無線端末装置およびゲイン調整方法
【課題】送受信信号の信号レベルを合わせるように調整することにより、信号レベル差による誤差発生を防止し、距離測定の精度を向上させることが可能である。
【解決手段】信号の送受信を行う無線通信部１と、無線通信部１による送受信信号の信号レベルを増幅する信号増幅・フィルタ部３と、増幅された送受信信号のうち、予め設定された所定の検出閾値よりも大きい信号レベルの信号を送信信号または受信信号として検出するＡＤＣ４と、ＡＤＣ４による検出結果に基づく無線通信の信号の往復時間から電波伝播遅延時間を計測して相手無線端末装置との間の距離を求めるとともに、信号増幅・フィルタ部３のゲイン調整を行う測定制御・時間計測部５とを備え、上記往復時間の測定時に、送信信号と受信信号との信号レベルを合わせることで、電波減衰による測定精度の低下を防止する。
【解決手段】信号の送受信を行う無線通信部１と、無線通信部１による送受信信号の信号レベルを増幅する信号増幅・フィルタ部３と、増幅された送受信信号のうち、予め設定された所定の検出閾値よりも大きい信号レベルの信号を送信信号または受信信号として検出するＡＤＣ４と、ＡＤＣ４による検出結果に基づく無線通信の信号の往復時間から電波伝播遅延時間を計測して相手無線端末装置との間の距離を求めるとともに、信号増幅・フィルタ部３のゲイン調整を行う測定制御・時間計測部５とを備え、上記往復時間の測定時に、送信信号と受信信号との信号レベルを合わせることで、電波減衰による測定精度の低下を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は無線端末装置およびゲイン調整方法に関し、特に、無線距離測定においてゲインを調整する無線端末装置およびゲイン調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
目標物までの距離を測定する方式として、超音波の反射を利用し、超音波の送信から反射波の受信までの時間を計測することにより、目標物までの距離を計測する装置が知られている。この種の従来の測定装置において、距離による受信信号の減衰に応じて受信閾値を調整することにより、短距離、長距離ともに測距する方式が開示されている。当該方式においては、超音波の反射を前提とする距離によるレベル減衰曲線を基にして、送信から受信までの時間が長いほど、受信検出レベルの感度を高くする調整を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−４５１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来装置における、ゲイン調整（閾値調整）方式は、超音波が空中を伝播する際のレベル減衰曲線を基に受信閾値を小さくする調整を行っている。この方式は、超音波の反射を前提としており、反射点（往路受信〜復路送信間）の処理時間がゼロであることが必要である。
【０００５】
しかしながら、無線通信の場合を考えると、無線通信の場合は、往路の通信フレームを相手端末で受信・解釈し、復路の返信フレームを組立てて送出する処理が行われる。この通信処理時間はゼロではなく、かつ、通信毎に一定でなくばらつくため、電波が空中伝播する際のレベル減衰曲線を用いて調整することはできない。従って、従来のゲイン調整方式を無線通信に適用することはできないという問題点があった。
【０００６】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、送受信信号の信号レベルを合わせるように調整することにより、信号レベル差による誤差発生を防止し、距離測定の精度を向上させることが可能な、無線通信装置およびゲイン調整方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、無線通信における信号の送受信を行う無線通信手段と、前記無線通信手段による送受信信号の信号レベルを増幅する増幅手段と、前記増幅手段により増幅された前記送受信信号が入力されて、当該送受信信号のうち、予め設定された所定の検出閾値よりも大きい信号レベルの信号を送信信号または受信信号として検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づく無線通信の信号の往復時間から電波伝播遅延時間を計測して相手無線端末装置との間の距離を求めるとともに、前記増幅手段のゲイン調整を行う測定計測手段とを備え、前記往復時間の測定時に、送信信号の信号レベルと受信信号の信号レベルとを合わせることで、電波減衰による測定精度の低下を防止する無線端末装置である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、無線通信における信号の送受信を行う無線通信手段と、前記無線通信手段による送受信信号の信号レベルを増幅する増幅手段と、前記増幅手段により増幅された前記送受信信号が入力されて、当該送受信信号のうち、予め設定された所定の検出閾値よりも大きい信号レベルの信号を送信信号または受信信号として検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づく無線通信の信号の往復時間から電波伝播遅延時間を計測して相手無線端末装置との間の距離を求めるとともに、前記増幅手段のゲイン調整を行う測定計測手段とを備え、前記往復時間の測定時に、送信信号の信号レベルと受信信号の信号レベルとを合わせることで、電波減衰による測定精度の低下を防止する無線端末装置であるので、送受信信号の信号レベルを合わせるように調整することにより、信号レベル差による誤差発生を防止し、距離測定の精度を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる無線通信装置の構成を示した図であり、無線通信による距離測定の方法を示している。本実施の形態にかかる無線通信装置は、図１に示すように、無線通信機能を持つ無線端末装置である、無線装置１（符号１１）および無線装置２（符号１２）から構成されている。無線装置１はアンテナ２を有し、送信信号である送信フレーム１（符号３０）を無線装置２へ向けて送信する。無線装置２は、送信されてきた送信フレーム１を受信信号である受信フレーム１（符号３１）としてアンテナ２により受信する。次に、無線装置２は、送信信号である送信フレーム２（符号３２）を無線装置１へ向けて送信する。無線装置１は送信フレーム２を、受信信号である受信フレーム２（符号３３）として受信する。
【００１０】
本実施の形態にかかる無線通信装置は、無線装置１と無線装置２との間の無線通信の往復時間から電波伝播遅延時間Ｔｄを計測し、それを距離に換算して、無線装置１，２間の距離を求める。
【００１１】
無線装置１は、送信フレーム１の送信終了から受信フレーム２の受信終了までの時間を計測し、遅延時間Ａとする。無線装置２は、受信フレーム１の受信終了から送信フレーム２の送信終了までの時間を計測し、遅延時間Ｂとする。無線装置１，２間を電波が伝播するのに要する時間Ｔｄと、遅延時間Ａ、Ｂには、次式（１）の関係が成り立つ。
【００１２】
遅延時間Ａ＝遅延時間Ｂ＋Ｔｄ×２ （１）
Ｔｄ＝（遅延時間Ａ−遅延時間Ｂ）／２
【００１３】
上記の式（１）より電波伝搬遅延時間Ｔｄを求め、単位時間当たりの電波伝搬時間（３０万ｋｍ／１秒）から電波伝搬遅延時間Ｔｄを距離換算することで、無線装置１，２間の距離を求めることができる。
【００１４】
