(57)【要約】【課題】送信機から離れた特定の場所を限定して通信可能範囲に設定できるようにする。【解決手段】送信機１Ａ〜１Ｄを異なる地点にそれぞれ配置し、所望のデータを変換処理して得られる送信信号のうち当該送信機１Ａ〜１Ｄに対応する時間区間の部分信号ＳＡ〜ＳＤを電波としてそれぞれ送信する。受信機２は、各送信機１Ａ〜１Ｄから送信された電波を元の送信信号として受信し、この送信信号から元のデータを再生する。このとき、各送信機１Ａ〜１Ｄでの送信電力または送信タイミングを各送信機１Ａ〜１Ｄの配置位置または回路構成で調整する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる地点にそれぞれ配置されて、所望のデータを変換処理して得られる送信信号のうち当該送信機に対応する時間区間の部分信号を電波としてそれぞれ送信する複数の送信機と、
前記各送信機から送信された電波を元の送信信号として受信し、この送信信号から元のデータを再生する１つの受信機とを備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信機は、前記受信機の配置地点で復調限界の電界強度となる送信電力で前記部分信号を電波として送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信機は、前記受信機の配置地点で他の送信機からの電波と連続して前記送信信号となるタイミングで前記部分信号を電波として送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信機は、当該送信機から送信する電波が前記受信機の配置地点で復調限界の電界強度となる地点に配置されていることを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信機は、当該送信機から送信する電波が前記受信機の配置地点で他の送信機からの電波と連続して前記送信信号となる地点に配置されていることを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信機は、所定符号長の拡散符号のうち当該送信機に対応する一部分からなる部分符号を用いて前記データを変換処理することにより前記部分信号を生成する信号生成手段を備え、
前記受信機は、前記各送信機からの電波を受信して得られた連続する送信信号を所定符号長の拡散符号で変換処理することにより元のデータを復調する復調手段とを備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項６に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信機は、前記信号生成手段で生成された前記部分信号の送信電力を制御する送信電力制御部をさらに備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
請求項６に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信機は、他の送信機と相互に同期する拡散符号を用いて前記部分符号を生成する拡散符号発生器と、前記部分信号の送信タイミングを制御するタイミング制御部とをさらに備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
異なる地点にそれぞれ配置された送信機で、所望のデータを変換処理して得られる送信信号のうち当該送信機に対応する時間区間の部分信号を電波としてそれぞれ送信する第１のステップと、
１つの受信機で、前記各送信機から送信された電波を元の送信信号として受信し、この送信信号から元のデータを再生する第２のステップとを備えることを特徴とする無線通信方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の無線通信方法において、
前記第１のステップに、前記受信機の配置地点で復調限界の電界強度となる送信電力で前記部分信号を電波として送信するステップを備えることを特徴とする無線通信方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の無線通信方法において、
前記第１のステップに、前記受信機の配置地点で他の送信機からの電波と連続して前記送信信号となるタイミングで前記部分信号を電波として送信するステップを備えることを特徴とする無線通信方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の無線通信方法において、
前記送信機は、当該送信機から送信する電波が前記受信機の配置地点で復調限界の電界強度となる地点に配置されていることを特徴とする無線通信方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の無線通信方法において、
前記送信機は、当該送信機から送信する電波が前記受信機の配置地点で他の送信機からの電波と連続して前記送信信号となる地点に配置されていることを特徴とする無線通信方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の無線通信方法において、
前記第１のステップに、所定符号長の拡散符号のうち当該送信機に対応する一部分からなる部分符号を用いて前記データを変換処理することにより前記部分信号を生成するステップを備え、
前記第２のステップに、前記各送信機からの電波を受信して得られた連続する送信信号を所定符号長の拡散符号で変換処理することにより元のデータを復調するステップを備えることを特徴とする無線通信方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の無線通信方法において、
前記第１のステップに、生成された前記部分信号の送信電力を制御するステップをさらに備えることを特徴とする無線通信方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の無線通信方法において、
前記第１のステップに、他の送信機と相互に同期する拡散符号を用いて前記部分符号を生成するステップと、前記部分信号の送信タイミングを制御するステップとをさらに備えることを特徴とする無線通信方法。
