空間に放射される（Ｓ１３８）。
【００３１】
受信アンテナ１１０が送信機１０からの高周波信号を受信すると（Ｓ１４０）、その高周波信号は２つに分配されて、一方は第１ミキサ１１２に、他方は第２ミキサ１１８にそれぞれ入力される（Ｓ１４２）。第１ミキサ１１２は、受信アンテナ１１０からの高周波信号と、局部発振器１１４のローカル信号とを乗算する（Ｓ１４４）。
【００３２】
ここで、干渉波の周波数をｆ０、報知信号の周波数をｆ１およびｆ２とする。また、周波数ｆ０の干渉波、周波数ｆ１およびｆ２の報知信号、および周波数Δｆのローカル信号を、簡単化のため無変調の正弦波と仮定し、それぞれｅｊ２πｆ０（図５のａ）、ｅｊ２πｆ１（図５のｂ）、ｅｊ２πｆ２（図５のｃ）、ｅｊ２πΔｆで表すと、第１ミキサ１１２から出力される信号は、
ｅｊ２πｆ０  ×  ｅｊ２πΔｆ  ＝  ｅｊ２π（ｆ０＋Δｆ）                  （図５のｄ）
ｅｊ２πｆ１  ×  ｅｊ２πΔｆ  ＝  ｅｊ２π（ｆ１＋ｆ２−ｆ１）  ＝ｅｊ２πｆ２  （図５のｅ）
ｅｊ２πｆ２  ×  ｅｊ２πΔｆ  ＝  ｅｊ２π（ｆ２＋Δｆ）                  （図５のｆ）
となる。
【００３３】
続いて、複素共役処理部１１６は、第１ミキサ１１２からの信号の複素共役信号を出力する（Ｓ１４６）。すなわち、複素共役処理部１１６の出力信号（図１のＢ点の信号）は、
ｅｊ２π（ｆ０＋Δｆ）  −＞  ｅ−ｊ２π（ｆ０＋Δｆ）
ｅｊ２πｆ２  −＞  ｅ−ｊ２πｆ２
ｅｊ２π（ｆ２＋Δｆ）  −＞  ｅ−ｊ２π（ｆ２＋Δｆ）
となる。
【００３４】
一方、受信アンテナ１１０が受信した信号は、分配されて第２ミキサ１１８にも入力されている。第２ミキサ１１８は、受信アンテナ１１０が受信した信号と、複素共役処理部１１６の出力信号とを乗算する（Ｓ１４８）。受信アンテナ１１０が受信した高周波信号、すなわち図１のＡ点での信号は、ｅｊ２πｆ０（図５のａ）、ｅｊ２πｆ１（図５のｂ）、ｅｊ２πｆ２（図５のｃ）であり、図１のＢ点の高周波信号は、前述の通り、ｅ−ｊ２π（ｆ０＋Δｆ）、ｅ−ｊ２πｆ２、ｅ−ｊ２π（ｆ２＋Δｆ）である。両者を乗算すると、
ｅｊ２πｆ０・ｅ−ｊ２π（ｆ０＋Δｆ）＋ｅｊ２πｆ１・ｅ−ｊ２π（ｆ０＋Δｆ）
＋ｅｊ２πｆ２・ｅ−ｊ２π（ｆ０＋Δｆ）＋ｅｊ２πｆ０・ｅ−ｊ２πｆ２
＋ｅｊ２πｆ１・ｅ−ｊ２πｆ２＋ｅｊ２πｆ２・ｅ−ｊ２πｆ２
＋ｅｊ２πｆ０・ｅ−ｊ２π（ｆ２＋Δｆ）＋ｅｊ２πｆ１・ｅ−ｊ２π（ｆ２＋Δｆ）
＋ｅｊ２πｆ２・ｅ−ｊ２π（ｆ２＋Δｆ）
＝ｅ−ｊ２πΔｆ＋ｅ−ｊ２π（ｆ０＋Δｆ−ｆ１）＋ｅ−ｊ２π（ｆ０−ｆ１）＋ｅｊ２π（ｆ０−ｆ２）
＋ｅ−ｊ２πΔｆ＋ｅ０＋ｅ−ｊ２π（ｆ２＋Δｆ−ｆ０）＋ｅ−ｊ２π・２Δｆ＋ｅ−ｊ２πΔｆ
となる。すなわち、周波数ｆ２の報知信号成分はベースバンド信号に変換され、周波数ｆ０の干渉波およびｆ１の報知信号成分は周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２以外の周波数の高周波信号に変換される。
【００３５】
ＬＰＦ１２０は、第２ミキサ１１８から出力された信号のうち主としてベースバンド信号であるｅ０を通過させる（Ｓ１５０）。したがって、ｅ０以外の信号成分はＬＰＦ１２０により減衰される。ＬＰＦ１２０によりフィルタリングされた信号は信号検出部１２２に送られる。
【００３６】
ここで、図５の干渉波に注目すると、図５の干渉波ａと干渉波ｂは、それぞれ異なる周波数ｆ０、ｆ０＋Δｆに位置している。干渉波ａのスペクトラムと干渉波ｂのスペクトラムの信号を乗算した場合、干渉波が掛け合わされる周波数ｆ０、ｆ０＋Δｆに対応する信号がないため、乗算の結果、周波数ｆ０の干渉波信号が消失する。同様に、雑音環境下において、干渉波と雑音とを乗算することで、所望波どうしの乗算結果よりもはるかに小さな信号しか出力されなくなる。したがって、信号検出部１２２は、周波数差Δｆを持つ所望の報知信号（この例では周波数ｆ２の成分）のみを検出することが可能となる（Ｓ１５２）。
【００３７】
