(57)【要約】【課題】パルスを用いた広帯域無線通信において高速なデータと低速なデータを多重する。【解決手段】高速データ送信時、制御回路１００はスイッチ１０２にパルス変調器１０４側を選択させる。低速データ送信時、スイッチ１０２にスペクトル拡散器１０３側を選択させる。これにより低速なデータにのみスペクトル拡散を適用する。高速データ受信時、制御回路１５０はスイッチ１５２にパルス復調器１５４側を選択させる。低速データ受信時、スイッチ１５２にスペクトル逆拡散器１５３側を選択させる。【選択図】      図１
2004207791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスを用いて広帯域な無線通信を行う広帯域無線送信装置において、
送信するデータ系列が入力されるデータ系列入力手段と、
このデータ系列入力手段から入力された前記データ系列に所定の符号を乗算することにより、拡散されたデータ系列を得る拡散手段と、
この拡散手段から入力された前記データ系列をパルス変調するパルス変調手段と、
このパルス変調手段によりパルス変調された信号を送信する送信アンテナを備えたことを特徴とする広帯域無線送信装置。
【請求項２】
高速データ送信モードおよび前記高速データ送信モードよりも低速に送信を行う低速データ送信モードを有し、パルスを用いて広帯域な無線通信を行う広帯域無線送信装置において、
送信するデータ系列が入力されるデータ系列入力手段と、
前記低速データ送信モード時に、前記データ系列入力手段から入力された前記データ系列に所定の符号を乗算することにより、拡散されたデータ系列を得る拡散手段と、
前記高速データ送信モード時には前記データ系列入力手段から，前記低速データ送信モード時には前記拡散手段から入力された前記データ系列をパルス変調するパルス変調手段と、
このパルス変調手段によりパルス変調された信号を送信する送信アンテナを備えたことを特徴とする広帯域無線送信装置。
【請求項３】
パルスを用いて広帯域な無線通信を行う広帯域無線受信装置において、
送信するデータ系列が入力されるデータ系列入力手段と、前記データ系列入力手段から入力された前記データ系列に所定の符号を乗算することにより、拡散されたデータ系列を得る拡散手段と、前記拡散手段から入力された前記データ系列をパルス変調するパルス変調手段と、このパルス変調手段によりパルス変調された信号を送信する送信アンテナを備えた広帯域無線送信装置からの送信信号が入力される受信アンテナと、
この受信アンテナにより受信した信号をパルス復調するパルス復調手段と、
このパルス復調手段によりパルス復調された信号をスペクトル逆拡散するスペクトル逆拡散手段とを備えたことを特徴とする広帯域無線受信装置。
【請求項４】
高速データ送信モードおよび前記高速データ送信モードよりも低速に送信を行う低速データ送信モードを有し、パルスを用いて広帯域な無線通信を行う広帯域無線受信装置において、
送信するデータ系列が入力されるデータ系列入力手段と、前記データ系列入力手段から入力された前記データ系列に所定の符号を乗算することにより、拡散されたデータ系列を得る拡散手段と、前記拡散手段から入力された前記データ系列をパルス変調するパルス変調手段と、このパルス変調手段によりパルス変調された信号を送信する送信アンテナを備えた広帯域無線送信装置からの送信信号が入力される受信アンテナと、
この受信アンテナにより受信した信号をパルス復調するパルス復調手段と、
前記低速データ送信モード時に、このパルス復調手段によりパルス復調された信号をスペクトル逆拡散するスペクトル逆拡散手段と、
前記高速データ送信モード時に前記パルス復調手段の出力を，前記低速データ送信モード時に前記スペクトル逆拡散手段の出力を最終的に受信信号として出力する出力手段とを備えたことを特徴とする広帯域無線受信装置。
【請求項５】
前記パルス変調手段は、パルス位置変調することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の広帯域無線送信装置。
【請求項６】
請求項５に記載の広帯域無線送信装置から送信された信号が入力される入力端と、
前記受信アンテナにより受信した信号をパルス位置復調し、このパルス位置復調した２つの信号を出力するするパルス位置復調手段と、
このパルス位置復調手段によりパルス位置復調された前記２つの信号をスペクトル逆拡散するスペクトル逆拡散手段と、