図２は、上記の距離測定方式において、受信電波の減衰に起因した誤差発生を示した図である。図２において、期待値Ａ、Ｂは、測定したい遅延時間Ａ、遅延時間Ｂを示す。測定結果Ａ、Ｂは、実際に測定される遅延時間Ａ、遅延時間Ｂを示す。
【００１５】
無線装置１および２に設けられている、信号を検出するＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）（図４参照）には予め検出閾値（符号４０，４１）がそれぞれ設定されており、入力信号の振幅レベルが当該検出閾値より大きい場合に、信号変化をデジタル信号に変換して出力する。よって、通信の終了検出（すなわち、送信信号の送信終了時点または受信信号の受信終了時点の検出）は、信号振幅が小さくなって、検出閾値の範囲から出なくなったポイント（時点）を終了時点として検知する。なお、検出閾値４０または４１は、上限閾値と下限閾値とを有し、それらの間の範囲を示す。ここでは、検出閾値４０と４１とは同じ範囲であることとする。
【００１６】
一般に、電波が空中を伝播する際には信号強度が減衰する。そのため、図２に示す様に、無線装置の送信信号と受信信号の振幅レベルに差が生じる。
【００１７】
送受信回路の周波数帯域が狭い場合、高周波成分（急峻な信号変化）が除去され信号終了は緩やかな減衰特性をとる。送信信号、受信信号の振幅レベルに違いがある場合には、信号終了の検出位置（信号振幅が検出閾値範囲から出なくなったポイント）が送信時と受信時でずれるため、当該ずれが期待値と測定結果の誤差となって現れる。図２の場合、期待値Ａに対し、測定結果Ａは「ΔＴａ２−ΔＴａ１」だけ短くなる。また、期待値Ｂに対し、測定結果Ｂは「ΔＴｂ１−ΔＴｂ２」だけ長くなる。なお、ここで、ΔＴａ１は、送信信号１の終了検出のポイントと実際の送信終了のポイントとの時間差である。また、ΔＴａ２は、受信信号２の終了検出のポイントと実際の受信終了のポイントとの時間差である。また、同様に、ΔＴｂ１は、受信信号１の終了検出のポイントと実際の受信終了のポイントとの時間差であり、ΔＴａ２は、送信信号２の終了検出のポイントと実際の送信終了のポイントとの時間差である。このように、“期待値Ａ−期待値Ｂ”に対し、“測定結果Ａ−測定結果Ｂ”は誤差を含むこととなり、正しい電波伝播時間Ｔｄを求めることができない。したがって、本実施の形態においては、以下の方法により、この誤差を低減させている。
【００１８】
図３は、本実施の形態における誤差低減方式を示した図である。本実施の形態においては、無線装置１，２のそれぞれに、受信信号の振幅レベルを増幅させるためのゲイン調整機能を設け、受信信号の振幅レベルだけを増幅させて、遅延時間計測時に、送信信号の振幅レベルと受信信号の振幅レベルとが一致するように合わせることにより、誤差発生を防止する。ゲイン調整機能の働きにより、このように、送信信号と受信信号の信号レベル差が無くなることで、信号終了の検出位置（信号振幅が検出閾値範囲から出なくなったポイント）が送信時と受信時で一致し、ΔＴａ１'＝ΔＴａ２'、ΔＴｂ１'＝ΔＴｂ２'となる。これにより、ΔＴａ１'−ΔＴａ２'＝０、および、ΔＴｂ１−ΔＴｂ２＝０となり、信号レベル差に起因する誤差発生を防止し、電波伝播時間Ｔｄの測定精度を向上できる。なお、ここで、ΔＴａ１’は、送信信号１の終了検出のポイントと実際の送信終了のポイントとの時間差である。また、ΔＴａ２’は、受信信号２の終了検出のポイントと実際の受信終了のポイントとの時間差である。また、同様に、ΔＴｂ１’は、受信信号１の終了検出のポイントと実際の受信終了のポイントとの時間差であり、ΔＴａ２’は、送信信号２の終了検出のポイントと実際の送信終了のポイントとの時間差である。
【００１９】
以上のように、本実施の形態においては、送受信を行うための複数の無線装置から構成され、送信側と受信側との間の無線通信の往復時間から電波伝播遅延時間を計測し、無線装置間の距離を検出する無線通信装置であって、送受信の信号レベルを設定可能なゲイン調整機能を有し、往復時間測定時に、送信信号の信号レベルと受信信号の信号レベルとを合わせるようにしたので、電波減衰による測定精度の低下が生じず、電波伝播時間を精度よく測定することができる。
【００２０】
実施の形態２．
図４は、本発明の無線装置１，２のハードウエア構成を示すブロック図である。図４に示すように、無線装置１，２は、それぞれ、無線通信における送受信フレーム（送信信号および受信信号）の送受信を行う無線通信部１と、無線信号を送出・受信するアンテナ２と、送受信信号からノイズを除去し、ＡＤＣ４で検出可能なレベルに増幅する信号増幅・フィルタ部３と、増幅された送受信信号のうち、検出閾値よりも大きい信号レベルの信号を“１”、それ以外を“０”のデジタル信号に変換して出力するＡＤＣ（アナログ／デジタル変換器）４と、ＡＤＣ４からの出力に基づいて、送受信フレームの終了検出、時間計測、および、ゲイン調整制御を行う測定制御・時間計測部５と、無線通信部１とアンテナ２間の通信信号（送受信信号）を信号増幅・フィルタ部３に分配する信号分配器６とから構成されている。また、信号増幅・フィルタ部３は、ノイズを除去するための２つのアンプ／フィルタ３ａおよび３ｂと、それらのアンプ／フィルタ３ａおよび３ｂの間に設けられた可変増幅器とから構成されている。尚、アンプ／フィルタの数は、無線通信部の仕様（送信電力）に応じて、数を増減させて良い。
【００２１】
また、測定制御・時間計測部５は、無線通信部１による送信信号の送信終了から当該送信信号に対して送信される相手無線端末装置からの受信信号の受信終了までの遅延時間Ａ、あるいは、無線通信部１による相手無線端末装置から送信されてきた受信信号の受信終了から当該受信信号に対して相手無線端末装置に送信する送信信号の送信終了までの遅延時間Ｂを測定する遅延時間測定機能と、測定された遅延時間に基づいて相手無線端末装置までの電波伝播遅延時間Ｔｄを上述の（１）式により算出する伝播時間算出機能と、単位時間当たりの電波伝播時間（３０万ｋｍ／１秒）に基づき、算出された電波伝搬遅延時間Ｔｄを距離に換算して、相手無線端末装置までの距離を求める距離算出機能と、送信信号および受信信号の信号レベルを調整するためのゲイン調整設定値を信号増幅・フィルタ部３に出力するゲイン調整機能とを備えている。なお、測定制御・時間計測部５に備えられたこれらの機能は単一の回路から構成されている。
【００２２】
図５は、本実施の形態における受信信号のゲイン調整処理方式を説明した図である。図５では、図１中の無線装置１における処理を説明する。なお、送信フレーム１（符号３０）は、プリアンブル３０ａと、スタートフラグ３０ｂと、ペイロード３０ｃとから構成されている。また、同様に、受信フレーム２（符号３３）は、プリアンブル３３ａと、スタートフラグ３３ｂと、ペイロード３３ｃとから構成されている。
【００２３】
無線通信部１は、送信フレーム１（符号３０）のスタートフラグ３０ｂを検出し、測定制御・時間計測部５に通知する。測定制御・時間計測部５は、当該通知を受けて、ＡＤＣ４からの出力に基づいて、送信信号の終了検出を行う。当該終了検出ではゲイン調整の設定値は０とし、可変増幅器３ｂでの信号増幅は行わない。当該終了検出においては、測定制御・時間計測部５は、送信信号終了検出フェーズに移行し、ＡＤＣ４の出力変化を監視する。測定制御・時間計測部５は、ＡＤＣ４の出力の変化が無くなった時点（ＡＤＣ４の出力が０から変化しない時点）を送信信号の終了とみなす。
【００２４】
