(57)【要約】      （修正有）【課題】フィルター使用を前提にした”上り””下り”帯域区分の通信方式対応の従来型共用器に対して、帯域区分を無くして混在型周波数割り当てや、通信フレーム内の周波数が極端に短時間フレームを使用し速度を向上させた通信方式実現にはフィルターを使用しない共用器が不可欠である。【解決手段】2つのトランスを使用して、各トランスの増幅器で駆動する巻線を直列接続し、この点より電流負帰還を帰し、且つ増幅器直結側のトランスの別巻線に通信線路を接続し、2つのトランスにある各々検知巻線の電圧を電圧比較器で比較して、その差の信号を受信信号とする共用器。【選択図】      図３
2005142717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
1つの通信路で送信と受信を同時に行い、且つ共用する通信路に於いて、送信信号・受信信号を区別する共用器の構成について、
トランス１の巻線1(L11)とトランス２の巻線1(L21)を直列に接続し、この点より負帰還信号を帰した増幅器を用いて送信信号を流し、トランス１の巻線2
(L12)を通信路に接続し、トランス１の巻線3(L13)とトランス２の巻線2(L22)にそれぞれ負荷抵抗を接続して電圧比較器で比較し、その信号差を受信信号とすることを特徴にした共用器。
【請求項２】
[請求項1]の電圧比較器出力に送信信号の一部を加えて、漏洩を減少さす[請求項1]に含む共用器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有線および無線の電気通信において、送信部と受信部を一つの機器内に有する、共用器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の方式を図1に示す。通信路を共用する局1と局2の間の通信は、局１から局２の通信を”上り”、局２から局１への通信を”下り”と称し、”上り”と”下り”の周波数帯域を分け、フィルターで区分けしていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
”上り”と”下り”の周波数帯域を区分けする通信では、フィルターの使用が必須となり、その課題は以下の通りである。
1. 受信信号減衰の課題
2. 周波数利用率の課題
3．より効率的な通信手法、いわゆる新しい通信方式実現への課題。
以上3点がある。これらについて、以下に電話線を代表例として説明する。
【０００４】
受信信号減衰の課題
図2に通信路を電話線にした場合の局1および局2間の通信ブロック図を示した。
局1では送信信号が増幅されて、トランスの巻線1を駆動する。局2より送られた信号は、通信路を通ってトランスの巻線2に伝達される。トランスの巻線3には、局1の送信信号と局2より送られた受信信号が重畳されて検出されるので、図1示した様な周波数帯域区分に従って、フィルターで区分し、局2より送られた信号を受信信号として受信する。局2は局1と同様である。以下の説明においては、局1からの信号を送信信号とし、局2から送信される信号を受信信号として記述する。
この場合、通信路のインピーダンスは周波数特性を持っている。巻線3に現れる信号は、送信信号と、通信路のインピーダンス周波数特性に従って減衰した受信信号が現れる。受信信号はさらにフィルターによって減少させることになる。
本課題は、フィルターを使用するために受信信号が必要以上に減衰することである。そこで本考案では、フィルターを使用しないで送信信号を除去し、受信信号を得る方式を提案した。また本考案は、受信信号の減衰を減少させるとともに、さらに通信路のインピーダンス周波数特性の影響を軽減する方式を提案する。
【０００５】
周波数利用率の課題
図2の現行方式においては、“上り”と”下り”の周波数帯域を区分し、フィルターを使用して分別する場合、フィルターのクロス周波数近傍は、比較的広く周波数の使用禁止帯域を設ける必要がある。この周波数の使用禁止区域は通信に全く使用できないので、周波数利用率は低いといえる。
【０００６】
より効率的な通信手法、いわゆる新しい通信方式実現への課題。
現行方式では、
“上り”と”下り”の周波数帯域を区分しているため、”上り”または”下り”が全帯域を使用して通信する場合に比べ、サブキャリヤの数は少ない。これは、通信速度を向上させる為には障害となる。
これら課題に対する方策は、本校案を用いると以下のようになる。
先の[0004]に述べた様に、フィルターを使用せずに自局内で送信信号を除去することが出来るため、クロス周波数近傍の様な周波数使用禁止帯域が発生しない。これにより周波数利用率を向上させることが出来る。
また、通信方式固有の変・復調が必要とする、送信または受信のサブキャリヤの周波数間隔はそのままに、送信または受信サブキャリヤの周波数の中間に、受信または送信のサブキャリヤを割り当てることが可能となる。これにより、サブキャリヤの数は送受信ともに、周波数を区分している時よりも増加し、通信速度は向上する。
結果、送受信ともに全帯域を使用することが出来、また周波数利用率はこれまでの2倍以上となる。
【０００７】
