(57)【要約】【課題】  ２つの通信端末間の通信距離を測定可能な通信システムを提供する。【解決手段】  通信システムは、発信機と、受信機とを備える。発信機及び受信機は、無線通信空間に配置される。発信機は、無線通信空間の空き期間の始端（タイミングｔ１）に同期してデータＤＡＴＴの受信機への送信を完了する。受信機は、発信機からのデータＤＡＲＲの受信が完了すると、一定時間Ｔｆｉｘ経過後（タイミングｔ３）にデータＤＡＴＲの発信機への送信を開始する。発信機は、タイミングｔ４で受信機からのデータＤＡＲＴの受信を開始する。そして、発信機は、タイミングｔ１からタイミングｔ４までのトータル時間を計測し、その計測したトータル時間に基づいて受信機との間の通信距離を決定する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信空間に配置される２つの通信端末間の通信距離を測定可能な通信システムであって、
前記無線通信空間の空き期間の始端に同期して前記無線通信空間を介したデータの送信を完了する送信機と、
前記送信機からのデータを前記無線通信空間を介して受信し、その受信したデータに対する応答のためのデータを前記無線通信空間を介して前記送信機へ送信する受信機とを備え、
前記送信機及び前記受信機は、基準クロックに同期して前記データを送受信し、
前記送信機は、前記受信機への前記データの送信を完了する第１のタイミングと前記受信機からの前記データの受信を開始する第２のタイミングとの間のトータル時間を計測し、その計測したトータル時間に基づいて前記受信機までの通信距離を決定する、通信システム。
【請求項２】
前記受信機は、前記送信機からの前記データの受信完了後、一定時間経過後に前記データを前記送信機へ送信し、
前記送信機は、前記トータル時間から前記一定時間を減算して前記データが前記受信機との間で往復する往復時間を演算し、その演算した往復時間に基づいて前記受信機までの通信距離を決定する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記受信機は、前記送信機から受信したデータに基づいて、前記送信機において生成された基準クロック信号を推定し、その推定した基準クロック信号に基づいて前記一定時間を決定して前記データを前記送信機へ送信する、請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記基準クロック信号を生成する基準となる周波数は、前記データを送信するときの搬送周波数である、請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記基準クロック信号を生成する基準となる周波数は、前記データを変調するときの変調周波数である、請求項３に記載の通信システム。
【請求項６】
前記一定時間は、無線ＬＡＮシステムにおける最も短い空き期間である、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項７】
前記送信機は、前記空き期間終了後の前記受信機との通信において、前記受信機から受信したデータに基づいて前記受信機において生成された第１の基準クロック信号を推定し、自己が生成した第２の基準クロック信号の位相を前記推定した第１の基準クロック信号の位相と比較し、前記第２の基準クロック信号の位相が前記第１の基準クロック信号の位相とずれているとき、前記空き期間における前記受信機との通信距離の変化を測定する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項８】
前記第１及び第２の基準クロック信号は、前記データを送信するときの搬送周波数を用いて生成される、請求項７に記載の通信システム。
【請求項９】
前記第１及び第２の基準クロック信号は、前記データを変調するときの変調周波数を用いて生成される、請求項７に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、通信システムに関し、特に、２つの通信端末間の通信距離を測定可能な通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムにおいては、物理層のプロトコルとしてＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多重接続）方式が用いられ、データリンク層における媒体アクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式が用いられている。
【０００３】
このＣＳＭＡ／ＣＡ方式は、他の端末がパケットを送信中であるか否か、自分宛てのパケットが送信されているか否かを常に監視することにより通信の衝突を回避する方式である（非特許文献１）。即ち、各端末は、ネットワークが一定時間以上継続して空いていることを確認した後、データを送信する。
【０００４】
このように、従来の無線ＬＡＮシステムにおいては、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いてデータの通信が行なわれている。
【非特許文献１】小泉著，「図解でわかるデータ通信のすべて」，株式会社日本実業出版社，１９９９年１１月２０日，ｐ．２７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の無線ＬＡＮシステムにおいては、２つの端末間の通信距離を測定することができないという問題があった。