このスペクトル逆拡散手段によりスペクトル逆拡散された前記２つの信号の大きい方を選択し、この選択した信号を最終的に出力する選択手段とを備えたことを特徴とする広帯域無線受信装置。
【請求項７】
パルスを用いて広帯域な無線通信を行う広帯域無線送信方法において、
データ系列入力手段に送信するデータ系列が入力され、
拡散手段により、前記データ系列入力手段から入力された前記データ系列に所定の符号を乗算することにより、拡散されたデータ系列を得、
パルス変調手段により、前記拡散手段から入力された前記データ系列をパルス変調し、
送信アンテナにより、前記パルス変調手段によりパルス変調された信号を送信することを特徴とする広帯域無線送信方法。
【請求項８】
パルスを用いて広帯域な無線通信を行う広帯域無線受信方法において、
送信するデータ系列が入力されるデータ系列入力手段と、前記データ系列入力手段から入力された前記データ系列に所定の符号を乗算することにより、拡散されたデータ系列を得る拡散手段と、前記拡散手段から入力された前記データ系列をパルス変調するパルス変調手段と、このパルス変調手段によりパルス変調された信号を送信する送信アンテナを備えた広帯域無線送信装置からの送信信号が受信アンテナに入力され、
パルス復調手段により、前記受信アンテナにより受信した信号をパルス復調し、
スペクトル逆拡散手段により、前記パルス復調手段によりパルス復調された信号をスペクトル逆拡散することを特徴とする広帯域無線受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パルス位置変調に関し、特に高い伝送レートのチャネルにこの高い伝送レートよりも低い伝送レートのチャネルを多重する広帯域無線送信装置および広帯域無線受信装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーダー等に古くから利用されている無線通信システムは、パルスを利用することで非常に広い周波数帯に信号を分散させ、ノイズに埋もれた形で通信を行っていた。このように広帯域のパルス通信は、低いレベルで周波数軸上に信号が分散されているため、他の通信システムに対する干渉が小さいと言われている。また、パルス間隔が非常に小さいために高速なデータ伝送が可能である。
【０００３】
そして近年では通信の高速・大容量化にともない、スペクトル拡散や広帯域パルス通信のような優れた技術を民生用に利用する動きが出ている。特に広帯域パルス通信においては、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）としてパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ：Personal Area Network）の用途で用いる技術として注目されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
米国ＦＣＣでは、既にＵＷＢの利用を認可しており、日本でも標準化の動きが活発になってきた。
一方、無線通信においては、切迫した無線周波数の有効利用をはかるために様々な多重方式が検討されている。周波数でユーザーを区別するＦＤＭＡや、日本のＰＤＣなどに使われている時間で区別するＴＤＭＡ、第三世代セルラの標準であるＣＤＭＡなどがそれにあたる。
【０００５】
現在のＵＷＢにおいては、多重に関する規定が特に存在しないため、多重を行う場合には既存のＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ等と組み合わせることが考えられる。時間や周波数の有効利用という観点からすれば、ＣＤＭＡは優れた多重方式であると言えるが、他ユーザーからの干渉量が容量を左右する。また、拡散率を大きくすれば、他のユーザーに与える干渉は低減するが、伝送できるデータ量は低下する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３０８８９９公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の広帯域無線送信装置および広帯域無線受信装置およびその方法においては、パルス位置変調が有力とされているため、多重方式として優れているＣＤＭＡをそのまま適用することができないという問題があった。また、ＣＤＭＡで多重する場合には、拡散率に応じて伝送レートが低下するという問題があった。
【０００８】
