無線通信システム、無線通信装置及び同期信号送信装置
【課題】環境雑音下でも安定した通信を可能とする。
【解決手段】基準となる同期信号で変調された所定の周波数帯の同期変調信号を放射する同期信号発生部３を備え、無線通信端末１，２で同期変調信号を受信して同期信号を用いてクロック信号、搬送波を生成し、パケットに基づいた信号列のみを搬送波で変調して送受信する。これにより、送信データにクロック信号を加えて送信する従来の場合と比較して占有帯域幅が狭くなり、その結果、受信する側のフィルタの通過帯域幅は狭くてよく、環境雑音が混入しにくい。
【解決手段】基準となる同期信号で変調された所定の周波数帯の同期変調信号を放射する同期信号発生部３を備え、無線通信端末１，２で同期変調信号を受信して同期信号を用いてクロック信号、搬送波を生成し、パケットに基づいた信号列のみを搬送波で変調して送受信する。これにより、送信データにクロック信号を加えて送信する従来の場合と比較して占有帯域幅が狭くなり、その結果、受信する側のフィルタの通過帯域幅は狭くてよく、環境雑音が混入しにくい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ユビキタス社会のネットワークを担う近距離無線通信が注目されている。近距離無線には、通信距離が１００ｍ程度の無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）や１０ｍから２０ｍ程度をカバーする無線ＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などがある。また、人が通信相手と接触するまで近接したときに通信することを目的とし、人体などの伝送媒体に電界を誘起し、誘起された電界を検出することで通信する電界通信も存在する。
【０００３】
図２３に従来の無線通信システムで使用される無線通信端末１００，２００のブロック図を示す。同図では無線通信端末１００が送信すべき情報を送信し、無線通信端末２００で受信する場合を記載している。
【０００４】
無線通信端末１００では、端末処理部１０１で送信すべき情報に基づくデータ列を出力し、データエンコーダ１０２で通信制御に必要なデータ列を付加したパケットを生成し、クロック部１０３から出力されたクロック信号でパケットに基づいた信号列を変調して出力する。そして、変調部１０５でクロック信号で変調されたパケットに基づいた信号列を、搬送波生成部１０４から出力された所定の周波数の搬送波で変調し、パワーアンプ１０６で出力信号を所定の振幅まで増幅してアンテナ１０７から出力する。
【０００５】
無線通信端末２００では、アンテナ２０７で受信した信号を増幅・フィルタ部２０１で増幅するとともに、不要な雑音を除去する。搬送波再生部２０３で増幅・フィルタ部２０１の出力信号から搬送波を再生し、復調部２０２で増幅・フィルタ部２０１の出力信号と搬送波再生部２０３から出力された搬送波とを同期検波し、クロック信号で変調されたパケットに基づいた信号列を復調する。そして、データデコーダ２０５で、クロック再生部２０４が復調部２０２の出力信号から再生したクロック信号を用いて、復調部２０２の出力信号からパケットに基づいた信号列を再生するとともに、受信すべきデータ列を抽出し、端末処理部２０６に出力する。
【０００６】
これらの無線通信システムの内、発射する電波が著しく微弱な無線局（微弱無線）や空中線電力が１０ｍＷ以下の小電力無線局に該当する無線通信システムでは、信号強度が微弱なため環境雑音の影響を受けやすい。環境雑音が大きい場合、データだけでなくクロック等の同期をとるために必要な信号も乱されるため、受信信号と雑音の強度から予想されるエラーレートよりも実際のエラーレートが悪くなる。
【０００７】
また、上述の無線通信システムでは連続する０または１からなる長いベースバンド信号が含まれない任意のビットパターンのデジタルシリアルデータを符号化し、クロック信号を送信データ内に埋め込むマンチェスター符号化法が使用されることがある。この方法を使用すると、精度が高くない安価なクロックを持つ送信器から出力された信号強度が不安定な送信データを復号できる安価なデータリカバリ回路を構築することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】奥村善久、進仕昌明監修、「移動通信の基礎」、初版、電子情報通信学会、昭和６１年１０月１日、p. 154-155
