(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置及び受信装置を備え、複数の異なる周波数を多重化して通信する通信装置であって、
前記送信装置は、基本周波数を発振する第１の発振手段と、該第１の発振手段により発振された発振出力信号を所定の分周比により分周する第２の発振手段と、前記第１の発振手段及び前記第２の発振手段により出力された夫々の発振出力信号を合成する合成回路と、該合成回路の発振出力信号を送信データにより変調する変調器と、を備え、
前記受信装置は、他の前記通信装置が備える前記送信装置から受信した信号に含まれる所定の周波数帯域を通過させる帯域通過フィルタと、該帯域通過フィルタを通過したフィルタ出力信号を論理信号に変換する変換回路と、を備え、
前記変換回路により出力された出力信号を処理することにより受信データを得ることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
送信装置及び受信装置を備え、複数の異なる周波数を多重化して通信する通信装置であって、
前記送信装置は、基本周波数を発振する第１の発振手段と、該第１の発振手段により発振された発振出力信号を所定の分周比により分周する第２の発振手段と、前記第１の発振手段と前記第２の発振手段により出力された夫々の発振出力信号を合成する合成回路と、該合成回路の発振出力信号を送信データにより変調する変調器と、を備え、
前記受信装置は、他の前記通信装置が備える前記送信装置から受信した信号に含まれる第１の周波数帯域を通過させる第１の帯域通過フィルタと、他の前記通信装置が備える前記送信装置から受信した信号に含まれる第２の周波数帯域を通過させる第２の帯域通過フィルタと、前記各帯域通過フィルタを通過した夫々のフィルタ出力信号を論理信号に変換する複数の変換回路と、を備え、
前記各変換回路により出力された出力信号を処理することにより受信データを得ることを特徴とする通信装置。
【請求項３】
送信装置及び受信装置を備え、複数の異なる周波数を多重化して通信する通信装置であって、
前記送信装置は、基本周波数を発振する第１の発振手段と、該第１の発振手段により発振された発振出力信号を所定の分周比により分周する第２の発振手段と、前記第１の発振手段と前記第２の発振手段により出力された夫々の発振出力信号を合成する合成回路と、該合成回路の発振出力信号を送信データにより変調する変調器と、を備え、  
前記受信装置は、他の前記通信装置が備える前記送信装置から受信した信号に含まれる第１の周波数帯域を通過させる第１の帯域通過フィルタと、他の前記通信装置が備える前記送信装置から受信した信号に含まれる第２の周波数帯域を通過させる第２の帯域通過フィルタと、前記各帯域通過フィルタを通過した夫々のフィルタ出力信号を論理信号に変換する複数の変換回路と、前記各変換回路から出力された出力信号を論理積する論理積回路と、前記各変換回路から出力された出力信号を論理和する論理和回路と、を備え、
前記各変換回路、前記論理積回路及び前記論理和回路により出力された出力信号を処理することにより受信データを得ることを特徴とする通信装置。
【請求項４】
送信装置及び受信装置を備え、複数の周波数を多重化して通信する通信装置であって、
前記送信装置は、基本周波数を発振する発振器と、該発振器により発振された発振出力信号の分周比を任意に設定可能な第１の発振手段と、該第１の発振手段により分周された発振出力信号を更に分周する第２の発振手段と、前記第１の発振手段と前記第２の発振手段により出力された夫々の発振出力信号を合成する合成回路と、該合成回路の発振出力信号を送信データにより変調する変調器と、を備え、
前記受信装置は、他の前記通信装置が備える前記送信装置から受信した信号に含まれる第１の周波数帯域を通過させる第１の帯域通過フィルタと、前記他の前記通信装置が備える前記送信装置から受信した信号に含まれる第２の周波数帯域を通過させる第２の帯域通過フィルタと、前記各帯域通過フィルタを通過した夫々のフィルタ出力信号を論理信号に変換する変換回路と、を備え、
送信時には、前記第１の発振手段の分周比を設定して前記送信データを送出し、受信時には、前記各変換回路により出力された出力信号を処理することにより受信データを得ることを特徴とする通信装置。
【請求項５】
送信装置及び受信装置を備え、複数の周波数を多重化して通信する通信装置であって、
前記送信装置は、基本周波数により発振する発振器と、該発振器により発振された発振出力信号の分周比を任意に設定可能な第１の発振手段と、前記発振器により発振された発振出力信号を分周する第２の発振手段と、前記第１の発振手段及び前記第２の発振手段により出力された夫々の発振出力信号を合成する合成回路と、該合成回路の発振出力信号を送信データにより変調する変調器と、を備え、
前記受信装置は、他の前記通信装置が備える前記送信装置から受信した信号に含まれる第１の周波数帯域を中心に第２の周波数帯域を増減させた周波数帯域を通過させる少なくとも１つ以上の帯域通過フィルタと、前記第１の発振手段により分周された発振出力信号と前記帯域通過フィルタを通過したフィルタ出力信号との周波数差分を検出する差分検出手段と、該差分検出手段の出力及び前記帯域通過フィルタを通過したフィルタ出力信号を論理信号に変換する複数の変換回路と、を備え、
送信時には、前記第１の発振手段の分周比を設定して前記送信データを送出し、受信時には、前記各変換回路の出力信号を処理することにより受信データを得ることを特徴とする通信装置。
【請求項６】
前記差分検出手段は、排他的論理和回路により構成されていることを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
前記合成回路は、前記第１の発振手段及び前記第２の発振手段により出力された夫々の発振出力信号を論理積する論理積回路により構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の通信装置。
【請求項８】
前記変換回路は、前記帯域通過フィルタを通過したフィルタ出力信号の周波数成分から低周波成分を通過させる低域通過フィルタと、該低域通過フィルタのフィルタ出力信号を論理信号に整形する波形整形手段と、を備えて構成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の通信装置。