【０００６】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、２つの通信端末間の通信距離を測定可能な通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によれば、通信システムは、無線通信空間に配置される２つの通信端末間の通信通信距離を測定可能な通信システムであって、送信機と、受信機とを備える。送信機は、無線通信空間の空き期間の始端に同期して無線通信空間を介したデータの送信を完了する。受信機は、送信機からのデータを無線通信空間を介して受信し、その受信したデータに対する応答のためのデータを無線通信空間を介して送信機へ送信する。そして、送信機及び受信機は、基準クロックに同期してデータを送受信する。また、送信機は、受信機へのデータの送信を完了する第１のタイミングと受信機からのデータの受信を開始する第２のタイミングとの間のトータル時間を計測し、その計測したトータル時間に基づいて受信機までの通信距離を決定する。
【０００８】
好ましくは、受信機は、送信機からのデータの受信完了後、一定時間経過後にデータを送信機へ送信する。そして、送信機は、トータル時間から一定時間を減算してデータが受信機との間で往復する往復時間を演算し、その演算した往復時間に基づいて受信機までの通信距離を決定する。
【０００９】
好ましくは、受信機は、送信機から受信したデータに基づいて、送信機において生成された基準クロック信号を推定し、その推定した基準クロック信号に基づいて一定時間を決定してデータを送信機へ送信する。
【００１０】
好ましくは、基準クロック信号を生成する基準となる周波数は、データを送信するときの搬送周波数である。
【００１１】
好ましくは、基準クロック信号を生成する基準となる周波数は、データを変調するときの変調周波数である。
【００１２】
好ましくは、一定時間は、無線ＬＡＮシステムにおける最も短い空き期間である。
【００１３】
好ましくは、送信機は、空き期間終了後の受信機との通信において、受信機から受信したデータに基づいて受信機において生成された第１の基準クロック信号を推定し、自己が生成した第２の基準クロック信号の位相を推定した第１の基準クロック信号の位相と比較し、第２の基準クロック信号の位相が第１の基準クロック信号の位相とずれているとき、空き期間における受信機との通信距離の変化を測定する。
【００１４】
好ましくは、第１及び第２の基準クロック信号は、データを送信するときの搬送周波数を用いて生成される。
【００１５】
好ましくは、第１及び第２の基準クロック信号は、データを変調するときの変調周波数を用いて生成される。
【発明の効果】
【００１６】
この発明による通信システムにおいては、発信機と受信機との間のデータの伝搬時間だけ長くなる無線通信空間の空き期間を計測して発信機と受信機との間の通信距離が決定される。
【００１７】
従って、この発明によれば、無線通信空間の空き期間を利用して発信機と受信機との間の通信距離を決定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、この発明による通信システムの概略ブロック図である。通信システム１００は、発信機１０と、受信機３０とを備える。発信機１０及び受信機３０は、無線通信空間２０に配置される。そして、発信機１０及び受信機３０は、無線通信空間２０を介してＣＳＭＡ／ＣＡ方式により相互にデータ通信を行なう。
【００１９】
以下においては、発信機１０は、受信機３０との通信距離を測定する測定機であり、受信機３０は、被測定機であるとして説明する。
【００２０】
発信機１０は、無線通信空間２０の空き期間であるＩＦＳ（Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）を利用して、例えば、２．４ＧＨｚのキャリア周波数でデータを無線通信空間２０を介して受信機３０へ送信する。そして、発信機１０は、受信機３０へのデータの送信が完了したタイミングと、受信機３０からのデータの受信を開始したタイミングとの間の時間を計測し、その計測した時間に基づいて、後述する方法によって受信機３０までの通信距離を決定する。
【００２１】
受信機３０は、発信機１０からのデータを無線通信空間２０を介して受信し、データの受信完了後、一定時間が経過するとデータを無線通信空間２０を介して発信機１０へ送信する。
【００２２】
図２は、図１に示す発信機１０の概略ブロック図である。発信機１０は、アンテナ１１０と、選択器１２０，２４０と、増幅器１３０，２９０と、ミキサー１４０，２８０と、ローパスフィルタ１５０，２７０と、復調器１６０と、クロック調整器１７０と、キャリア検出器１８０と、Ａ／Ｄ変換器１９０と、カウンタ２００と、コントローラ２１０と、水晶発振器２２０と、クロック発生器２３０と、１／Ｎ分周器２５０と、変調器２６０とを含む。
【００２３】
アンテナ１１０は、無線通信空間２０を介して電波を受信し、その受信した電波を選択器１２０へ送信する。また、アンテナ１１０は、選択器１２０からの電波を無線通信空間２０へ送信する。
【００２４】