この発明は、パルスを用いた広帯域無線通信において高速なデータと低速なデータを多重することができる広帯域無線送信装置および広帯域無線受信装置およびその方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、この発明は低速データも高速データも同じパルス間隔の変調器を用いることができ、装置のオーバーヘッドを低減することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明の請求項１においては、パルスを用いて広帯域な無線通信を行う広帯域無線送信装置において、送信するデータ系列が入力されるデータ系列入力手段と、このデータ系列入力手段から入力された前記データ系列に所定の符号を乗算することにより、拡散されたデータ系列を得る拡散手段と、この拡散手段から入力された前記データ系列をパルス変調するパルス変調手段と、このパルス変調手段によりパルス変調された信号を送信する送信アンテナを備えたことを特徴とする広帯域無線送信装置を提供する。
【００１１】
また、上記の目的を達成するために、この発明の請求項３においては、パルスを用いて広帯域な無線通信を行う広帯域無線受信装置において、送信するデータ系列が入力されるデータ系列入力手段と、前記データ系列入力手段から入力された前記データ系列に所定の符号を乗算することにより、拡散されたデータ系列を得る拡散手段と、前記拡散手段から入力された前記データ系列をパルス変調するパルス変調手段と、このパルス変調手段によりパルス変調された信号を送信する送信アンテナを備えた広帯域無線送信装置からの送信信号が入力される受信アンテナと、この受信アンテナにより受信した信号をパルス復調するパルス復調手段と、このパルス復調手段によりパルス復調された信号をスペクトル逆拡散するスペクトル逆拡散手段とを備えたことを特徴とする広帯域無線受信装置を提供する。
【００１２】
このように低速なデータにのみスペクトル拡散を適用することで、高速データの伝送レートはそのままで低速データを多重することができる。また、低速データも高速データも同じパルス間隔の変調器を用いることができ、装置のオーバーヘッドを低減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る広帯域無線通信装置の構成を示す図である。図１（ａ）は送信系、図１（ｂ）は受信系の構成を示している。一般に広帯域無線通信装置は送信系および受信系の両方を搭載している。
【００１４】
本実施の形態の説明においては、例えば数百Ｍ［ｂｐｓ］の高い伝送レートを必要とする２台の広帯域無線通信装置１−１，１−２の組と、より低速な伝送レートで通信を行う２台の広帯域無線通信装置２−１，２−２の組が存在し、計４台の広帯域無線通信装置が２台ずつ組となり、２組の間では非同期で通信を行っていると仮定する。このような場合、多重方式の規定がなければ、広帯域無線通信装置１の情報（以下、情報１と記す）と広帯域無線通信装置２の情報（以下、情報２と記す）は、衝突もしくは干渉するため正しくデータを復号することができない。しかし本発明においては、このような場合にも情報１の伝送レートを下げることなく情報２を多重することが可能となる。
【００１５】
まず図１（ａ）の送信系について説明する。
図１（ａ）において、制御回路１００は、各種送信系の各ブロックを制御する制御回路である。データ発生器１０１は生成したデータをスイッチ１０２へ出力する。
制御回路１００は、データ発生器１０１が生成したデータが情報１のように高い伝送レートを必要とするものであれば、スイッチ１０２がパルス変調器１０４側を選択するための制御信号をスイッチ１０２へ出力する。この制御信号によりスイッチ１０２はパルス変調器１０４側を選択する。これによりパルス変調器１０４はデータ発生器１０１により生成されたデータをパルス変調する。このパルス変調された信号はアンテナ１０５を介して空中へ放射される。
【００１６】
また、制御回路１００は、データ発生器１０１が生成したデータが情報２のように低い伝送レートのものであれば、スイッチ１０２がスペクトル拡散器１０３側を選択するための制御信号をスイッチ１０２へ出力する。この制御信号によりスイッチ１０２はスペクトル拡散器１０３側を選択する。これによりパルス変調器１０４はスペクトル拡散器１０３によりスペクトル拡散されたデータをパルス変調する。このパルス変調された信号はアンテナ１０５を介して空中へ放射される。
【００１７】
次に図１（ｂ）の受信系について説明する。
図１（ｂ）において、アンテナ１５１は、放送系により空中へ放射された信号を受けパルス復調器１５２へ出力する。
