(57)【要約】【課題】本発明は送信信号に応じてカオス信号を振幅変調して様々な勾配を有するカオス信号を送信出来るパルスシェーピング技法を用いたカオス信号送信装置に関する。【解決手段】送信信号の波形を変換する波形変換部と、カオス信号を生成するカオス信号生成部と、波形変換部からの波形変換された送信信号に応じてカオス信号生成部からのカオス信号を振幅変調する変調部と、を含み、受信装置において送信装置との精密な距離測定が出来るようにすることを特徴とするパルスシェーピング技法を用いたカオス信号送信装置が提供される。【選択図】図３
2007267385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号の波形を変換する波形変換部と、
カオス信号を生成するカオス信号生成部と、
前記波形変換部からの波形変換された送信信号に応じて前記カオス信号生成部からのカオス信号を振幅変調する変調部と、
を含み、受信装置において送信装置との精密な距離測定が出来るようにすることを特徴とするパルスシェーピング技法を用いたカオス信号送信装置。
【請求項２】
前記変調部からの変調されたカオス信号を予め設定された帯域で通過させて出力する帯域通過フィルタ部と、
前記帯域通過フィルタ部からの帯域通過されたカオス信号を所定の大きさに増幅する増幅部と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のパルスシェーピング技法を用いたカオス信号送信装置。
【請求項３】
前記変調部は、前記波形変換部からの波形変換された送信信号と前記カオス信号生成部からのカオス信号を混合して、前記カオス信号を振幅変調するミキサーで構成されることを特徴とする請求項１に記載のパルスシェーピング技法を用いたカオス信号送信装置。
【請求項４】
前記波形変換部は、前記送信信号の高周波成分を遮断して前記送信信号の波形を変換することを特徴とする請求項１に記載のパルスシェーピング技法を用いたカオス信号送信装置。
【請求項５】
前記波形変換部は、低周波通過フィルタから成ることを特徴とする請求項４に記載のパルスシェーピング技法を用いたカオス信号送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カオス信号送信装置に関するものであって、より詳細には、波形変換された送信信号に応じてカオス信号を振幅変調して様々な勾配を有するカオス信号を送信出来るパルスシェーピング技法を用いたカオス信号送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にカオス信号（Ｃｈａｏｔｉｃ  Ｓｉｇｎａｌ）は、非周期性信号であって、特定の位相が存在せず広帯域という特徴を有する。通常の定形波信号は、時間による規則的な位相を有するので他位相の干渉信号が加わった時、信号が歪曲したり相殺することが出来る。しかし、カオス信号は明確な位相を有しないため、他位相の信号または干渉信号が流入しても干渉が生じないので、情報が入っているデータ信号が保護できるという長所がある。また、周波数の分析的な側面でも、カオス信号は広帯域範囲で周期に関係なく一定の大きさを有するエネルギー効率に優れる信号である。
【０００３】
このようなカオス信号を情報伝送に適するよう搬送波として利用する場合、スパイク（Ｓｐｉｋｅ）が少ないため、モデムにおいて時間ホッピング（Ｔｉｍｅ  ｈｏｐｐｉｎｇ）等のような別途のコーディング（Ｃｏｄｉｎｇ）が不要で、簡単な変調方式であるＯＯＫ（Ｏｎ−Ｏｆｆ  Ｋｅｙｉｎｇ）方式を用いて簡単な送信装置または受信装置を具現することが出来る。
【０００４】
一方、カオス信号を用いた従来の変調方法によると、原則的には搬送周波数の１０〜２０％までの帯域幅を用いて信号を伝送することが出来る。しかし、このような通常の変調方式は、非常に複雑な技術的解釈が要される短所がある。
【０００５】
このような短所にも係わらず、カオス信号を利用すると、システムの些細な変化を通じてカオス信号を制御することができ、より向上された電力効率を有する通信システムを具現することが出来ることと、本質的に広い周波数帯域に拡散する連続的なスペクトラムを有するので、広帯域に亘って損失されないエネルギースペクトラムを持って変調に利用し得ることなどの多くの長所があり、超広帯域を使用する送信装置または受信装置にカオス信号を利用しようとする試みが行われている。
【０００６】
図１は、従来のカオス信号送信装置のブロック図である。
図１を参照すると、従来のカオス信号送信装置は、カオス信号を生成するカオス信号生成部１０と、上記カオス信号生成部１０からのカオス信号を変調する変調部２０と、上記変調部２０によって変調されたカオス信号を増幅する増幅部３０とを含む。
【０００７】
上記変調部２０は、使用者が送信しようとする送信データに応じて上記カオス信号生成部１０からのカオス信号をＯＯＫ方式に変調する。
【０００８】
上記増幅部３０は、上記変調部２０からの変調されたカオス信号を所定の大きさに増幅してアンテナを通じて送信する。
【０００９】