選択器１２０は、端子１２１，１２２とスイッチ１２３とを含む。端子１２１は、増幅器１３０の入力に接続される。端子１２２は、増幅器２９０の出力に接続される。スイッチ１２３は、アンテナ１１０に接続される。選択器１２０は、コントローラ２１０からの信号ＳＬＴ１に基づいてスイッチ１２３を端子１２１と端子１２２との間で切換えることによりアンテナ１１０を増幅器１３０の入力または増幅器２９０の出力と接続する。より具体的には、選択器１２０は、コントローラ２１０からのＨ（論理ハイ）レベルの信号ＳＬＴ１に応じてスイッチ１２３を端子１２１に接続し、コントローラ２１０からのＬ（論理ロー）レベルの信号ＳＬＴ１に応じてスイッチ１２３を端子１２２に接続する。
【００２５】
増幅器１３０は、アンテナ１１０が受信した受信電波を選択器１２０を介して入力し、その入力した受信電波を増幅してミキサー１４０へ出力する。ミキサー１４０は、増幅器１３０からの受信電波と、クロック調整器１７０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴとを混合してローパスフィルタ１５０へ出力する。
【００２６】
ローパスフィルタ１５０は、ミキサー１４０からの電波の高周波ノイズを除去してベースバンド信号を復調器１６０及びキャリア検出器１８０へ出力する。復調器１６０は、ベースバンド信号の周波数ずれ信号を検出し、その検出した周波数ずれ信号をクロック調整器１７０及びＡ／Ｄ変換器１９０へ出力する。また、復調器１６０は、ベースバンド信号を復調し、その復調したデータＤＡＴＡをコントローラ２１０へ出力する。
【００２７】
クロック調整器１７０は、復調器１６０からの周波数ずれ信号に応じて通信の相手側のキャリア周波数を推定し、その推定した周波数を有するクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴを生成してミキサー１４０及び選択器２４０へ出力する。キャリア検出器１８０は、ローパスフィルタ１５０からのベースバンド信号に基づいて、データの受信を開始したことを検出し、データの受信を開始したことを示す信号ＤＥＴＳを生成してカウンタ２００へ出力する。また、キャリア検出器１８０は、ローパスフィルタ１５０からのベースバンド信号に基づいて、データの受信を終了したことを検出し、データの受信を終了したことを示す信号ＤＥＴＦを生成してコントローラ２１０へ出力する。
【００２８】
Ａ／Ｄ変換器１９０は、復調器１６０からの周波数ずれ信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してデータＦＳＨＴをコントローラ２１０へ出力する。カウンタ２００は、キャリア検出器１８０から信号ＤＥＴＳを端子ＧＴＥ１に受け、コントローラ２１０から信号ＤＴＦを端子ＧＴＥ２に受け、クロック発生器２３０からクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦを端子ＣＬＫＩＮに受ける。カウンタ２００は、端子ＧＴＥ２に信号ＤＴＦを受けると、端子ＣＬＫＩＮに受けたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦの成分個数のカウントを開始し、端子ＧＴＥ１に信号ＤＥＴＳを受信すると、カウントを終了する。そして、カウンタ２００は、カウント値ＣＮＴを端子Ｑからコントローラ２１０へ出力する。
【００２９】
コントローラ２１０は、発信機１０がデータを受信するとき、Ｈレベルの信号ＳＬＴ１を生成して端子ＳＥＬ１から選択器１２０へ出力し、発信機１０がデータを送信するときＬレベルの信号ＳＬＴ１を生成して端子ＳＥＬ１から選択器１２０へ出力する。
【００３０】
また、コントローラ２１０は、発信機１０がデータを受信するとき、Ｈレベルの信号ＳＬＴ２を生成して端子ＳＥＬ２から選択器２４０へ出力し、発信機１０がデータを送信するとき、Ｌレベルの信号ＳＬＴ２を生成して端子ＳＥＬ２から選択器２４０へ出力する。
【００３１】
更に、コントローラ２１０は、キャリア検出器１８０から信号ＤＥＴＦを端子ＣＤＥＴに受けると、１／Ｎ分周器２５０からの分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂの成分個数をカウントすることにより一定時間を計測する。そして、コントローラ２１０は、一定時間が経過するとデータを端子ＴＤＡから変調器２６０へ出力する。
【００３２】
更に、コントローラ２１０は、データの送信が終了すると、データの送信が終了したことを示す信号ＤＴＦを生成して端子ＴＦＨからカウンタ２００へ出力する。
【００３３】
更に、コントローラ２１０は、復調器１６０からのデータＤＡＴＡを端子ＲＤＡに受ける。
【００３４】
更に、コントローラ２１０は、ＩＦＳ終了後のデータ通信においてＡ／Ｄ変換器１９０からデータＦＳＨＴを端子ＲＤＩＦに受けると、通信の相手が移動していることを検知し、ＩＦＳにおける通信の相手との通信距離の変化を後述する方法によって測定する。
【００３５】
更に、コントローラ２１０は、端子ＲＤＡから受けたデータＤＡＴＡを端子ＨＯＳＴＩＦを介してパーソナルコンピュータへ送信する。
【００３６】
水晶発振器２２０は、所定の周期信号を発生してクロック発生器２３０へ出力する。クロック発生器２３０は、水晶発振器２２０からの周期信号に基づいてクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦを発生し、その発生したクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦをカウンタ２００及び選択器２４０へ出力する。
【００３７】