【非特許文献２】「無線通信用のマンチェスタデータ符号化方式」、[online]、２００５年６月２４日、マキシム・ジャパン株式会社、［２０１１年５月９日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://japan.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/3435〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図２４にマンチェスター符号化法を用いた場合のアンテナ１０７から出力されるパワースペクトル密度の周波数特性を示し、図２５に送信データのみを送信する場合に用いられるＮＲＺ（Ｎｏｎ−Ｒｅｔｕｒｎ Ｔｏ Ｚｅｒｏ）符号化法でのパワースペクトル密度の周波数特性を示す。マンチェスター符号化法では送信データに加えてクロック信号も送信するため、図２４，２５に示すように、ＮＲＺ符号化法よりも占有帯域幅が広くなり環境雑音が混入しやすくなる。このため、クロック信号等の基準信号の復元、延いては安定した通信が困難になる。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、環境雑音下でも安定した通信を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の本発明に係る無線通信システムは、第１、第２の無線通信装置、同期信号送信装置を備え、前記第１、第２の無線通信装置間で無線を用いて情報を送受信する無線通信システムであって、前記同期信号送信装置は、同期信号で変調した同期変調信号を生成する同期変調信号発生手段と、前記同期変調信号を送信する同期変調信号送信手段と、を有し、前記第１、第２の無線通信装置のそれぞれは、前記同期変調信号を受信して前記同期信号を抽出する同期信号抽出手段と、前記同期信号をクロック信号に変換するクロック変換手段と、前記同期信号を搬送波に変換する搬送波変換手段と、を有し、前記第１の無線通信装置は、前記クロック信号に基づいて送信すべき情報からパケットを生成するパケット生成手段と、前記パケットに基づいた信号列を前記搬送波で変調して変調搬送波を生成する変調手段と、前記変調搬送波を送信する送信手段と、を有し、前記第２の無線通信装置は、前記変調搬送波を受信する受信手段と、前記搬送波に基づいて前記変調搬送波から前記パケットに基づいた信号列を復調する復調手段と、前記クロック信号に基づいて前記パケットに基づいた信号列から前記情報を取得するパケット抽出手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
第２の本発明に係る無線通信システムは、第１、第２の無線通信装置間で無線を用いて情報を送受信する無線通信システムであって、前記第１、第２の無線通信装置のいずれか一方は、同期信号で変調した同期変調信号を送信する同期変調信号送信手段を有し、もう一方は、前記同期変調信号を受信して前記同期信号を抽出する同期信号抽出手段を有し、前記第１、第２の無線通信装置のそれぞれは、前記同期信号をクロック信号に変換するクロック変換手段と、前記同期信号を搬送波に変換する搬送波変換手段と、を有し、前記第１の無線通信装置は、前記クロック信号に基づいて送信すべき情報からパケットを生成するパケット生成手段と、前記パケットに基づいた信号列を前記搬送波で変調して変調搬送波を生成する変調手段と、前記変調搬送波を送信する送信手段と、を有し、前記第２の無線通信装置は、前記変調搬送波を受信する受信手段と、前記搬送波に基づいて前記変調搬送波から前記パケットに基づいた信号列を復調する復調手段と、前記クロック信号に基づいて前記パケットに基づいた信号列から前記情報を取得するパケット抽出手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、環境雑音下でも安定した通信を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施の形態における無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図２】同期信号発生部の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】同期信号抽出部の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】搬送波変換部の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】無線通信端末と同期信号発生部との距離を説明する図である。
【図６】無線通信端末と同期信号発生部の配置を三角形でモデル化した図である。
【図７】同期信号抽出部の変形例の構成を示す機能ブロック図である。
【図８】同期信号発生部の変形例の構成を示す機能ブロック図である。
【図９】図８の同期信号発生部のタイミングチャートである。
【図１０】同期検波回路の構成を示す機能ブロック図である。
【図１１】第１の実施の形態における別の無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図１２】位相補正部の構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】位相補正部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１４】動作切替積分器の構成を示す機能ブロック図である。
【図１５】位相補正部の変形例の構成を示す機能ブロック図である。
【図１６】位相補正部の別の変形例の構成を示す機能ブロック図である。
【図１７】｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜と２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）の関係を表す図である。