次に、無線通信部１は、受信フレーム２（符号３３）のスタートフラグ３３ｂを検出し、測定制御・時間計測部５に通知する。測定制御・時間計測部５は、当該通知を受けて、ゲイン調整フェーズに移行し、可変増幅器３ｂの設定を開始する。すなわち、可変増幅器３ｂのゲイン設定値を１ステップずつ上げ、ＡＤＣ４の出力に変化が現れるかを確認する。ＡＤＣ４の出力が変化したゲイン設定値（＋Ｎ）を、受信レベル検知と判定する。このゲイン設定値にオフセット値αを加算し、ＡＤＣ検出閾値の信号レベルと送信信号の信号レベルとのレベル差であるＡαだけＡＤＣ入力信号を増加させる。これにより、図５に示すように、受信信号の信号レベルは、送信信号の信号レベルと同程度になる。
【００２５】
可変増幅器３ｂのゲイン設定の終了後、測定制御・時間計測部５は、受信信号終了検出フェーズに移行し、ＡＤＣ４の出力変化を監視し、ＡＤＣ４の出力の変化が無くなった時点を受信信号の終了とみなす。
【００２６】
図６は、図１中の無線装置２における処理を示した図である。図６に示すように、受信フレーム１（符号３１）は、プリアンブル３１ａと、スタートフラグ３１ｂと、ペイロード３１ｃとから構成されている。また、送信フレーム２（符号３２）は、プリアンブル３２ａと、スタートフラグ３２ｂと、ペイロード３２ｃとから構成されている。無線装置１は、送信信号終了から受信信号終了までの時間を測定するが、無線装置２は、受信信号終了から送信信号終了までの時間を測定する。よって、無線装置１の場合とは逆に、受信信号のゲイン調整、受信信号終了検出を行った後に、送信信号の終了検出を行う。他の動作については、無線装置１と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００２７】
以上の様に、本実施の形態によれば、上述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、ゲイン調整、送受信フレームの終了検出（時間計測）を、同一のハードウエア構成上で実現することができる。そのため、必要なハードウエア規模を小さくできるメリットがある。
【００２８】
実施の形態３．
上述の実施の形態２においては、ゲイン調整器として、可変増幅器３ｂを用いる例について説明したが、その場合に限らず、例えば、その他の例として、可変減衰器を使用しても良い。図７は、可変減衰器を使用した場合の、本実施の形態におけるハードウエア構成を示すブロック図である。図７の構成において、図４と異なる点は、図４における可変増幅器３ｂを可変減衰器３ｅに変更し、測定制御・時間計測部５にて可変減衰器３ｅの設定を行う点である。なお、図７におけるアンプ／フィルタ３ｄおよび３ｆは、図４におけるアンプ／フィルタ３ａおよび３ｃと同等のものである。また、本実施の形態においては、信号増幅・フィルタ部の符号を、図４と区別するため、３Ａとする。他の構成については、図４と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００２９】
図８は、可変減衰器３ｅを使用した場合の、本実施の形態における受信信号のゲイン調整処理方式を説明した図である。図８では、図１中の無線装置１における処理を説明する。
【００３０】
無線通信部１は、送信フレーム１（符号３０）のスタートフラグ３０ｂを検出し、測定制御・時間計測部５に通知する。測定制御・時間計測部５は、当該通知を受けて、送信信号の終了検出を行う。当該終了検出ではゲイン調整の設定値は可変減衰器３ｅの最大設定値Ｍ（減衰量が最大の設定）とし、信号増幅・フィルタ部３Ａの信号増幅量を最小とする。当該終了検出においては、測定制御・時間計測部５は、送信信号終了検出フェーズに移行し、ＡＤＣ４の出力変化を監視する。測定制御・時間計測部５は、ＡＤＣ４の出力の変化が無くなった時点を送信信号の終了とみなす。
【００３１】
次に、無線通信部１は、受信フレーム２（符号３３）のスタートフラグ３３ｂの検出を行い、測定制御・時間計測部５に通知する。測定制御・時間計測部５は、ゲイン調整フェーズに移行し、可変減衰器３ｅの設定を開始する。可変減衰器３ｅの設定値を、最大設定値Ｍ（減衰量が最大の設定）から１ステップずつ下げて減衰量を小さくし、ＡＤＣ４の出力に変化が現れるかを確認する。ＡＤＣ４の出力が変化した設定値（Ｍ−Ｎ）を、受信レベル検出とする。このゲイン設定値からオフセット値αを減算し、ＡＤＣ検出閾値の信号レベルと送信信号の信号レベルとのレベル差であるＡαだけＡＤＣ入力信号を増加させる。これにより、送信信号の信号レベルと受信信号の信号レベルとが同程度になる。
【００３２】
ゲイン設定の終了後、測定制御・時間計測部５は、受信信号終了検出フェーズに移行する。その後、ＡＤＣ４の出力変化を監視し、ＡＤＣ４の出力の変化が無くなった時点を受信信号の終了とみなす。
【００３３】
以上の本実施の形態によれば、上述の実施の形態２と同様に、上述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、ゲイン調整、送受信フレームの終了検出（時間計測）を、同一のハードウエア構成上で実現することができる。そのため、必要なハードウエア規模を小さくできるメリットがある。
【００３４】
実施の形態４．
上述の実施の形態２および３においては、送信信号の振幅レベルは一定（空中の電波伝搬による減衰は無い）との前提で、受信信号の終了検出時のみゲイン調整を行う例について説明した。しかしながら、例えば、設置温度条件によって、無線通信部１の無線送信電力や、信号増幅・フィルタ部３または３Ａの増幅率がばらつくなど、送信信号の振幅レベルが一定でなくなる場合が考えられる。
【００３５】
図９は、送信信号の振幅レベルにばらつきが存在する場合に、送信信号および受信信号の両者の終了検出時にゲイン調整を行い、送信信号および受信信号の振幅レベルを合わせるゲイン調整処理方式を説明した図である。図９では、図１中の無線装置１における処理を例に説明する。なお、本実施の形態における無線装置１および２のハードウエア構成は、図４に記載したものと同じであるため、ここでは説明を省略し、図４を参照することとする。
【００３６】
無線通信部１は、送信フレーム１（符号３０）のスタートフラグ３０ｂを検出し、測定制御・時間計測部５に通知する。測定制御・時間計測部５は、当該通知を受けて、ゲイン調整フェーズに移行し、可変増幅器３ｂの設定を開始する。すなわち、ゲイン設定値を１ステップずつ上げ、ＡＤＣ４の出力に変化が現れるかを確認する。ＡＤＣ４の出力が変化したゲイン設定値（＋Ｎｓ）を、送信レベル検出とする。これにＡＤＣ検出閾値に対するマージンＡβだけＡＤＣ入力信号レベルを増加させるため、オフセット値βを加えた値をゲイン設定値とする。測定制御・時間計測部５は、ゲイン設定の終了後、送信信号通信終了検出フェーズに移行し、ＡＤＣ４の出力変化を監視する。測定制御・時間計測部５は、ＡＤＣ４の出力の変化が無くなった時点を送信信号の終了とみなす。
【００３７】
次に、無線通信部１は、受信フレーム２（符号３３）のスタートフラグ３３ｂを検出し、測定制御・時間計測部５に通知する。測定制御・時間計測部５は、ゲイン調整フェーズに移行し、可変増幅器３ｂの設定を開始する。すなわち、ゲイン設定値を１ステップずつ上げ、ＡＤＣ４の出力に変化が現れるかを確認する。ＡＤＣ４の出力が変化したゲイン設定値（＋Ｎｒ）を、受信レベル検出とする。これにＡＤＣ検出閾値に対するマージンＡβだけＡＤＣ入力信号レベルを増加させるため、オフセット値βを加えた値をゲイン設定値とする。ゲイン設定の終了後、測定制御・時間計測部５は、受信信号終了検出フェーズに移行する。その後、測定制御・時間計測部５は、ＡＤＣ４の出力変化を監視し、出力の変化が無くなった時点を受信信号の終了とみなす。