さらに特願2001-367226「行列・逆行列を利用した変調・復調装置」のように、交互に割り当てたサブキャリヤが存在し、フレーム同期を実現して連続波とは全く見なせない短時間のフレームを使用する通信方法、いわばインパルス通信は、フィルターを使用していない本考案のような共用器を使って、初めて実現できる。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、フィルターを使用せずとも受信信号の信頼性を損なうことなく、さらに通信路のインピーダンス周波数特性に影響されにくい受信信号が得られる共用器である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
図3が本発明の基本となるブロック図である。局1と局2の構成は同一であり、互いに通信の相手である。
トランス1は、従来の技術と同じである。またR1は終端の抵抗である。
本発明の特徴は、少なくとも2つの巻線のあるトランス2を付け加えて、トランス1の巻線1(L11)とトランス2の巻線1(L21)を直列接続して、この点より負帰還信号を帰した増幅器で送信信号を増幅して、駆動する事である。
トランス1とトランス2の巻線1が直列接続して、この点より負帰還信号を帰した増幅器で駆動すると、トランス2が電流検知器となった、トランス1とトランス2を電流負帰還増幅駆動する回路となる。
トランス1が電流負帰還駆動されると、通信路のインピーダンスが周波数特性を有して一定でなくても、電流は周波数特性に関わらず一定になろうとするので、相手局からの受信信号がなければ、トランス1の巻線3(L13)とトランス2の巻線2(L22)には同等の電圧が現れる。
相手局からの受信信号がある場合は、受信信号は通信路を通ってトランス1の巻線2(L12)に入る。トランス1とトランス2は電磁結合がないので、トランス1の巻線1(L11)と巻線3(L13)には、受信信号が現れるが、トランス2の巻線2には現れない。トランス1は電流負帰還駆動されているので、トランス1の巻線1(L11)に受信信号電圧が現れても、駆動電流は受信信号電圧により影響されることはない。従ってトランス1の巻線3(L13)には、送信信号に受信信号が重畳された電圧が現れる。
故にトランス1の巻線3(L13)とトランス2の巻線2を電圧比較すると送信信号は両巻線に現れて相殺されて、受信信号だけが出力される。
【００１０】
本発明の基本となる図3と[0009]で述べた解決するための手段でも構成部品の限界から電圧比較器出力に送信信号が残留する。これがシステムの要求より大きいときは補正をする必要がある。
補正の方法は、送信信号の構成要素別に、送信信号を除去する。例えばサブキャリヤ直行関数の1つずつを、変調データ系列の最大値で変調し、送信信号としてシステムを駆動したときの残留波形をみて、位相が180°異なる波形を作って、実通信時にはそのときの変調データ系列に比例して作りなおす。これの全要素合成したものを電圧比較出力に加えて、送信信号を除去する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明が適用される機器の形態は、同軸線やアンテナなど一つの通信線路を送信信号(上り)と受信信号(下り)が共用使用する機器において、通信路から得られる信号から自局が出す送信信号を除去して、相手から送られる受信信号のみを分離し検知する共用器である。特にフィルターが使用出来ない短時間フレームの通信において、有効かつ不可欠な機器といえる。
【実施例１】
【００１２】
図4は[0009]で述べた本発明の基本を、実際の回路にした実施例である。トランス1(T1)の巻線1(L11)とトランス2(T2)の巻線1(L21)は直列接続されてオペアンプ(OP1)で駆動し、この接続点から抵抗(R5)を通して正負両電源のオペアンプ(OP1)の反転入力に帰している。トランス1(T1)の巻線2(L12)は通信線路につなぐ。トランス1(T1)の巻線3(L13)には負荷抵抗(R1)がつながれて居り、その値はこの場合50Ωである。
トランス2(T2)の巻線2(L22)にも負荷抵抗(R2)がつながれ、この出力と先のトランス1の巻線3(L13)の出力を正負両電源オペアンプ(OP2)の正入力と反転入力に接続して電圧比較を行い、受信信号を得ている。
R2の値は通信線路が確定した状態で受信信号がないとき、送信信号を送っても受信信号が必要周波数帯域でほぼ0となるよう調整する。
この状態で通信線路に受信信号を発生させると、オペアンプ(OP2)の出力には受信信号のみを得ることが出来る。
【実施例２】
【００１３】
図5には[0012]で述べた実施例1の図4を2組用いて、追加されたオペアンプ(OP3)の出力が、元のオペアンプ(OP1)の出力に対して反転出力を出すよう、反転された入力端子を使用している。
先の[0012]の図4でトランス2(T2)に相当するものは、別トランスを追加してもよいが、結合が可能なので4巻線のトランス2(T2)として1つにしている。L21とL23を接続した中点には、交流的に接地するコンデンサをいれてある。
機能が同じ巻線同士を直列に接続して、オペアンプ(OP2)で電圧比較をして受信信号を得ている。同じ機能の巻線同士を直列接続することで、通信線路には2倍の電圧が供給されるとともに、受信信号も2倍の電圧が得られる。これにより、通信のS/N比は上がり、性能向上をさせることが出来る。
