(57)【要約】【課題】互いに直交関係にあるパルス状信号を用いて、通信の大容量性と通信品質の向上を両立した通信装置を提供することを目的とする。【解決手段】入力データ１２を並列した２値信号群に変換する直並列変換器１３と、前記２値信号群の信号各々を単位フレーム内において少なくとも１つのパルスを有する単位信号に変換し且つ前記パルスの振幅を変調した変調パルスに変換して変調単位信号群を発生するパルス発生器群１４と、パルス発生器群１４の出力を重畳して送信信号を生成する合成器１５と、前記送信信号を送信するアンテナ１６とを有し、前記変調パルスを、同一単位フレーム内の変調単位信号間において互いに異なる時刻に生成するように構成する。【選択図】  図１
2004254205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を互いに独立した複数の並列した２値信号群に変換する直並列変換手段と、前記２値信号群の信号各々を単位フレーム内において少なくとも１つのパルスを有する単位信号に変換し且つ前記単位信号を前記パルスの振幅を変調して振幅が０または０以外の所定値とした変調パルスを有する変調単位信号に変換することで変調単位信号群を発生するパルス発生手段と、前記変調単位信号群の各信号を重畳することにより送信信号を生成する合成手段と、前記送信信号を送信する送信手段と、を有し、同一単位フレーム内の並列した変調単位信号各々は、変調単位信号間において互いに異なる時刻に生成された前記変調パルスを少なくとも１つ有することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
入力信号を互いに独立した複数の並列した２値信号群に変換する直並列変換手段と、前記２値信号群の信号各々を単位フレーム内において１つの基準パルスと少なくとも１つの情報パルスとを有する単位信号に変換し且つ前記情報パルスの振幅を変調して振幅が０または０以外の所定値とした変調情報パルスを有する変調単位信号に変換することで変調単位信号群を発生するパルス発生手段と、前記変調単位信号群の各信号を重畳することにより送信信号を生成する合成手段と、前記送信信号を送信する送信手段と、を有し、同一単位フレーム内の並列した変調単位信号各々は、変調単位信号間において同一時刻に生成された前記基準パルスと、変調単位信号間において互いに異なる時刻に生成された振幅が０以外の所定値である少なくとも１つの前記変調情報パルス或いは振幅が全て０である前記変調情報パルスと、を有することを特徴とする通信装置。
【請求項３】
１つの単位フレーム内の１つの単位信号において情報パルスが生成され得る時刻は、基準パルスから一定の時間間隔の時刻であり、且つ、同一単位フレーム内の並列した単位信号間において同一時刻であることを特徴とする請求項２記載の通信装置。
【請求項４】
１つの単位フレーム内の１つの単位信号において情報パルスが生成され得る時刻は、基準パルスから一定の時間間隔の時刻であり、且つ、同一単位フレーム内の並列した単位信号間において互いに異なる時刻であることを特徴とする請求項２記載の通信装置。
【請求項５】
１つの単位フレーム内の１つの単位信号において情報パルスが生成され得る時刻は、基準パルスから一定の時間間隔の時刻であり、且つ、同一単位フレーム内の単位信号毎に異なる任意の２個以上の前記時間間隔の値から計算され得る最小公倍数の中の最小値が単位フレームの時間長よりも大きくなるべく設定されることを特徴とする請求項４記載の通信装置。
【請求項６】
１つの変調単位信号における振幅が０以外の所定値である変調情報パルスは、単位フレームごとに１本または０本であることを特徴とする請求項２から５のいずれか記載の通信装置。
【請求項７】
１つの単位フレームに対する変調単位信号群において、振幅が０以外の所定値である変調情報パルスは１本または０本であることを特徴とする請求項２から５のいずれか記載の通信装置。
【請求項８】
１つの単位信号において情報パルスが生成され得る時刻は、各フレーム内の基準パルスの時刻を基準として、全てのフレームにおいて同一であることを特徴とする請求項２から７のいずれか記載の通信装置。
【請求項９】
１つの単位信号において情報パルスが生成され得る時刻は、各フレーム内の基準パルスの時刻を基準として、フレームごとに設定されることを特徴とする請求項２から７のいずれか記載の通信装置。
【請求項１０】
パルス発生手段は、少なくとも１つの変調単位信号に対して拡散符号化を行うことを特徴とする請求項１から９のいずれか記載の通信装置。
【請求項１１】
パルス発生手段において変調単位信号各々を生成する手段は、単位フレームの時間長の間隔で定期的に生成されたパルス状信号を長さの異なる２つの線路に分配する分配器と、前記２つの線路のうち相対的に長い線路長を有する線路に挿入されたスイッチと、前記２つの線路の出力を合成する合成器と、を有し、基準パルスと情報パルスとの時間間隔を、前記２つの線路の線路長の差を用いて設定することを特徴とする請求項６または７記載の通信装置。
【請求項１２】
パルス状信号を含む電磁波を受信する受信手段と、前記受信した受信信号を複数に分配して分配信号群を生成する分配手段と、分配された分配信号各々を参照信号と畳み込んで復調信号を生成するコンボルバを前記分配信号の数だけ有するコンボルバ群と、前記復調信号各々をデジタル変換して並列した２値信号群を生成するアナログデジタル変換手段と、前記２値信号群の並列した複数の２値信号を並列直列変換する並直列変換手段と、を有することを特徴とする通信装置。