このように、この実施形態の通信システムによれば、所望波はベースバンド信号へと変換され、干渉波は非常に小さな信号へと変換される。すなわち、干渉波の存在下であっても、所望波である報知信号や送信機の存在を検出することが可能となる。また、この実施形態の通信システムによれば、受信機がｆ１やｆ２の周波数を知る必要はなく、ｆ１とｆ２の差、すなわちΔｆのみを知っていれば、送信側が送信した送信系列を検出することが可能となる。
【００３８】
ここで、図７を参照して送信機１０の変形例について説明する。図１に示す送信機１０では、送信系列生成部１００の出力を２つに分配して２つの周波数変換部に入力しているが、図７に示す送信機１１では、送信系列生成部１００の出力を２つに分配して、一方の出力について周波数をΔｆ変換する点が相違している。以下の説明において、図１と共通する要素については図１と共通の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００３９】
図７に示すように、この送信機１１は、送信系列生成部１００、第３周波数変換部１０３、第４周波数変換部１０５、合成器１０６、第１局部発振器１０７、第２局部発振器１０９、および送信アンテナ１０８を備えている。第３周波数変換部１０３は、図１に示す第１周波数変換部１０２に対応し、入力された信号を周波数ｆ１の信号に変換する。第１局部発振器１０７は、図１に示す局部発振器１０１に対応し、第３周波数変換部の周波数変換処理に必要なローカル信号を生成する。第４周波数変換部１０５は、入力されたベースバンド信号を周波数Δｆの信号に変換する。第２局部発振器１０９は、第４周波数変換部１０５の周波数変換処理に必要なローカル信号を生成する。
【００４０】
送信系列生成部１００が出力した送信系列は２つに分配され、一方は第４周波数変換部１０５、他方は合成器１０６に入力される。第４周波数変換部１０５は、入力されたベースバンドの送信系列を周波数Δｆの信号に変換する。合成器１０６は、ベースバンドの送信系列と周波数Δｆの送信系列とを合成し、第３周波数変換部１０３に入力する。第３周波数変換部１０３は、入力されたベースバンドの送信系列および周波数Δｆの送信系列を、周波数ｆ１の送信系列および周波数ｆ２（＝ｆ２−ｆ１＋ｆ１）の送信系列に変換する。変換された高周波信号は、送信アンテナ１０８から電波として放射される。
【００４１】
図６に示す送信機よっても、図１に示す送信機と同様の報知信号を送信することができる。
【００４２】
次に、図８ないし図１２を参照して、本発明の第２の実施形態に係る通信システムについて詳細に説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図、図９は、報知信号に含まれる送信系列の構成を示す図、図１０は、送信系列の波形例を示す図、図１１は、第１周波数変換部および第２周波数変換部の出力波形例を示す図、図１２は、第２の実施形態に係る通信システムの動作を説明する図である。以下の説明において、第１の実施形態に係る通信システムと共通する構成については共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００４３】
図７に示すように、この実施形態の通信システムは、送信機２０および受信機２５を備えている。送信機２０は、第１の実施形態の送信機１０と比較すると、送信系列生成部１００に代えて直流信号生成部２００および送信系列生成部２０２を備える点が相違している。また、受信機２５は、第１の実施形態の受信機１５と比較すると、復調部２２３をさらに備える点が相違している。
【００４４】
直流信号生成部２００は、所定レベルの直流信号を生成する。送信系列生成部２０２は、第１の実施形態の送信系列生成部１００と対応し、送信系列を生成する。ただし、第２の実施形態の送信系列生成部２０２は、ＢＰＳＫ変調された送信系列を生成する。
【００４５】
第１の実施形態の送信機１０では、送信系列生成部１００が生成した送信系列を２つに分配してそれぞれ第１周波数変換部１０２および第２周波数変換部１０４に入力していたが、第２の実施形態の送信機２０では、直流信号生成部２００の出力信号を第１周波数変換部１０２に入力し、送信系列生成部２０２の出力信号を第２周波数変換部１０４に入力している。受信機２５における復調部２２３は、ベースバンドの送信系列を復調して諸元情報を再生する。
【００４６】