【実施例３】
【００１４】
図6は[0013]で述べた実施例2の図5の、トランス1(T1)とトランス3(T3)を結合させた回路図である。これを実施例3とする。
トランス1(T1)とトランス2(T2)は4つの巻線を有する同様のトランスである。オペアンプ(OP1)とオペアンプ(OP3)で駆動する各巻線(L11,L14)をトランス1(T1)に結合する。トランス1のほかの巻線(L12,L13)は、通信路に接続されているが、負荷抵抗を接続して受信信号検出用の巻線としても使用する。これとトランス2(T2)の電流検知信号をオペアンプ(OP2)で電圧比較して受信信号を得る。得られる通信線路と受信信号は[0012]に述べた実施例2と同様に2倍の電圧が得られる。
【実施例４】
【００１５】
実施例1〜3に述べた様な共用器を用いて、送信信号の漏洩を少なくしても、システムとして許容できない場合、補正が必要となる。その方法の1例を周波数多重直交振幅変調・復調について述べる。
図7は補正回路部を含む変調・復調システムのブロック図である。変・復調デジタル回路部の変調および復調回路部は、従来技術と同じである。周波数多重直交振幅変調を例にしているため、送信波形ROMにはサブキャリヤ別で、直行三角関数別に関数のサンプリング時間毎の値が格納されている。
補正回路部の構造は、変調回路部の構造と類似しているが、送信波形ROMの代りに補正波形RAMが置いてある。これは、使用状況により異なる補正値が必要となるため、書き換え可能にしている。
補正設定動作は、実通信を始める前に振幅補正や、位相補正・送信データ補正というパラメータを決定する為に行う。送信データ補正とは、送信波形ROM(仮にxとする)1個を有効にし、送信データ(x)の最大値で作った変調データをAD変換後、共用器を通して通信線路に送る。このとき共用器より漏洩した信号(受信信号に現れた信号)を、電圧比較器を通してAD変換する。AD変換された値は最大値で割った後、有効にした送信波形ROM(x)と同じ部分に相当する補正波形RAM(x)に書き込む。これを送信波形ROMすべてについて、1つずつ行う。
実通信の時には、変調回路部と同期して変調回路部と同じ変調データ系列で補正変調を行い、DA変換してこれを補正信号とし、共用器の受信信号出力と電圧比較することで、送信信号の漏洩が無い受信信号を得ることが出来る。
【実施例５】
【００１６】
先の[0015]に述べた補正は、AD変換器のビット中に余裕がない場合にも、AD変換直前に補正するので、すべてに渡って有用である。しかし、AD変換器のビット中に余裕がある場合は、DA変換と電圧比較を除いて、デジタルの演算処理のみで補正を行う場合を実施例5とし、図8に示した。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
無線についても通信線路をアンテナにして同様の回路構成で実施できる。
本発明は、基本的に2つのトランスを使用し、増幅器で駆動するコイルを直列接続して、この点より電流負帰還信号を帰す事で、電流検知側のトランスに送信信号と同等の波形を得る。また通信線路接続側のトランスには、通信経路に存在するインピーダンス周波数特性に従って、信号が減衰する等の影響を受けにくい受信信号と、送信信号が得られる。この送受信信号の合成波形と、電流検知側に現れた送信信号を電圧比較差出力して、受信信号を検知する方式である。本方式では、フィルターを使用しないので、短時間波形に対応可能であり、かつ通信線のインピーダンス周波数特性の影響を最小にした受信信号を得る事が出来る。また、先の[発明が解決しようとする課題]の周波数有効利用と短時間のフレームを使用する新しい通信、特に特願2001-367226「行列・逆行列を利用した変調・復調装置」には有効で不可欠である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来方式の「上り」と「下り」に周波数帯域区分をした概念図
【図２】従来方式の共用器のブロック図
【図３】本発明のブロック概念図
【図４】本発明の基本的実施例1
【図５】本発明を差動出力に応用した実施例1
【図６】本発明を2個のトランスで差動出力に応用した実施例3
【図７】本発明に補正をつける方式の例1                  (AD変換ビット中に余裕がない場合有効)
【図８】本発明に補正をつける方式の例2                  (AD変換ビット中に余裕があるときの簡略方法)
【符号の説明】
【００１９】
DA変換  デジタル信号をアナログ信号に変換する
AD変換  アナログ信号をデジタル信号に変換する
【図１】
2005142717.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005142717.tif 000006
【図５】
2005142717.tif 000007
【図６】
2005142717.tif 000008
【図７】
2005142717.tif 000009
【図８】
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