【図１８】反転・非反転切替バッファの構成を示す機能ブロック図である。
【図１９】第２の実施の形態における無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図２０】第２の実施の形態の同期信号発生部の構成を示す機能ブロック図である。
【図２１】第２の実施の形態の変形例の無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図２２】第３の実施の形態における無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図２３】従来の無線通信システムで使用される無線通信端末のブロック図を示す。
【図２４】マンチェスター符号化法でのパワースペクトル密度の周波数特性を示す図である。
【図２５】ＮＲＺ符号化法でのパワースペクトル密度の周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態における無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。第１の実施の形態における無線通信システムは、無線通信端末１，２と同期信号発生部３を備える。無線通信端末１，２はそれぞれ送信・受信する機能をもつモジュールを備えているが、簡略化のため、無線通信端末１では送信モジュールのみを、無線通信端末２では受信モジュールのみを示している。
【００１７】
第１の実施の形態における同期信号発生部３は、無線通信端末１，２とは別に配置された装置で、基準となる同期信号で変調された所定の周波数帯の同期変調信号を生成し、アンテナ３１から出力する。無線通信端末１，２は、同期変調信号を受信して基準となる同期信号を抽出し、基準となる同期信号を用いてクロック信号、搬送波を生成し、クロック信号、搬送波を用いて送信すべき情報の変調、復調を行う。
【００１８】
無線通信端末１の送信モジュールは、同期信号抽出部１１、クロック変換部１２、搬送波変換部１３、端末処理部１４、パケット生成部１５、変調部１６、パワーアンプ１７、および２個のアンテナ１８，１９を備える。
【００１９】
同期信号抽出部１１は、アンテナ１９で受信した同期変調信号から基準となる同期信号を抽出してクロック変換部１２、搬送波変換部１３に出力する。
【００２０】
クロック変換部１２は、同期信号抽出部１１が抽出した同期信号を変換してクロック信号を生成する。
【００２１】
搬送波変換部１３は、同期信号抽出部１１が抽出した同期信号を変換して搬送波を生成する。
【００２２】
端末処理部１４は、送信すべき情報に基づくデータ列をパケット生成部１５に出力する。
【００２３】
パケット生成部１５は、端末処理部１４から入力した送信すべき情報に基づくデータ列に、通信制御に必要なデータ列を付加してパケットを生成し、パケットに基づいた信号列をクロック変換部１２が出力するクロック信号に同期して変調部１６に出力する。
【００２４】
変調部１６は、パケット生成部１５から入力したパケットに基づいた信号列を搬送波変換部１３から入力する搬送波で変調して変調搬送波を生成してパワーアンプ１７に出力する。
【００２５】
パワーアンプ１７は、変調部１６から入力した変調搬送波を所定の振幅まで増幅してアンテナ１８から送信する。
【００２６】
無線通信端末２の受信モジュールは、同期信号抽出部２１、クロック変換部２２、局所発振信号変換部２３、増幅・フィルタ部２４、復調部２５、パケット抽出部２６、端末処理部２７、および２個のアンテナ２８，２９を備える。
【００２７】
同期信号抽出部２１、クロック変換部２２、局所発振信号変換部２３は、無線通信端末１と同様に、同期信号抽出部２１がアンテナ２９で受信した同期変調信号から基準となる同期信号を抽出し、クロック変換部２２が同期信号からクロック信号を生成し、局所発振信号変換部２３が同期信号から、送信モジュールで生成する搬送波と同じ周波数の、局所発振信号を生成する。
【００２８】
増幅・フィルタ部２４は、アンテナ２８で受信した信号を増幅して不要な雑音を除去し、復調部２５に出力する。
【００２９】
復調部２５は、増幅・フィルタ部出力信号から、局所発振信号変換部２３で生成された局所発振信号をもとに、パケットに基づいた信号列を復調する。
【００３０】
パケット抽出部２６は、復調されたパケットに基づいた信号列を、クロック変換部２２が出力するクロック信号のタイミングに基づいてデータ列としてメモリに記憶するとともに、メモリに記憶されたデータ列から受信すべきデータ列を抽出して端末処理部２７に出力する。
【００３１】
端末処理部２７は、抽出されたデータ列を受信して処理を行う。
【００３２】
＜同期信号について＞
次に、同期信号発生部３、同期信号抽出部１１，２１について説明する。
【００３３】
まず、同期信号発生部３について説明する。図２は、同期信号発生部３の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、同期信号発生部３では、搬送波の周波数と異なる周波数ｆｓの信号と基準信号の周波数ｆｒｅｆの半分の周波数の信号を乗算して同期変調信号を生成し、アンテナ３１から出力する。同期信号発生部３の出力信号Ｖ０は次式（１）で表される。