ここで、図９ないし図１２を参照して第２の実施形態に係る示す通信システムの動作を説明する。送信系列生成部２０２は、ＢＰＳＫ変調されたベースバンドの送信系列を生成する。送信系列生成部２０２が生成する送信系列は、図９に示すように、大きく二つのブロックに分かれており、前半に送信機２０および受信機２５の間で予め取り決められた既知系列、後半に変調方式、誤り訂正符号化方式、符号化率、フレーム構成などの諸元情報が記された報知情報系列を有している。そして、ＢＰＳＫ変調された結果、送信系列は、図１０に示すような波形となる。
【００４７】
第１周波数変換部１０２は、直流信号生成部２００から出力された直流信号を周波数ｆ１の正弦波信号に変換（図１２のｉ）して合成器１０６に入力する。一方、第２周波数変換部１０４は、送信系列生成部２０２が生成した送信系列を周波数ｆ２に変換（図１２のｊ）して合成器１０６に入力する。すなわち、合成器１０６は、図１１に示す周波数ｆ１の正弦波信号および送信系列で変調された周波数ｆ２の高周波信号を合成し、周波数ｆ１およびｆ２のスペクトルをもつ高周波信号を出力する。合成された高周波信号は、送信アンテナ１０８から電波として空間に放射される。なお、図１２のｈは、送信機２０以外から放射された干渉波を示している。
【００４８】
受信アンテナ１１０が送信機２０からの高周波信号を受信すると、その高周波信号は２つに分配されて一方は第１ミキサ１１２に、他方は第２ミキサ１１８にそれぞれ入力される。第１ミキサ１１２は、受信アンテナ１１０からの高周波信号と、局部発振器１１４の発振信号とを乗算する。ここで、干渉波の周波数をｆ０、報知信号の周波数をｆ１およびｆ２とすると、第１の実施形態と同様に、図１２のｋに示すスペクトル、同じくｌに示すスペクトル、同じくｍに示すスペクトルが第１ミキサ１１２から出力される。
【００４９】
複素共役処理部１１６は、第１ミキサ１１２からの出力信号の複素共役信号を出力する。一方、受信アンテナ１１０が受信した信号は、分配されて第２ミキサ１１８にも入力されている。第２ミキサ１１８は、受信アンテナ１１０が受信した信号と、複素共役処理部１１６の出力信号とを乗算する。受信アンテナ１１０が受信した高周波信号、すなわち図８のＤ点での高周波信号は、図１２のｈに示すスペクトル、図１２のｉに示すスペクトル、図１２のｊに示すスペクトルとなる。図８のＤ点の信号およびＥ点の信号を乗算すると、周波数ｆ２の報知信号成分はベースバンド信号に変換され、周波数ｆ０の干渉波および周波数ｆ１の報知信号成分は周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２以外の周波数の高周波信号に変換される。
【００５０】
第２の実施形態は、周波数ｆ２の送信系列変調信号と周波数ｆ２の正弦波信号とを乗算してベースバンド信号を得ている点で、周波数ｆ２の送信系列変調信号どうしを乗算してベースバンド信号を得る第１の実施形態と相違している。すなわち、第２の実施形態では、送信機２０の送信系列生成部２０２が生成した送信系列が最終的に忠実に再現されている。このことは、送信系列生成部２０２が生成する送信系列の変調方式がＢＰＳＫ方式のように位相変調系のものであっても、元の送信系列を再現可能であることを意味している。
【００５１】
ＬＰＦ１２０は、乗算された信号のうち主としてベースバンド信号を通過するように設定される。ＬＰＦ１２０によりフィルタリングされた信号は信号検出部１２２および復調部２２３に送られる。復調部２２３は、ＬＰＦ１２０から送られたベースバンド信号を復調して報知信号系列を再生する。
【００５２】
信号検出部１２２は、送信系列に含まれる既知系列を検出し、復調部２２３は、送信系列に含まれる報知信号系列を再生する。既知系列は送受信機間で互いに既知であるので、例えば信号検出部１２２にマッチドフィルタを備えることにより、既知信号の受信を判定することが可能になる。すなわち、送信機側で未知の周波数へと変調された信号であっても、受信機側が周波数差Δｆさえ知っていれば、ベースバンド信号へと変換することが可能となる。また、このマッチドフィルタ出力を参照することで、報知信号を送信したタイミングを得ることもできる。したがって、送信機と受信機の間で時間同期を確立することが可能となる。
【００５３】