【請求項１７】
複数の送信機を用いて所望のデータを１つの受信機へ送信する無線通信システムで用いられる送信機であって、
所望のデータを変換処理して得られる送信信号のうち当該送信機に対応する時間区間の部分信号を電波として送信することを特徴とする送信機。
【請求項１８】
請求項１７に記載の送信機において、
前記受信機の配置地点で復調限界の電界強度となる送信電力で前記部分信号を電波として送信することを特徴とする送信機。
【請求項１９】
請求項１７に記載の送信機において、
前記受信機の配置地点で他の送信機からの電波と連続して前記送信信号となるタイミングで前記部分信号を電波として送信することを特徴とする送信機。
【請求項２０】
請求項１７に記載の送信機において、
送信する電波が前記受信機の配置地点で復調限界の電界強度となる地点に配置されていることを特徴とする送信機。
【請求項２１】
請求項１７に記載の送信機において、
送信する電波が前記受信機の配置地点で他の送信機からの電波と連続して前記送信信号となる地点に配置されていることを特徴とする送信機。
【請求項２２】
請求項１７に記載の送信機において、
所定符号長の拡散符号のうち当該送信機に対応する一部分からなる部分符号を用いて前記データを変換処理することにより前記部分信号を生成する信号生成手段を備えることを特徴とする送信機。
【請求項２３】
請求項２２に記載の送信機において、
前記信号生成手段で生成された前記部分信号の送信電力を制御する送信電力制御部をさらに備えることを特徴とする送信機。
【請求項２４】
請求項２２に記載の送信機において、
他の送信機と相互に同期する拡散符号を用いて前記部分符号を生成する拡散符号発生器と、前記部分信号の送信タイミングを制御するタイミング制御部とをさらに備えることを特徴とする送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信技術に関し、特に所定の通信可能範囲に位置する受信機と送信機との間でデータ通信を行う無線通信システムおよび無線通信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
データ通信方式の１つとしてスペクトラム拡散通信方式がある。このスペクトラム拡散通信方式では、送信側において、送信したいベースバンド信号を擬似ランダム符号からなる拡散符号で周波数拡散して得られた拡散信号を送信し、受信側において、受信した拡散信号を送信側での周波数拡散に用いたものと同じ元の拡散符号で逆拡散することにより元のベースバンド信号を復調するものとなっている。これにより、デジタル信号を非常に小さい電力で広い帯域に分散して同時に送信でき、通信中にノイズが発生しても復調時にノイズが拡散されるため通信品質の劣化が小さく、また送信レベルを低減できるため他の通信への妨害が少ないという効果が得られる。
【０００３】
従来、このようなスペクトラム拡散方式の無線通信システムとして、図１８および図１９に示すような送信機および受信機からなる通信システムが提案されている（例えば、非特許文献１等参照）。
送信機側では、図１８に示すように、局部発振器８０によりキャリア信号８０Ｓを発生させ、これと送信したいベースバンド信号８１Ｓとを乗算器８２で乗算することによりキャリア信号８０Ｓを変調する。そして、得られた被変調信号８２Ｓと拡散符号発生器８３からの拡散符号８３Ｓとを乗算器８４で乗算することにより被変調信号８２をスペクトラム拡散し、得られた拡散信号８４Ｓを電力増幅器８５で増幅してアンテナ８６から送信するものとなっている。
【０００４】
一方、受信機側では、図１９に示すように、アンテナ９０を介して受信した受信信号９０Ｓをローノイズアンプ（ＬＮＡ）９１で増幅した後、イメージ除去フィルタ９２でイメージ成分を除去し、得られた拡散信号９２Ｓと拡散符号発生器９３からの拡散符号９３Ｓとを乗算器９４で乗算することにより拡散信号９２Ｓを逆拡散する。そして、得られた被変調信号９４Ｓと局部発振器９５からのキャリア信号９５Ｓとを乗算器９６で乗算することにより被変調信号９４Ｓを中間周波数帯へダウンコンバートし、得られた中間周波数信号９６Ｓをチャネル選択フィルタ９７を介して検波器９８で検波することにより、所望のベースバンド９８Ｓを再生するものとなっている。
【０００５】
このような従来の無線通信システムでは、無線通信を行う場合、図２０に示すような通信可能範囲が形成される。送信機からの送信信号電力は送信機からの距離とキャリア信号周波数をパラメータとする関数に応じて減衰し、受信機はこのようにして減衰した信号を受信する。この受信信号電力すなわち電界強度が受信機の受信感度よりも大きい場合、その受信機は受信信号を復調可能となり、受信信号電力が受信感度より小さい場合、その受信機は受信信号を復調困難となる。
【０００６】
図２０に示すように、一般的には、送信機８からの送信電波は、送信機８から３６０゜全方向に伝搬するため、送信機８と通信可能な受信機９の通信可能範囲７Ａは、送信機８を中心として円状をなす。また、指向性を有するアンテナを用いれば送信電波の送信方向を限定でき、扇形の通信可能範囲７Ｂを形成できる。
【０００７】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【非特許文献１】大庭英雄,堤坂秀樹、「無線通信機器」、日本理工出版社、pp141-265、ISBN4-89019-136-4
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の無線通信システムでは、前述した図２０のように、送信機８と受信機９の通信可能範囲を送信機８を中心とする円状の通信可能範囲７Ａや、扇形の通信可能範囲７Ｂなど、ある程度限定できるものの、これら通信可能範囲７Ａ，７Ｂは送信機８と受信機７との間の空間を含んでしまい、送信機８から離れた任意の場所を限定して通信可能範囲とすることができないという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、送信機から離れた特定の場所を限定して通信可能範囲とすることができる無線通信システム、無線通信方法、および送信機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために、本発明にかかる無線通信システムは、異なる地点にそれぞれ配置されて、所望のデータを変換処理して得られる送信信号のうち当該送信機に対応する時間区間の部分信号を電波としてそれぞれ送信する複数の送信機と、各送信機から送信された電波を元の送信信号として受信し、この送信信号から元のデータを再生する１つの受信機とを備えるものである。