【数１】
【００３４】
ここで、πは円周率、ｔは時間を表す。出力信号の周波数はｆｓ＋ｆｒｅｆ／２とｆｓ−ｆｒｅｆ／２の２種類となる。
【００３５】
続いて、同期信号抽出部１１，２１について説明する。図３は、同期信号抽出部１１，２１の構成を示す機能ブロック図である。アンテナ１９で受信した信号をＡＭＰ（増幅器）で増幅し、通過帯域ｆｓ＋ｆｒｅｆ／２のＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１と通過帯域ｆｓ−ｆｒｅｆ／２のＢＰＦ２にそれぞれ並列に通過させて、両者の信号を乗算器に入力してフィルタで高周波側の信号を除去することで、周波数ｆｒｅｆの同期信号を抽出する。
【００３６】
同期信号発生部３と無線通信端末１との距離をｄ1とすると、同期信号発生部３から放射された同期変調信号はτ1＝ｄ1／ｃ0遅れて無線通信端末１に到達する（ｃ0は電磁波の速度）。したがって、乗算器の出力信号Ｖｍｉｘ１は次式（２）のようになる。
【数２】
【００３７】
上式（２）の第１項である乗算器の出力信号の周波数の高い成分をフィルタで除去することにより、無線通信端末１においてクロック信号や搬送波の基準となる周波数ｆｒｅｆの同期信号Ｖｒｅｆ１＝−（Ａｍ／２）ｃｏｓ｛２πｆｒｅｆ（ｔ−τ1）｝（式（２）の第２項）を抽出する。無線通信端末２の同期信号抽出部２１においても同様の信号処理を行うことにより、無線通信端末２においてクロック信号や搬送波の基準となる周波数ｆｒｅｆの同期信号Ｖｒｅｆ２＝−（Ａｍ／２）ｃｏｓ｛２πｆｒｅｆ（ｔ−τ2）｝を抽出する。
【００３８】
＜遅延の影響について＞
次に、無線通信端末１，２で生じる遅延の影響について考察する。
【００３９】
搬送波は、搬送波変換部１３において、図４に示すＰＬＬ回路を用いて同期信号Ｖｒｅｆ１から生成される。ここでは、簡単のため振幅をすべて１とする。搬送波をｓｉｎ（２πｆ0ｔ＋θ1）とし、同期信号Ｖｒｅｆ１＝ｃｏｓ｛２πｆｒｅｆ（ｔ−τ1）｝と搬送波を１／Ｎに分周した信号ｓｉｎ｛（２πｆ0ｔ＋θ1）／Ｎ｝が同じになるように帰還されるとモデル化している。この場合帰還が収束すると（ｆ0／Ｎ）＝ｆｒｅｆ，（θ1／Ｎ）＝２πｆｒｅｆτ1となり、搬送波はｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ1）｝となる。
【００４０】
図５に示すように、無線通信端末１，２間の距離をｄ12とすると、無線通信端末１から送信され無線通信端末２で受信される搬送波には遅延τ12＝ｄ12／ｃ0が生じ、無線通信端末２で受信した搬送波はｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ1−τ12）｝となる。
【００４１】
一方、無線通信端末２の局所発振信号も図５と同じ回路で生成されｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ2）｝と表される。無線通信端末２で受信した搬送波と無線通信端末２が生成した局所発振信号の位相差θ12は次式（３）で表される。
【数３】
【００４２】
ここで図６に示すように無線通信端末１，２の大きさを無視して無線通信端末１，２と同期信号発生部３の配置を三角形で近似する。図中αは無線通信端末１と同期信号発生部３を結んだ辺と無線通信端末２と同期信号発生部３を結んだ辺のなす角度である。余弦定理より次式（４）が成立する。
【数４】
【００４３】
式（４）で１−ｃｏｓα≧０であるから次式（５）の不等式が成立する。
【数５】
【００４４】
式（５）の不等式を考慮すると式（３）で示す搬送波と局所発振信号の位相差θ12には次式（６）の不等式が成立する。
【数６】
【００４５】
したがって、同期信号発生部３と無線通信端末１，２との間の距離ｄ1，ｄ2が遠くても、搬送波の波長ｃ0／Ｎｆｒｅｆと比較して無線通信端末１，２間の距離ｄ12が十分近ければ、搬送波と局所発振信号の位相差θ12は無視できて復調できる。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、基準となる同期信号で変調された所定の周波数帯の同期変調信号を放射する同期信号発生部３を備え、無線通信端末１，２で同期変調信号を受信して同期信号を用いてクロック信号、搬送波を生成し、パケットに基づいた信号列のみを搬送波で変調して送受信することにより、送信データにクロック信号を加えて送信する従来のマンチェスター符号化法の場合と比較して占有帯域幅が狭くなり、その結果、受信する側のフィルタの通過帯域幅は狭くてよく、環境雑音が混入しにくい。
【００４７】
基準となる同期信号についても、単一周波数の周波数ｆｓ＋ｆｒｅｆ／２とｆｓ−ｆｒｅｆ／２の信号それぞれを通過させるＢＰＦを使用するため、従来のマンチェスター符号化法の場合に比べ必要な通過帯域幅は狭くて良く、環境雑音が混入しにくい。
【００４８】
パケットに基づいた信号列を搬送波で変調した変調搬送波と、基準となる同期信号で変調された同期変調信号の両方に環境雑音が混入にくいため、従来のマンチェスター符号化法の場合に比べて安定した通信が可能となる。なお、本実施の形態では、搬送波と同期変調信号の混信を防ぐために搬送波の周波数と異なる周波数ｆｓの信号を用いて同期信号を変調した。