【００３８】
以上のように、本実施の形態によれば、通信中に送信信号レベルと受信信号レベルとを計測し、適切なゲイン調整レベルを通信フレーム毎に調整することにより、送信信号レベルがばらつく場合にも、送信信号レベルと受信信号レベルとを合わせることができ、電波減衰による測定精度の低下が生じず、電波伝播時間を精度よく測定することができる。
【００３９】
実施の形態５．
実施の形態４は、ゲイン調整器は可変増幅器を使用しているが、可変減衰器を使用しても良い。図１０は、可変減衰器を使用した場合の、本発明における受信信号のゲイン調整処理方式を説明した図である。図１０では、図１中の無線装置１における処理を例に説明する。なお、本実施の形態における無線装置１および２のハードウエア構成は、図７に記載したものと同じであるため、ここでは説明を省略し、図７を参照することとする。
【００４０】
本実施の形態においては、無線通信部１は、送信フレーム１（符号３０）のスタートフラグ３０ｂを検出し、測定制御・時間計測部５に通知する。測定制御・時間計測部５は、当該通知を受けて、ゲイン調整フェーズに移行し、可変減衰器３ｅの設定を開始する。すなわち、可変減衰器３ｅの設定値を、最大設定値Ｍ（減衰量が最大の設定）から１ステップずつ下げて減衰量を小さくし、ＡＤＣ４の出力に変化が現れるかを確認する。ＡＤＣ４の出力が変化した設定値（Ｍ−Ｎｓ）を、送信レベル検出とする。これにＡＤＣ検出閾値に対するマージンＡβだけＡＤＣ入力信号レベルを増加させるため、オフセット値βを引いた値をゲイン設定値とする。ゲイン設定の終了後、測定制御・時間計測部５は、送信信号終了検出フェーズに移行し、ＡＤＣ４の出力変化を監視する。ＡＤＣ４の出力の変化が無くなった時点を送信信号の終了とみなす。
【００４１】
次に、無線通信部１は、受信フレーム２（符号３３）のスタートフラグ３３ｂを検出し、測定制御・時間計測部５に通知する。測定制御・時間計測部５は、当該通知を受けて、ゲイン調整フェーズに移行し、可変減衰器３ｅの設定を開始する。すなわち、可変減衰器の設定値を、最大設定値Ｍ（減衰量が最大の設定）から１ステップずつ下げて減衰量を小さくし、ＡＤＣ出力に変化が現れるかを確認する。ＡＤＣ４の出力が変化した設定値（Ｍ−Ｎｒ）を、受信レベル検出とする。これにＡＤＣ検出閾値に対するマージンＡβだけＡＤＣ入力信号レベルを増加させるため、オフセット値βを引いた値をゲイン設定値とする。ゲイン設定の終了後、測定制御・時間計測部５は受信信号終了検出フェーズに移行し、ＡＤＣ４の出力変化を監視し、ＡＤＣ４の出力の変化が無くなった時点を受信信号の終了とみなす。
【００４２】
以上のように、本実施の形態によれば、上述の実施の形態４と同様に、通信中に送信信号レベルと受信信号レベルとを計測し、適切なゲイン調整レベルを通信フレーム毎に調整することにより、送信信号レベルがばらつく場合にも、送信信号レベルと受信信号レベルとを合わせることができ、電波減衰による測定精度の低下が生じず、電波伝播時間を精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示した構成図である。
【図２】一般的な距離測定方式において、受信電波の減衰に起因した誤差発生を示した説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る無線通信装置における誤差低減方式を示した説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る無線通信装置における無線装置のハードウエア構成を示したブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る無線通信装置における送信側の無線装置の受信信号のゲイン調整処理方式を示した説明図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る無線通信装置における受信側の無線装置の受信信号のゲイン調整処理方式を示した説明図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る無線通信装置における無線装置のハードウエア構成を示したブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る無線通信装置における送信側の無線装置の受信信号のゲイン調整処理方式を示した説明図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る無線通信装置における送信側の無線装置の送受信信号のゲイン調整処理方式を示した説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る無線通信装置における送信側の無線装置の送受信信号のゲイン調整処理方式を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 無線通信部、２ アンテナ、３，３Ａ 信号増幅・フィルタ部、３ａ，３ｃ，３ｄ，３ｆ アンプ／フィルタ、３ｂ 可変増幅器、３ｅ 可変減衰器、４ ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）、５ 測定制御・時間計測部、６ 信号分配器、１１ 無線装置１、１２ 無線装置２、３０ 送信フレーム１、３０ａ プリアンブル、３０ｂ スタートフラグ、３０ｃ ペイロード、３１ 受信フレーム１、３１ａ プリアンブル、３１ｂ スタートフラグ、３１ｃ ペイロード、３２ 送信フレーム２、３２ａ プリアンブル、３２ｂ スタートフラグ、３２ｃ ペイロード、３３ 受信フレーム２、３３ａ プリアンブル、３３ｂ スタートフラグ、３３ｃ ペイロード、４０，４１ 検出閾値。
【技術分野】
【０００１】
この発明は無線端末装置およびゲイン調整方法に関し、特に、無線距離測定においてゲインを調整する無線端末装置およびゲイン調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
目標物までの距離を測定する方式として、超音波の反射を利用し、超音波の送信から反射波の受信までの時間を計測することにより、目標物までの距離を計測する装置が知られている。この種の従来の測定装置において、距離による受信信号の減衰に応じて受信閾値を調整することにより、短距離、長距離ともに測距する方式が開示されている。当該方式においては、超音波の反射を前提とする距離によるレベル減衰曲線を基にして、送信から受信までの時間が長いほど、受信検出レベルの感度を高くする調整を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−４５１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来装置における、ゲイン調整（閾値調整）方式は、超音波が空中を伝播する際のレベル減衰曲線を基に受信閾値を小さくする調整を行っている。この方式は、超音波の反射を前提としており、反射点（往路受信〜復路送信間）の処理時間がゼロであることが必要である。
【０００５】
しかしながら、無線通信の場合を考えると、無線通信の場合は、往路の通信フレームを相手端末で受信・解釈し、復路の返信フレームを組立てて送出する処理が行われる。この通信処理時間はゼロではなく、かつ、通信毎に一定でなくばらつくため、電波が空中伝播する際のレベル減衰曲線を用いて調整することはできない。従って、従来のゲイン調整方式を無線通信に適用することはできないという問題点があった。