【００１０】
この際、送信機で、受信機の配置地点で復調限界の電界強度となる送信電力で部分信号を電波として送信するようにしてもよく、あるいは、受信機の配置地点で他の送信機からの電波と連続して送信信号となるタイミングで部分信号を電波として送信するようにしてもよい。
【００１１】
また、送信機を、当該送信機から送信する電波が受信機の配置地点で復調限界の電界強度となる地点に配置してもよく、あるいは当該送信機から送信する電波が受信機の配置地点で他の送信機からの電波と連続して送信信号となる地点に配置してもよい。
【００１２】
より具体的な構成として、送信機に、所定符号長の拡散符号のうち当該送信機に対応する一部分からなる部分符号を用いてデータを変換処理することにより部分信号を生成する信号生成手段を設け、受信機に、各送信機からの電波を受信して得られた連続する送信信号を所定符号長の拡散符号で変換処理することにより元のデータを復調する復調手段とを設けてもよい。
【００１３】
この際、送信機に、信号生成手段で生成された部分信号の送信電力を制御する送信電力制御部をさらに設けてもよく、あるいは他の送信機と相互に同期する拡散符号を用いて部分符号を生成する拡散符号発生器と、部分信号の送信タイミングを制御するタイミング制御部とをさらに設けてもよい。
【００１４】
また、本発明にかかる無線通信方法は、異なる地点にそれぞれ配置された送信機で、所望のデータを変換処理して得られる送信信号のうち当該送信機に対応する時間区間の部分信号を電波としてそれぞれ送信する第１のステップと、１つの受信機で、各送信機から送信された電波を元の送信信号として受信し、この送信信号から元のデータを再生する第２のステップとを備えるものである。
【００１５】
この際、第１のステップに、受信機の配置地点で復調限界の電界強度となる送信電力で部分信号を電波として送信するステップを設けてもよく、あるいは第１のステップに、受信機の配置地点で他の送信機からの電波と連続して送信信号となるタイミングで部分信号を電波として送信するステップを設けてもよい。
【００１６】
また、送信機を、当該送信機から送信する電波が受信機の配置地点で復調限界の電界強度となる地点に配置してもよく、あるいは当該送信機から送信する電波が受信機の配置地点で他の送信機からの電波と連続して送信信号となる地点に配置してもよい。
【００１７】
より具体的なステップとして、第１のステップに、所定符号長の拡散符号のうち当該送信機に対応する一部分からなる部分符号を用いてデータを変換処理することにより部分信号を生成するステップを設け、第２のステップに、各送信機からの電波を受信して得られた連続する送信信号を所定符号長の拡散符号で変換処理することにより元のデータを復調するステップを設けてもよい。
【００１８】
この際、第１のステップに、生成された部分信号の送信電力を制御するステップをさらに設けてもよく、あるいは他の送信機と相互に同期する拡散符号を用いて部分符号を生成するステップと、部分信号の送信タイミングを制御するステップとをさらに設けてもよい。
【００１９】
また、本発明にかかる送信機は、複数の送信機を用いて所望のデータを１つの受信機へ送信する無線通信システムで用いられる送信機であって、所望のデータを変換処理して得られる送信信号のうち当該送信機に対応する時間区間の部分信号を電波として送信するようにしたものである。
【００２０】
この際、受信機の配置地点で復調限界の電界強度となる送信電力で部分信号を電波として送信するようにしてもよく、あるいは受信機の配置地点で他の送信機からの電波と連続して送信信号となるタイミングで部分信号を電波として送信するようにしてもよい。
【００２１】
また、送信する電波が受信機の配置地点で復調限界の電界強度となる地点に配置してもよく、あるいは送信する電波が受信機の配置地点で他の送信機からの電波と連続して送信信号となる地点に配置してもよい。
【００２２】
より具体的な構成として、所定符号長の拡散符号のうち当該送信機に対応する一部分からなる部分符号を用いてデータを変換処理することにより部分信号を生成する信号生成手段を設けてもよい。
【００２３】
この際、信号生成手段で生成された部分信号の送信電力を制御する送信電力制御部をさらに設けてもよく、あるいは他の送信機と相互に同期する拡散符号を用いて部分符号を生成する拡散符号発生器と、部分信号の送信タイミングを制御するタイミング制御部とをさらに設けてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明は、複数の送信機を異なる地点にそれぞれ配置し、所望のデータを変換処理して得られる送信信号のうち当該送信機に対応する時間区間の部分信号を電波としてそれぞれ送信し、受信機で、各送信機から送信された電波を元の送信信号として受信し、この送信信号から元のデータを再生するようにしたので、各送信機から送信されたデータを受信機で復調可能な通信可能範囲を、各送信機からの電波の到達条件、例えば送信電力や送信タイミングにより任意に設定でき、従来のように送信機と受信機の間の地点を含んでしまうことなく、送信機から離れた特定の場所を限定して通信可能範囲とすることができる。これにより、他の地点に配置された受信機での通信内容の漏洩を回避でき、また各地点ごとに個別のデータを配信できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる無線通信システムについて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態にかかる無線通信システムの構成例である。図２は本実施の形態にかかる受信機の構成を示すブロック図である。図３は本実施の形態にかかる送信機の構成を示すブロック図である。