【請求項１３】
参照信号の振幅を調整する参照信号振幅調整手段と、分配信号の振幅を調整する分配信号調整手段と、を有し、コンボルバは、前記参照信号調整手段により振幅を調整した参照信号と、前記分配信号調整手段により振幅を調整した分配信号と、を入力して畳み込みを行うことを特徴とする請求項１２記載の通信装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか記載の通信装置を用いたことを特徴とするデジタル機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信装置に関するもので、特にパルス状信号を用いた通信装置の変復調方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパルス状信号を用いた通信装置は、ある時間間隔（以下、符号長と呼ぶ）を単位とした時間領域（以下、スロットまたはフレームと呼ぶ）内における、パルスの有無やパルスの位相に対して２値信号を割り当てることによってデータ伝送を行っている（例えば、特許文献１参照）。符号長は、単位フレームの時間長に対応する。以下に、図１０を用いて従来の技術を説明する。
【０００３】
図１０は、従来のパルス状信号を用いた通信装置の変復調方式を示した回路ブロック図である。通信装置は送信機７と受信機８から構成されており、送信機７は、入力データ１をその論理値に応じてパルス信号に変換するデジタルアナログ変換器２と、パルス信号を自由空間へ放射するためのアンテナ３から構成されている。また、受信機８は自由空間を伝搬してきたパルス信号を捉えるためのアンテナ４と、受信したパルス信号からデータを復調再現する作用を有するアナログデジタル変換器５から構成されている。
【０００４】
パルス信号のパルス幅は符号長に比べ十分狭くなっており、送信機７において実行される狭パルス信号の特徴を用いた入力データ１をパルス信号に変換する変換方式を分類すれば、下記の３種類に大別される。
１）「Ｂｉ−ｐｈａｓｅ方式」：パルス信号の位相、あるいは、パルスの立ち上がり時における出力値符号に２値を与える方法。
２）「Ｐｕｌｓｅ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ方式」：単位スロット内におけるパルスの有無、あるいは、パルス振幅値に対して２値を与える方法。
３）「Ｐｕｌｓｅ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ方式」：単位時間スロット内におけるパルスの相対的な時間的位置に対して２値を与える方法。
【０００５】
以上のように、従来のパルス状信号を用いた通信装置は非常に簡便な回路ブロック構成で実現可能であり、符号長に比べ十分短い時間幅を有したパルス信号を用いることにより平均的出力電力を下げることが可能となるうえに、周波数的に広く分散した信号となることからフェージングに起因する通信品質の劣化に耐性のある高品質な通信サービスの実現が可能となる。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第３７２８６３２号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このパルス状信号を用いた通信装置においては、更なる大容量化と、通信品質の向上が要求されている。ところが、従来技術において伝送容量は符号長Ｔのみで決定され、単位フレームで伝送可能な情報量は１ビットであることから伝送容量の最大値は１秒あたり１／Ｔビットとなり、伝送容量を増大させるためには符号長をより短く設定しなければならない。
【０００８】
また、通信の大容量性と通信品質を両立するためには、多数の通信局からの送信波や反射波のパルス信号と、実際に通信している通信局からのパルス信号が同時刻に受信される確率を減じなければならず、そのためには更に短い時間幅を有したパルス信号が必要となり、そのような短パルス生成が技術的に困難となる上に、非常に広帯域なアンテナや高周波回路が要求され、通信装置の開発が困難になるという技術的課題を有する。
【０００９】
本発明は、互いに直交関係にあるパルス信号を用いることにより、多重化による単位フレーム内の情報伝送量を増大させると共に、不要信号成分との信号切り分け精度を向上させることによって、通信の大容量性と通信品質の向上を両立したパルス状信号を用いた通信装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、単位フレーム内に、信号処理に必要となる時間クリッピング用のパルスと、振幅値に対して情報を乗せたパルス群の２種類の役割を担ったパルス信号を配し、単位フレーム内における前記パルス群の位置を選ぶことにより互いに直交関係にあるパルス信号群を構成し、前記パルス信号群の各々の前記パルス群に対して独立に情報を乗せ、前記パルス信号を前記時間クリッピング用のパルスを用いて同一フレーム信号として重畳多重化し伝送容量を増大させる。
【００１１】