制御回路１５０は、各種受信系の各ブロックを制御する制御回路であり、高い伝送レートを必要とするデータを送信している広帯域無線通信装置とデータ通信するときには、スイッチ１５４がパルス復調器１５２側を選択するための制御信号をスイッチ１５４へ出力する。この制御信号によりスイッチ１５４はパルス復調器１５２側を選択する。これによりパルス復調器１５２でパルス復調された信号がデータ復号器１５５へ供給される。データ復号器１５５はスイッチ１５４を介してパルス復調器１５２から入力された信号をデータ復号する。このデータ復号により元の高い伝送レートを必要とするデータへと戻る。
【００１８】
また、制御回路１５０は、低い伝送レートのデータを送信している広帯域無線通信装置とデータ通信するときには、スイッチ１５４がスペクトル逆拡散器１５３側を選択するための制御信号をスイッチ１５４へ出力する。この制御信号によりスイッチ１５４はスペクトル逆拡散器１５３側を選択する。これによりパルス復調器１５２でパルス復調され、更にスペクトル逆拡散器１５３によりスペクトル逆拡散された信号がスイッチ１５４を介してデータ復号器１５５へ供給される。データ復号器１５５はスイッチ１５４を介してスペクトル逆拡散器１５３から入力された信号をデータ復号する。このデータ復号により元の低い伝送レートのデータへと戻る。
【００１９】
次に、このように構成された広帯域無線通信装置の動作について図２も用いて詳細に説明する。
ここで、情報１の伝送レートを５１２Ｍ［ｂｐｓ］、情報２の伝送レートを１Ｍ［ｂｐｓ］、拡散前のピーク電力が同じであると仮定すると、情報２はスペクトル拡散器１０３により拡散率５１２で拡散され、スペクトラム密度は情報１に比べて５１２分の１（−２７［ｄＢ］）となる（図２（ａ）参照）。
【００２０】
このようにして複数台の広帯域無線通信装置により高速データの情報１の伝送と、低速データの情報２の伝送が多重されると、低速データの情報２を受信している広帯域無線通信装置では、低速データの情報２をスペクトル逆拡散器１５３でスペクトル逆拡散した際に、高速データの情報１からの干渉が大きく、低速データの情報２を検出することが不可能となる。
【００２１】
しかし、もし情報２の拡散前のピーク電力が情報１の４倍とし、情報２をスペクトル拡散器１０３により同じく拡散率５１２で拡散すると、スペクトラム密度は情報１に比べて１２８分の１（−２１［ｄＢ］）となる。情報２の拡散前のピーク電力が４倍となった分、情報２が情報１に与える干渉は大きくなるが、情報２を検出することは可能となる（図２（ｂ）参照）。しかし、情報２が情報１に与える干渉については、情報２の拡散後のスペクトル密度が十分に小さければさほど問題とならない。
【００２２】
このため制御回路１００，１５０は、情報２について、高速データへの干渉が小さく、なおかつ情報２の信号が検出できるような電力設定を行う。
このように低速なデータをスペクトル拡散した後パルス変調して送信することにより、高速なデータとの同時送受信が可能となる。
また、低速データが高速データに与える干渉量が小さい場合は、拡散符号の識別により、更に他の広帯域無線通信装置の低速データを多重することができる。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、第１の実施の形態と比較してパルス位置変調を用いている点が異なる。
また、情報１と情報２に関して、情報２を受信側で取り出せるよう信号電力と拡散率を図２に示す通り工夫するのは第１の実施の形態と同じである。
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る広帯域無線通信装置の構成を示す図である。図３（ａ）は送信系、図３（ｂ）は受信系の構成を示している。一般に広帯域無線通信装置は送信系および受信系の両方を搭載している。
【００２３】
図３で、図１と同じものについては同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
図３（ａ）は、図１（ａ）と比べてパルス変調器１０４がパルス位置変調器３０４となっている点が異なっている。
まず図３（ａ）の送信系について説明する。
データ発生器１０１が生成したデータが情報１のように高い伝送レートを必要とするものであれば、パルス位置変調器３０４はデータ発生器１０１により生成されたデータをパルス位置変調する。このパルス位置変調された信号はアンテナ１０５を介して空中へ放射される。
【００２４】