【００４９】
図１では、各無線通信端末１，２で２個のアンテナを使用しているが、１個のアンテナで同期変調信号を受信し、変調搬送波を送・受信してもよい。
【００５０】
＜同信号抽出部の変形例＞
次に、同期信号抽出部１１，２１の変形例について説明する。
【００５１】
図７は、同期信号抽出部１１，２１の変形例の構成を示す機能ブロック図である。同図に示す同期信号抽出部１１，２１は、受信した同期変調信号と周波数ｆｌｏの信号を乗算器２に入力してダウンコンバートした後、図３と同じ信号処理をすることにより同期信号を抽出する。無線通信端末１，２に図７に示す同期信号抽出部１１，２１が組み込まれているとすると、無線通信端末２での乗算器２から出力される信号Ｖｍ２は次式（７）のようになる。
【数７】
【００５２】
上式（７）で、θ1は無線通信端末１の周波数ｆｌｏの信号の同期信号ｆｒｅｆに対する位相ずれを表し、時間に対しては一定であるとする。ＢＰＦ３で周波数ｆｓ＋ｆｒｅｆ／２−ｆｌｏとｆｓ−ｆｒｅｆ／２−ｆｌｏの成分のみを通過させた信号Ｖｂｐｆは次式（８）となる。
【数８】
【００５３】
この後、図３で説明した信号処理を行うと乗算器１の出力信号Ｖｍは次式（９）で表される。
【数９】
【００５４】
このように、図３の場合と同様に、上式（９）の第１項である乗算器１の出力信号の周波数の高い成分をフィルタで除去することにより、無線通信端末１においてクロック信号や搬送波の基準となる周波数ｆｒｅｆの同期信号を抽出できる。無線通信端末１での同期信号はθ1に依存しないため、無線通信端末２でも周波数ｆｌｏの信号に無線通信端末１とは異なる位相ずれθ2があっても無線通信端末１と同様の同期信号が得られる。無線通信端末１，２間の距離ｄ12の影響に関しては図３の場合と同様であり、搬送波の波長ｃ0／Ｎｆｒｅｆと比較して無線通信端末１，２間の距離ｄ12が十分近いとして、搬送波と局所発振信号の位相差θ12を無視した。
【００５５】
図３の場合では、周波数ｆｓを中心に±ｆｒｅｆ／２離れた周波数であるｆｓ＋ｆｒｅｆ／２とｆｓ−ｆｒｅｆ／２をＢＰＦ１とＢＰＦ２の中心周波数とするのに対し、図７の場合では図３の場合よりも低い周波数ｆｓ−ｆｌｏをＢＰＦ１とＢＰＦ２の中心周波数とする。図３の場合では、ＢＰＦ１はｆｓ＋ｆｒｅｆ／２の信号を通過させるがｆｓ−ｆｒｅｆ／２の信号を遮断させるように設計し、図７の場合では、ＢＰＦ１はｆｓ−ｆｌｏ＋ｆｒｅｆ／２の信号を通過させるがｆｓ−ｆｌｏ−ｆｒｅｆ／２の信号を遮断させるように設計する。通過させたい信号の周波数と遮断させたい信号の周波数の差ｆｒｅｆの絶対値は図３と図７の場合で変わらないが、通過させたい信号の周波数と遮断させたい信号の周波数の差ｆｒｅｆと中心周波数の相対値は図７の場合のほうが高い。
【００５６】
以上説明したように、同期変調信号と周波数ｆｌｏの信号を乗算器２に入力してダウンコンバートすることにより、中心周波数や中心周波数に対する通過帯域幅の相対的な精度が低いバンドパスフィルタを使用できる。
【００５７】
＜同信号発生部の変形例＞
次に、同期信号発生部３の変形例について説明する。
【００５８】
図８は、同期信号発生部３の変形例の構成を示す機能ブロック図である。同図に示す同期信号発生部３は、フレーム信号変調部３２を備えて、同期信号にパケット生成部１５やパケット抽出部２６の動作を初期化することに用いるフレーム信号を混合して送信する。フレーム信号を混合することにより、無線通信端末１，２は、送・受信動作を初期化することができ、送・受信動作のタイミングを合わせることができる。
【００５９】
図９のタイミングチャートを用いてフレーム信号の混合動作について説明する。同期信号の半分の周波数ｆｒｅｆ／２の信号をフレーム信号変調部３２に入力する。無線通信端末１，２の動作を合わせるタイミングでフレーム信号を変化させる。図９の例ではフレーム信号をＨレベルにしている。フレーム信号が変化したときの周波数ｆｒｅｆ／２の信号を一定値にする信号処理を行った後、周波数ｆｓの信号と乗算してアンテナ３１から出力する。
【００６０】
フレーム信号が変化していない時（Ｌレベルの時）では、図２の場合と同様に、周波数ｆｓ＋ｆｒｅｆ／２とｆｓ−ｆｒｅｆ／２の信号が出力され、同期信号抽出部１１，２１では周波数ｆｒｅｆの同期信号が抽出される。これに対し、フレーム信号が変化した時（Ｈレベルの時）では、周波数ｆｓ＋ｆｒｅｆ／２とｆｓ−ｆｒｅｆ／２ではなく別の周波数（図９の場合では周波数ｆｓ）の信号が出力されるため、同期信号抽出部１１，２１では同期信号が抽出されない。クロック変換部１２，２２では同期信号が入力されないことを検知して、パケット生成部１５やパケット抽出部２６を初期化する信号を出力する。
【００６１】
以上説明したように、フレーム信号変調部３２を備えてフレーム信号を混合し、同期変調信号に基準となる同期信号を含まない期間を設けることで、同期変調信号からクロック信号や搬送波を生成するだけでなく、フレーム信号を用いて送・受信動作のタイミングを合わせることができる。
【００６２】