この無線通信システムは、異なる地点にそれぞれ配置された複数の送信機１と、１つの受信機２とから構成されている。本実施の形態では、４つの送信機１Ａ〜１Ｄと１つの受信機２を用いて、スペクトル拡散方式の無線通信システムを構成した場合を例として説明する。
【００２６】
［送信機］
送信機１（１Ａ〜１Ｄ）は、所望のデータを変換処理して得られる１つの送信信号のうち当該送信機に対応する時間区間の部分信号を電波としてそれぞれ送信する無線装置である。
この送信機１には、図２に示すように、拡散符号発生器１１、乗算器１２、局部発振器１３、乗算器１４、電力増幅器（以下、ＰＡという）１５、バンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦという）１６、およびアンテナ１７が設けられている。
【００２７】
拡散符号発生器１１は、通信網（図示せず）を介して各送信機１へ配信される同期クロックｆ１に基づき、所定のタイミングで拡散符号１１Ｓを生成する回路部である。乗算器１２は、拡散符号１１Ｓと送信したいベースバンド信号１０Ｓとを乗算することによりベースバンド信号１０Ｓを周波数拡散し、変調信号（被拡散信号）１２Ｓを生成する回路部である。局部発振器１３は所定周波数のキャリア信号１３Ｓを生成する回路部である。乗算器１４は、変調信号１２Ｓとキャリア信号１３Ｓとを乗算することによりキャリア信号１３Ｓを変調信号１２Ｓで変調し、被変調信号１４Ｓを生成する回路部である。
【００２８】
ＰＡ１５は、被変調信号１４Ｓを増幅し送信信号１５Ｓとして出力する回路部である。ＢＰＦ１６は、送信信号１５Ｓのうち所望の周波数帯の信号成分のみを通過させ送信信号１６Ｓとして出力する回路部である。アンテナ１７は、送信信号１６Ｓを電波として送信する。
このうち、拡散符号発生器１１、乗算器１２、および乗算器１４から、信号生成手段が構成されている。
【００２９】
［受信機］
受信機２は、特定の地点で、各送信機１Ａ〜１Ｄから送信された電波を１つの送信信号として受信し、この送信信号から元のデータを再生する無線装置である。
この受信機２には、図３に示すように、アンテナ２１、バンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦという）２２、ローノイズアンプ（以下、ＬＮＡという）２３、局部発振器２４、乗算器２５、拡散符号発生器２６、および逆拡散処理部２７が設けられている。
【００３０】
アンテナ２１は、各送信機１Ａ〜１Ｄから送信された電波を受信し受信信号２１Ｓとして出力する。ＢＰＦ２２は、受信信号２１Ｓのうち復調に必要な周波数帯の信号成分のみを通過させ受信信号２２Ｓとして出力する回路部である。ＬＮＡ２２は、受信信号２２Ｓを増幅し受信信号２３Ｓとして出力する回路部である。局部発振器２４は、送信側で用いたキャリア信号周波数以下の周波数の局部発振信号２４Ｓを生成する回路部である。乗算器２５は受信信号２３Ｓと局部発振信号２４Ｓとを乗算することにより、受信信号２３Ｓをキャリア信号周波数より低い周波数帯の変調信号（被拡散信号）２５Ｓへ変換（ダウンコンバート）する回路部である。
【００３１】
拡散符号発生器２６は、送信側で用いられたものと同じ拡散符号２６Ｓを生成する回路部である。逆拡散処理部２７は、変調信号２５Ｓを拡散符号２６Ｓで逆拡散処理することにより、元のベースバンド信号２７Ｓを復調して出力する回路部である。
このうち、局部発振器２４、乗算器２５、拡散符号発生器２６、および逆拡散処理部２７から、復調手段が構成されている。
【００３２】
［第１の実施の形態の動作］
次に、図４〜図６を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる無線通信システムの動作について説明する。図４は各送信機１Ａ〜１Ｄの送信信号１６Ｓおよび受信機２の受信信号２１Ｓを示すタイミングチャートである。図５は復調限界で決定される通信可能範囲を示す説明図である。図６は同時到達ラインで決定される通信可能範囲を示す説明図である。
【００３３】
まず、各送信機１Ａ〜１Ｄでは、送信したいベースバンド信号を変換処理して得られる１つの送信信号のうち各送信機に対応する時間区間の部分信号を電波としてそれぞれ送信する。
図４において、送信信号Ｓは送信したいベースバンド信号を変換処理して得られる１つの送信信号であり、有意のデータを復調可能な信号単位である。各送信機１Ａ〜１Ｄには、それぞれ固有の時間区間Ｔ０〜Ｔ１、Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ２〜Ｔ３、Ｔ３〜Ｔ４が予め割り当てられており、送信信号Ｓのうちそれぞれの時間区間に対応する部分信号ＳＡ〜ＳＤからなる送信信号１６Ｓを電波として送信する。
【００３４】
これら送信信号１６Ｓは、送信開始タイミングＴ０からΔｔ後のタイミングｔ０に受信機２へ到達する。受信機２では、各送信機１Ａ〜１Ｄから送信された電波を時刻ｔ０から順に受信する。そして、アンテナ２１で各部分信号ＳＡ〜ＳＤが合成されて、元の送信信号Ｓと同じ受信信号２１Ｓが得られることになり、この受信信号２１Ｓが変換処理されて、元のベースバンド信号２７Ｓが得られる。
【００３５】
この際、受信機２で元のベースバンド信号を復調するためには、電波到達条件として各送信機１Ａ〜１Ｄから送信された各部分信号ＳＡ〜ＳＤの電波が復調可能な電界強度を有している必要があり、部分信号ＳＡ〜ＳＤのいずれか１つでもその限界強度が不足している場合には、ベースバンド信号を正常に復調できない。
したがって、例えば図５に示すように、地点Ｑを中心とする同一円周上の地点ＰＡ〜ＰＤに各送信機１Ａ〜１Ｄを配置し、各送信機１Ａ〜１Ｄから地点Ｑまでを復調限界３Ａ〜３Ｄとする同じ送信電力で電波を送信した場合、各送信機１Ａ〜１Ｄの送信電力で決定される復調限界３Ａ〜３Ｄで囲まれた地点Ｑでのみ、受信機２は元のベースバンド信号を復調できる。
【００３６】
また、受信機２で元のベースバンド信号を復調するためには、電波到達条件として各送信機１Ａ〜１Ｄから送信された各部分信号ＳＡ〜ＳＤの電波が元の送信信号Ｓでの時間位置と同じタイミングで受信される必要があり、部分信号ＳＡ〜ＳＤのいずれか１つでもタイミングがずれて他の部分信号と重複して受信された場合には、ベースバンド信号を正常に復調できない。