【０００６】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、送受信信号の信号レベルを合わせるように調整することにより、信号レベル差による誤差発生を防止し、距離測定の精度を向上させることが可能な、無線通信装置およびゲイン調整方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、無線通信における信号の送受信を行う無線通信手段と、前記無線通信手段による送受信信号の信号レベルを増幅する増幅手段と、前記増幅手段により増幅された前記送受信信号が入力されて、当該送受信信号のうち、予め設定された所定の検出閾値よりも大きい信号レベルの信号を送信信号または受信信号として検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づく無線通信の信号の往復時間から電波伝播遅延時間を計測して相手無線端末装置との間の距離を求めるとともに、前記増幅手段のゲイン調整を行う測定計測手段とを備え、前記往復時間の測定時に、送信信号の信号レベルと受信信号の信号レベルとを合わせることで、電波減衰による測定精度の低下を防止する無線端末装置である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、無線通信における信号の送受信を行う無線通信手段と、前記無線通信手段による送受信信号の信号レベルを増幅する増幅手段と、前記増幅手段により増幅された前記送受信信号が入力されて、当該送受信信号のうち、予め設定された所定の検出閾値よりも大きい信号レベルの信号を送信信号または受信信号として検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づく無線通信の信号の往復時間から電波伝播遅延時間を計測して相手無線端末装置との間の距離を求めるとともに、前記増幅手段のゲイン調整を行う測定計測手段とを備え、前記往復時間の測定時に、送信信号の信号レベルと受信信号の信号レベルとを合わせることで、電波減衰による測定精度の低下を防止する無線端末装置であるので、送受信信号の信号レベルを合わせるように調整することにより、信号レベル差による誤差発生を防止し、距離測定の精度を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる無線通信装置の構成を示した図であり、無線通信による距離測定の方法を示している。本実施の形態にかかる無線通信装置は、図１に示すように、無線通信機能を持つ無線端末装置である、無線装置１（符号１１）および無線装置２（符号１２）から構成されている。無線装置１はアンテナ２を有し、送信信号である送信フレーム１（符号３０）を無線装置２へ向けて送信する。無線装置２は、送信されてきた送信フレーム１を受信信号である受信フレーム１（符号３１）としてアンテナ２により受信する。次に、無線装置２は、送信信号である送信フレーム２（符号３２）を無線装置１へ向けて送信する。無線装置１は送信フレーム２を、受信信号である受信フレーム２（符号３３）として受信する。
【００１０】
本実施の形態にかかる無線通信装置は、無線装置１と無線装置２との間の無線通信の往復時間から電波伝播遅延時間Ｔｄを計測し、それを距離に換算して、無線装置１，２間の距離を求める。
【００１１】
無線装置１は、送信フレーム１の送信終了から受信フレーム２の受信終了までの時間を計測し、遅延時間Ａとする。無線装置２は、受信フレーム１の受信終了から送信フレーム２の送信終了までの時間を計測し、遅延時間Ｂとする。無線装置１，２間を電波が伝播するのに要する時間Ｔｄと、遅延時間Ａ、Ｂには、次式（１）の関係が成り立つ。
【００１２】
遅延時間Ａ＝遅延時間Ｂ＋Ｔｄ×２ （１）
Ｔｄ＝（遅延時間Ａ−遅延時間Ｂ）／２
【００１３】
上記の式（１）より電波伝搬遅延時間Ｔｄを求め、単位時間当たりの電波伝搬時間（３０万ｋｍ／１秒）から電波伝搬遅延時間Ｔｄを距離換算することで、無線装置１，２間の距離を求めることができる。
【００１４】
図２は、上記の距離測定方式において、受信電波の減衰に起因した誤差発生を示した図である。図２において、期待値Ａ、Ｂは、測定したい遅延時間Ａ、遅延時間Ｂを示す。測定結果Ａ、Ｂは、実際に測定される遅延時間Ａ、遅延時間Ｂを示す。
【００１５】
無線装置１および２に設けられている、信号を検出するＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）（図４参照）には予め検出閾値（符号４０，４１）がそれぞれ設定されており、入力信号の振幅レベルが当該検出閾値より大きい場合に、信号変化をデジタル信号に変換して出力する。よって、通信の終了検出（すなわち、送信信号の送信終了時点または受信信号の受信終了時点の検出）は、信号振幅が小さくなって、検出閾値の範囲から出なくなったポイント（時点）を終了時点として検知する。なお、検出閾値４０または４１は、上限閾値と下限閾値とを有し、それらの間の範囲を示す。ここでは、検出閾値４０と４１とは同じ範囲であることとする。
【００１６】
一般に、電波が空中を伝播する際には信号強度が減衰する。そのため、図２に示す様に、無線装置の送信信号と受信信号の振幅レベルに差が生じる。
【００１７】
送受信回路の周波数帯域が狭い場合、高周波成分（急峻な信号変化）が除去され信号終了は緩やかな減衰特性をとる。送信信号、受信信号の振幅レベルに違いがある場合には、信号終了の検出位置（信号振幅が検出閾値範囲から出なくなったポイント）が送信時と受信時でずれるため、当該ずれが期待値と測定結果の誤差となって現れる。図２の場合、期待値Ａに対し、測定結果Ａは「ΔＴａ２−ΔＴａ１」だけ短くなる。また、期待値Ｂに対し、測定結果Ｂは「ΔＴｂ１−ΔＴｂ２」だけ長くなる。なお、ここで、ΔＴａ１は、送信信号１の終了検出のポイントと実際の送信終了のポイントとの時間差である。また、ΔＴａ２は、受信信号２の終了検出のポイントと実際の受信終了のポイントとの時間差である。また、同様に、ΔＴｂ１は、受信信号１の終了検出のポイントと実際の受信終了のポイントとの時間差であり、ΔＴａ２は、送信信号２の終了検出のポイントと実際の送信終了のポイントとの時間差である。このように、“期待値Ａ−期待値Ｂ”に対し、“測定結果Ａ−測定結果Ｂ”は誤差を含むこととなり、正しい電波伝播時間Ｔｄを求めることができない。したがって、本実施の形態においては、以下の方法により、この誤差を低減させている。
【００１８】
図３は、本実施の形態における誤差低減方式を示した図である。本実施の形態においては、無線装置１，２のそれぞれに、受信信号の振幅レベルを増幅させるためのゲイン調整機能を設け、受信信号の振幅レベルだけを増幅させて、遅延時間計測時に、送信信号の振幅レベルと受信信号の振幅レベルとが一致するように合わせることにより、誤差発生を防止する。ゲイン調整機能の働きにより、このように、送信信号と受信信号の信号レベル差が無くなることで、信号終了の検出位置（信号振幅が検出閾値範囲から出なくなったポイント）が送信時と受信時で一致し、ΔＴａ１'＝ΔＴａ２'、ΔＴｂ１'＝ΔＴｂ２'となる。これにより、ΔＴａ１'−ΔＴａ２'＝０、および、ΔＴｂ１−ΔＴｂ２＝０となり、信号レベル差に起因する誤差発生を防止し、電波伝播時間Ｔｄの測定精度を向上できる。なお、ここで、ΔＴａ１’は、送信信号１の終了検出のポイントと実際の送信終了のポイントとの時間差である。また、ΔＴａ２’は、受信信号２の終了検出のポイントと実際の受信終了のポイントとの時間差である。また、同様に、ΔＴｂ１’は、受信信号１の終了検出のポイントと実際の受信終了のポイントとの時間差であり、ΔＴａ２’は、送信信号２の終了検出のポイントと実際の送信終了のポイントとの時間差である。