このように、この実施形態の通信システムによれば、所望波はベースバンド信号へと変換され、干渉波は非常に小さな信号へと変換される。すなわち、干渉波の存在下であっても、所望波である報知信号や送信機の存在を検出することが可能となる。また、この実施形態の通信システムによれば、受信機が報知信号の周波数ｆ１やｆ２を知る必要はなく、周波数ｆ１とｆ２の差、すなわちΔｆのみを知っていれば、送信側が送信した送信系列を検出することが可能となる。加えて、この実施形態の通信システムでは、送信機が発信する送信系列を受信側で忠実に再現できるので、送信系列に含まれる諸元情報を受信機側で有効に活用することができる。
【００５４】
次に、図１３および図１４を参照して、本発明の第３の実施形態について詳細に説明する。図１３は、本発明の第３の実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図、図１４は、同じく第３の実施形態に係る通信システムの送信機が生成する送信系列の例を示す図である。本発明の第３の実施形態に係る通信システムは、先に説明した本発明の第１の実施形態に係る通信システムのうち送信機１０の構成を変更したものである。以下の説明において、図１と共通する要素については共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００５５】
図１３に示すように、この実施形態の送信機３０は、第１送信系列生成部３００、第２送信系列生成部３０１、ミキサ３０２、局部発振器１０１、第１周波数変換部１０２、第２周波数変換部１０４、合成器１０６、および送信アンテナ１０８を備えている。局部発振器１０１、第１周波数変換部１０２、第２周波数変換部１０４、合成器１０６、および送信アンテナ１０８は、それぞれ第１の実施形態と共通の要素である。また、この実施形態の受信機３５は、第１の実施形態に係る受信機１５の構成に加えて、復調部３２３をさらに備えている。
【００５６】
第１送信系列生成部３００は、第１の実施の形態に係る送信系列生成部１００と対応し、諸元情報を含む報知信号として送信されるべき送信系列を第１送信系列として生成する。第２送信系列生成部３０１は、第１送信系列よりも高速なシンボルレートを有する第２送信系列を生成する。第２送信系列は、第１送信系列を細分化した上でランダム化するために用いられるため、データ系列として特段の意味を持つ必要はなく、例えばランダム系列をＱＰＳＫ変調した信号などを利用することができる。第２送信系列で第１送信系列をランダム化することにより、第１送信系列と他の干渉波との相関を低くすることができる。ここで、第２送信系列のシンボルレートは、第１送信系列のシンボルレートよりも大きい値とし、例えば想定しうる干渉波の帯域幅より高速なレートにできれば望ましい。但しこのレートを実現できなくても、例えば４倍程度とすることにより、ランダム化しない場合より優れた信号検出が可能となる。以下の説明では、第２送信系列生成部３０１は、第１送信系列生成が生成する第１送信系列よりＮ倍高いシンボルレートをもつＱＰＳＫ信号を生成するものとする。
【００５７】
図１４は、第１送信系列と第２送信系列の関係を示す図である。第１送信系列に比べ、第２送信系列はＮ倍のシンボルレートである。第１送信系列は、報知信号として送るべき、変調方式、誤り訂正符号化方式、符号化率、あるいは、フレームフォーマットなどの諸元情報が変調された信号（たとえばＯＯＫ変調された信号）であるのに対し、第２送信系列は、ランダム系列がＱＰＳＫ変調された信号となっている。
【００５８】
ミキサ３０２は、第１送信系列生成部３００が生成した第１送信系列と、第２送信系列生成部３０１が生成した第２送信系列とを乗算する。ここでは、第１送信系列のビットレートが第２送信系列のビットレートよりも低く設定されているから、ミキサ３０２は、第２送信系列に対して第１送信系列の変調がかけられた信号を出力する。
【００５９】
局部発振器１０１のローカル信号に基づいて、第１周波数変換部１０２は、ミキサ３０２の出力信号を周波数ｆ１の高周波信号に変換し、同様に、第２周波数変換部１０４は、第２送信系列生成部３０１が生成する第２送信系列を周波数ｆ２の高周波信号に変換する。合成器１０６は、第１周波数変換部１０２の出力信号および第２周波数変換部１０４の出力信号を合成し、送信アンテナ１０８は、合成された高周波信号を電波として空間に放射する。
【００６０】