【請求項９】
前記第１の発振手段及び前記発振手段は、プログラマブルカウンタにより構成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の通信装置。
【請求項１０】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の一方の通信装置からデータを送信し、他方の通信装置が前記データを受信する際の通信方式であって、
前記一方の通信装置は周波数が順次低くなるように前記第１の発振手段の分周比を変更して前記データを送信し、前記他方の通信装置からの応答信号が所定の時間内に認識されない場合は、前記分周比の変更を継続し、前記他方の通信装置からの応答信号が所定の時間内に認識された場合は、その時点での前記第１の発振手段の分周比により以後の通信を行うことを特徴とする通信方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の異なる周波数を多重化して通信する通信装置及び単一周波数を使用して通信する通信装置の回路構成とその通信方式の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
単一の周波数を使用して通信を行う場合、電波伝搬経路中にある様々な要因によって、受信電界の強度が時間的に変動するフェージングという現象が現れる。フェージングには、数１００ｍｓという短周期のものから、数時間の周期のものまであり、無線通信の通信品質を劣化させる大きな要因の一つとなっている。実際には、複数の要因が重なってフェージングが発生する場合が多い。
フェージングから通信品質を維持するために、従来から複数の周波数により通信する通信方式が提案されている。例えば、特許文献１には、電力線へ信号を重畳するデータの送信器側では逆フーリエ変換回路により送信信号を合成し、受信器側ではフーリエ変換回路により受信した信号からデータを抽出することにより周波数軸上に通信キャリアを複数設け、また、逆フーリエ変換回路による送信用データの変換時に複数の送信キャリアのうち、エラーレートの小さい周波数の信号を送信用に選択する技術について開示されている。
また特許文献２に開示された従来例では、送信装置は、変調回路がクロック信号発生回路の発生するサブキャリアを送信データ列で変調し、インパルス列信号発生回路がインパルス列信号をキャリア信号として発生し、周波数変換回路がインパルス列信号であるキャリア信号を周波数変換してアンテナから送信する。受信装置は、周波数変換回路がインパルス列信号で受信信号を周波数変換し、中間周波フィルタ回路が中間周波信号を抽出し、復調回路がそれを復調することによって受信データ列を出力する。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６５３０４号公報
【特許文献２】特開平１１−３４１０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術は、送信器側は、逆フーリエ変換回路により送信信号を生成し、受信器側はフーリエ変換回路により受信した信号からデータを抽出することにより、周波数軸上に通信キャリアを複数設けている。即ち、この従来技術にあっては逆フーリエ変換やフーリエ変換を行う機能が必要であり、専用ハードウェア（ＡＳＩＣ）やＤＳＰなど、高速な積和演算を実現するハードウェアが必要であるため、高コストとなり、容易に実現することができないという問題があった。
【０００５】
また特許文献２に開示されている従来技術は、キャリア信号を周波数変換してアンテナから送信し、受信側ではインパルス列信号で受信信号を周波数変換して復調するため、送信側及び受信側の回路構成が複雑となるといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、複数の異なる周波数を多重化して通信する通信装置において、送信側では複数の異なる周波数を多重化して送信データにより変調し、受信側では多重化された搬送波から信号を抽出して受信データを復調することにより、キャリアノイズやフェージングに強く、且つ安価な回路構成を実現することができる通信装置を提供することを目的とする。
また他の目的は、複数の異なる周波数、又は単一周波数を使用して通信する通信方式において、送信時には他の通信装置からの応答信号を認識するまで周波数を順次低くして送信し、応答信号を認識した時点での周波数により以後の通信を継続することにより、キャリアノイズやフェージングに強い通信方式を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はかかる課題を解決するために、送信装置及び受信装置を備え、複数の異なる周波数を多重化して通信する通信装置であって、送信装置は、基本周波数を発振する第１の発振手段と、第１の発振手段により発振された発振出力信号を所定の分周比により分周する第２の発振手段と、第１の発振手段及び第２の発振手段により出力された夫々の発振出力信号を合成する合成回路と、合成回路の発振出力信号を送信データにより変調する変調器と、を備え、受信装置は、他の通信装置が備える送信装置から受信した信号に含まれる所定の周波数帯域を通過させる帯域通過フィルタと、帯域通過フィルタを通過したフィルタ出力信号を論理信号に変換する変換回路と、を備え、変換回路により出力された出力信号を処理することにより受信データを得る。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、送信装置において、発振器から出力される発振出力信号と、この発振出力信号を分周した信号とを多重化して送信することにより、容易に複数の周波数を用いて送信することができる。また、受信側では、送信装置に用いた発振出力信号の基本周波数と、発振出力信号を分周した周波数の両者の帯域を通過させるバンドパスフィルタと、このバンドパスフィルタを介して抽出した信号をローパスフィルタに通過させることにより、容易に複数の周波数の信号を受信することが可能になる。これにより、ノイズやフェージングに強い通信方式を安価に開発することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【０００９】