【００１９】
以上のように、本実施の形態においては、送受信を行うための複数の無線装置から構成され、送信側と受信側との間の無線通信の往復時間から電波伝播遅延時間を計測し、無線装置間の距離を検出する無線通信装置であって、送受信の信号レベルを設定可能なゲイン調整機能を有し、往復時間測定時に、送信信号の信号レベルと受信信号の信号レベルとを合わせるようにしたので、電波減衰による測定精度の低下が生じず、電波伝播時間を精度よく測定することができる。
【００２０】
実施の形態２．
図４は、本発明の無線装置１，２のハードウエア構成を示すブロック図である。図４に示すように、無線装置１，２は、それぞれ、無線通信における送受信フレーム（送信信号および受信信号）の送受信を行う無線通信部１と、無線信号を送出・受信するアンテナ２と、送受信信号からノイズを除去し、ＡＤＣ４で検出可能なレベルに増幅する信号増幅・フィルタ部３と、増幅された送受信信号のうち、検出閾値よりも大きい信号レベルの信号を“１”、それ以外を“０”のデジタル信号に変換して出力するＡＤＣ（アナログ／デジタル変換器）４と、ＡＤＣ４からの出力に基づいて、送受信フレームの終了検出、時間計測、および、ゲイン調整制御を行う測定制御・時間計測部５と、無線通信部１とアンテナ２間の通信信号（送受信信号）を信号増幅・フィルタ部３に分配する信号分配器６とから構成されている。また、信号増幅・フィルタ部３は、ノイズを除去するための２つのアンプ／フィルタ３ａおよび３ｂと、それらのアンプ／フィルタ３ａおよび３ｂの間に設けられた可変増幅器とから構成されている。尚、アンプ／フィルタの数は、無線通信部の仕様（送信電力）に応じて、数を増減させて良い。
【００２１】
また、測定制御・時間計測部５は、無線通信部１による送信信号の送信終了から当該送信信号に対して送信される相手無線端末装置からの受信信号の受信終了までの遅延時間Ａ、あるいは、無線通信部１による相手無線端末装置から送信されてきた受信信号の受信終了から当該受信信号に対して相手無線端末装置に送信する送信信号の送信終了までの遅延時間Ｂを測定する遅延時間測定機能と、測定された遅延時間に基づいて相手無線端末装置までの電波伝播遅延時間Ｔｄを上述の（１）式により算出する伝播時間算出機能と、単位時間当たりの電波伝播時間（３０万ｋｍ／１秒）に基づき、算出された電波伝搬遅延時間Ｔｄを距離に換算して、相手無線端末装置までの距離を求める距離算出機能と、送信信号および受信信号の信号レベルを調整するためのゲイン調整設定値を信号増幅・フィルタ部３に出力するゲイン調整機能とを備えている。なお、測定制御・時間計測部５に備えられたこれらの機能は単一の回路から構成されている。
【００２２】
図５は、本実施の形態における受信信号のゲイン調整処理方式を説明した図である。図５では、図１中の無線装置１における処理を説明する。なお、送信フレーム１（符号３０）は、プリアンブル３０ａと、スタートフラグ３０ｂと、ペイロード３０ｃとから構成されている。また、同様に、受信フレーム２（符号３３）は、プリアンブル３３ａと、スタートフラグ３３ｂと、ペイロード３３ｃとから構成されている。
【００２３】
無線通信部１は、送信フレーム１（符号３０）のスタートフラグ３０ｂを検出し、測定制御・時間計測部５に通知する。測定制御・時間計測部５は、当該通知を受けて、ＡＤＣ４からの出力に基づいて、送信信号の終了検出を行う。当該終了検出ではゲイン調整の設定値は０とし、可変増幅器３ｂでの信号増幅は行わない。当該終了検出においては、測定制御・時間計測部５は、送信信号終了検出フェーズに移行し、ＡＤＣ４の出力変化を監視する。測定制御・時間計測部５は、ＡＤＣ４の出力の変化が無くなった時点（ＡＤＣ４の出力が０から変化しない時点）を送信信号の終了とみなす。
【００２４】
次に、無線通信部１は、受信フレーム２（符号３３）のスタートフラグ３３ｂを検出し、測定制御・時間計測部５に通知する。測定制御・時間計測部５は、当該通知を受けて、ゲイン調整フェーズに移行し、可変増幅器３ｂの設定を開始する。すなわち、可変増幅器３ｂのゲイン設定値を１ステップずつ上げ、ＡＤＣ４の出力に変化が現れるかを確認する。ＡＤＣ４の出力が変化したゲイン設定値（＋Ｎ）を、受信レベル検知と判定する。このゲイン設定値にオフセット値αを加算し、ＡＤＣ検出閾値の信号レベルと送信信号の信号レベルとのレベル差であるＡαだけＡＤＣ入力信号を増加させる。これにより、図５に示すように、受信信号の信号レベルは、送信信号の信号レベルと同程度になる。
【００２５】
可変増幅器３ｂのゲイン設定の終了後、測定制御・時間計測部５は、受信信号終了検出フェーズに移行し、ＡＤＣ４の出力変化を監視し、ＡＤＣ４の出力の変化が無くなった時点を受信信号の終了とみなす。
【００２６】
図６は、図１中の無線装置２における処理を示した図である。図６に示すように、受信フレーム１（符号３１）は、プリアンブル３１ａと、スタートフラグ３１ｂと、ペイロード３１ｃとから構成されている。また、送信フレーム２（符号３２）は、プリアンブル３２ａと、スタートフラグ３２ｂと、ペイロード３２ｃとから構成されている。無線装置１は、送信信号終了から受信信号終了までの時間を測定するが、無線装置２は、受信信号終了から送信信号終了までの時間を測定する。よって、無線装置１の場合とは逆に、受信信号のゲイン調整、受信信号終了検出を行った後に、送信信号の終了検出を行う。他の動作については、無線装置１と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００２７】
以上の様に、本実施の形態によれば、上述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、ゲイン調整、送受信フレームの終了検出（時間計測）を、同一のハードウエア構成上で実現することができる。そのため、必要なハードウエア規模を小さくできるメリットがある。
【００２８】
実施の形態３．
上述の実施の形態２においては、ゲイン調整器として、可変増幅器３ｂを用いる例について説明したが、その場合に限らず、例えば、その他の例として、可変減衰器を使用しても良い。図７は、可変減衰器を使用した場合の、本実施の形態におけるハードウエア構成を示すブロック図である。図７の構成において、図４と異なる点は、図４における可変増幅器３ｂを可変減衰器３ｅに変更し、測定制御・時間計測部５にて可変減衰器３ｅの設定を行う点である。なお、図７におけるアンプ／フィルタ３ｄおよび３ｆは、図４におけるアンプ／フィルタ３ａおよび３ｃと同等のものである。また、本実施の形態においては、信号増幅・フィルタ部の符号を、図４と区別するため、３Ａとする。他の構成については、図４と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００２９】
図８は、可変減衰器３ｅを使用した場合の、本実施の形態における受信信号のゲイン調整処理方式を説明した図である。図８では、図１中の無線装置１における処理を説明する。
【００３０】