また、各信号群は互いに直交関係にあるため、従来技術の単純パルスによる通信方式に比べ、同時刻に同一波形の信号が受信される確率を減じることが可能となる。
【００１２】
これにより、大容量通信が可能であり、複数の通信局が存在し、かつ、反射波が存在するような実際の通信状況に近い状態においても高い通信品質を有したパルス状信号を用いた通信装置が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の発明は、入力信号を互いに独立した複数の並列した２値信号群に変換する直並列変換手段と、前記２値信号群の信号各々を単位フレーム内において少なくとも１つのパルスを有する単位信号に変換し且つ前記単位信号を前記パルスの振幅を変調して振幅が０または０以外の所定値とした変調パルスを有する変調単位信号に変換することで変調単位信号群を発生するパルス発生手段と、前記変調単位信号群の各信号を重畳することにより送信信号を生成する合成手段と、前記送信信号を送信する送信手段と、を有し、同一単位フレーム内の並列した変調単位信号各々は、変調単位信号間において互いに異なる時刻に生成された前記変調パルスを少なくとも１つ有することを特徴とする通信装置である。
【００１４】
概して言えば、複数種類の単位信号（チャネルごとの信号）が生成時刻の異なる複数の時間的に局在した信号（パルス）から構成され、前記複数の時間的に局在した信号の振幅を変調することにより前記単位信号の各々独立に情報を添付し、前記時間的に局在した信号を全て異なる時刻に発生したように前記複数種類の単位信号を重畳することによって生成される送信信号を用いて情報伝送することを特徴とする通信装置である。
【００１５】
これにより、大容量のデータ伝送能力を有する通信装置が実現できるという作用を有する。
【００１６】
本発明の第２の発明は、入力信号を互いに独立した複数の並列した２値信号群に変換する直並列変換手段と、前記２値信号群の信号各々を単位フレーム内において１つの基準パルスと少なくとも１つの情報パルスとを有する単位信号に変換し且つ前記情報パルスの振幅を変調して振幅が０または０以外の所定値とした変調情報パルスを有する変調単位信号に変換することで変調単位信号群を発生するパルス発生手段と、前記変調単位信号群の各信号を重畳することにより送信信号を生成する合成手段と、前記送信信号を送信する送信手段と、を有し、同一単位フレーム内の並列した変調単位信号各々は、変調単位信号間において同一時刻に生成された前記基準パルスと、変調単位信号間において互いに異なる時刻に生成された振幅が０以外の所定値である少なくとも１つの前記変調情報パルス或いは振幅が全て０である前記変調情報パルスと、を有することを特徴とする通信装置である。
【００１７】
概して言えば、複数種類の単位信号（チャネルごとの信号）が複数の時間的に局在した信号（パルス）から構成され、前記複数の時間的に局在した信号の一部の信号の振幅を変調することにより前記単位信号の各々独立に情報を添付し、変調を受けた前記時間的に局在した信号（情報パルス）がチャネル間で全て異なる時刻に発生したように、更に、変調を受けない前記時間的に局在した信号（基準パルス）がチャネル間で同一時刻に発生したように前記複数種類の単位信号を重畳し生成される送信信号を用いて情報伝送することを特徴とする通信装置である。
【００１８】
これにより、パルス発生時刻の制御のみで簡便に、大容量のデータ伝送能力を有する通信装置が実現できるという作用を有するとともに、多数の通信局が存在し、かつ、反射波が受信されるような通信環境下においても、高い通信品質を有した通信装置が実現できるという作用を有する。
【００１９】
本発明の第３の発明は、前記第２の発明において、１つの単位フレーム内の１つの単位信号において情報パルスが生成され得る時刻は、基準パルスから一定の時間間隔の時刻であり、且つ、同一単位フレーム内の並列した単位信号間において同一時刻であることを特徴とする通信装置であり、大容量性を有しながらも、多数の通信局が存在し、かつ、反射波が受信されるような通信環境下においても、特に高い通信品質を有した通信装置が実現できるという作用を有する。
【００２０】
本発明の第４の発明は、前記第２の発明において、１つの単位フレーム内の１つの単位信号において情報パルスが生成され得る時刻は、基準パルスから一定の時間間隔の時刻であり、且つ、同一単位フレーム内の並列した単位信号間において互いに異なる時刻であることを特徴とする通信装置であり、パルス発生時刻の制御のみで簡便に、大容量のデータ伝送能力を有する通信装置が実現できるというという作用を有するとともに、多数の通信局が存在し、かつ、反射波が受信されるような通信環境下においても、特に高い通信品質を有した通信装置が実現できるという作用を有する。
【００２１】
本発明の第５の発明は、前記第４の発明において、１つの単位フレーム内の１つの単位信号において情報パルスが生成され得る時刻は、基準パルスから一定の時間間隔の時刻であり、且つ、同一単位フレーム内の単位信号毎に異なる任意の２個以上の前記時間間隔の値から計算され得る最小公倍数の中の最小値が単位フレームの時間長よりも大きくなるべく設定されることを特徴とする通信装置であり、大容量性と高い通信品質を有した装置を実現可能であるが、特に、電力利用効率が高く大容量性を実現するのに適した通信装置を提供できるという作用を有する。
【００２２】