図１は本発明の通信システムの構成を示すブロック図である。
図１に示した通信システム１００は、２台の通信装置３０ａ、３０ｂにより通信する構成例を示している。通信装置３０ａはアンテナ６ａを備えた送信装置１３と、アンテナ６ｂを備えた受信装置１４と、送信装置１３と受信装置１４を制御するＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１と、を備えて構成される。同じく通信装置３０ｂはアンテナ６ａを備えた送信装置１３と、アンテナ６ｂを備えた受信装置１４と、送信装置１３と受信装置１４を制御するＭＰＵ１と、を備えて構成される。即ち、通信装置３０ａ、３０ｂは全く同じ構成の通信装置である。例えば、通信装置３０ａが送信側となって通信装置３０ｂと通信を行う場合、通信装置３０ａの送信装置１３からアンテナ６ａを介して送信データ３２を通信装置３０ｂに送信し、通信装置３０ｂのアンテナ６ｂを介して受信装置１４がその送信データ３２を受信する。また通信装置３０ｂが送信側となって通信装置３０ａと通信を行う場合、通信装置３０ｂの送信装置１３からアンテナ６ａを介して送信データ３１を通信装置３０ａに送信し、通信装置３０ａのアンテナ６ｂを介して受信装置１４が送信データ３１を受信する。
【００１０】
通信装置１００が、複数の異なる周波数を多重化して通信するシステムの場合は、送信時には、２種類以上の異なる周波数を合成して送信データにより変調して送信する。また受信時には、他の通信装置が備える送信装置から送信された多重化された周波数から信号を抽出して論理信号に変換し、その論理信号を処理することにより受信データを取得する（詳細は後述する）。これにより、一方の周波数がフェージング等による影響により減衰したとしても、他方の周波数から信号を抽出することにより受信データを復調することが可能となる。
図２は本発明の第１の実施形態に係る送信装置と受信装置を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。この送信装置１３は、基本周波数（７０ＭＨｚ）を発振する発振器（第１の発振手段）２と、発振器２により発振された発振出力信号２３を所定の分周比により分周する分周器（第２の発振手段）３と、発振器２及び分周器３により出力された夫々の発振出力信号２３、２２を合成するＡＮＤ回路（合成回路）４と、ＡＮＤ回路４の発振出力信号２４を送信データ２０により変調する変調器５と、アンテナ６ａと、を備えて構成される。
また受信装置１４は、アンテナ６ｂと、他の通信装置が備える送信装置から受信した信号に含まれる所定の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦと記す）（帯域通過フィルタ）７と、ＢＰＦ７を通過したフィルタ出力信号の周波数成分から低周波成分を通過させるローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと記す）（低域通過フィルタ）９と、ＬＰＦ９のフィルタ出力信号を論理信号に整形する波形整形器（波形整形手段）１１と、を備えて構成されている。
またＭＰＵ１は、波形整形器１１により出力された出力信号を処理することにより受信データを得る。例えば、信号の処理をソフトウェアにより行なう場合、所定の時間間隔でＭＰＵ１のポートの状態をリードする。Ｎ回ローレベルが続いたら”０”と判定し、Ｎ回ハイレベルが続いたら”１”と判定して受信データとして取り込む。尚、論理信号を汎用ハードウェアにより論理処理しても構わない。
また、変調器５の回路構成は、例えば２入力のＡＮＤ回路であり、変調器５に入力されるＡＮＤ回路４の出力信号２４を、ＭＰＵ１から出力される送信データ２０（”Ｈ”、”Ｌ”の信号）により、搬送波を出力したり、停止したりしている。
【００１１】
次に第１の実施形態の動作について説明する。尚、本実施形態の送信装置１３の各信号はデジタル信号として処理される。図２のように構成された通信装置において、１つの通信装置から他の通信装置に送信する場合、送信装置１３の発振器２の発振周波数を、例えば７０ＭＨｚとした場合、この発振信号２３を分周器３で４分周すると１７．５ＭＨｚの周波数の発振出力信号２２が出力される。この１７．５ＭＨｚの発振出力信号２２と７０ＭＨｚの発振出力信号２３をＡＮＤ回路４で論理積して出力信号２４を得る。この出力信号２４は後述するように、分周器３により分周された１７．５ＭＨｚの発振出力信号２２と７０ＭＨｚの発振出力信号２３の論理積の結果であるので、周波数成分として７０ＭＨｚと１７．５ＭＨｚが含まれることになる。この２種類の周波数成分を有する信号を変調器５によりＭＰＵ１からの送信データ２０により論理積して変調すると、分周器３の発振出力信号２２がハイレベルの期間だけ波形２３が出力される。図３中の”１”、”０”、”１”は、ＭＰＵ１からの送信データ２０を表している。即ち、１７．５ＭＨｚデジタル信号がＡＮＤ回路４で論理積されると、このデジタル信号の期間に発振出力信号２３（７０ＭＨｚ）がこの例では４周期分含まれることになる。従って、出力信号２４は波形２２と波形２３の論理積された連続した波形である。そして送信データ２０が”１”の周期中に変調器５から波形２２と波形２３の論理積された連続した波形が送信され、送信データ２０が”０”の周期中には変調器５からは送信されなくなる。つまり、変調器５の搬送周波数は出力信号２４であり、その出力信号２４を送信データ２０により変調するものである。このように、本願発明の基本的な特徴は、デジタル信号処理により周波数を多重化して通信する点にある。このデジタル信号処理回路を使用することにより、回路構成が簡略化され低コスト等の効果を奏する。
【００１２】
図４は図３の波形２５を周波数軸で観測した場合の周波数スペクトラムの図である。縦軸に信号強度、横軸に周波数を表す。図４では、１７．５ＭＨｚと７０ＭＨｚの周波数の信号２７、２８が出力されている。ところが、空中線伝搬などでは、フェージングなどにより、一部の周波数（例えば７０ＭＨｚ）が減衰してしまう場合がある。しかし、複数の周波数を多重化して送信しているため、一部の周波数の信号が減衰しても、もう一方の信号（例えば１７．５ＭＨｚ）から、データを再生できるため、フェージングに強い通信方式を実現することができる。
【００１３】