上記使用者が送信しようとする送信データは送信信号に変形される。上記送信信号には主にパルス形態の球形波が使用される。例えば、上記送信信号が「１０１１０１」の場合上記変調部２０は、上記送信信号に応じて「１」の場合上記カオス信号生成部１０からのカオス信号をオン（Ｏｎ）スイッチングして上記カオス信号を出力し、「０」の場合上記カオス信号をオフ（Ｏｆｆ）スイッチングして上記カオス信号を出力しないようにして、上記送信信号に応じてカオス信号をＯＯＫ方式に変調する。上記送信信号に応じて変調されたカオス信号は、上記増幅部３０を通じて増幅され伝送される。上記変調されたカオス信号が受信装置から受信された結果は図２を参照して説明する。
【００１０】
図２は、従来のカオス信号を用いた超広帯域送信装置から出力された信号の受信相関結果の一例を示したグラフである。
【００１１】
図２を参照すると、上記グラフは、例えば送信信号が「１０１１０１」の場合受信装置に受信された時間による相関結果を示し、上記グラフの最低点（Ａ１）は「０」を示し、最高点（Ｂ１）は「１」を示す。Ｃ１は上記最低点（Ａ１）から最高点（Ｂ１）までの勾配を示す。また、送信データが球形波であるため包絡線検出器（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）と相関器（Ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ）とから成る受信装置に受信された波形は、三角波あるいは三角波の連続で示される。
【００１２】
一方、超広帯域送信装置において送信装置と受信装置との間の距離測定は、送信装置から送信した信号を受信装置で相関（Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）し、その結果のうち最低点から最高点に到達する時間を感知して再び送信装置に再伝送することで、相互間の距離を測定する。上記受信装置は、伝送を受けた信号の相関結果において、最低点から最高点までの勾配の変化により最高点を判断する。このような距離測定は、距離によって送信に使用される電力を調節する効率性と直結する重要な要因である。
【００１３】
しかしながら、従来の超広帯域送信装置は、図２のグラフに図示された通り、最低点（Ａ１）から最高点（Ｂ１）に異たる勾配（Ｃ１）の変化が少ないため、最高点（Ｂ１）を判断するのは容易でない。これによって、上記受信装置において、最低点（Ａ１）から最高点（Ｂ１）まで到達する時間を正確に感知し難いため、精密な距離測定が困難であるという問題点がある。また、送信装置と受信装置との間の精密な距離測定が成されず、信号を送信するにおいて必要以上に送信電力を使用してしまい送信電力効率を低下させる問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上述の問題点を解決するためのもので、その目的は、ＯＯＫ変調方式を使用せず、波形変換された送信信号に応じてカオス信号を振幅変調して送信装置と受信装置との間の精密な距離測定を可能とするカオス信号送信装置を提供することである。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、送信装置と受信装置との間の精密な距離測定を通じて必要な分だけの送信電力を使用することにより、送信電力の効率性を増大させたカオス信号送信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の目的を達成すべく、本発明は、送信信号の波形を変換する波形変換部と、カオス信号を生成するカオス信号生成部と、上記波形変換部からの波形変換された送信信号に応じて上記カオス信号生成部からのカオス信号を振幅変調する変調部とを含む。
【００１７】
また、本発明によるカオス信号送信装置は、上記変調部からの変調されたカオス信号を予め設定された帯域で通過させ出力する帯域通過フィルタ部と、上記帯域通過フィルタ部からの帯域通過されたカオス信号を所定の大きさに増幅する増幅部とをさらに含む。
【００１８】
本発明によると、上記変調部は、上記波形変換部からの波形変換された送信信号と上記カオス信号生成部からのカオス信号を混合して、上記カオス信号を振幅変調するミキサーから構成されることを特徴とする。
【００１９】
また本発明によると、前記波形変換部は、前記送信信号の高周波成分を遮断して前記送信信号の波形を変換することができ、前記波形変換部は、低周波通過フィルタから成ることが出来る。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、波形変換された送信信号に応じてカオス信号を振幅変調して変調されたカオス信号の最高点に異たる勾配の変化を多様にすることにより、送信装置と受信装置との間の距離測定を精密に出来る効果がある。また、送信装置と受信装置との間の距離を精密に測定して信号送信に必要な分だけの電力を使用することにより、送信電力を効率的に制御できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照に本発明の好ましい実施形態について詳しく説明する。
図３は、本発明によるカオス信号送信装置の構成を示したブロック図である。