本発明の第６の発明は、前記第２から５の発明において、１つの変調単位信号における振幅が０以外の所定値である変調情報パルスは、単位フレームごとに１本または０本であることを特徴とする通信装置であり、単純なパルス通信でありながら従来よりも伝送容量の大きな通信装置を提供できるという作用を有する。
【００２３】
本発明の第７の発明は、前記第２から５の発明において、１つの単位フレームに対する変調単位信号群において、振幅が０以外の所定値である変調情報パルスは１本または０本であることを特徴とする通信装置であり、単純なパルス通信でありながら従来よりも伝送容量の大きな通信装置を提供できるという作用を有する。
【００２４】
本発明の第８の発明は、前記第２から７の発明において、１つの単位信号において情報パルスが生成され得る時刻は、各フレーム内の基準パルスの時刻を基準として、全てのフレームにおいて同一であることを特徴とする通信装置であり、簡便に大容量のデータ伝送能力を有する通信装置が実現できるという作用を有する。
【００２５】
本発明の第９の発明は、前記第２から７の発明において、１つの単位信号において情報パルスが生成され得る時刻は、各フレーム内の基準パルスの時刻を基準として、フレームごとに設定されることを特徴とする通信装置であり、大容量のデータ伝送能力を有する通信装置が実現できるという作用を有するとともに、多数の通信局が存在し、かつ、反射波が受信されるような通信環境下においても、高い通信品質を有した通信装置が実現できるという作用を有する。
【００２６】
本発明の第１０の発明は、前記第１から９の発明において、パルス発生手段は、少なくとも１つの変調単位信号に対して拡散符号化を行うことを特徴とする通信装置であり、通信品質の劣化に対して非常に強い通信装置を提供できるという作用を有する。
【００２７】
本発明の第１１の発明は、前記第６または７の発明において、パルス発生手段において変調単位信号各々を生成する手段は、単位フレームの時間長の間隔で定期的に生成されたパルス状信号を長さの異なる２つの線路に分配する分配器と、前記２つの線路のうち相対的に長い線路長を有する線路に挿入されたスイッチと、前記２つの線路の出力を合成する合成器と、を有し、基準パルスと情報パルスとの時間間隔を、前記２つの線路の線路長の差を用いて設定することを特徴とする通信装置であり、互いに直交関係にある信号波形が簡単な回路構成で実現できるという作用を有する。
【００２８】
本発明の第１２の発明は、パルス状信号を含む電磁波を受信する受信手段と、前記受信した受信信号を複数に分配して分配信号群を生成する分配手段と、分配された分配信号各々を参照信号と畳み込んで復調信号を生成するコンボルバを前記分配信号の数だけ有するコンボルバ群と、前記復調信号各々をデジタル変換して並列した２値信号群を生成するアナログデジタル変換手段と、前記２値信号群の並列した複数の２値信号を並列直列変換する並直列変換手段と、を有することを特徴とする通信装置であり、高い通信品質を有した大容量の通信装置を実現できるという作用を有する。
【００２９】
本発明の第１３の発明は、前記第１２の発明において、参照信号の振幅を調整する参照信号振幅調整手段と、分配信号の振幅を調整する分配信号調整手段と、を有し、コンボルバは、前記参照信号調整手段により振幅を調整した参照信号と、前記分配信号調整手段により振幅を調整した分配信号と、を入力して畳み込みを行うことを特徴とする通信装置であり、不要信号が多数存在し、所望の信号に比べ不要信号の振幅が大きいような通信環境下においても、高い通信品質を有した大容量の通信装置を実現できるという作用を有する。
【００３０】
本発明の第１４の発明は、前記第１から１３の発明による通信装置を用いたことを特徴とするデジタル機器であり、機器間のデータの収受が自由に行える統合的なデジタル環境を提供できるという作用を有する。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図７を用いて説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明のパルス状信号を用いた通信装置の変復調方式を示した回路ブロック構成図である。図１において、送信機１１は入力データ１２をパルス状の波形を有する高周波信号に変調した後に自由空間中に放射する作用を行うもので、直並列変換器１３，パルス発生器群１４，合成器１５、および、アンテナ１６から構成されている。
【００３３】
また、図１において、受信機１７は自由空間中を伝播するパルス状の波形を有する高周波信号を受信し、受信信号を復調することによって入力データ１２を出力データ１８として再現する作用を行うもので、アンテナ１９，分配器１１０，コンボルバ群１１１，アナログデジタル変換器１１２、および、並直列変換器１１３から構成されている。
【００３４】
まず、送信機１１の変調方式について図２を参照し説明する。図２は送信機１１を構成する各信号処理ブロックからの出力信号の概略波形を示した図である。まず、データが時間軸上に直列に配列された入力データ１２は、直並列変換器１３によってｎ本の独立な全て同一符号長Ｔ（単位フレームの時間長）を持った並列した複数の２値信号である２値信号群２１に分解される。そして、２値信号群２１はパルス発生器群１４によって、符号長Ｔ内に１つ、あるいは２つのパルス状信号が存在する次数ｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）で識別されるｎ種類の波形Ｐ（ｉ，ｔ）（単位信号）に変換される（チャネル１〜ｎ）。