無線通信部１は、送信フレーム１（符号３０）のスタートフラグ３０ｂを検出し、測定制御・時間計測部５に通知する。測定制御・時間計測部５は、当該通知を受けて、送信信号の終了検出を行う。当該終了検出ではゲイン調整の設定値は可変減衰器３ｅの最大設定値Ｍ（減衰量が最大の設定）とし、信号増幅・フィルタ部３Ａの信号増幅量を最小とする。当該終了検出においては、測定制御・時間計測部５は、送信信号終了検出フェーズに移行し、ＡＤＣ４の出力変化を監視する。測定制御・時間計測部５は、ＡＤＣ４の出力の変化が無くなった時点を送信信号の終了とみなす。
【００３１】
次に、無線通信部１は、受信フレーム２（符号３３）のスタートフラグ３３ｂの検出を行い、測定制御・時間計測部５に通知する。測定制御・時間計測部５は、ゲイン調整フェーズに移行し、可変減衰器３ｅの設定を開始する。可変減衰器３ｅの設定値を、最大設定値Ｍ（減衰量が最大の設定）から１ステップずつ下げて減衰量を小さくし、ＡＤＣ４の出力に変化が現れるかを確認する。ＡＤＣ４の出力が変化した設定値（Ｍ−Ｎ）を、受信レベル検出とする。このゲイン設定値からオフセット値αを減算し、ＡＤＣ検出閾値の信号レベルと送信信号の信号レベルとのレベル差であるＡαだけＡＤＣ入力信号を増加させる。これにより、送信信号の信号レベルと受信信号の信号レベルとが同程度になる。
【００３２】
ゲイン設定の終了後、測定制御・時間計測部５は、受信信号終了検出フェーズに移行する。その後、ＡＤＣ４の出力変化を監視し、ＡＤＣ４の出力の変化が無くなった時点を受信信号の終了とみなす。
【００３３】
以上の本実施の形態によれば、上述の実施の形態２と同様に、上述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、ゲイン調整、送受信フレームの終了検出（時間計測）を、同一のハードウエア構成上で実現することができる。そのため、必要なハードウエア規模を小さくできるメリットがある。
【００３４】
実施の形態４．
上述の実施の形態２および３においては、送信信号の振幅レベルは一定（空中の電波伝搬による減衰は無い）との前提で、受信信号の終了検出時のみゲイン調整を行う例について説明した。しかしながら、例えば、設置温度条件によって、無線通信部１の無線送信電力や、信号増幅・フィルタ部３または３Ａの増幅率がばらつくなど、送信信号の振幅レベルが一定でなくなる場合が考えられる。
【００３５】
図９は、送信信号の振幅レベルにばらつきが存在する場合に、送信信号および受信信号の両者の終了検出時にゲイン調整を行い、送信信号および受信信号の振幅レベルを合わせるゲイン調整処理方式を説明した図である。図９では、図１中の無線装置１における処理を例に説明する。なお、本実施の形態における無線装置１および２のハードウエア構成は、図４に記載したものと同じであるため、ここでは説明を省略し、図４を参照することとする。
【００３６】
無線通信部１は、送信フレーム１（符号３０）のスタートフラグ３０ｂを検出し、測定制御・時間計測部５に通知する。測定制御・時間計測部５は、当該通知を受けて、ゲイン調整フェーズに移行し、可変増幅器３ｂの設定を開始する。すなわち、ゲイン設定値を１ステップずつ上げ、ＡＤＣ４の出力に変化が現れるかを確認する。ＡＤＣ４の出力が変化したゲイン設定値（＋Ｎｓ）を、送信レベル検出とする。これにＡＤＣ検出閾値に対するマージンＡβだけＡＤＣ入力信号レベルを増加させるため、オフセット値βを加えた値をゲイン設定値とする。測定制御・時間計測部５は、ゲイン設定の終了後、送信信号通信終了検出フェーズに移行し、ＡＤＣ４の出力変化を監視する。測定制御・時間計測部５は、ＡＤＣ４の出力の変化が無くなった時点を送信信号の終了とみなす。
【００３７】
次に、無線通信部１は、受信フレーム２（符号３３）のスタートフラグ３３ｂを検出し、測定制御・時間計測部５に通知する。測定制御・時間計測部５は、ゲイン調整フェーズに移行し、可変増幅器３ｂの設定を開始する。すなわち、ゲイン設定値を１ステップずつ上げ、ＡＤＣ４の出力に変化が現れるかを確認する。ＡＤＣ４の出力が変化したゲイン設定値（＋Ｎｒ）を、受信レベル検出とする。これにＡＤＣ検出閾値に対するマージンＡβだけＡＤＣ入力信号レベルを増加させるため、オフセット値βを加えた値をゲイン設定値とする。ゲイン設定の終了後、測定制御・時間計測部５は、受信信号終了検出フェーズに移行する。その後、測定制御・時間計測部５は、ＡＤＣ４の出力変化を監視し、出力の変化が無くなった時点を受信信号の終了とみなす。
【００３８】
以上のように、本実施の形態によれば、通信中に送信信号レベルと受信信号レベルとを計測し、適切なゲイン調整レベルを通信フレーム毎に調整することにより、送信信号レベルがばらつく場合にも、送信信号レベルと受信信号レベルとを合わせることができ、電波減衰による測定精度の低下が生じず、電波伝播時間を精度よく測定することができる。
【００３９】
実施の形態５．
実施の形態４は、ゲイン調整器は可変増幅器を使用しているが、可変減衰器を使用しても良い。図１０は、可変減衰器を使用した場合の、本発明における受信信号のゲイン調整処理方式を説明した図である。図１０では、図１中の無線装置１における処理を例に説明する。なお、本実施の形態における無線装置１および２のハードウエア構成は、図７に記載したものと同じであるため、ここでは説明を省略し、図７を参照することとする。
【００４０】
本実施の形態においては、無線通信部１は、送信フレーム１（符号３０）のスタートフラグ３０ｂを検出し、測定制御・時間計測部５に通知する。測定制御・時間計測部５は、当該通知を受けて、ゲイン調整フェーズに移行し、可変減衰器３ｅの設定を開始する。すなわち、可変減衰器３ｅの設定値を、最大設定値Ｍ（減衰量が最大の設定）から１ステップずつ下げて減衰量を小さくし、ＡＤＣ４の出力に変化が現れるかを確認する。ＡＤＣ４の出力が変化した設定値（Ｍ−Ｎｓ）を、送信レベル検出とする。これにＡＤＣ検出閾値に対するマージンＡβだけＡＤＣ入力信号レベルを増加させるため、オフセット値βを引いた値をゲイン設定値とする。ゲイン設定の終了後、測定制御・時間計測部５は、送信信号終了検出フェーズに移行し、ＡＤＣ４の出力変化を監視する。ＡＤＣ４の出力の変化が無くなった時点を送信信号の終了とみなす。
【００４１】
次に、無線通信部１は、受信フレーム２（符号３３）のスタートフラグ３３ｂを検出し、測定制御・時間計測部５に通知する。測定制御・時間計測部５は、当該通知を受けて、ゲイン調整フェーズに移行し、可変減衰器３ｅの設定を開始する。すなわち、可変減衰器の設定値を、最大設定値Ｍ（減衰量が最大の設定）から１ステップずつ下げて減衰量を小さくし、ＡＤＣ出力に変化が現れるかを確認する。ＡＤＣ４の出力が変化した設定値（Ｍ−Ｎｒ）を、受信レベル検出とする。これにＡＤＣ検出閾値に対するマージンＡβだけＡＤＣ入力信号レベルを増加させるため、オフセット値βを引いた値をゲイン設定値とする。ゲイン設定の終了後、測定制御・時間計測部５は受信信号終了検出フェーズに移行し、ＡＤＣ４の出力変化を監視し、ＡＤＣ４の出力の変化が無くなった時点を受信信号の終了とみなす。
【００４２】
以上のように、本実施の形態によれば、上述の実施の形態４と同様に、通信中に送信信号レベルと受信信号レベルとを計測し、適切なゲイン調整レベルを通信フレーム毎に調整することにより、送信信号レベルがばらつく場合にも、送信信号レベルと受信信号レベルとを合わせることができ、電波減衰による測定精度の低下が生じず、電波伝播時間を精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示した構成図である。