選択器２４０は、端子２４１，２４２とスイッチ２４３とを含む。端子２４１は、クロック調整器１７０に接続される。端子２４２は、クロック発生器２３０に接続される。スイッチ２４３は、１／Ｎ分周器２５０及びミキサー２８０に接続される。そして、選択器２４０は、コントローラ２１０からＨレベルの信号ＳＬＴ２を受けるとスイッチ２４３を端子２４１に接続し、クロック調整器１７０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴを１／Ｎ分周器２５０及びミキサー２８０へ出力する。また、選択器２４０は、コントローラ２１０からＬレベルの信号ＳＬＴ２を受けるとスイッチ２４３を端子２４２に接続し、クロック発生器２３０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦを１／Ｎ分周器２５０及びミキサー２８０へ出力する。
【００３８】
１／Ｎ分周器２５０は、選択器２４０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴまたはＣＬＫ＿ＳＥＦをＮ分の１に分周し、その分周した分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂをコントローラ２１０へ出力する。
【００３９】
変調器２６０は、コントローラ２１０からのデータを所定の変調周波数によって変調し、その変調したデータをローパスフィルタ２７０へ出力する。ローパスフィルタ２７０は、変調器２６０からの変調データをベースバンド信号に変換してミキサー２８０へ出力する。
【００４０】
ミキサー２８０は、ローパスフィルタ２７０からのベースバンド信号と選択器２４０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴまたはＣＬＫ＿ＳＥＦとを混合して増幅器２９０へ出力する。増幅器２９０は、ミキサー２８０の出力を増幅して選択器１２０へ出力する。
【００４１】
なお、図１に示す受信機３０も、図２に示す発信機１０と同じ構成からなる。
【００４２】
図３は、送信データ及び受信データのタイミングチャートである。以下、発信機１０が受信機３０との間の通信距離を決定する方法について説明する。図３においては、データＤＡＴＴは、発信機１０が無線通信空間２０を介して受信機３０へ送信するデータを表わし、データＤＡＲＲは、受信機３０が無線通信空間２０を介して受信するデータを表わし、データＤＡＴＲは、発信機１０が無線通信空間２０を介して受信するデータを表わし、データＤＡＲＴは、受信機３０が無線通信空間２０を介して発信機１０へ送信するデータを表わす。
【００４３】
ＣＳＭＡ／ＣＡ方式においては、発信機１０は、１つのパケットＰＫＴ＿ｎ−１を送信すると、ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ  Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｉｎｇ）という待ち時間の後、肯定応答を受信する。そして、発信機１０は、肯定応答を受信した後、ＤＩＦＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｉｎｇ）という待ち時間と、ＢＡＣＫ＿ＯＦＦという待ち時間とが経過した後に、次のパケットＰＫＴ＿ｎを送信する。
【００４４】
この発明においては、発信機１０は、ＳＩＦＳという無線通信空間２０の空き期間を利用してデータ（１つのパケット）が受信機３０との間で往復する時間を計測し、その計測した往復時間に基づいて受信機３０との通信距離を決定する。
【００４５】
発信機１０は、データＤＡＴＴを無線通信空間２０を介して受信機３０へ送信し始め、無線通信空間２０のＳＩＦＳの期間の始めであるタイミングｔ１でデータＤＡＴＴの送信を終了する。そして、受信機３０は、無線通信空間２０を介して発信機１０からのデータＤＡＲＲを受信し始め、発信機１０におけるデータＤＡＴＴの送信終了がタイミングｔ２で受信機３０へ伝搬される。即ち、データが無線通信空間２０を介して発信機１０から受信機３０へ伝搬される時間は、τ１である。
【００４６】
受信機３０は、発信機１０からのデータＤＡＲＲの受信を終了した後、一定時間Ｔｆｉｘが経過するまで待機し、一定時間Ｔｆｉｘが経過するタイミングｔ３で無線通信空間２０を介してデータＤＡＴＲの発信機１０への送信を開始する。そして、発信機１０は、無線通信空間２０を介して受信機３０からのデータＤＡＲＴを受信し始め、受信機３０におけるデータＤＡＴＲの送信開始がタイミングｔ４で発信機１０へ伝搬される。即ち、データが無線通信空間２０を介して受信機３０から発信機１０へ伝搬される時間は、τ２である。
【００４７】
発信機１０のカウンタ２００は、上述したように、端子ＧＴＥ２に信号ＤＴＦを受けるとクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦの成分個数をカウントし始め、端子ＧＴＥ１に信号ＤＥＴＳを受けるとクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦの成分個数のカウントを停止する。つまり、カウンタ２００は、タイミングｔ１からタイミングｔ４までの間におけるクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦの成分個数をカウントする。
【００４８】