以上の構成では無線通信端末１，２間の伝播遅延の影響を、搬送波の波長に比べて無線通信端末１，２間の距離ｄ12が十分短いとして無視したが、復調部２５に図１０に示す同期検波回路を備えて同期検波により復調する場合は伝播遅延の影響を緩和できる。
【００６３】
＜位相補正部＞
図１１は、第１の実施の形態における別の無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。同図に示す無線通信システムは、図１に示した受信モジュールに位相補正部４０を備えたものである。無線通信端末１は、パケットに基づいた信号列を出力する前に、搬送波のみを出力する期間（プリアンブル）を設ける。無線通信端末２は、プリアンブルの期間において位相補正部４０で局所発振信号変換部２３から出力された局所発振信号と受信した搬送波を比較し位相補正をした後、位相補正された位相補正搬送波を復調部２５に出力する。
【００６４】
図１２に、位相補正部４０の機能ブロック図を示し、図１３のタイミングチャートを用いて位相補正動作について説明する。タイミングチャートではプリアンブルの期間での波形のみを記載している。以下では簡略化のため搬送波の振幅を１として説明する。
【００６５】
局所発振信号変換部２３から出力された局所発振信号ｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ2）｝は可変遅延器４１を通過するとｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ2−τd）｝となる。ここでτdは可変遅延器４１を通過した時に生じる遅延時間である。この信号は９０°移相器４２を介して乗算器４３に入力される。
【００６６】
図５，６を用いて説明したように、増幅・フィルタ部出力信号はｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ1−τ12）｝であり、乗算器４３の出力Ｖｍ３は次式（１０）のようになる。
【数１０】
【００６７】
Ｖｍ３をＬＰＦ４４に通過させると、式（１０）の第１項が除去され第２項のみとなる。すなわち偏差量はｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］となる。以下では説明のためτ1＋τ12−τ2＞０でτdの初期値がゼロとする。この場合、偏差量は正、ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］＞０となる。
【００６８】
図１３（Ｄ）の期間Ａに示すように、ＬＰＦ４４のもつ遅延特性のためＬＰＦ４４の出力は緩やかに増加する。動作切替積分器４５は積分停止信号がＬレベルの間は積分動作を行い、可変遅延器４１は、動作切替積分器４５の出力（積分値）が増加すると遅延時間τdが増加するように設計されている。図１３（Ｄ）に示すＬＰＦ出力すなわち偏差量が正であると積分値が増加し、遅延時間τdが増加してτ1＋τ12−τ2に近づく。遅延時間τdがτ1＋τ12−τ2に十分近づくと偏差量は減少するが偏差量が正であるため、遅延時間τdはさらにτ1＋τ12−τ2に近づく（図１３（Ｄ）の期間Ｂ）。図１３（Ｄ）の期間Ｃに示すように、遅延時間τdがτ1＋τ12−τ2と等しくなると偏差量はゼロとなり積分値は変化しなくなる。したがって、遅延時間τdはτ1＋τ12−τ2と等しくなった値で変化しなくなる。以上の動作により、図１３（Ａ）に示す増幅・フィルタ部出力信号と図１３（Ｆ）に示す位相補正搬送波の位相は等しくなる。
【００６９】
検波回路４６では増幅・フィルタ部２４の出力の振幅を検波する。図１３（Ｇ），（Ｈ）に示すように、立ち上がり遅延回路４７は、検波回路４６の出力がしきい値を超えてから予め設定された期間Ｗが経過した後、積分停止信号をＨレベルにする。積分停止信号がＨレベルになると動作切替積分器４５は積分動作を停止する。図１４に、積分停止信号により積分動作を停止する機能を実現する動作切替積分器４５の構成例を示す。積分停止信号がＬレベルのときは、スイッチ４５１のａ１とｂ１を接続し、偏差量を積分器４５２に入力して積分を行う。積分停止信号がＨレベルのときは、スイッチ４５１のａ１とｃ１を接続し、直流電圧源４５３から出力されるゼロに相当する信号を積分器４５２に入力する。この場合、積分値は変化しない。
【００７０】
ここでτ1＋τ12−τ2＞０が成立する範囲を考察する。図６の三角形での近似において余弦定理から導出した式（４）から式（５）への展開で、ｄ122≧（ｄ1−ｄ2）2から次式（１１）が導出できる。
【数１１】
【００７１】
式（１１）にｄ12を足すと次式（１２）となる。
【数１２】
【００７２】
式（１２）を電磁波の速度ｃ0で割ると次式（１３）となる。
【数１３】
【００７３】
等式の場合を除けばτ1＋τ12−τ2＞０は満たされる。等式の場合、つまりτ1＋τ12−τ2＝０の場合は、無線通信端末１，２間の伝播遅延による位相誤差がないことを意味しており、可変遅延器４１の遅延時間はゼロのままでよい。この場合でも増幅・フィルタ部出力信号と位相補正搬送波の位相は等しくなり目的を達成できる。
【００７４】