したがって、例えば図６に示すように、地点Ｑを中心とする同一円周上の地点ＰＡ〜ＰＤに各送信機１Ａ〜１Ｄを配置し、各送信機１Ａ〜１Ｄから部分信号ＳＡ〜ＳＤを含む送信信号１６Ｓの送信開始タイミングを同期させて電波を送信した場合、電波の到達時刻が等しい位置を示す同時到達ライン４Ａ〜４Ｄに囲まれた地点Ｑでのみ、受信機２は元のベースバンド信号を復調できる。
【００３７】
このように、本実施の形態では、各送信機１Ａ〜１Ｄで、所望のデータを変換処理して得られる１つの送信信号のうち当該送信機に対応する時間区間の部分信号を電波としてそれぞれ送信し、受信機２で、各送信機１Ａ〜１Ｄから送信された電波を１つの送信信号として受信し、この送信信号から元のデータを再生するようにしたので、これら電波の電界強度や送信タイミングで決定される地点でのみ通信可能とすることができる。
したがって、従来のように送信機と受信機の間の地点を含んでしまうことなく、送信機から離れた任意の場所を通信可能範囲とすることができる。これにより、他の地点に配置された受信機での通信内容の漏洩を回避でき、また各地点ごとに個別のデータを配信できる。
【００３８】
［部分信号の生成］
次に、図７を参照して、各送信機１Ａ〜１Ｄにおける部分信号の生成処理について説明する。図７は各送信機における部分信号の生成を示すタイミングチャートである。
一般的なスペクトル拡散方式では、図７に示すように、送信機において擬似ランダム符号からなる拡散符号ＰＮを用いてベースバンド信号Ｂを周波数拡散することにより拡散信号ＳＳを生成し、この拡散信号ＳＳを用いてキャリア信号を変調することにより送信信号Ｓを生成する。
【００３９】
本実施の形態では、各送信機１Ａ〜１Ｄでそれぞれ固有の部分信号ＳＡ〜ＳＤを生成する際、図７に示すように、拡散符号ＰＮのうち当該送信機に予め割り当てられた時間区間に対応する部分、すなわち部分符号ＰＮ０〜ＰＮ３からなる拡散符号１１Ｓを用いて周波数拡散を行う。
これら拡散符号１１Ｓは、送信機１Ａ〜１Ｄの拡散符号発生器１１で、各送信機１Ａ〜１Ｄへ配信される同期クロックｆ１に基づき、元の拡散符号ＰＮから生成される。
【００４０】
拡散符号１１Ｓは、部分符号ＰＮ０〜ＰＮ３と、これ以外の区間のベースバンド信号１０Ｓをマスクするための符号値「０」とから構成されている。
部分符号ＰＮ０〜ＰＮ３は、元の拡散符号ＰＮを送信機１の数以上で分割したものであり、図７の例では、１シンボル当たり３１チップ長のＰＮを、８チップ長のＰＮ０〜ＰＮ２と７チップ長のＰＮ３に分割している。例えば、送信機１Ａで用いられる部分符号ＰＮ０は、時間区間Ｔ０〜Ｔ１に相当するＰＮの先頭から８チップ長の符号で構成され、残りの９チップ目から３１チップ目までは「０」となる。
【００４１】
ここで、各送信機１Ａ〜１Ｄでそれぞれの拡散符号１１Ｓを用いて同一ベースバンド信号１０Ｓを周波数拡散した場合、各送信機１Ａ〜１Ｄでは、その部分符号ＰＮ０〜ＰＮ３に対応する区間だけベースバンド信号１０Ｓをそれぞれ周波数拡散することになる。このようにして、乗算器１２から得られた変調信号１２Ｓに基づき個別の部分信号ＳＡ〜ＳＤからなる送信信号１６Ｓをそれぞれ生成し、これらを電波としてアンテナ１１７から送信する。
受信機２では、各送信機１Ａ〜１Ｄから送信された送信信号１６Ｓの電波がアンテナ２１で同期して受信される。
【００４２】
この際、受信機２で、各送信信号１６Ｓに含まれる部分符号ＰＮ０〜ＰＮ３に対応する部分信号ＳＡ〜ＳＤが連続して受信された場合、これら電波は合成されて１つの送信機から送信された電波と等しくなる。したがって、拡散符号ＰＮを用いて逆拡散処理することにより、元のベースバンド信号２７Ｓを復調できる。
また、部分信号ＳＡ〜ＳＤのいずれかが他の部分信号と１チップ分以上重複しあるいは離間した場合、拡散符号ＰＮで正常に逆拡散されず、元のベースバンド信号を復調できない。
【００４３】
このように、本実施の形態では、送信機１Ａ〜１Ｄで、所定符号長の拡散符号ＰＮのうち当該送信機に対応する一部分からなる部分符号ＰＮ０〜ＰＮ３を用いてベースバンド信号を周波数拡散することにより部分信号ＳＡ〜ＳＤを生成して送信し、受信機で、各送信機１Ａ〜１Ｄからの電波を受信して得られた連続する受信信号２１Ｓを所定符号長の拡散符号ＰＮで逆拡散することにより元のデータを復調するようにしたので、拡散符号ＰＮのチップ幅（チップレート）に応じた精度で通信可能範囲を正確に限定できる。
【００４４】
また、他の通信システムの送信機からの電波と混信した場合でも、固有の拡散符号を用いることにより所望のベースバンド信号を正確に再生できる。
また、部分符号ＰＮ０〜ＰＮ３と他の時間区間をマスクする値からなる拡散符号１１Ｓを用いて部分信号ＳＡ〜ＳＤを生成するようにしたので、新たな回路構成を必要とすること無く、一般的なスペクトラム拡散方式で用いるものと同様の回路構成で各送信機１Ａ〜１Ｄに固有の部分信号ＳＡ〜ＳＤを生成できる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、各送信機１Ａ〜１Ｄにおいて、部分符号ＰＮ０〜ＰＮ３からなる拡散符号１１Ｓを用いてそれぞれ個別の部分信号ＳＡ〜ＳＤを生成する場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、他の構成で部分信号ＳＡ〜ＳＤを生成してもよい。
例えば、各送信機１Ａ〜１Ｄの乗算器１２と乗算器１４との間にゲート回路をそれぞれ設け、拡散符号ＰＮを用いてベースバンド信号１０Ｓを周波数拡散して変調信号１２Ｓを生成した後、ゲート回路で個々の送信機１Ａ〜１Ｄに対応する時間区間だけ変調信号１２Ｓを出力することにより、乗算器１４でそれぞれの部分信号ＳＡ〜ＳＤを生成するようにしてもよい。
【００４６】
また、本実施の形態では、送信機１の乗算器１４において、変調信号１２Ｓに基づきキャリア信号１３Ｓをオンオフキーイング変調する場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、変調信号１２Ｓに基づきキャリア信号１３ＳをＡＭ変調する構成であれば、任意の構成を適用できる。