次に受信装置１４の動作について説明する。受信側では、他の通信装置が備える送信装置からの信号をアンテナ６ｂで受信し、ＢＰＦ７でフィルタリングし、送信装置から送信される周波数以外の周波数をカットする。この後、この信号の包絡線２０を生成するためＬＰＦ９を通過させる。ＬＰＦ９を通過後、波形を整形するため、シュミットバッファまたは、コンパレータからなる波形整形器１１を用いて、波形をデジタル化してＭＰＵ１に取り込みデータを復調する。このような送信装置と受信装置により構成した通信装置からなる通信システムを構築することで、安価な回路構成で、フェージングに強い通信システムを得ることが可能となる。
【００１４】
以上の通り第１の実施形態によれば、複数の異なる周波数を使用して通信する通信装置において、送信時は、送信装置により複数の異なる周波数を送信データにより変調して送信し、受信時は、受信装置により各信号を抽出して論理信号に変換し、この論理信号を処理して受信データを取得するので、一方の周波数がフェージング等により減衰しても、他方の信号を抽出することにより受信データを復調することができる。
また、送信装置１３は、基本周波数の発振出力信号２３と、その信号を所定の分周比により分周した発振出力信号２２とを合成し、その合成発振出力信号２４を送信データ２０により変調して送信する。また受信装置１４は、他の通信装置が備える送信装置から受信した信号から所定の周波数帯域のみを通過させ、その信号を論理信号に変換する。そしてこの論理信号をＭＰＵ１に入力してソフトウェアにより論理処理して受信データを得るので、簡単な回路構成で且つ安価に装置を構成することができる。尚、論理信号を汎用ハードウェアにより論理処理しても構わない。
図５は本発明の第２の実施形態に係る送信装置と受信装置を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。同じ構成要素には図２と同じ参照番号を付して説明する。この送信装置１３は、図２の構成と同様であるので説明を省略する。                            
受信装置１４は、他の通信装置が備える送信装置から受信した信号に含まれる７０ＭＨｚ（第１の周波数帯域）を通過させるＢＰＦ（第１の帯域通過フィルタ）７と、他の通信装置が備える送信装置から受信した信号に含まれる１７．５ＭＨｚ（第２の周波数帯域）を通過させるＢＰＦ（第２の帯域通過フィルタ）８と、ＢＰＦ７、ＢＰＦ８を通過したフィルタ出力信号の周波数成分から低周波成分を通過させるＬＰＦ９、ＬＰＦ１０と、このフィルタ出力信号を論理信号に整形する波形整形器１１、１２と、を備えて構成されている。
またＭＰＵ１は、波形整形器１１、１２により出力された夫々の出力信号を処理することにより受信データを得ることができる。例えば、ＭＰＵ１の信号処理方法として、まずポートの状態を所定の時間間隔によりリードする。そして波形整形器１１により出力された出力信号とノイズとを区別するために、Ｎ回”１”を連続して検出したデータを”１”として判定してデータを１次バッファに記憶し、またＮ回”０”を連続して検出したデータを”０”として判定してデータを１次バッファに記憶して受信データを得る。同様にして波形整形器１２の出力信号も処理して１次バッファに記憶して受信データを得る。次に１次バッファが１バイト分記憶されると、１次バッファのプリアンブルデータがプリアンブルパターンと一致しているか否かを比較し、一致した場合、そのデータを２次バッファに取り込む。そしてこの２次バッファから生成したＦＣＣコードが、２次バッファの末尾のＦＣＣの値と一致しているか否かを比較して、一致していた場合に正しい受信データとして判断してアプリケーションにてデータを受信する。
このように第１の実施形態の方式では、受信側のＢＰＦ７は、１つのＢＰＦで形成されており、帯域が広くなっているため、送信側で未送信の場合にも、空中線上のノイズなどにより、ＢＰＦ７を通過して、受信判定することなどがあり得る。すなわち、図３における論理”０”を送信している場合にも、受信信号が観測される場合がある。このようなノイズに対する耐性を高めるため、図５のように、送信される２つの周波数の信号それぞれに対応するＢＰＦ７、８を用意するものである。
以上の通り第２の実施形態によれば、本発明の受信装置１４は、他の通信装置が備える送信装置から受信した信号から第１と第２の周波数帯域に分離して論理信号に変換する。そしてこの２種類の論理信号をＭＰＵ１に入力してソフトウェアにより論理処理して受信データを得るので、入力された双方の信号を比較することにより更に正確に受信データの検出が可能となる。尚、論理信号を汎用ハードウェアにより論理処理しても構わない。
【００１５】
図６は本発明の第３の実施形態に係る送信装置と受信装置を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。同じ構成要素には図２と同じ参照番号を付して説明する。この送信装置１３は、図２の構成と同様であるので説明を省略する。
受信装置１４は、他の通信装置が備える送信装置から受信した信号に含まれる７０ＭＨｚ（第１の周波数帯域）を通過させるＢＰＦ（第１の帯域通過フィルタ）７と、他の通信装置が備える送信装置から受信した信号に含まれる１７．５ＭＨｚ（第２の周波数帯域）を通過させるＢＰＦ（第２の帯域通過フィルタ）８と、ＢＰＦ７、ＢＰＦ８を通過したフィルタ出力信号の周波数成分から低周波成分を通過させるＬＰＦ９、ＬＰＦ１０と、このフィルタ出力信号を論理信号に整形する波形整形器１１、１２と、波形整形器１１、１２から出力された出力信号を論理積するＡＮＤ回路（論理積回路）６１と、波形整形器１１、１２から出力された出力信号を論理和するＯＲ回路（論理和回路）６２と、を備えて構成される。
そしてＭＰＵ１は、波形整形器１１、１２、ＡＮＤ回路６１、ＯＲ回路６２により出力された出力信号を処理する。このようにすることで、フェージングに強く、波形が欠けることが多いような場合にも、ＯＲ回路６２の出力からは、双方の周波数で補うような出力データが得られ、また、ノイズが多く、論理”０”の検出が難しい場合には、ＡＮＤ回路６１の出力を受信するようにすることで、両方の周波数帯から同時に出力されていないノイズ成分は、除去することが可能になる。
【００１６】