ここでは、積分値（動作切替積分器４５の出力）が大きくなると遅延時間が大きくなる可変遅延器４１で説明したが、積分値が小さくなると遅延時間が大きくなる可変遅延器４１を使用してもよい。この場合、偏差量（ＬＰＦ４４の出力）が正の時に積分値が小さくなるように動作切替積分器４５を設計する。
【００７５】
次に、位相補正部４０の変形例について説明する。
【００７６】
上記では同期信号抽出部２１や局所発振信号変換部２３で遅延をないことを前提に考察したが、実際には使用する回路の入力と出力で遅延が生じることがある。また、可変遅延器４１の遅延時間にオフセットがある、つまり、積分値がゼロでも遅延時間がゼロより大きい値となる場合もある。このように局所発振信号に遅延がある場合や可変遅延器４１の遅延時間にオフセットがある場合は、図１５の位相補正部の変形例に示すように、増幅・フィルタ部２４の出力に遅延時間がτpで固定の固定遅延器４８を接続する。
【００７７】
以下では簡単のため局所発振信号の振幅を１として説明する。無線通信端末２での局所発振信号の伝播遅延以外の遅延時間の全体をτofとおくと、可変遅延器４１を通過した局所発振信号は、ｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ2−τof−τd）｝となる。ここでτofには動作切替積分器４５の出力で制御される成分τpは含まれていないとしている。固定遅延器４８を通した増幅・フィルタ部出力信号はｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ1−τ12−τp）｝と表される。乗算器４３の出力Ｖｍ３は次式（１４）で表される。
【数１４】
【００７８】
したがって、ＬＰＦ４４の出力は、ｓｉｎ｛２πＮＦｒｅｆ（τ1＋τ12＋τp−τ2−τof−τd）｝となる。固定遅延器４８の遅延時間τpを適切に設計することでτ1＋τ12＋τp−τ2−τof＞０は満たされる。図１２で示した位相補正部４０と同様の動作で位相補正搬送波と固定遅延器４８の出力の位相は等しくなる。
【００７９】
次に、位相補正部４０の別の変形例について説明する。
【００８０】
無線通信端末１，２間の距離ｄ12が大きくなると偏差量が負、ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］＜０となる場合もある。この場合でも正しく位相補正できる位相補正部４０の別の変形例を図１６に示す。同図に示す位相補正部４０は、ＬＰＦ４４と動作切替積分器４５の間に絶対値回路５１を挿入し、｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜とする演算を追加した。絶対値回路５１は例えばＯＰアンプとダイオードで構成される全波整流回路などを用いることができる。
【００８１】
初期値でπ≦２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）＜２πとし、可変遅延器４１の遅延時間の初期値をτd＝０とする。このときｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］＜０であるが、絶対値回路５１を通すことで｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜＞０となる。図１３のタイミングチャートにおける偏差量が｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜であり、｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜が正であるため、動作切替積分器４５の出力（積分値）は増加する。この結果τpは増加し、２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）は減少する。｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜＞０の間τpは増加し２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）は減少し続け、｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜＝０となるとτpの増加と２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）の減少は停止する。
【００８２】
上記の動作を｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜と２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）の関係を表す図１７を用いて考察する。図１７の黒丸で示す初期値から｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜＝０、２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）＝πの点に移動する。したがって、可変遅延器出力信号と増幅・フィルタ部出力信号の位相差はπとなり、増幅・フィルタ部出力信号は可変遅延器出力信号を反転した信号となる。