図３を参照すると、本発明によるカオス信号送信装置は、送信信号を波形変換する波形変換部１００と、カオス信号を生成するカオス信号生成部２００と、上記波形変換部１００からの送信信号に応じて上記カオス信号生成部２００からのカオス信号を変調する変調部３００とを含む。
【００２２】
先ず、使用者が送信しようとする送信データが存在する。上記送信データは「０」と「１」から成っている。上記送信データは、送信信号に変形される。上記送信信号は、好ましくはパルス形態の球形波であり得る。
【００２３】
上記波形変換部１００は、上記送信信号の波形を変換する。即ち、上記波形変換部１００は上記送信信号の波形を変換させるパルスシェーピングフィルタ（Ｐｕｌｓｅ  Ｓｈａｐｉｎｇ  ｆｉｌｔｅｒ）で構成され得る。上記パルスシェーピングフィルタは、上記送信信号の高周波成分を遮断し、低周波成分を通過させる一種の低域通過フィルタである。上記送信信号が球形波の場合、上記波形変換部１００によって上記球形波の送信信号のうち低周波帯域が通過され、正弦波と類似な形態を有する多次関数の送信信号になり得る。上記波形変換された送信信号は上記変調部３００へ伝達される。
【００２４】
上記カオス信号生成部２００は、カオス信号を生成して上記変調部３００へ供給する。上記カオス信号は、特定の位相がないエネルギーを有する信号である。一方、上記送信信号は大きさのみ有している信号で、伝送に必要なエネルギーを有していない。従って、上記カオス信号は、伝送に必要なエネルギー源を上記送信信号へ提供する。即ち、上記カオス信号は上記低周波通過された送信信号に応じて変調される。上記カオス信号の変調は、上記変調部３００によって成される。
【００２５】
上記変調部３００は、上記カオス信号生成部２００からのカオス信号を、上記波形変換部１００からの波形変換された送信信号に応じて振幅変調する。好ましくは、上記変調部３００は、上記波形変換部１００からの波形変換された送信信号と上記カオス信号生成部からのカオス信号とを混合して、上記波形変換された送信信号に応じて上記カオス信号を振幅変調するミキサーで構成されることが出来る。
【００２６】
上記変調部３００を構成するミキサーは、上記波形変換された送信信号の周波数と上記カオス信号の周波数の和及び差を用いて、上記波形変換された送信信号と上記カオス信号を混合して上記波形変換された送信信号に応じて上記カオス信号を振幅変調する。
【００２７】
例えば、上記送信信号の周波数が１ＭＨｚで、上記カオス信号の周波数帯域が３．０ＧＨｚ乃至５．０ＧＨｚの場合、上記変調部３００を構成するミキサーによって振幅変調されたカオス信号の周波数帯域は２．９９９ＧＨｚ乃至５．００１ＧＨｚであり、上記振幅変調されたカオス信号の振幅は上記送信信号の振幅による。
【００２８】
上記カオス信号は、広帯域の周波数を有する。これによって、上記変調部３００を構成するミキサーは、広帯域の周波数特性を有するミキサーであることが好ましい。
【００２９】
本発明によるカオス信号送信装置は、帯域通過フィルタ部４００及び増幅部５００をさらに含むことが出来る。
【００３０】
上記帯域通過フィルタ部４００は、上記変調部３００からのカオス信号のうち予め設定された帯域の信号を通過させる。上記カオス信号は、特定の一つの位相を有せず、複数の位相が相互混合され、多くの周波数成分を含む信号である。また、上記変調部３００は、ミキサーで構成され上記低周波通過された送信信号とカオス信号とを混合して、上記カオス信号を振幅変調するが、この際、上記送信信号とカオス信号の不要な高調波成分などの所望としないノイズが生成され得る。従って、上記帯域通過フィルタ部４００は、上記変調されたカオス信号を予め設定された帯域で通過させ、上記変調されたカオス信号のうち不要な周波数帯域及び所望としないノイズ等を遮断して所望の周波数帯域のカオス信号を提供することが出来る。
【００３１】
上記増幅部５００は、上記帯域通過フィルタ部４００からの帯域通過されたカオス信号を所定の大きさに増幅して伝送する。上記カオス信号は、所定の大きさを有しているが、大気中に伝送されると上記カオス信号の大きさは伝送距離が増えることにつれ段々減っていく。従って、上記増幅部５００は上記カオス信号を、アンテナを通じて大気中に送信するに十分な大きさに増幅する。
【００３２】
図４の（ａ）乃至（ｄ）は、本発明によるカオス信号送信装置の信号変調過程の一例を示したグラフである。
【００３３】
図４において横軸は時間を表し、縦軸は出力の強さを示す。
図４の（ａ）は使用者が送信しようとする送信データを表し、図４の（ｂ）は上記送信データが変形された球形波の送信信号を示す。
【００３４】
上記球形波の送信信号は、上記波形変換部１００によって波形変換される。上記波形変換された送信信号は、上記波形変換部１００によって低周波帯域が通過され図４の（ｃ）のように正弦波と類似な波形を有する送信信号に示される。
【００３５】
図４の（ｄ）は、上記変調部３００によって上記波形変換された送信信号に応じて振幅変調されたカオス信号を示す。
【００３６】
図５は、本発明によるカオス信号送信装置から送信されたカオス信号の受信相関結果の一例を示したグラフである。