以上の説明は、２つの異なる周波数を有する搬送波に対して説明したものであるが、分周器を複数用意することで、（分周器の数＋１）の搬送波を生成することが可能になることは明らかである。
【００１７】
以上の通り第３の実施形態によれば、本発明の受信装置１４は、夫々の波形整形器１１、１２の出力信号の論理積及び論理和をとり、夫々の出力信号と波形整形器１１、１２の出力信号をＭＰＵ１に入力してソフトウェアにより論理処理して受信データを得るので、フェージングに強く、波形が欠けることが多い場合でも、論理和した出力からは双方の周波数で補うような出力データが得られ、またノイズが多く論理「０」の検出が困難な場合には、論理積した出力を受信することで、両方の周波数から同時に出力されないノイズ成分は除去することが可能となる。尚、論理信号を汎用ハードウェアにより論理処理しても構わない。
【００１８】
図７は本発明の第４の実施形態に係る送信装置と受信装置を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。同じ構成要素には図２と同じ参照番号を付して説明する。本発明の送信装置１３は、基本周波数（７０ＭＨｚ）を発振する発振器２と、発振器２により発振された発振出力信号の分周比を任意に設定可能なプログラマブルカウンタ（発振手段）１５と、プログラマブルカウンタ１５により出力される発振出力信号を送信データ２０により変調する変調器５と、を備えて構成されている。
【００１９】
また受信装置１４は、他の通信装置が備える送信装置から受信した信号に含まれる所定の周波数帯域を通過させるＢＰＦ７と、ＢＰＦ７を通過したフィルタ出力信号の周波数成分から低周波成分を通過させるＬＰＦ１０と、ＬＰＦ１０のフィルタ出力信号を論理信号に整形する波形整形器１１と、を備えて構成されている。尚、アンテナ６ａ、６ｂは省略している。
この通信装置は、送信装置１３と受信装置１４からなり、送信装置１３は、発振器２の周波数をプログラマブルカウンタ１５を用いて変更し、この搬送波を用いてデータを変調する。例えば、送信装置１３では、７０ＭＨｚの発振器２をプログラマブルカウンタ１５を用いて、２分周、３分周、・・・というように発振器２の基本発振周波数を分周する。この分周した矩形波を搬送波として、変調器５により送信データ２０により変調する。変調器５は、搬送波とＭＰＵ１からの送信データ２０を論理積する回路で構成する。即ち、ＭＰＵ１からのデータが“０”の場合は、搬送波がない状態であり、送信データ１の場合は、搬送波が存在する状態である。
【００２０】
受信装置１４は、プログラマブルカウンタ１５で設定する搬送波の周波数範囲のＢＰＦ７とＬＰＦ１０からなっており、図１の受信装置の構成と同じである。
以上の通り第４の実施形態によれば、送信装置１３は、基本周波数の発振出力信号を外部から設定した値の分周比により分周した発振出力信号を送信データ２０により変調して送信する。また受信装置１４は、他の通信装置が備える送信装置から受信した信号から発振出力信号の周波数帯域を通過させ、その信号を論理信号に変換する。そしてこの論理信号をＭＰＵ１に入力してソフトウェアにより論理処理して受信データを得るので、この場合の通信方式として送信装置は、他の受信装置から返送された応答信号を受信した直前にプログラマブルカウンタ１５が出力した発振出力信号になるように、プログラマブルカウンタ１５の分周比を決定することができる。尚、論理信号を汎用ハードウェアにより論理処理しても構わない。
【００２１】
図８は図７の通信装置を用いて、端末Ａと端末Ｂ間で通信するケースを説明するシーケンス図である。図７の通信装置では、同時に送信する搬送波の周波数が１種類のため、フェージングの影響を受けやすい。そこで本発明の通信方式においては、まず端末Ａは、端末Ｂに送信するフレームを周波数ｆ１で送信し、端末Ｂからの応答確認フレーム（ＡＣＫ）が、一定時間以内に届かない場合は、端末Ｂに不達であったと見なし、フレーム内のヘッダにあるプログラマブルカウンタ値が記載されている箇所の値をｆ２の値（例えば”０ｘＦ２”）に変更したフレームを周波数ｆ２で送信する。（ｆ１の周波数で送信した倍は”０ｘＦ１”の記載をしている）なお、端末Ｂからの応答確認フレーム（ＡＣＫ）が、一定時間以内に届かない場合は、同様に、フレーム内のヘッダにあるプログラマブルカウンタ値を記載する箇所の値をｆ３の値（例えば”０ｘＦ３”）に変更したフレームを、周波数ｆ３で送信する。このように、該当端末と通信できない場合は、周波数をプログラマブルカウンタ１５を用いて切り換えて送信する。
【００２２】
一方、端末Ｂは、受信したフレームのヘッダ部分のプログラマブルカウンタ値を参照し、プログラマブルカウンタ１５の設定値を、このカウンタ値に設定して、応答確認フレーム８１を送信する。これにより、複数の周波数を用いて通信することができるため、ノイズ、フェージングに強い通信方式を得ることができる。
【００２３】
尚、フレームは一例として、同期用パターンである  ”１００１１１１０”が８バイト分からなるＰＲ（ＰＲｅａｍｂｌｅ）と、送信元アドレスであるＳＡ  （Ｓｏｕｒｃｅ  Ａｄｄｒｅｓｓ）と、送信先アドレスであるＤＡ  （Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ  Ａｄｄｒｅｓｓ）と、制御コードＣＣ  （Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｏｄｅ）と、ＨＤ  （Ｈｅａｄｄｅｒ）と、アプリケーションデータと、フレームチェックコードであり、例えばＣＲＣコードが実装されているＦＣＣ  （Ｆｒａｍｅ  Ｃｈｅｃｋ  Ｃｏｄｅ）と、から構成されている。
以上の通り本実施形態によれば、送信側の通信装置は周波数を高い方から送信を開始し、その周波数に対する応答信号が受信側から所定の時間内に返送されるか否かをチェックし、返送されなければ第１の発振手段の分周比を切り換えて周波数が低くなるようにする。これを順次繰り返し、応答信号が受信側から所定の時間内に返送され場合に、そのときの送信側の周波数になるように第１の発振手段の分周比を決定するので、送信装置は、他の受信装置から返送された応答信号を受信した直前に第１の発振手段が出力した発振出力信号になるように、第１の発振手段の分周比を決定することができ、最良の周波数により通信を行うことができる。