受信機３５は、図８に示す第２の実施形態における受信機２５と構成が共通し、復調部３２３の機能のみが相違している。受信信号は第１ミキサ１１２と第２ミキサ１１８とに分配される。第１ミキサ１１２は、受信信号に局部発振器１１４が生成した周波数Δｆのローカル信号を乗算し、複素共役処理部１１６は、第１ミキサ１１２の出力信号の複素共役信号を出力する。第２ミキサ１１８は、受信信号と複素共役処理部１１６の出力信号とを乗算してＬＰＦ１２０に入力する。ＬＰＦ１２０は、第２ミキサ１１８の出力信号のうちベースバンド信号を通過させる。その結果、信号検出部１２２および復調部３２２には、ＤＣを中心周波数とするベースバンド信号が入力される。
【００６１】
信号検出部１２２は、ベースバンド信号の有無に基づいて送信機３０の存在および報知信号の有無を判定する。復調部３２３は、ベースバンド信号のＤＣ成分に基づいて第１送信系列を再生する。
【００６２】
続いて、第３の実施形態に係る通信システムの動作を説明する。第１送信系列生成部３００は、諸元情報を含む第１送信系列を生成し、第２送信系列生成部３０１は、第１送信系列のＮ倍のシンボルレートの第２送信系列を生成する。第２送信系列は、２つに分配されてミキサ３０２と第２周波数変換部１０４に入力される。
【００６３】
ミキサ３０２は、第１送信系列と第２送信系列とを乗算して第１周波数変換部１０２に入力する。ここで、局部発振器１０１は、第１周波数変換部１０２および第２周波数変換部１０４にローカル信号を供給しており、第１周波数変換部１０２は、第１送信系列で変調された第２送信系列を周波数ｆ１の高周波信号に変換して合成器１０６に入力する。同様に、第２周波数変換部１０４は、第２送信系列を周波数ｆ２の高周波信号に変換して合成器１０６に入力する。このとき、それぞれの周波数差は所定のΔｆとされている。合成器１０６は、入力された高周波信号を合成して送信アンテナ１０８に入力し、送信アンテナ１０８は電波を空間に放射する。この結果、周波数ｆ１およびｆ２のスペクトルをもつ電波が報知信号として送信される。
【００６４】
受信アンテナ１１０が送信機３０からの高周波信号を受信すると、その高周波信号は２つに分配されて一方は第１ミキサ１１２に、他方は第２ミキサ１１８にそれぞれ入力される。第１ミキサ１１２は、受信アンテナ１１０からの高周波信号と、局部発振器１１４の周波数Δｆのローカル信号とを乗算する。複素共役処理部１１６は、第１ミキサ１１２からの信号の複素共役信号を出力する。
【００６５】
一方、受信アンテナ１１０が受信した信号は、分配されて第２ミキサ１１８にも入力されている。第２ミキサ１１８は、受信アンテナ１１０が受信した信号と、複素共役処理部１１６の出力信号とを乗算する。乗算の結果、周波数ｆ２の報知信号成分はベースバンド信号に変換される。
【００６６】
ＬＰＦ１２０は、第２ミキサ１１８から出力される乗算された信号のうち主としてベースバンド信号を通過させる。ＬＰＦ１２０によりフィルタリングされた信号は信号検出部１２２および復調部３２３に送られる。信号検出部１２２は、ベースバンド信号の有無に基づいて送信機３０の存在および報知信号の有無を判定する。
【００６７】
復調部３２３は、ＬＰＦ１２０から送られたベースバンド信号を復調して報知信号系列を再生する。ＬＰＦ１２０の出力はベースバンド信号であるが、その振幅は第１送信系列の変調がかけられたものとなっている。そこで、復調部３２３は、ＬＰＦ１２０の出力の直流成分の極性等に基づいて、元の第１送信系列を再生する。
【００６８】
このように、この実施形態の通信システムにおいても、諸元情報などを含む第１送信系列を受信機側において忠実に再現することが可能となる。なお、第２送信系列自体は、位相変調が施されていれば、どのような系列を用いてもよい。上記説明した例では、第２送信系列としてランダム系列を用いるものとして説明したが、これ以外の変調信号あるいは送信ビットであっても同様の効果を得ることができる。
【００６９】
次に、図１５および図１６を参照して、本発明の第４の実施形態について詳細に説明する。図１５は、本発明の第４の実施形態に係る通信システムの送信機の構成を示すブロック図、図１６は、本発明の第４の実施形態に係る通信システムの動作を説明する図である。この実施形態の通信システムは、第１ないし第３の実施形態に係る通信システムの送信機の構成を変更したものである。そこで、第１ないし第３の実施形態に係る送信機と共通する要素について同一の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００７０】