そして、カウント値ＣＮＴにクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦの周期長を乗算すれば、タイミングｔ１からタイミングｔ４までのトータル時間Ｔｔｏｔａｌが得られる。その結果、次式が成立する。
【００４９】
Ｔｔｏｔａｌ＝τ１＋Ｔｆｉｘ＋τ２・・・（１）
一定時間Ｔｆｉｘは、上述したようにコントローラ２１０によって計測されるので、トータル時間Ｔｔｏｔａｌから一定時間Ｔｆｉｘを減算すると、τ１＋τ２が得られる。このτ１＋τ２は、データが発信機１０と受信機３０との間を往復する往復時間である。
【００５０】
なお、受信機３０において計測される一定時間Ｔｆｉｘは、予め発信機１０と受信機３０との間で決定されており、発信機１０のコントローラ２１０は、決定された一定時間Ｔｆｉｘを保持している。従って、発信機１０は、式（１）に基づいて往復時間τ１＋τ２を容易に演算できる。
【００５１】
受信機３０が停止しているとき、発信機１０におけるデータの送信終了が受信機３０へ伝搬される伝搬時間τ１は、受信機３０におけるデータの送信開始が発信機１０へ伝搬される伝搬時間τ２と等しいので、往復時間τ１＋τ２の半分（τ１＋τ２）／２が発信機１０と受信機３０との間のデータの伝搬時間になる。
【００５２】
従って、発信機１０のコントローラ２１０は、時間（τ１＋τ２）／２に光速ｃを乗算することにより発信機１０と受信機３０との間の通信距離を決定する。
【００５３】
図３から明らかなように、トータル時間Ｔｔｏｔａｌは待ち時間ＳＩＦＳ１に等しく、一定時間Ｔｆｉｘは固定値であるので、待ち時間ＳＩＦＳ１は、データの伝搬時間τ１，τ２だけ長くなる。
【００５４】
従って、この発明は、待ち時間ＳＩＦＳ１が発信機１０と受信機３０との間のデータの伝搬時間τ１，τ２だけ長くなることを利用して発信機１０と受信機３０との間の通信距離を決定することを特徴とする。
【００５５】
図４は、発信機１０と受信機３０との間の通信距離を決定する動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、発信機１０のコントローラ２１０は、Ｌレベルの信号ＳＬＴ１を生成して選択器１２０へ出力し、Ｌレベルの信号ＳＬＴ２を生成して選択器２４０へ出力する。そして、選択器１２０は、Ｌレベルの信号ＳＬＴ１に応じてスイッチ１２３を端子１２２に接続する。また、選択器２４０は、Ｌレベルの信号ＳＬＴ２に応じてスイッチ２４３を端子２４２に接続する。
【００５６】
一方、受信機３０のコントローラ２１０は、Ｈレベルの信号ＳＬＴ１を生成して選択器１２０へ出力し、Ｈレベルの信号ＳＬＴ２を生成して選択器２４０へ出力する。そして、選択器１２０は、Ｈレベルの信号ＳＬＴ１に応じてスイッチ１２３を端子１２１に接続する。また、選択器２４０は、Ｈレベルの信号ＳＬＴ２に応じてスイッチ２４３を端子２４１に接続する。
【００５７】
発信機１０のコントローラ２１０は、データを端子ＴＤＡから変調器２６０へ出力する。変調器２６０は、コントローラ２１０からのデータを所定の変調周波数によって変調してローパスフィルタ２７０へ出力する。ローパスフィルタ２７０は、変調データの高周波ノイズを除去してベースバンド信号をミキサー２８０へ出力する。
【００５８】
また、発信機１０の水晶発振器２２０は、所定の周期信号を発生してクロック発生器２３０へ出力する。クロック発生器２３０は、周期信号に基づいてクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦを発生してカウンタ２００及び選択器２４０へ出力する。そして、選択器２４０は、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦを１／Ｎ分周器２５０及びミキサー２８０へ出力する。ミキサー２８０は、ローパスフィルタ２７０からのベースバンド信号と選択器２４０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦとを混合して増幅器２９０へ出力する。つまり、ミキサー２８０は、ベースバンド信号をクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦに同期させて増幅器２９０へ出力する。増幅器２９０は、ミキサー２８０の出力を増幅して選択器１２０へ出力する。選択器１２０は、増幅器２９０の出力をアンテナ１１０を介して送信する。これにより、データの受信機３０への送信が開始される（ステップＳ１）。
【００５９】
その後、データが無線通信空間２０を介して受信機３０へ送信され、発信機１０におけるデータの送信が終了すると（ステップＳ２）、発信機１０のコントローラ２１０は、信号ＤＴＦを生成してカウンタ２００へ出力する。そして、カウンタ２００は、端子ＧＴＥ２に信号ＤＴＦを受けると、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦの成分個数のカウントを開始する（ステップＳ３）。
【００６０】