また、本実施の形態では、スペクトラム拡散方式に基づき部分信号ＳＡ〜ＳＤを生成する場合を例として説明したが、部分信号生成のベースとなる通信方式についてはこれに限定されるものではなく、他の通信方式に基づき部分信号を生成してもよい。
【００４７】
［第２の実施の形態］
次に、図８を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる無線通信システムについて説明する。図８は本発明の第２の実施の形態にかかる無線通信システムで用いられる送信機の構成を示すブロック図である。
前述した第１の実施の形態では、各送信機１Ａ〜１Ｄからそれぞれ同じ送信電力で電波を送信する場合を例として説明したが、本実施の形態では、各送信機１Ａ〜１Ｄの送信電力を個別に設定して、通信可能範囲を所望の地点に設定可能としたものである。
【００４８】
前述した第１の実施の形態（図２参照）と比較して、この送信機１（１Ａ〜１Ｄ）は、送信電力を調整する手段として送信電力制御部１８を追加したものであり、他の構成については前述と同様である。図８において、図２と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
送信電力制御部１８は、予め各送信機１Ａ〜１Ｄに設定した固有の送信電力を指示する制御信号１８ＳをＰＡ１５に出力し、ＰＡ１５の増幅率を制御することにより、所望の送信電力とする回路部である。
【００４９】
［第２の実施の形態の動作］
次に、図９および図１０を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる無線通信システムの動作について説明する。図９は各送信機１Ａ〜１Ｄの送信信号１６Ｓおよび受信機２の受信信号２１Ｓを示すタイミングチャートである。図１０は復調限界で決定される通信可能範囲を示す説明図である。
【００５０】
各送信機１Ａ〜１Ｄでは、予め送信電力制御部１８にそれぞれ固有の送信電力ＰＷ１〜ＰＷ４が設定されており、各送信電力制御部１８は、それぞれ対応する送信電力ＰＷ１〜ＰＷ４に応じた増幅率を指示する制御信号１８Ｓを出力する。
これにより、各送信機１Ａ〜１Ｄに固有の部分信号ＳＡ〜ＳＤからなる送信信号１６Ｓは、図９に示すように、所望の送信電力ＰＷ１〜ＰＷ４で送信され、送信開始タイミングＴ０からΔｔ後のタイミングｔ０に受信機２へ到達し、順に受信されることになる。
【００５１】
ここで、図１０に示すように、例えば地点Ｑを中心とする同一円周上の地点ＰＡ〜ＰＤに各送信機１Ａ〜１Ｄを配置し、送信機１Ａ，１Ｃの送信電力を第１の実施の形態と等しい基準電力ＰＷ１（＝ＰＷ３）とし、送信機１Ｂの送信電力ＰＷ２をＰＷ１より大きくし、送信機１Ｄの送信電力ＰＷ４をＰＷ１より小さくした場合、各送信機１Ａ〜１Ｄの送信電力で決定される復調限界３Ａ〜３Ｄで囲まれる通信可能範囲は、元の受信地点Ｑより送信機１Ｄ側の地点Ｑ’となる。
【００５２】
このように、本実施の形態では、各送信機１Ａ〜１ＤにＰＡ１５の増幅率を制御する送信電力制御部１８を設け、予め設定した個別の送信電力で各送信機１Ａ〜１Ｄから電波を送信するようにしたので、各送信機１Ａ〜１Ｄの設置位置を変えることなく、通信可能範囲を任意に設定することができる。
【００５３】
［第３の実施の形態］
次に、図１１を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる無線通信システムについて説明する。図１１は本発明の第３の実施の形態にかかる無線通信システムで用いられる送信機の構成を示すブロック図である。
前述した第１の実施の形態では、各送信機１Ａ〜１Ｄからそれぞれ同じ送信タイミングで電波を送信する場合を例として説明したが、本実施の形態では、各送信機１Ａ〜１Ｄの送信タイミングを個別に設定して、通信可能範囲を所望の地点に設定可能としたものである。
【００５４】
前述した第１の実施の形態（図２参照）と比較して、この送信機１（１Ａ〜１Ｄ）は、送信タイミングを調整する手段として乗算器１２と乗算器１４の間にタイミング制御部１９を追加したものであり、他の構成については前述と同様である。図１１において、図２と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
タイミング制御部１９は、乗算器１２で生成された変調信号１２Ｓを入力とし、予め各送信機１Ａ〜１Ｄに設定した固有の送信タイミングで変調信号１９Ｓとして乗算器１４へ出力する回路部である。
【００５５】
［第３の実施の形態の動作］
次に、図１２および図１３を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる無線通信システムの動作について説明する。図１２は各送信機１Ａ〜１Ｄの送信信号１６Ｓおよび受信機２の受信信号２１Ｓを示すタイミングチャートである。図１３は同時到達ラインで決定される通信可能範囲を示す説明図である。
【００５６】
各送信機１Ａ〜１Ｄでは、予めタイミング制御部１９にそれぞれ固有の送信タイミングΔｔ１〜Δｔ４が設定されており、各タイミング制御部１９は、送信開始タイミングＴ０からそれぞれ対応する送信タイミングΔｔ１〜Δｔ４だけ遅延させて変調信号１９Ｓを出力する。
これにより、各送信機１Ａ〜１Ｄに固有の部分信号ＳＡ〜ＳＤからなる送信信号１６Ｓは、図１２に示すように、送信開始タイミングＴ０に対して所望の送信タイミングΔｔ１〜Δｔ４で送信され、送信開始タイミングＴ０からΔｔ後のタイミングｔ０に受信機２へ到達し、順に受信されることになる。
【００５７】
ここで、図１３に示すように、例えば地点Ｑを中心とする同一円周上の地点ＰＡ〜ＰＤに各送信機１Ａ〜１Ｄを配置し、送信機１Ｂの送信タイミングΔｔ２をＴ０と等しくし（Δｔ２＝０）、送信機１Ａ，１Ｃの送信タイミングをＴ０からΔｔ１（＝Δｔ３）だけ遅延させ、送信機１Ｄの送信タイミングをＴ０からΔｔ４（＞Δｔ１）だけ遅延させた場合、各送信機１Ａ〜１Ｄの送信タイミングで決定される同時到達ライン４Ａ〜４Ｄで囲まれる通信可能範囲は、元の受信地点Ｑより送信機１Ｄ側の地点Ｑ’となる。
【００５８】
このように、本実施の形態では、各送信機１Ａ〜１Ｄに送信タイミングを制御するタイミング制御部１９を設け、予め設定した個別の送信タイミングで各送信機１Ａ〜１Ｄから電波を送信するようにしたので、各送信機１Ａ〜１Ｄの設置位置を変えることなく、通信可能範囲を任意に設定することができる。