【００３７】
図５のグラフにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は相関結果を示す。
上記相関結果は、上記変調されたカオス信号が受信装置に受信され、上記受信装置に含まれた包絡線検出器（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）と相関器（Ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ）を通じて示される時間による相関結果である。
【００３８】
以下、図面を参照に本発明の作用及び効果について説明する。
図３及び図４の（ａ）乃至（ｄ）を参照すると、先ず、使用者が送信しようとする送信データが存在する。例えば、図４の（ａ）のように上記送信データが「１０１１０１」であれば、このような送信データが変形された送信信号は図４の（ｂ）のような球形波の送信信号であり得る。
【００３９】
上記球形波の送信信号は、上記波形変換部１００によって波形変換される。図４の（ｃ）を参照すると、上記波形変換部１００によって低周波帯域が通過され、波形変換された送信信号は正弦波と類似な波形を有する送信信号に示される。
【００４０】
上記変調部３００は、上記波形変換された送信信号に応じて上記カオス信号生成部からのカオス信号を振幅変調する。上記変調部３００は、ミキサーで構成され、上記波形変換された送信信号と上記カオス信号を混合することにより、上記低周波通過された送信信号に応じて上記カオス信号を振幅変調する。上記振幅変調されたカオス信号は図４の（ｄ）のように示される。
【００４１】
図２乃至図５を参照すると、図４の（ｂ）のＡ２とＢ２は、上記球形波の送信信号の最低点（Ａ２）と最高点（Ｂ２）を示し、Ｃ２は最低点（Ａ２）から最高点（Ｂ２）に異たる勾配を示す。
【００４２】
図４の（ｂ）を参照すると、最高点（Ｂ２）に異たる勾配（Ｃ２）の変化がないことが分かる。
【００４３】
本発明によるカオス信号送信装置は、上記送信信号を波形変換して上記波形変換された送信信号に応じてカオス信号を変調して受信装置に伝送する。受信装置に伝送された上記カオス信号の相関結果は図５のように示される。
【００４４】
図５のＣ３は、最低点（Ａ３）から最高点（Ｂ３）に異たる勾配を示す。上記送信信号を低周波通過して、上記送信信号に応じて振幅変調された後、送信されたカオス信号の受信装置からみた相関結果は、Ｃ３のように最高点（Ｂ３）に異たる勾配に変化が生じることが分かる。
【００４５】
即ち、図５のＣ３と図２のＣ１を比較してみると、従来の送信装置により変調されたカオス信号の最低点（Ａ１）から最高点（Ｂ１）に異たる勾配（Ｃ１）は変化のない直線である反面、本発明の送信装置に応じて変調されたカオス信号の最高点（Ｂ３）に異たる勾配（Ｃ３）は様々な変化を示していることが分かる。
【００４６】
従来の送信装置により変調されたカオス信号は、最高点に到達する勾配に変化がないため、受信装置では上記カオス信号が最高点（Ｂ１）に到達した後上記最高点（Ｂ１）を認識することが可能であった。
【００４７】
一方、本発明の送信装置に応じて変調されたカオス信号は、最高点に到達する勾配に変化があるため、受信装置では上記カオス信号が最高点（Ｂ３）に近くなるほど勾配（Ｃ３）に変化を感知して最高点（Ｂ３）を予め予測することが出来る。これによって、受信装置では変調されたカオス信号の最高点を正確に認識することが出来る。従って、受信装置では上記変調されたカオス信号の最低点から最高点に異たる時間を正確に感知することができ、送信装置と受信装置との間の精密な距離測定を可能とする。
【００４８】
本発明は、上述の実施形態及び添付の図面によって限定されず、添付の請求範囲によって限定しようとする。また、本発明は請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で様々な形態の置換、変形及び変更が可能ということは、当技術分野の通常の知識を有している者には自明である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来のカオス信号送信装置の構成を示したブロック図である。
【図２】従来のカオス信号送信装置から送信されたカオス信号の受信相関結果の一例を示したグラフである。
【図３】本発明によるカオス信号送信装置の構成を示したブロック図である。
【図４】本発明によるカオス信号送信装置の信号変調過程の一例を示したグラフである。
【図５】本発明によるカオス信号送信装置から送信されたカオス信号の受信相関結果の一例を示したグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１００  波形変換部
２００  カオス信号生成部
３００  変調部
４００  帯域通過フィルタ部
５００  増幅部
【図１】
2007267385.tif 000003
【図２】
2007267385.tif 000004
【図３】
2007267385.tif 000005
【図４】
2007267385.tif 000006
【図５】
2007267385.tif 000007