【００３５】
図２に示したように、信号Ｐ（ｉ，ｔ）の最初のパルス（基準パルス）は全ての次数ｉに対して同期しているが、２つ目のパルス（情報パルス）は次数ｉの値に応じて最初のパルスから異なるタイミングτｉ  だけ離れて発せられる。ここで、全てのパルス幅は符号長Ｔに比べ十分狭く、フレームの最初のパルスを除いた信号波形Ｐ’（ｉ，ｔ）が次の直交条件を満足するものとする。
【００３６】
【数１】
2004254205.tif 000003
【００３７】
式（１）においてδｉｊはクロネッカーのデルタであり、ｉ＝ｊのとき値１を与え、ｉ≠ｊのとき値０を与える関数である。
【００３８】
タイミングτｉ  の設定については、各々の波形Ｐ’（ｉ，ｔ）が式（１）の直交関係を満足すればどのような値を用いても良い。このため、τｉ  をある時間単位の整数倍に設定しても良く、あるいは整数倍に設定しなくても良いことは明らかである。すなわち、式（１）を満足すれば、１つの単位フレーム内の１つの単位信号において、情報パルスが生成され得る時刻は、基準パルスから一定の時間間隔の時刻でも良く、或いはそうでなくても良い。なお、タイミングτｉ  は、同一フレームの全てのチャネルにおいて同一に設定されてもよく、或いはチャネルごとに設定されても良い。また、タイミングτｉ  は、１つのチャネルにおいて、全てのフレームについて同一に設定されても良く、或いはフレームごとに設定されても良い。
【００３９】
また、各次数ｉのパルス幅についてもタイミングτｉ  と同様、式（１）の直交関係を満足すればどのような値を用いてもよく、特に全てのパルス幅を同一値に設定する必要はないことも言うまでもない。
【００４０】
ところで、本発明の通信装置における各Ｐ（ｉ，ｔ）に対する２値信号の与え方は、単位フレーム中の２つ目のパルス（情報パルス）の振幅値に対してなされる。例えば、論理値０に対しては２つ目のパルスがない状態を対応させ、また、論理値１に対しては２つ目のパルスがある状態を対応させる。このようにして、２値で構成される論理情報を単位フレームに割り当てることが出来る。すなわち、各チャネルの単位信号を、情報パルスの振幅を論理情報に対応するように０または０以外の所定値となるように変調して変調情報パルスとすることで、変調単位信号であるＰ（ｉ，ｔ）が決定する。
【００４１】
以上のようにして論理情報が割り当てられたＰ（ｉ，ｔ）は、合成器１５によって最初のパルスが同期した状態で重畳され、並列状態にある２値信号群２１が同一フレーム内に重畳された和信号２３が送信信号として生成される。そして送信信号は、送信手段であるアンテナ１６から自由空間に対して送信される。ここで、和信号２３の波形をＰ（ｔ）と表すと、次の（２）式となる。
【００４２】
【数２】
2004254205.tif 000004
【００４３】
例えば、図２においてはｎ＝６の場合のデータ｛１，１，０，１，０，０｝を伝送する波形を示したが、最初のパルスの重なり合いによって生じるパルスの後に、上記データに対応したパルス列が各次数ｉに割り振られた論理値に応じて生成されていることが分かる。
【００４４】
ここで、フレーム毎に発せられる１つ目のパルスの作用について説明する。１つ目のパルスの役割は、変調時における各Ｐ（ｉ，ｔ）の重畳によって生成される和信号２３のタイミングτｉ  設定精度の向上と、後述の復調時のデータ再生時における不要信号と所望信号の切り分け精度の向上のための、時間クリッピングとして作用する。タイミングτｉ  は、式（１）の直交関数系を生成する上での重要なパラメタであると共に、復調に用いられる波形比較における重要なパラメタであるため、その設定は通信品質の保証のために重要な位置を占めるため、１つ目のパルスは重要である。
【００４５】
ところで、式（１）の直交条件が成立しているいわゆる直交基底を用いると、各々の基底に与えられた信号は互いに干渉することなく、独立な１つの無線回線として動作するため、和信号２３は時間Ｔあたりｎビットの信号を伝達し得る。よって、本発明の通信装置においては、全体で１秒あたりｎ／Ｔビットの送信が可能となり符号長Ｔを変えずとも通信容量の大容量化が図れることになる。
【００４６】
次に、図３を用いて本発明の復調方式についての説明を続ける。図３は受信機１７を構成する各信号処理ブロックからの出力信号の概略波形を示した図である。図３において、自由空間中を伝播してきた情報を含んだ和信号２３（パルス状信号を含む電磁波）は受信手段であるアンテナ１９により受信され受信信号３１がアンテナ端から出力される。受信信号３１は分配器１１０によって、送信機１１の多重度に等しくｎ本の経路に電力分配され、全く同一波形を有するｎ本の信号からなる分配信号群３２を構成する。
【００４７】
そして、各分配信号はコンボルバ群１１１によって参照信号群３３と波形比較され復調される。ここで、次数ｉの参照信号をｒ（ｉ，ｔ）と記すと、波形比較の方法は次のコンボリューション（畳み込み）の式（３）で行われ、情報が復調される。
【００４８】
【数３】
2004254205.tif 000005
【００４９】