図９は本発明の第５の実施形態に係る受信装置を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。尚、この図では送信装置は図７の構成と同様であるので割愛している。この受信装置は、他の通信装置が備える送信装置から受信した信号に含まれる所定の周波数帯域毎に備えたＢＰＦ７ａ（７０ＭＨｚ）、７ｂ（３５ＭＨｚ）、７ｃ（２３．３ＭＨｚ）と、ＢＰＦ７ａ、７ｂ、７ｃを通過したフィルタ出力信号の周波数成分から低周波成分を通過させるＬＰＦ１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、ＬＰＦ１０ａ、１０ｂ、１０ｃのフィルタ出力信号を論理信号に整形する波形整形器１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、波形整形器１１ａ、１１ｂ、１１ｃから出力された出力信号を論理和するＯＲ回路（論理和回路）９１と、を備えて構成される。そしてＭＰＵ１は、ＯＲ回路９１から出力される出力信号９２を処理して受信データを得るものである。このように複数のＢＰＦ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを介して受信することにより、ノイズ耐性を高めることができ、また、ＭＰＵ１の処理においても、複数の入力ポートを同時に観測する必要がなくなり、処理負荷を軽減することが可能になる。尚、アンテナ９ｂは図示を省略している。
以上の通り第５の実施形態によれば、受信装置は、他の通信装置が備える送信装置から受信した信号から発振出力信号の周波数帯域を通過させるために、発振出力信号の周波数毎にＢＰＦ７ａ〜７ｃを備え、その信号を論理信号に変換後、夫々の論理信号を論理和してＭＰＵ１に入力してソフトウェアにより論理処理して受信データを得るので、ＭＰＵ１のポート数を節約することができる。尚、論理信号を汎用ハードウェアにより論理処理しても構わない。
【００２４】
図１０は本発明の第６の実施形態に係る受信装置を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。尚、この図では送信装置は図７の構成と同様であるので割愛している。この受信装置は、他の通信装置が備える送信装置から受信した信号に含まれる所定の周波数帯域毎に備えたＢＰＦ７ａ（７０ＭＨｚ）、７ｂ（３５ＭＨｚ）、７ｃ（２３．３ＭＨｚ）と、ＢＰＦ７ａ、７ｂ、７ｃを通過したフィルタ出力信号の周波数成分から低周波成分を通過させるＬＰＦ１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、ＬＰＦ１０ａ、１０ｂ、１０ｃのフィルタ出力信号を論理信号に整形する波形整形器１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、波形整形器１１ａ、１１ｂ、１１ｃから出力された出力信号を論理和するＯＲ回路（論理和回路）９１と、ＢＰＦ７ａ、７ｂ、７ｃの夫々のフィルタ出力信号とＬＰＦ１０ａ、１０ｂ、１０ｃとの間に備えた複数のアナログスイッチ（断接手段）１６ａ、１６ｂ、１６ｃと、ＬＰＦ１０ａ、１０ｂ、１０ｃにより出力された出力信号からプリアンブルを検出するプリアンブル検出器（プリアンブル検出手段）１７と、を備えて構成される。尚、アンテナ９ｂは図示を省略している。
尚、プリアンブルとは、フレームの先頭に付加された予め定められたパターンのデータのことであり、このパターンを検出するものがプリアンブル検出器１７である。このプリアンブル検出器１７により、ＢＰＦ７ａ、７ｂ、７ｃを通過したフレームから、プリアンブルデータが検出された信号線を判定し、その通過してきたＢＰＦの以外の後段にあるアナログスイッチ１６をＯＦＦにする。このようにすることで、プリアンブル以降の、データの途中で、他のＢＰＦを介して、ノイズなどによるデータが受信された場合でも、ＭＰＵ１にまでノイズデータが通知されることがなくなり、図９の方式よりも、ノイズ耐性を高めることができる。尚、プリアンブル検出器１７は、簡易的に処理する場合には、データ”１”の回数などで検出しても良い。
以上の通り第６の実施形態によれば、ＢＰＦ７ａ〜７ｃとＬＰＦ１０ａ〜１０ｃとの間を断接するアナログスイッチ１６ａ〜１６ｃを備え、どの回路を接続するかを決定するために、各ＢＰＦ７ａ〜７ｃを通過した信号に含まれるプリアンブルが正しいか否かを検出するようにして、正しいプリアンブルが検出された信号線のみを接続するので、ＯＲ回路９１からはノイズ成分が除去された正しいデータを出力することができると共に、ＭＰＵ１の処理時間を短縮することができる。
【００２５】
図１１は本発明の第７の実施形態に係る送信装置と受信装置を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。本発明の送信装置１３は、基本周波数を発振する発振器２と、発振器２により発振された発振出力信号の分周比を任意に設定可能なプログラマブルカウンタ（第１の発振手段）１５と、プログラマブルカウンタ１５により分周された発振出力信号を更に分周する分周器（第２の発振手段）３と、プログラマブルカウンタ１５と分周器３により出力された夫々の発振出力信号を合成するＡＮＤ回路（合成回路）４と、ＡＮＤ回路４の発振出力信号を送信データ２０により変調する変調器５と、を備えて構成される。
【００２６】
また受信装置１４は、他の通信装置が備える送信装置から受信した信号に含まれる第１の周波数帯域（２３ＭＨｚ〜７０ＭＨｚ）を通過させるＢＰＦ（第１の帯域通過フィルタ）７ａと、同じく他の通信装置が備える送信装置から受信した信号に含まれる第２の周波数帯域（５．８ＭＨｚ〜１８ＭＨｚ）を通過させるＢＰＦ（第２の帯域通過フィルタ）７ｂと、ＢＰＦ７ａ、７ｂを通過したフィルタ出力信号の周波数成分から低周波成分を通過させるＬＰＦ１０ａ、１０ｂと、ＬＰＦ１０ａ、１０ｂのフィルタ出力信号を論理信号に整形する波形整形器１１ａ、１１ｂと、を備えて構成される。尚、アンテナ９ａ、９ｂは図示を省略している。
この通信装置は、送信装置１３と受信装置１４からなり、送信装置１３は、搬送波の周波数をプログラマブルカウンタ１５を用いて変更し、また、分周器３でプログラマブルカウンタ１５から出力される周波数を分周し、それらを論理積して搬送波を生成し、この搬送波を用いてデータを変調する。