【図２】一般的な距離測定方式において、受信電波の減衰に起因した誤差発生を示した説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る無線通信装置における誤差低減方式を示した説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る無線通信装置における無線装置のハードウエア構成を示したブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る無線通信装置における送信側の無線装置の受信信号のゲイン調整処理方式を示した説明図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る無線通信装置における受信側の無線装置の受信信号のゲイン調整処理方式を示した説明図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る無線通信装置における無線装置のハードウエア構成を示したブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る無線通信装置における送信側の無線装置の受信信号のゲイン調整処理方式を示した説明図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る無線通信装置における送信側の無線装置の送受信信号のゲイン調整処理方式を示した説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る無線通信装置における送信側の無線装置の送受信信号のゲイン調整処理方式を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 無線通信部、２ アンテナ、３，３Ａ 信号増幅・フィルタ部、３ａ，３ｃ，３ｄ，３ｆ アンプ／フィルタ、３ｂ 可変増幅器、３ｅ 可変減衰器、４ ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）、５ 測定制御・時間計測部、６ 信号分配器、１１ 無線装置１、１２ 無線装置２、３０ 送信フレーム１、３０ａ プリアンブル、３０ｂ スタートフラグ、３０ｃ ペイロード、３１ 受信フレーム１、３１ａ プリアンブル、３１ｂ スタートフラグ、３１ｃ ペイロード、３２ 送信フレーム２、３２ａ プリアンブル、３２ｂ スタートフラグ、３２ｃ ペイロード、３３ 受信フレーム２、３３ａ プリアンブル、３３ｂ スタートフラグ、３３ｃ ペイロード、４０，４１ 検出閾値。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信における信号の送受信を行う無線通信手段と、
前記無線通信手段による送受信信号の信号レベルを増幅する増幅手段と、
前記増幅手段により増幅された前記送受信信号が入力されて、当該送受信信号のうち、予め設定された所定の検出閾値よりも大きい信号レベルの信号を送信信号または受信信号として検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づく無線通信の信号の往復時間から電波伝播遅延時間を計測して相手無線端末装置との間の距離を求めるとともに、前記増幅手段のゲイン調整を行う測定計測手段と
を備え、
前記往復時間の測定時に、送信信号の信号レベルと受信信号の信号レベルとを合わせることで、電波減衰による測定精度の低下を防止する
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項２】
前記測定計測手段の距離検出機能とゲイン調整機能とを単一の回路にて構成することを特徴とする請求項１に記載の無線端末装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の無線端末装置において、前記ゲイン調整により、前記往復時間測定時に、前記送信信号の信号レベルと前記受信信号の信号レベルとを合わせて、前記往復時間の測定を行うことを特徴とするゲイン調整方法。
【請求項４】
通信中に前記受信信号の信号レベルを計測し、受信信号毎にゲイン調整レベルを調整することにより、通信時の電波減衰量に応じたゲイン調整値の決定を行うことを特徴とする請求項３に記載のゲイン調整方法。
【請求項５】
通信中に前記送信信号の信号レベル及び前記受信信号の信号レベルを計測し、送信信号毎および受信信号毎にゲイン調整レベルを調整することにより、信号レベルのばらつきに応じたゲイン調整値の決定を行うことを特徴とする請求項３に記載のゲイン調整方法。
【請求項１】
無線通信における信号の送受信を行う無線通信手段と、
前記無線通信手段による送受信信号の信号レベルを増幅する増幅手段と、
前記増幅手段により増幅された前記送受信信号が入力されて、当該送受信信号のうち、予め設定された所定の検出閾値よりも大きい信号レベルの信号を送信信号または受信信号として検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づく無線通信の信号の往復時間から電波伝播遅延時間を計測して相手無線端末装置との間の距離を求めるとともに、前記増幅手段のゲイン調整を行う測定計測手段と
を備え、
前記往復時間の測定時に、送信信号の信号レベルと受信信号の信号レベルとを合わせることで、電波減衰による測定精度の低下を防止する
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項２】
前記測定計測手段の距離検出機能とゲイン調整機能とを単一の回路にて構成することを特徴とする請求項１に記載の無線端末装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の無線端末装置において、前記ゲイン調整により、前記往復時間測定時に、前記送信信号の信号レベルと前記受信信号の信号レベルとを合わせて、前記往復時間の測定を行うことを特徴とするゲイン調整方法。
【請求項４】
通信中に前記受信信号の信号レベルを計測し、受信信号毎にゲイン調整レベルを調整することにより、通信時の電波減衰量に応じたゲイン調整値の決定を行うことを特徴とする請求項３に記載のゲイン調整方法。
【請求項５】
通信中に前記送信信号の信号レベル及び前記受信信号の信号レベルを計測し、送信信号毎および受信信号毎にゲイン調整レベルを調整することにより、信号レベルのばらつきに応じたゲイン調整値の決定を行うことを特徴とする請求項３に記載のゲイン調整方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１６２４８８（Ｐ２００９−１６２４８８Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３９０９４（Ｐ２００７−３３９０９４）
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度、総務省、「ユビキタスセンサーネットワーク技術に関する研究開発」委託契約、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度、総務省、「ユビキタスセンサーネットワーク技術に関する研究開発」委託契約、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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