【００５９】
［第４の実施の形態］
次に、図１４を参照して、本発明の第４の実施の形態にかかる無線通信システムについて説明する。図１４は本発明の第４の実施の形態にかかる無線通信システムで、復調限界で決定される通信可能範囲を示す説明図である。
前述した第２の実施の形態では、各送信機１Ａ〜１Ｄから電波を送信する送信電力を調整する場合を例として説明したが、本実施の形態では、所望の通信可能範囲に対する各送信機１Ａ〜１Ｄの配置位置により送信電力を個別に調整して、通信可能範囲を所望の地点に設定するようにしたものである。
【００６０】
本実施の形態で用いる送信機１Ａ〜１Ｄの構成図、および各送信機１Ａ〜１Ｄの送信信号１６Ｓおよび受信機２の受信信号２１Ｓを示すタイミングチャートは、前述した第１の実施の形態の図２および図４と同じであり、ここでの詳細な説明は省略する。
例えば、図１４に示すように、地点Ｑを中心とする同一円周上の地点ＰＡに送信機１Ａを配置し、送信機１Ｂを元の地点ＰＢから円周の内側へ移動した地点ＰＢ’に配置し、送信機１Ｃを元の地点ＰＣから円周上を送信機１Ｄ側へ移動した地点ＰＣ’に配置し、送信機１Ｄを元の地点ＰＤから円周の外側へ移動した地点ＰＤ’に配置した場合、各送信機１Ａ〜１Ｄの送信電力で決定される復調限界３Ａ〜３Ｄで囲まれる通信可能範囲は、元の受信地点Ｑより送信機１Ｄ側の地点Ｑ’となる。
【００６１】
このように、本実施の形態では、所望の通信可能範囲に対する各送信機１Ａ〜１Ｄの配置位置により送信電力を個別に設定するようにしたので、各送信機１Ａ〜１Ｄで送信電力を調整するための構成を必要とすることなく通信可能範囲を任意に設定することができる。なお、各送信機１Ａ〜１Ｄでの送信電力自体は、互いに等しくてもよく異なっていてもよい。
【００６２】
［第５の実施の形態］
次に、図１５を参照して、本発明の第５の実施の形態にかかる無線通信システムについて説明する。図１５は本発明の第５の実施の形態にかかる無線通信システムで、同時到達ラインで決定される通信可能範囲を示す説明図である。
前述した第３の実施の形態では、各送信機１Ａ〜１Ｄから電波を送信する送信タイミングを調整する場合を例として説明したが、本実施の形態では、所望の通信可能範囲に対する各送信機１Ａ〜１Ｄの配置位置により送信タイミングを個別に調整して、通信可能範囲を所望の地点に設定するようにしたものである。
【００６３】
本実施の形態で用いる送信機１Ａ〜１Ｄの構成図、および各送信機１Ａ〜１Ｄの送信信号１６Ｓおよび受信機２の受信信号２１Ｓを示すタイミングチャートは、前述した第１の実施の形態の図２および図４と同じであり、ここでの詳細な説明は省略する。
例えば、図１５に示すように、地点Ｑを中心とする同一円周上の地点ＰＡに送信機１Ａを配置し、送信機１Ｂを元の地点ＰＢから円周の内側へ移動した地点ＰＢ’に配置し、送信機１Ｃを元の地点ＰＣから円周上を送信機１Ｄ側へ移動した地点ＰＣ’に配置し、送信機１Ｄを元の地点ＰＤから円周の外側へ移動した地点ＰＤ’に配置した場合、各送信機１Ａ〜１Ｄの送信タイミングで決定される同時到達ライン４Ａ〜４Ｄで囲まれる通信可能範囲は、元の受信地点Ｑより送信機１Ｄ側の地点Ｑ’となる。
【００６４】
このように、本実施の形態では、所望の通信可能範囲に対する各送信機１Ａ〜１Ｄの配置位置により送信タイミングを個別に調整するようにしたので、各送信機１Ａ〜１Ｄの送信タイミングを調整する構成を必要とすることなく通信可能範囲を任意に設定することができる。なお、各送信機１Ａ〜１Ｄでの送信タイミング自体は、互いに等しくてもよく異なっていてもよい。
【００６５】
［第６の実施の形態］
次に、図１６および図１７を参照して、本発明の第６の実施の形態にかかる無線通信システムについて説明する。図１６は本発明の第６の実施の形態にかかる無線通信システムで用いられる送信機の構成を示すブロック図である。図１７は本発明の第６の実施の形態にかかる無線通信システムで用いられる受信機の構成を示すブロック図である。
本実施の形態にかかる無線通信システムは、スペクトラム拡散方式によりキャリア信号を用いずに無線通信する送信機および受信機から構成されている。
【００６６】
この送信機には、図１６に示すように、拡散符号発生器１１、乗算器１２、信号発生手段１８、ＰＡ１５、ＢＰＦ１６、およびアンテナ１７が設けられており、前述した第１の実施の形態にかかる送信機（図２参照）と比較して、局部発振器１３および乗算器１４に代えて、信号発生手段１８が設けられている。信号発生手段１８は、乗算器１２からの変調信号１２Ｓのうち、直流（ＤＣ）付近の周波数成分を抑制し、変調信号１２Ｓの立ち上がりおよび立ち下がりに応じて生成されるパルス信号を被変調信号１８ＳとしてＰＡ１５へ出力する。
また受信機には、図１７に示すように、アンテナ２１、ＢＰＦ２２、ＬＮＡ２３、拡散符号発生器２６、および逆拡散処理部２７が設けられており、前述した第１の実施の形態にかかる受信機（図３参照）と比較して、局部発振器２４および乗算器２５が省かれている。
【００６７】
これら送信機および受信機は、周波数拡散されたベースバンド信号を、キャリア信号を用いることなくそのまま送受信することにより無線通信を行うものであるが、前述した第１の実施の形態の送信機と同様に、各送信機１Ａ〜１Ｄで、所望のデータを変換処理して得られる１つの送信信号のうち当該送信機に対応する時間区間の部分信号を電波としてそれぞれ送信し、受信機２で、各送信機１Ａ〜１Ｄから送信された電波を１つの送信信号として受信し、この送信信号から元のデータを再生するようにしたので、これら電波の電界強度や送信タイミングで決定される地点でのみ通信可能とすることができ、スペクトラム拡散方式によりキャリア信号を用いずに無線通信する無線通信システムに対しても第１の実施の形態を適用できることがわかる。
【００６８】
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態を、スペクトラム拡散方式によりキャリア信号を用いずに無線通信する無線通信システムに適用した場合を例として説明したが、前述した第２〜第５の実施の形態についても同様にしてスペクトラム拡散方式によりキャリア信号を用いずに無線通信する無線通信システムに適用することができ、それぞれ前述と同様の作用効果が得られる。