ここで、参照信号群３３である｛ｒ（ｉ，ｔ）｝の選び方は、変調時と同一論理値を再現する波形を用いる。例えば、図２において例に挙げた論理値１に対応した波形、すなわち、符号長Ｔの２つのパルス状信号からなる繰り返し信号であり、２つのパルス間隔がそれぞれτ１  ，τ２  ，・・・，τｎ  に等しい信号｛Ｐ（ｉ，ｔ）｝を参照信号群３３である｛ｒ（ｉ，ｔ）｝として選べば、参照信号群３３と分配信号群３２のコンボリューションによって、論理値１，０に対してそれぞれ２つ目のパルス信号の有，無が対応したパルス状信号が変調信号群３４として得られることは、式（１），式（２）、および式（３）から分かる。
【００５０】
なお、コンボルバ群１１１における波形比較において、各々の変調信号に異なる次数ｉに対応するデータが混入しないことは、式（１）の直交条件から明らかである。ゆえに、全ての論理値が重畳された受信信号３１から、図２に記したパルス信号群２２が各々独立に分解され、復調信号群３４として各コンボルバから出力されることになる。
【００５１】
復調信号群３４は、アナログデジタル変換機１１２によって復調信号群３４の時間フレーム中の２つ目の信号の有無に対応してデジタル変換され、図２の２値信号群２１と同一符号長Ｔの２値信号が再生されて、全ての信号群の同期をとりながら並直列変換機１１３を通過させて並列直列変換することにより、入力データ１２の再生像として出力データ１８を得ることができる。以上のようにして、本発明の送信機１１の送信波からデータ復調を完了する。
【００５２】
ところで、本発明の通信装置におけるコンボルバ群１１１での波形比較は、ＳＡＷ素子に代表されるように、被比較信号と参照信号との時間的コンボリューションにより行なわれることは既に述べたとおりである。その際、送受信機が１対１の通信環境で反射波が生成されないような理想的な通信状況においては、復調信号は完全に変調前のパルス信号群２２を再現するが、実際には多数の通信局からの送信波や物体からの反射波が重畳された複雑な信号が受信される。そのため、受信信号は図３に記した受信信号３１に様々なパルス信号がランダムに重畳された信号となり、コンボルバからの出力波形は、被比較・参照信号の波形が一致した時の振幅の大きなパルス状信号の近傍に、多くの振幅の小さなリップルが付随した波形を有する。
【００５３】
図４の（ａ），（ｂ）にそれぞれ両波形が一致した時と不一致の際のコンボルバからの出力波形を示したが、上述の理由によりこのリップルは波形が一致しない場合においても出力されるものである。
【００５４】
実際の通信状況においては、受信すべき信号に比べ不要信号の電力値の方が大きくなる可能性がある。このような場合、たとえ不要信号の波形が参照信号の波形に一致せずとも、リップルの振幅が受信信号の波形一致の状態における出力波形の最大値を超えることが生じえる。よって、そのような状況下では、不要信号から生じる波形比較後の大きなリップルも後段のアナログデジタル変換機１１２でデジタル信号として再生され、出力データ１８が正しく再現されなくなり通信品質の劣化を招くことになる。
【００５５】
そこで、本発明の通信装置におけるコンボルバ群１１１の各コンボルバは、図５に示したようにコンボリューション前に被比較信号と参照信号のレベルを調整するための自動利得調整器５１，５２を配してある。自動利得調整器５１は分配された被比較信号の振幅を調整する分配信号調整手段で、自動利得調整器５２は参照信号の振幅を調整する参照信号調整手段であり、自動利得調整器５１、５２は各々独立に動作し、被比較信号と参照信号の各々が常に特定の最大振幅値となるように信号増幅を行う。
【００５６】
上記理由より、このような回路構成を用いることによって、リップルと波形一致時における出力信号の判別が可能となり、多数の通信局が存在し反射波が生じるような通信環境においても、通信品質の劣化を防ぐことが可能となる。
【００５７】
以上、本発明の第１の実施の形態について詳述した。本発明の実施の形態１に記したように、時間的に直交関係にあるパルス状信号を用いることにより符号長とパルス幅を短縮することなく、通信容量を大幅に増加させることが可能となるという有益な効果が得られる。更に、波形比較を行うコンボルバに自動利得調整器を設け、コンボルバへ入力される被比較信号と参照信号の振幅値を常に一定に保つことで、他通信局からの信号や信号の反射から生じる不要信号に起因した信号干渉に対して、耐性のある高品質な通信装置を提供できるという有益な効果が得られる。
【００５８】
（実施の形態２）
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態における変復調方式は図１に示した第１の実施の形態と同一ブロック構成であるため、ここでは構成に対する説明は省略する。ただし、実施の形態２においては送信信号波形Ｐ（ｔ）にこれから述べる制限を設けて通信を行うことを特徴とする。
【００５９】
本発明の実施の形態２における制限とは、単位フレームにおいて、ある１つの信号Ｐ（ｉ，ｔ）のみ２つ目のパルス状信号が出力され、他の残りの波形は全て２つ目のパルスが出力されない符号化を直並列変換器１３で行うようにすることである。言葉を変えて説明すれば、本実施の形態においては、図２における和信号２３は単位フレーム中には常に２つのパルスしか存在せず、２つのパルス間隔がフレーム毎にτ１  ，τ２  ，・・・，τｎ  のいずれかとなっている波形を有している。例えば、本実施の形態におけるｎ＝７の時の、ある時間フレームの波形を図６に記した。図６においては、ｉ＝３のタイミングに相当するパルスのみ出力されており、他のタイミングのパルスは出力されていない。