発信機１０から送信されたデータは、無線通信空間２０を介して受信機３０へ送信される。受信機３０のアンテナ１１０は、無線通信空間２０を介して受信したデータを選択器１２０を介して増幅器１３０に供給する。増幅器１３０は、選択器１２０から供給されたデータを増幅してミキサー１４０へ出力する。ミキサー１４０は、増幅器１３０の出力とクロック調整器１７０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴとを混合してローパスフィルタ１５０へ出力する。つまり、ミキサー１４０は、ベースバンド信号をクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴに同期させてローパスフィルタ１５０へ出力する。ローパスフィルタ１５０は、ミキサー１４０の出力から高周波ノイズを除去してベースバンド信号を復調器１６０及びキャリア検出器１８０へ出力する。
【００６１】
復調器１６０は、ベースバンド信号の周波数ずれ信号を検出し、その検出した周波数ずれ信号をクロック調整器１７０及びＡ／Ｄ変換器１９０へ出力する。また、復調器１６０は、ベースバンド信号を復調し、その復調したデータＤＡＴＡをコントローラ２１０へ出力する。クロック調整器１７０は、復調器１６０からの周波数ずれ信号に応じて発信機１０のキャリア周波数を推定し、その推定したキャリア周波数を有するクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴを生成してミキサー１４０及び選択器２４０へ出力する。これにより、受信機３０は、通信の相手である発信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦに同期してデータＤＡＴＡを受信する（ステップＳ４）。
【００６２】
受信機３０のキャリア検出器１８０は、ローパスフィルタ１５０からのベースバンド信号に基づいて、データの受信を終了したことを検出し（ステップＳ５）、データの受信を終了したことを示す信号ＤＥＴＦを生成してコントローラ２１０へ出力する。
【００６３】
一方、受信機３０のコントローラ２１０は、Ｌレベルの信号ＳＬＴ１を生成して選択器１２０へ出力する。選択器１２０は、Ｌレベルの信号ＳＬＴ１に応じてスイッチ１２３を端子１２２に接続する。また、選択器２４０は、クロック調整器１７０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴを１／Ｎ分周器２５０及びミキサー２８０へ出力する。１／Ｎ分周器２５０は、クロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴをＮ分の１に分周し、分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂをコントローラ２１０へ出力する。
【００６４】
そして、コントローラ２１０は、キャリア検出器１８０からの信号ＤＥＴＦを端子ＣＤＥＴに受けると、端子ＭＣＬＫに受けた分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂの成分個数をカウントして一定時間Ｔｆｉｘを計測する。つまり、受信機３０は、データの送信を一定時間Ｔｆｉｘだけ待機する（ステップＳ６）。
【００６５】
このように、受信機３０は、クロック調整器１７０によって推定された発信機１０のキャリア周波数を有するクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴに基づいて一定時間Ｔｆｉｘを計測する。
【００６６】
一定時間Ｔｆｉｘが経過すると、受信機３０のコントローラ２１０は、データを端子ＴＤＡから変調器２６０へ出力する。そして、変調器２６０は、データを所定の変調周波数によって変調する。ローパスフィルタ２７０は、変調データの高周波ノイズを除去してベースバンド信号をミキサー２８０へ出力する。ミキサー２８０は、ローパスフィルタ２７０からのベースバンド信号と選択器２４０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴとを混合して増幅器２９０へ出力する。つまり、ミキサー２８０は、ベースバンド信号をクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴに同期させて増幅器２９０へ出力する。増幅器２９０は、ミキサー２８０の出力を増幅して選択器１２０へ出力する。選択器１２０は、増幅器２９０の出力をアンテナ１１０を介して送信する。これにより、受信機３０から発信機１０へのデータの送信が開始される（ステップＳ７）。
【００６７】
このように、受信機３０は、発信機１０からのデータを発信機１０におけるキャリア周波数と同じキャリア周波数を有するクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴに同期して送受信する。
【００６８】
その後、発信機１０のコントローラ２１０は、Ｈレベルの信号ＳＬＴ１を生成して選択器１２０へ出力する。選択器１２０は、Ｈレベルの信号ＳＬＴ１に応じてスイッチ１２３を端子１２１に接続する。
【００６９】
そして、発信機１０のアンテナ１１０は、無線通信空間２０を介して受信したデータを選択器１２０を介して増幅器１３０に供給する。増幅器１３０は、選択器１２０から供給されたデータを増幅してミキサー１４０へ出力する。ミキサー１４０は、増幅器１３０の出力とクロック調整器１７０からのクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴとを混合してローパスフィルタ１５０へ出力する。ローパスフィルタ１５０は、ミキサー１４０の出力から高周波ノイズを除去してベースバンド信号を復調器１６０へ出力する。
【００７０】