例えば、送信装置１３では、７０ＭＨｚの発振器２をプログラマブルカウンタ１５を用いて、２分周、３分周、・・・というように発振器２の発振周波数を分周する。この分周した矩形波と、さらにこの矩形波を分周した（例えば４分周）した波形を論理積したものを搬送波とする。
この搬送波を、変調器５でデータ変調する。変調器５は、搬送波とＭＰＵ１からのデータを論理積する回路で構成する。ＭＰＵ１からのデータが“０”の場合は、搬送波がない状態であり、データ“１”の場合は、搬送波が存在する状態である。
【００２７】
また受信装置１４は、プログラマブルカウンタ１５で設定する搬送波の周波数範囲のＢＰＦ７ａと、４分周した周波数範囲のＢＰＦ７ｂと、それぞれにＬＰＦ１０ａ、１０ｂが接続されている。このようにして、プログラマブルカウンタ１５で生成された周波数と、分周器３で生成された周波数に分離して同時に受信する。これにより、ノイズ耐性、フェージング耐性の強い通信方式を得ることが可能になる。
【００２８】
以上の通り第７の実施形態によれば、送信装置１３は、基本周波数の発振出力信号を所定の分周比により分周したプログラマブルカウンタ１５と、その信号を更に所定の分周比により分周した分周器３の出力信号とを合成し、その合成発振出力信号を送信データ２０により変調して送信する。また受信装置１４は、他の通信装置が備える送信装置から受信した信号からＢＰＦ７ａの周波数帯域（２３ＭＨｚ〜７０ＭＨｚ）とＢＰＦ７ｂの周波数帯域（５、８ＭＨｚ〜１８ＭＨｚ）を個別に通過させ、それらの信号を論理信号に変換する。そしてこの２種類の論理信号をＭＰＵ１に入力してソフトウェアにより論理処理して受信データを得るので、最良の周波数により通信を行うことができる。尚、論理信号を汎用ハードウェアにより論理処理しても構わない。
【００２９】
図１２は図１１の通信装置を用いて、端末Ａと端末Ｂ間で通信するケースを説明するシーケンス図である。まず端末Ａはフレームをｆ１とｆ４からなる周波数で送信し、端末Ｂからの応答確認フレーム（ＡＣＫ）が、一定時間以内に届かない場合は、端末Ｂに不達であったと見なし、フレーム内のヘッダにあるプログラマブルカウンタ値を記述する箇所の値を、例えば”０ｘＦ２”に変更し（ｆ１とｆ４で送信する場合は”０ｘＦ１”）、ｆ２とｆ５からなる周波数で送信する。  尚、端末Ｂからの応答確認フレーム（ＡＣＫ）が、一定時間以内に届かない場合は、同様に、フレーム内のヘッダにあるプログラマブルカウンタ値を記述する箇所の値を、例えば”０ｘＦ３”に変更し、ｆ３とｆ５からなる周波数で送信する。このように、該当端末と通信できない場合は、周波数をプログラマブルカウンタ１５を用いて、切り換えて送信する。
【００３０】
端末Ｂは、受信したフレームのヘッダ部分のプログラマブルカウンタ値を参照し、プログラマブルカウンタ１５の設定値をこのカウンタ値に設定して、応答確認フレームを送信する。これにより、複数の周波数を用いて通信することができるため、ノイズ、フェージングに強い通信方式を得ることができる。
【００３１】
以上の通り本実施形態によれば、送信側の通信装置は周波数を高い方から送信を開始し、その周波数に対する応答信号が受信側から所定の時間内に返送されるか否かをチェックし、返送されなければ発振手段の分周比を切り換えて周波数が低くなるようにする。これを順次繰り返し、応答信号が受信側から所定の時間内に返送され場合に、そのときの送信側の周波数になるように発振手段の分周比を決定するので、送信装置は、他の受信装置から返送された応答信号を受信した直前に発振手段が出力した発振出力信号になるように、発振手段の分周比を決定することができ、最良の周波数により通信を行うことができる。
【００３２】
図１３は本発明の第８の実施形態に係る送信装置と受信装置を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。本発明の送信装置１３は、基本周波数（７０ＭＨｚ）により発振する発振器２と、発振器２により発振された発振出力信号の分周比を任意に設定可能なプログラマブルカウンタ（第１の発振手段）１５と、発振器２により発振された発振出力信号を分周する分周器（第２の発振手段）３と、プログラマブルカウンタ１５及び分周器３により出力された夫々の発振出力信号を合成するＡＮＤ回路（合成回路）４と、ＡＮＤ回路４の発振出力信号を送信データ２０により変調する変調器５と、を備えて構成される。
また受信装置１４は、他の通信装置が備える送信装置から受信した信号に含まれる第１の周波数帯域（７０ＭＨｚ）、（３５ＭＨｚ）を中心に第２の周波数帯域（２．２ＭＨｚ）を増減させた周波数帯域（７０ＭＨｚ±２．２ＭＨｚ）、（３５ＭＨｚ±２．２ＭＨｚ）を通過させるＢＰＦ７ａ、ＢＰＦ７ｂと、プログラマブルカウンタ１５により分周された発振出力信号とＢＰＦ７ａ、ＢＰＦ７ｂを通過したフィルタ出力信号との周波数差分を検出するＥＸＯＲ回路（差分検出手段）１８、１９と、ＥＸＯＲ回路１８、１９と、ＢＰＦ７ａ、７ｂを通過したフィルタ出力信号の周波数成分から低周波成分を通過させるＬＰＦ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄと、ＬＰＦ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄのフィルタ出力信号を論理信号に整形する波形整形器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと、を備えて構成される。尚、アンテナ９ａ、９ｂは図示を省略している。
この通信装置は、送信装置１３と受信装置１４からなり、送信装置１３は、搬送波の周波数を、プログラマブルカウンタ１５を用いて変更し、発振器２から出力される矩形波を分周器３で分周し、それらを論理積して、搬送波を生成し、この搬送波を、ＭＰＵ１からの送信データ２０で変調する。
発振器２の周波数を７０ＭＨｚとし、プログラマブルカウンタ１５により、２分周とすれば、プログラマブルカウンタの出力は３５ＭＨｚとなり、また、分周器３で、発振器２の７０ＭＨｚを３２分周すれば、２．２ＭＨｚとなる。これらを論理積すれば、搬送波の周波数は、３５ＭＨｚ、３５ＭＨｚ±２．２ＭＨｚ及び２．２ＭＨｚの周波数が出力され、搬送波としては、４周波数成分を持つ。この搬送波を用いて変調器５でデータ変調する。