【００６０】
このような符号化法を用いると、単位フレームにおいて符号長Ｔの間に多重度ｎに等しいｎ値からなる論理信号の伝送が可能となり、実施の形態１に比べ伝送容量は少ないものの、２値信号を用いた単純なパルス通信の伝送容量を増加させることが可能となる。
【００６１】
また、このように互いに直交関係にあるパルス信号Ｐ（ｉ，ｔ）のフレーム毎の切り替えによる、いわゆる「ホッピング」による通信方式を適用することによって、従来技術の単純な２値パルス通信で問題となる、多数の通信局が存在し反射波が同時に受信される状況において想定される、パルス信号の時間的な重なり合いによる相互干渉を起源とする通信品質の劣化に対し、耐性を増すことが可能となる。なぜならば、パルス信号Ｐ（ｉ，ｔ）は互いに直交関係にあり、異なる通信局からの次数ｉに相当するＰ（ｉ，ｔ）が、実際に通信を行っている通信局からのＰ（ｉ，ｔ）と同時刻に到着する可能性は、従来技術に比べて非常に低いものとなる。例えば、従来技術の単純パルス通信機において、同一時刻に２つのパルスが受信される確率をＰとすると、本発明の変復調方式を使用すれば同一状況下においてその確率はＰ／ｎ（ｎは使用するパルス信号Ｐ（ｉ，ｔ）の最大次数）と減じられる。
【００６２】
以上の通信方式によって、従来のパルス状信号を用いた通信方式と同一周期のパルス信号を用いた場合であっても伝送容量の増加が可能となると共に、多数の通信局数が存在する状況や、反射波が受信されるような通信状況下においても通信品質の劣化がない高品質な通信装置を得ることができるという有益な効果が得られる。
【００６３】
（実施の形態３）
次に、本発明のパルス状信号を用いた通信装置の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態における変復調方式は、図１に示した第１の実施の形態と同一回路ブロック構成であるため、構成に関する説明は省略する。ただし、本実施の形態においては、符号長Ｔの長さと、パルス発生器群１４からの出力波形Ｐ（ｉ，ｔ）に制限を設けて通信を行うことを特徴とするので以下に詳述する。
【００６４】
図７に本発明の第３の実施の形態で適用される出力波形Ｐ（ｉ，ｔ）を記した。本実施の形態においては、符号長Ｔを単位とした単位フレーム内に、次数ｉに応じて時間間隔τｉ  で等間隔に発生する最大Ｎ（ｉ）個のパルスから成る信号波形を適用する。フレームの最初のパルスは全ての次数ｉで同期しており、第１および第２の実施の形態で述べた和信号２３生成時と復調時における時間クリッピングの作用を有する。
【００６５】
パルスへの論理値の与え方は、第１および第２の実施の形態と同様に、フレーム中の最初のパルスを除いたＮ（ｉ）−１個のパルスの振幅に対してなされ、例えば、論理値１に対して振幅１を、論理値０に対して振幅０を与えれば、フレーム中のパルスの有無により情報伝送がなされる。よって、単位フレーム当たり次数ｉの信号はＮ（ｉ）−１個の２値情報を含むので、全部でΣｉ  （Ｎ（ｉ）−１）個の２値信号を伝送しうることになり、従来の単純パルス通信方式に比べ大容量化が可能である。
【００６６】
今、本実施の形態で用いられる時間間隔τｉ  全てを｛τｉ  ｝と書くとすると、｛τｉ  ｝が互いに素（ここで、集合の要素自身が最小公倍数とならない要素のことを「素」と呼ぶ）であり、符号長Ｔが｛τｉ  ｝内の任意の２個以上の要素から計算される最小公倍数のうち最も小さな値以下に設定されていれば、和信号２３においては全ての次数の信号の最初のパルス以外のパルスは全て異なる時間に発生することになり、符号長に比べ十分短い幅のパルス信号を用いることによって、フレーム最初の時間クリッピング用のパルスを除いた次数ｉの波形Ｐ’（ｉ，ｔ）は式（１）の直交関係を満足するようになる。そのため、フレーム最初のパルスを同期させ重畳することによって生成される和信号２３はΣｉ  ＊Ｐ（ｉ，ｔ）となり、式（１）の直交性から受信機１７によって次数ｉの情報が互いに混ざり合うことなく完全に分離復調されることになる。
【００６７】
例えば、ｎ＝３として、τ１  ＝３ピコ秒，τ２  ＝５ピコ秒，τ３  ＝７ピコ秒とすると各τｉ  は互いに素の関係にあり、符号長Ｔ＝１５ピコ秒と選べば、和信号Σｉ  ＊Ｐ（ｉ，ｔ）内でフレームの最初のパルス以外に同時刻に発生するパルスはなく、式（１）の直交関係は満足される。
【００６８】
ここで、復調時に適用される参照信号群３３であるｒ（ｉ，ｔ）は、符号長Ｔを有しタイミングτｉ  で連続的に発せられる連続パルス信号を用いる。アンテナ１９により受信され分配器１１０で複製された分配信号に対して、このｒ（ｉ，ｔ）をフレーム最初のパルスを同期させてコンボリューションすることによって、和信号２３の生成前のパルス信号Ｐ（ｉ，ｔ）が復調される。
【００６９】
第１および第２の実施の形態で述べた方法に比べ、本実施の形態で述べた変復調方法は情報が含まれないパルスが少ないために、情報伝送量に対する電力の利用効率が高いという利点がある。
【００７０】