復調器１６０は、ベースバンド信号を復調し、その復調したデータＤＡＴＡをコントローラ２１０へ出力する。これにより、発信機１０は、受信機３０からのデータＤＡＴＡの受信を開始する（ステップＳ８）。
【００７１】
そして、キャリア検出器１８０は、ローパスフィルタ１５０からのベースバンド信号に基づいて、受信機３０からのデータの受信を開始したことを検出し、データの受信を開始したことを示す信号ＤＥＴＳを生成してカウンタ２００へ出力する。
【００７２】
カウンタ２００は、キャリア検出器１８０から端子ＧＴＥ１に信号ＤＥＴＳを受けると、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦの成分個数のカウントを終了し、カウント値ＣＮＴを端子Ｑからコントローラ２１０へ出力する。コントローラ２１０は、端子ＴＡＶにカウント値ＣＮＴを受けると、分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂに基づいてクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦの周期長を演算し（発信機１０においては、分周クロック信号ＣＬＫ＿Ｂは、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦを分周して生成される）、その演算した周期長をカウント値ＣＮＴに乗算してトータル時間Ｔｔｏｔａｌを演算する（ステップＳ９）。
【００７３】
コントローラ２１０は、トータル時間Ｔｔｏｔａｌを演算すると、トータル時間Ｔｔｏｔａｌから一定時間Ｔｆｉｘを減算して往復時間τ１＋τ２を演算する。そして、コントローラ２１０は、往復時間τ１＋τ２の半分（τ１＋τ２）／２に光速ｃを乗算して発信機１０と受信機３０との間の通信距離を決定する（ステップＳ１０）。
【００７４】
これにより、一連の動作が終了する。
【００７５】
上述したように、受信機３０は、通信の相手である発信機１０のキャリア周波数を有するクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴに基づいて一定時間Ｔｆｉｘを計測する（ステップＳ６参照）。また、受信機３０は、発信機１０からのデータを発信機１０におけるキャリア周波数と同じキャリア周波数を有するクロック信号ＣＬＫ＿ＰＡＴに同期して送受信する（ステップＳ４，Ｓ７参照）。
【００７６】
従って、受信機３０におけるデータの受信終了タイミング、一定時間Ｔｆｉｘの長さ及びデータの送信開始タイミングを発信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦに同期して行なうことができ、発信機１０は、トータル時間Ｔｔｏｔａｌ＝τ１＋Ｔｆｉｘ＋τ２を正確に計測できる。その結果、発信機１０と受信機３０との間の通信距離を正確に決定できる。
【００７７】
なお、上述した一定時間Ｔｆｉｘは、待ち時間ＳＩＦＳ１よりも短いが、この発明においては、一定時間ＴｆｉｘをＣＳＭＡ＿ＣＡ方式を用いた無線ＬＡＮシステムにおけるＳＩＦＳ（図３に示すＳＩＦＳ）に設定してもよい。
【００７８】
また、一定時間ＴｆｉｘをＣＳＭＡ＿ＣＡ方式を用いた無線ＬＡＮシステムにおけるＳＩＦＳよりも長いＤＩＦＳ（図３に示すＤＩＦＳ）に設定してもよい。
【００７９】
ＳＩＦＳ及びＤＩＦＳは、無線ＬＡＮシステムに接続された各端末にとって固定された一定時間であるので、ＳＩＦＳまたはＤＩＳＦを一定時間Ｔｆｉｘとして用いることにより、発信機１０と受信機３０との通信距離を正確に決定できる。
【００８０】
発信機１０は、無線通信空間２０の空き期間（ＩＦＳ）を利用して上述した方法によって受信機３０との間の通信距離を決定した後、即ち、空き期間の終了後、受信機３０との間でデータ通信を行ない、受信機３０へ送信したデータの位相が受信機３０から受信するデータの位相とずれているか否かを判定する。そして、発信機１０は、受信機３０へ送信したデータの位相が受信機３０から受信するデータの位相とずれているとき、受信機３０が移動していると判定し、空き期間における受信機３０との通信距離の変化を測定する。
【００８１】
より具体的には、発信機１０は、上述した方法によってデータを自己が生成したクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦに同期して受信機３０へ送信する。そして、受信機３０は、発信機１０から受信したデータを、自己が生成したクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦに同期して発信機１０へ送信する。通常のデータ通信時においては、受信機３０は、通信の相手である発信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ（＝ＣＬＫ＿ＰＡＴ）ではなく、自己が生成したクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦに同期してデータを送信する。
【００８２】