【００６９】
なお、以上で説明した各実施の形態については、それぞれ単独で実施してもよいが、複数の実施の形態を組み合わせて実施してもよい。
また、各実施の形態では、無線通信システムが４つの送信機と１つの受信機から構成それる場合を例として説明したが、これら送信機および受信機の数については上記に限定されるものではなく、少なくとも２つの送信機１と１つの受信機２とを有する無線通信システムであれば本実施の形態を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる無線通信システムの構成例である。
【図２】図１の無線通信システムで用いる送信機の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の無線通信システムで用いる受信機の構成を示すブロック図である。
【図４】各送信機の送信信号および受信機の受信信号を示すタイミングチャートである。
【図５】復調限界で決定される通信可能範囲を示す説明図である。
【図６】同時到達ラインで決定される通信可能範囲を示す説明図である。
【図７】各送信機における部分信号の生成を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の第２の実施の形態にかかる無線通信システムで用いる送信機の構成を示すブロック図である。
【図９】各送信機の送信信号および受信機の受信信号を示すタイミングチャートである。
【図１０】復調限界で決定される通信可能範囲を示す説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態にかかる無線通信システムで用いる送信機の構成を示すブロック図である。
【図１２】各送信機の送信信号および受信機の受信信号を示すタイミングチャートである。
【図１３】同時到達ラインで決定される通信可能範囲を示す説明図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態にかかる無線通信システムにより復調限界で決定される通信可能範囲を示す説明図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態にかかる無線通信システムにより同時到達ラインで決定される通信可能範囲を示す説明図である。
【図１６】本発明の第６の実施の形態にかかる無線通信システムで用いる送信機の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第６の実施の形態にかかる無線通信システムで用いる受信機の構成を示すブロック図である。
【図１８】従来の無線通信システムで用いる送信機の構成を示すブロック図である。
【図１９】従来の無線通信システムで用いる受信機の構成を示すブロック図である。
【図２０】従来の無線通信システムによる通信可能範囲例である。
【符号の説明】
【００７１】
１１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…送信機、１０Ｓ…ベースバンド信号、１１…拡散符号発生器、１１Ｓ…拡散符号、１２…乗算器、１２Ｓ…変調信号、１３…局部発振器、１３Ｓ…キャリア信号、１４…乗算器、１４Ｓ…被変調信号、１５…電力増幅器（ＰＡ）、１５Ｓ，１６Ｓ…送信信号、１６…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、１７…アンテナ、１８…送信電力制御部、１８Ｓ…制御信号、１９…タイミング制御部、１９Ｓ…変調信号、２…受信機、２１…アンテナ、２１Ｓ，２２Ｓ，２３Ｓ…受信信号、２２…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、２３…ローノイズアンプ（ＬＮＡ）、２４…局部発振器、２４Ｓ…局部発振信号、２５…乗算器、２５Ｓ…変調信号、２６…拡散符号発生器、２６Ｓ…拡散符号、２７…逆拡散処理部、２７Ｓ…ベースバンド信号、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ…復調限界、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ…同時到達ライン、ＰＮ０，ＰＮ１，ＰＮ２，ＰＮ３…部分符号、ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ…部分信号、ＰＷ１，ＰＷ２，ＰＷ３，ＰＷ４…送信電力、Δｔ１，Δｔ２…送信タイミング、ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤ，ＰＡ’，ＰＢ’，ＰＣ’，ＰＤ’…送信地点、Ｑ，Ｑ’…受信地点。
【図１】
2005159629.tif 000003
【図２】
2005159629.tif 000004
【図３】
2005159629.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005159629.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005159629.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005159629.tif 000011
【図１０】
2005159629.tif 000012
【図１１】
2005159629.tif 000013
【図１２】
2005159629.tif 000014
【図１３】
2005159629.tif 000015
【図１４】
2005159629.tif 000016
【図１５】
2005159629.tif 000017
【図１６】
2005159629.tif 000018
【図１７】
2005159629.tif 000019
【図１８】
2005159629.tif 000020
【図１９】
2005159629.tif 000021
【図２０】
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