また、データ発生器１０１が生成したデータが情報２のように低い伝送レートのものであれば、
パルス位置変調器３０４はスペクトル拡散器１０３によりスペクトル拡散されたデータをパルス位置変調する。このパルス位置変調された信号はアンテナ１０５を介して空中へ放射される。
【００２５】
次に図３（ｂ）の受信系について説明する。
図１（ｂ）において、アンテナ３５１は、放送系により空中へ放射された信号を受けパルス位置復調器３５２へ出力する。
制御回路３５０は、各種受信系の各ブロックを制御する制御回路であり、高い伝送レートを必要とするデータを送信している広帯域無線通信装置とデータ通信するときには、スイッチ３５４がパルス位置復調器３５２側を選択するための制御信号をスイッチ３５４へ出力する。この制御信号によりスイッチ３５４はパルス位置復調器３５２側を選択する。これによりパルス位置復調器３５２でパルス位置復調された、パルス位置に応じた２つの信号が判定器３５５へ供給される。判定器３５５は、パルス位置復調器３５２から入力された２つの信号から大きい方の信号を選択し、この選択した大きい方の信号をデータ復号器３５６へ出力する。データ復号器３５６はスイッチ３５４を介してパルス位置復調器３５２から入力された信号をデータ復号する。このデータ復号により元の高い伝送レートを必要とするデータへと戻る。
【００２６】
また、制御回路３５０は、低い伝送レートのデータを送信している広帯域無線通信装置とデータ通信するときには、スイッチ３５４がスペクトル逆拡散器３５３側を選択するための制御信号をスイッチ３５４へ出力する。この制御信号によりスイッチ３５４はスペクトル逆拡散器３５３側を選択する。これによりパルス位置復調器３５２でパルス位置復調され、パルス位置に応じた２つの信号がスペクトル逆拡散器３５３へ供給される。
【００２７】
この２つの信号の一方は送信データが“０”としてサンプリングされた信号であり、他方は送信データが“１”としてサンプリングされた信号である。
スペクトル逆拡散器３５３は、パルス位置復調器３５２から入力された２つの信号についてそれぞれスペクトル逆拡散し、このスペクトル逆拡散した２つの信号をスイッチ３５４を介して判定器３５５へ供給する。
【００２８】
判定器３５５は、パルス位置復調器３５２から入力された２つの信号から相関の大きい方の信号を選択し、この選択した相関の大きい方の信号をデータ復号器３５６へ出力する。このように相関が大きく正しい方の信号が、最終的にデータ復号器３５６へ供給される。
【００２９】
データ復号器３５６はスイッチ３５４を介してパルス位置復調器３５２から入力された信号をデータ復号する。このデータ復号により元の低い伝送レートのデータへと戻る。
【００３０】
このように低速なデータをスペクトル拡散した後パルス変調して送信することにより、高速なデータとの同時送受信が可能となる。
また、低速データが高速データに与える干渉量が小さい場合は、拡散符号の識別により、更に他の広帯域無線通信装置の低速データを多重することができる。
なお、上記第１の形態の送信系については、スイッチ１０２の位置を変え図４に示す通りにしても同様の効果を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、低速なデータをスペクトル拡散した後パルス変調して送信しているので、パルスを用いた広帯域無線通信において高速なデータと低速なデータを多重することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の広帯域無線送信装置および広帯域無線受信装置の構成を説明するための図。
【図２】本発明の広帯域無線送信装置および広帯域無線受信装置の動作を説明するための図。
【図３】本発明の広帯域無線送信装置および広帯域無線受信装置の構成を説明するための図。
【図４】本発明の広帯域無線送信装置の構成を説明するための図。
【符号の説明】
１００，１５０，３５０…制御回路、１０１…データ発生器、１０２…スイッチ、１０３…スペクトル拡散器、１０４…パルス変調器、１０５，１５１，３５１…アンテナ、１５２…パルス復調器、１５３，３５３…スペクトル逆拡散器、１５４，３５４…スイッチ、１５５，３５６…データ復号器、３０４…パルス位置変調器、３５２…パルス位置復調器、３５５…判定器。
【図１】
2004207791.tif 000003
【図２】
2004207791.tif 000004
【図３】
2004207791.tif 000005
【図４】
2004207791.tif 000006