発信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦをクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔとし、受信機３０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦをクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒとする。また、発信機１０がクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔに同期して受信機３０へ送信したデータをＤＡＴＡ＿Ｔとし、受信機３０がクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒに同期して発信機１０へ送信したデータをＤＡＴＡ＿Ｒとする。
【００８３】
その結果、発信機１０は、データＤＡＴＡ＿Ｔを受信機３０へ送信し、データＤＡＴＡ＿Ｒを受信機３０から受信する。そして、発信機１０は、データＤＡＴＡ＿Ｔの位相がデータＤＡＴＡ＿Ｒの位相とずれているか否かを判定する。
【００８４】
即ち、発信機１０の復調器１６０は、受信機３０から受信したデータＤＡＴＡ＿Ｒの周波数ずれ信号、つまり、データＤＡＴＡ＿Ｒの位相ずれを検出してＡ／Ｄ変換器１９０へ出力する。Ａ／Ｄ変換器１９０は、復調器１６０からの位相ずれをアナログ信号からデジタル信号に変換してデータＦＳＨＴをコントローラ２１０へ出力する。従って、Ａ／Ｄ変換器１９０は、位相ずれのデータＦＳＨＴを生成してコントローラ２１０へ出力する。
【００８５】
コントローラ２１０は、データＦＳＨＴを端子ＲＤＩＦに受けることによりデータＤＡＴＡ＿Ｒに位相ずれが生じていることを検知する。そして、コントローラ２１０は、データＤＡＴＡ＿Ｒに位相ずれが生じているとき、次の方法により空き期間における受信機３０との通信距離の変化を測定する。
【００８６】
受信機３０が停止しているとき、伝搬時間τ１は伝搬時間τ２と等しいので、トータル時間をＴｔｏｔａｌ１とすると、データが発信機１０と受信機３０との間を往復する往復時間は、２τ１＝ａ（＝Ｔｔｏｔａｌ１−Ｔｆｉｘ）によって表わすことができる。また、受信機３０が移動しているとき、トータル時間をＴｔｏｔａｌ２とすると、データが発信機１０と受信機３０との間を往復する往復時間は、τ１＋τ２＝ｂ（＝Ｔｔｏｔａｌ２−Ｔｆｉｘ）と表わすことができる。
【００８７】
従って、この２つの式から｜τ１−τ２｜＝｜ａ−ｂ｜となり、空き期間における発信機１０と受信機３０との間の通信距離の変化は、｜ａ−ｂ｜×ｃとなる。
【００８８】
コントローラ２１０は、受信機３０が停止しているときの往復時間ａを記憶しており、受信機３０が移動していると判定したとき、計測した往復時間ｂを用いて上記のように通信距離の変化｜ａ−ｂ｜×ｃを演算する。
【００８９】
なお、受信機３０から受信したデータＤＡＴＡ＿Ｒの位相が受信機３０へ送信したデータＤＡＴＡ＿Ｔの位相とずれていると判定することは、受信機３０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒの位相が発信機１０において生成されたクロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔの位相とずれていると判定することに相当する。データＤＡＴＡ＿Ｒは、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｒに同期し、データＤＡＴＡ＿Ｔは、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ＿Ｔに同期しているからである。
【００９０】
なお、一般的には、データを変調する変調周波数は、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ，ＣＬＫ＿ＰＡＴのキャリア周波数（搬送周波数）と等しいが、変調周波数がキャリア周波数と異なる場合もあるので、この発明においては、クロック信号ＣＬＫ＿ＳＥＦ，ＣＬＫ＿ＰＡＴは、変調周波数及びキャリア周波数のいずれかに基づいて生成されていればよい。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
この発明は、２つの通信端末間の通信距離を測定可能な通信システムに適用される。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】この発明による通信システムの概略ブロック図である。
【図２】図１に示す発信機の概略ブロック図である。
【図３】送信データ及び受信データのタイミングチャートである。
【図４】発信機と受信機との間の通信距離を決定する動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００９３】
１０  発信機、２０  無線通信空間、３０  受信機、１００  通信システム、１１０  アンテナ、１２０，２４０  選択器、１２１，１２２，２４１，２４２  端子、１２３，２４３  スイッチ、１３０，２９０  増幅器、１４０，２８０  ミキサー、１５０，２７０  ローパスフィルタ、１６０  復調器、１７０  クロック調整器、１８０  キャリア検出器、１９０  Ａ／Ｄ変換器、２００  カウンタ、２１０  コントローラ、２２０  水晶発振器、２３０  クロック発生器、２５０  １／Ｎ分周器、２６０  変調器。
【図１】
2005077179.tif 000003
【図２】
2005077179.tif 000004
【図３】
2005077179.tif 000005
【図４】
2005077179.tif 000006