図１５に示すように、この実施形態の通信システムにおける送信機４０は、図１に示す第１の実施形態に係る送信機１０の構成のうち、局部発振器１０１を、周波数制御可能な局部発振器（ＶＦＯ）４０１と置き換えたものである。ＶＦＯ４０１は、第１周波数変換部１０２および第２周波数変換部１０４に対して、周波数変換のためのローカル信号を供給している。ＶＦＯ４０１は、図示しない制御器からの指示に基づき、その発振周波数ｆａを変化させることができる。
【００７１】
第１周波数変換部４０２および第２周波数変換部４０４は、第１の実施形態の第１周波数変換部１０２および第２周波数変換部１０４と対応し、ＶＦＯ４０１から送られるローカル信号に基づいて変換周波数を制御可能に設定されている。例えば、ＶＦＯ４０１から周波数ｆａのローカル信号を受けると、第１周波数変換部４０２はベースバンド信号を周波数ｆ１の高周波信号に変換し、第２周波数変換部４０４は同じく周波数ｆ２の高周波信号に変換する。ここで、前述の通り周波数差Δｆ（＝ｆ２−ｆ１）は受信機側において既知とされている。
【００７２】
仮に、ＶＦＯ４０１からのローカル信号の周波数がｆａからｆｂに変化したとすると、第１周波数変換部４０２の変換周波数はｆ１からｆ３、第２周波数変換部４０４の変換周波数はｆ２からｆ４へと制御されるが、周波数ｆ３とｆ４の周波数差は常にΔｆとなるように構成されている。すなわち、この実施形態における第１周波数変換部４０２および第２周波数変換部４０４は、周波数差がΔｆとなるように周波数変換する点において第１ないし第３の実施形態と共通し、変換周波数を制御可能とした点において相違している。
【００７３】
この実施形態の通信システムの動作を説明する。図１４に示す例において、ＶＦＯ４０１は周波数ｆａのローカル信号を第１周波数変換部４０２および第２周波数変換部４０４に供給する。送信系列生成部１００が生成した送信系列は、第１周波数変換部４０２によって周波数ｆ１の高周波信号に変換され、第２周波数変換部４０４によって周波数ｆ２の高周波信号に変換される。図示しない制御器からの指示により基準発振器４００の発振周波数がｆａからｆｂに制御されたとすると、第１周波数変換部４０２と第２周波数変換部４０４は、送信系列をそれぞれ周波数ｆ３およびｆ４の高周波信号に変換するが、周波数差Δｆは一定である。周波数差ｆ３およびｆ４の高周波信号は合成器１０６により合成されてアンテナ１０８から電波として放射される。
【００７４】
ここで、第１ないし第３の実施形態と共通する構成の受信機が、送信機４０から放射された電波を受信した場合を考える。これまで説明したとおり、第１ないし第３の実施形態に係る受信機では周波数差Δｆのみを用いて報知信号を検出しているから、送信機４０が送信する報知信号の周波数がｆ１およびｆ２からｆ３およびｆ４に変化したとしても、その周波数差Δｆが一定であれば、送信機４０の存在および報知信号を検知することができる。
【００７５】
すなわち、図１５に示すように、時刻Ｔ１からＴ２まで、基準発振器４００が周波数ｆａのローカル信号を発振し、送信機が周波数ｆ１およびｆ２の報知信号（ｆ２−ｆ１＝Δｆ）を送信したとする。時刻Ｔ２において基準発振器４００がローカル信号の周波数をｆａからｆｂに制御した場合、送信機が送信する報知信号はそれぞれ周波数ｆ３およびｆ４となるが、周波数差Δｆは維持される。送信機側がこのような動作をした場合でも、受信機は、対をなす報知信号の周波数差Δｆさえ知っていれば、送信機の存在や報知信号を検知することができ、また報知信号を復調することができる。
【００７６】
この実施形態の通信システムでは、特に干渉源が存在する状況において有効となる。たとえば、周波数ｆ１に干渉源が存在する場合は、全く同一の周波数ｆ１で報知信号を送信することは望ましくない。一方、送信機側が干渉源の送信する周波数を知らない状況であれば、干渉を避けることが困難である。そこで、送信機が、時間と共に送信する周波数を変化（図１５ではｆ１からｆ３）させることにより、信号の一部が干渉源の送信する干渉信号と重なっても、一定時間経過後には干渉を回避することが可能になる。