【００３３】
受信装置１４は、プログラマブルカウンタ１５から出力される波形を中心周波数として、分周器３から出力される波形の中心周波数の範囲を持ったＢＰＦ７ａ、ＢＰＦ７ｂと、ＥＸＯＲ回路１８、１９とＬＰＦ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄで構成されており、ＢＰＦ７ａ、ＢＰＦ７ｂを通過した信号をＬＰＦ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄで、包絡線を生成して受信する。これと同時に、ＥＸＯＲ回路１８、１９を介した信号で、搬送波の差分の周波数を検出し、これをＬＰＦ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに入力することにより、分周器３から出力される周波数２．２ＭＨｚの信号を検出することができる。
このようにすることにより、図１２において、ｆ１とｆ４の周波数間隔、ｆ２とｆ５の周波数間隔、ｆ３とｆ６の周波数間隔が常に一定となるため、ノイズによる信号ではなく、正規の受信信号であることが確認できる。これにより、ノイズ耐性、フェージング耐性の強い通信方式を得ることが可能になる。  
以上の通り第８の実施形態によれば、送信装置１３は、基本周波数の発振出力信号を外部から設定した値の分周比により分周したプログラマブルカウンタ１５と、同じく基本周波数の発振出力信号を所定の分周比により分周した分周器３の出力信号とを合成し、その合成発振出力信号を送信データ２０により変調して送信する。また受信装置１４は、他の通信装置が備える送信装置から受信した信号からプログラマブルカウンタ１５の周波数帯域（７０ＭＨｚ、３５ＭＨｚ）と分周器３の発振出力信号の周波数帯域（２．２ＭＨｚ）を通過させ、その信号とプログラマブルカウンタ１５の発振出力信号との差分を検出した出力信号とプログラマブルカウンタ１５の発振出力信号とを論理信号に変換する。そしてこの２種類の論理信号をＭＰＵ１に入力してソフトウェアにより論理処理して受信データを得るので、帯域通過フィルタの帯域幅を周波数を中心として少ない帯域幅とすることができる。尚、論理信号を汎用ハードウェアにより論理処理しても構わない。
また、差分検出手段は、排他的論理和回路により構成されているので、簡単な回路構成により確実に２種類の周波数の差分を検出することができる。
また、前述の各実施形態に使用される合成回路は、第１の発振手段と第２の発振手段により出力された夫々の発振出力信号を論理積する論理積回路により構成されているので、簡単な回路構成により確実に２種類の周波数を合成することができる。
また、変換回路は、帯域通過フィルタを通過したフィルタ出力信号の周波数成分から低周波成分を通過させる低域通過フィルタと、この低域通過フィルタのフィルタ出力信号を論理信号に整形する波形整形手段と、を備えて構成されているので、正しい論理レベルの信号を得ることができる。
また、第１の発振手段及び発振手段は、プログラマブルカウンタにより構成されているので、任意の分周比を外部から設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の通信システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る送信装置と受信装置を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る時間軸上の送信波形を表す図である。
【図４】図３の送信波形を周波数軸で観測した場合の周波数スペクトラムの図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る送信装置と受信装置を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る送信装置と受信装置を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る送信装置と受信装置を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る通信装置を用いて、端末Ａと端末Ｂで通信するケースを説明するシーケンス図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る受信装置を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る受信装置を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態に係る送信装置と受信装置を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第７の実施形態に係る通信装置を用いて、端末Ａと端末Ｂで通信するケースを説明するシーケンス図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態に係る送信装置と受信装置を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ＭＰＵ、２  発振器、３  分周器、４ＡＮＤ回路、５  変調器、６ａ、６ｂ  アンテナ、７、８  バンドパスフィルタ、９、１０  ローパスフィルタ、１１、１２  波形整形器、１３  送信装置、１４  受信装置、２０  送信データ、２２、２３、２４  発振出力信号
【図１】
0004624253.tif 000002
【図２】
0004624253.tif 000003
【図３】
0004624253.tif 000004
【図４】
0004624253.tif 000005
【図５】
0004624253.tif 000006
【図６】
0004624253.tif 000007
【図７】
0004624253.tif 000008
【図８】
0004624253.tif 000009
【図９】
0004624253.tif 000010
【図１０】
0004624253.tif 000011
【図１１】
0004624253.tif 000012
【図１２】
0004624253.tif 000013
【図１３】
0004624253.tif 000014