また、次数ｉ毎に異なる伝送容量を有しており、例えば、伝搬環境が悪く良好な通信品質が実現できない状況においては、伝送容量の大きな次数ｉに対して拡散符号を適用し、符号の拡散度を上げ伝送に冗長性を持たせることによって通信品質の劣化を抑圧することが出来るという利点もある。
【００７１】
以上、第３の実施の形態について述べた。このような、複数パルスから成る互いに直交関係にあるパルス信号を用いた多重化によって、伝送容量が大きく電力利用効率の高い高品質な通信装置を提供できるという有益な効果が得られる。また、本発明の通信装置に対して拡散符号を用いることによって、通信状況の劣化に対して耐性のある通信装置を提供できるという有益な効果が得られる。
【００７２】
【実施例】
次に、本発明の具体例を説明する。
【００７３】
（実施例１）
本発明の第１の実施例について図８を用いて説明する。図８は、本発明の第１および第２の実施の形態で説明した通信装置に適用されるパルス発生器群１４における、次数ｉの信号Ｐ（ｉ，ｔ）を生成するパルス発生回路の概略構成を示した回路ブロック図である。
【００７４】
図８において、クロック８１により周期Ｔでパルス信号を発するパルス源８２からの出力信号は、分配器８３により２つの経路に分配される。２つの経路とは、図８においてスイッチ８４と線路（１）８５の挿入されている経路と、線路（２）８８のみで構成される経路である。スイッチ８４は図２の２値信号群２１の次数ｉに相当する信号の論理値に応じてオン・オフされる。オン状態においては、２つの経路を通過してきたパルス信号は再び合成器８６で合成されてパルス信号出力８７から出力される。
【００７５】
線路（１）８５の線路長は線路（２）８８に比べてΔＬｉだけ長くなっており、スイッチ８４がオン状態のときに出力される合成パルス信号は、符号長Ｔ間に２個のパルスが存在する信号となるが、２個のパルス信号の時間間隔がタイミングτｉ  に等しくなるようにΔＬｉは調整されている。そのため、スイッチ８４が２値信号群２１の次数ｉに相当する信号の論理値に応じてオン・オフされることによって、本発明の第１および第２の実施の形態で説明した通信装置において適用される信号波形Ｐ（ｉ，ｔ）が生成される。
【００７６】
以上のように、１つのパルス信号を２分割し、一方の信号を遅延線路に導くことによって２つの信号が再び合成された際に、所望のタイミングを有した２つのパルス信号からなる互いに直交関係にある波形が生成可能となる。また、遅延線路の挿入された経路に、伝送すべきデータの論理値に対してオン・オフするスイッチを更に挿入することによって、本発明の第１および第２の実施の形態で説明した通信装置が簡便に構成される。
【００７７】
（実施例２）
本発明の変復調方式を用いることにより、従来のパルス通信の特徴である低送信電力とマルチパスフェージングに対する耐性を確保しながら、大容量伝送が可能となる。そこで、図９に示したように、大容量データの収受が必要なデジタル機器間９１において本発明の通信装置９２を適用することにより、複数のデジタル機器を統合的に機能させることが可能となる。
【００７８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、大きな伝送容量を有し多局間との通信干渉に耐性のある高品質な通信装置を提供できる。また、本発明の通信装置による変復調方式はパルスの発生時間の制御のみで実現されることから、比較的簡単な回路構成で大容量化が実現出来るという更に有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるパルス状信号を用いた通信装置の変復調方式を示した回路ブロック構成図
【図２】送信機１１を構成する各信号処理ブロックからの出力信号の概略波形を示した波形図
【図３】受信機１７を構成する各信号処理ブロックからの出力信号の概略波形を示した波形図
【図４】（ａ）被比較信号と参照信号が一致した時のコンボルバからの出力波形図
（ｂ）被比較信号と参照信号が不一致の時のコンボルバからの出力波形図
【図５】本発明のコンボルバの回路構成を示した回路ブロック構成図
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるｎ＝７の時のある時間フレームの信号波形を示した波形図
【図７】本発明の第３の実施の形態における各次数ｉに適用される信号波形を示した概略波形図
【図８】本発明の第１の実施例における実施の形態１および形態２において適用されるパルス発生器群１４を構成するパルス源の概略構成を示した回路ブロック構成図
【図９】本発明の第２の実施例における本発明の通信装置を内蔵したデジタル機器間の通信の様子を示した概略ネットワーク図
【図１０】従来のパルス状信号を用いた通信装置の変復調方式を示した信号処理ブロック構成図
【符号の説明】
１１  送信機
１２  入力データ
１３  直並列変換器
１４  パルス発生器群
１５  合成器
１６  アンテナ
１７  受信機
１８  出力データ
１９  アンテナ
１１０  分配器
１１１  コンボルバ群
１１２  アナログデジタル変換器
１１３  並直列変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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