【００７７】
このように、この実施形態の通信システムによれば、送信機が送信周波数を制御可能としたので、干渉に強い通信を可能とする。なお、上記説明では、第１の実施形態の送信機１０に基準発振器４００を備えるものとして説明したが、第１の実施形態の変形例（図７）、第２の実施形態（図８）、第３の実施形態（図１３）に係る送信機に同様の基準発振器を備えて送信周波数を制御可能としてもよい。
【００７８】
次に、本発明の第１ないし第４の実施形態に係る通信システムの適用例について説明する。図１５は、同一通信圏内に複数の無線システムを共存させる例を示す概念図である。
【００７９】
同一の周波数帯で複数の無線システムを共存させる場合、それぞれの子局が、自己の属する無線システムの親局を識別することが必要になる。例えば、セルラ端末が対応する基地局を識別したり、無線ＬＡＮ端末が対応するＡＰ（Access Point）を識別する場合である。
【００８０】
ここで、無線システムＡおよびＢが、これまで説明した第１ないし第４の実施形態に係る通信システムである場合を考える。無線システムＡについて周波数差Δｆ１、無線システムＢについて周波数差Δｆ２として、それぞれの親局が互いに異なる周波数で報知信号ｓおよびｔ、ｕおよびｖを送信する。
【００８１】
無線システムＡに属する子局は、周波数差Δｆ１として受信動作を開始する。この場合、無線システムＡの子局は、報知信号ｓおよびｔの報知信号を検知し、復調することができるから、再現した諸元情報に基づいて以後のデータ通信を実現できる。同様に、無線システムＢに属する子局は、周波数差Δｆ２として受信動作を開始することで、報知信号ｕおよびｖを検知・復調することができ、以後のデータ通信を実現できる。
【００８２】
このように、本発明の第１ないし第４の実施形態に係る通信システムでは、周波数差Δｆを通信システムごとに異なる値とすることで、受信機側で自己の属するシステムを識別することが可能になる。
【００８３】
続いて、他の適用例について説明する。図１６は、第１ないし第４の実施形態に係る通信システムを具体的システムに適用した場合の例を示す周波数スペクトル図である。
【００８４】
受信機は、３〜４ＧＨｚの帯域をベースバンド信号に周波数変換し、サンプルレート２ＧＨｚにてサンプリングしてディジタル信号として取り込むものとする。また、送信機は、３〜４ＧＨｚの帯域の中のいずれかの周波数において、ＯＯＫ変調された報知信号（図１６のｗ、ｘ）を周波数Δｆだけ離して送信するものとする。このＯＯＫ変調された報知信号は、帯域幅２ＭＨｚ、すなわちシンボル長が０．５μsecであり、０．８ｍsecのバーストであるとし、０．８ｍsec毎に繰り返し送信されるものとする。そうすると、１バーストに含まれるシンボル数は１６００となる。また、１シンボルは受信機のサンプリングにより１０００サンプルとなる。報知信号ｗおよびｘには、同期確立後に通信を行う空き周波数情報（図１６のｙ）や通信方式などが含まれている。
【００８５】
このような状況下において、受信機は、まず３〜４ＧＨｚの周波数帯の受信を開始する。例えば、受信機が第１の実施形態にかかる受信機１５の場合、受信機１５は、受信した１ＧＨｚの帯域幅の信号をΔｆだけ周波数変換し、複素共役処理を施した後に、受信信号そのものと乗算する。すると、Δｆだけ離れた報知信号が互いに乗算されて直流を中心周波数とするベースバンド信号が得られる。
【００８６】
受信機１５のＬＰＦ１２０の通過帯域幅が、シンボル速度である２ＭＨｚであるとすると、ベースバンド信号であるＯＯＫ信号の各シンボルを形成する１０００サンプルのサンプル系列が同相加算されてＬＰＦ１２０から出力される。この結果、雑音に対して３０ｄＢの利得を得ることが可能となる。この利得は、干渉波が乗算の結果白色と見なすことができる場合には、干渉波に対しても有効である。ＬＰＦ１２０から出力される信号は、ＯＯＫ変調された信号であるから、信号検出部１２２は、ＯＯＫ復調処理によって報知信号のビット系列を再生することができる。この場合、報知信号に含まれる空き周波数情報が再生され、以後の通信は図１６のｙに示す周波数で通信が行われる。
【００８７】
受信機１５のＬＰＦ１２０の通過帯域幅が、バースト長の逆数である１．２５ｋＨｚであるとすると、バーストを形成する１６００シンボルのＯＯＫ信号、さらにはＯＯＫ信号のシンボルを形成する１０００サンプルの全てが同相加算されることとなる。この結果、雑音や白色な干渉に対して約６２ｄＢの利得を、雑音や白色な干渉に対して得ることができる。この場合、ＬＰＦ１２０の通過帯域幅が狭いためＯＯＫ信号の復調は困難となるが、報知信号そのもの検出は可能である。
【００８８】
以上説明したとおり、本発明の各実施形態によれば、報知信号の送信周波数が未知であっても、報知信号を検知し、復調することができる。これは、通信周波数を動的に変化させて通信するコグニティブ無線通信システムなどにおいて有効である。すなわち、コグニティブ無線通信システムでは、送信機は他の通信システムが利用していない周波数を利用せざるを得ないため、報知信号が送信される周波数が常に変化し得る状態にある。本発明の各実施形態では、報知信号の周波数そのものではなく同時に送信される報知信号の周波数差に基づいて送信機を検出するので、送信周波数が任意となっても受信機は報知信号を検知することが可能となる。
【００８９】
なお、上記実施形態では、報知信号は諸元情報を含むものとして説明しているが、これには限定されない。すなわち、報知信号により送受信機間で同期が確立した後、報知信号の周波数で以後の通信を続行してもよい。
【００９０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る通信システムの送信系列の波形例を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る通信システムの第１周波数変換部および第２周波数変換部の出力例を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る通信システムの送信機が送信する報知信号の例を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る通信システムの動作を説明する図である。
【図６】第１の実施形態に係る通信システムの動作を説明するフローチャートである。
【図７】第１の実施形態に係る通信システムの送信機の変形例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
【図９】第２の実施形態に係る通信システムにおける報知信号に含まれる送信系列の構成例を示す図である。
【図１０】第２の実施形態に係る通信システムの送信系列の波形例を示す図である。
【図１１】第２の実施形態に係る通信システムの第１周波数変換部および第２周波数変換部の出力波形例を示す図である。
【図１２】第２の実施形態に係る通信システムの動作を説明する図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１４】第３の実施形態に係る通信システムの送信機が生成する送信系列の例を示す図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る通信システムの送信機の構成を示すブロック図である。
【図１６】第４の実施形態に係る通信システムの動作を説明する図である。
【図１７】本発明の実施形態の適用例を示す図である。
【図１８】本発明の実施形態の適用例を示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０…送信機、１５…受信機、１００…送信系列生成部、１０１…局部発振器、１０２…第１周波数変換部、１０４…第２周波数変換部、１０６…合成器、１０８…送信アンテナ、１１０…受信アンテナ、１１２…第１ミキサ、１１４…局部発振器、１１６…複素共役処理部、１１８…第２ミキサ、１２０…ＬＰＦ、１２２…信号検出部。
【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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【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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