【００８３】
一方、可変遅延器出力信号ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ2−τd）］と増幅・フィルタ部出力信号ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ1−τ12）］を乗算器５２で乗算した信号Ｖｍ４は次式（１５）で表される。
【数１５】
【００８４】
Ｖｍ４をＬＰＦ５３に入力すると周波数の高い式（１５）の第１項が除去され、式（１５）の第２項のｃｏｓ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］が出力される。反転・非反転切替バッファ５４はｃｏｓ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］＜０の時に反転バッファとして動作し、ｃｏｓ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］＞０の時に非反転バッファとして動作する。
【００８５】
２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）＝πのとき、ｃｏｓ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］＝−１であるため、反転・非反転切替バッファ５４は反転バッファとして動作する。この状態で増幅・フィルタ部出力信号と反転した可変遅延器出力信号を入力すると、反転・非反転切替バッファ５４で反転されて増幅・フィルタ部出力信号と同相の位相補正搬送波が得られる。
【００８６】
以上の動作により、π≦２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）＜２πでも、増幅・フィルタ部出力信号と同相の位相補正搬送波が得られる。
【００８７】
さらに考察すると、ｎ＝０，１，２，・・・として、可変遅延器出力信号と増幅・フィルタ部出力信号の位相差の初期値が２ｎπ≦２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）＜（２ｎ＋１）πの場合では、可変遅延器出力信号と増幅・フィルタ部出力信号の位相差は２ｎπに収束するため、可変遅延器出力信号と増幅・フィルタ部出力信号は同相と等価となる。この場合、ｃｏｓ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］＝１となり、反転・非反転切替バッファ５４は非反転バッファとして動作するため、増幅・フィルタ部出力信号と同相の位相補正搬送波が得られる。
【００８８】
ｎ＝０，１，２，・・・として、可変遅延器出力信号と増幅・フィルタ部出力信号の位相差の初期値が（２ｎ＋１）π≦２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）＜（２ｎ＋２）πの場合では、可変遅延器出力信号と増幅・フィルタ部出力信号の位相差は（２ｎ＋１）πに収束するため、可変遅延器出力信号と増幅・フィルタ部出力信号は反転している。この場合、ｃｏｓ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］＝−１となり、反転・非反転切替バッファ５４は反転バッファとして動作するため、増幅・フィルタ部出力信号と同相の位相補正搬送波が得られる。
【００８９】
このように、可変遅延器出力信号と増幅・フィルタ部出力信号の位相差の初期値がどのような値でも増幅・フィルタ部出力信号と位相補正搬送波は同相となる。
【００９０】
図１８に反転・非反転切替バッファの構成例を示す。
【００９１】
ＬＰＦ５３の出力が負の時、コンパレータ６１の出力はＬレベルとなり、スイッチ６２のａ１とｂ１が接続され、スイッチ６３のａ２とｂ２が接続される。このとき、ＯＰアンプ６４の非反転入力は接地され、可変遅延器４１の出力信号が反転入力に入力されるため、可変遅延器４１の出力信号は同相で出力される。
【００９２】
以上説明したように、局所発振信号変換部２３から出力された局所発振信号と受信した搬送波を比較し位相補正する位相補正部４０を備えることにより、無線通信端末１，２間の信号伝播距離の違いに起因する位相誤差を補正することが可能となる。
【００９３】
［第２の実施の形態］
図１９は、第２の実施の形態における無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。第２の実施の形態における無線通信システムは、第１の実施の形態の同期信号発生部３を無線通信端末１の送信モジュールに備えたものである。
【００９４】
第２の実施の形態では、無線通信端末１の同期信号発生部７１で基準となる同期信号を含む所定の周波数帯の同期変調信号を生成しアンテナ１９から送信するとともに、同期信号発生部７１から基準となる同期信号をクロック変換部１２、搬送波変換部１３に出力する。
【００９５】
図２０に、同期信号発生部７１の構成例を示す。同図に示す同期信号発生部７１は、第１の実施の形態の同期信号発生部と同様に、搬送波の周波数と異なる周波数ｆｓの信号と基準信号の周波数の半分の周波数ｆｒｅｆ／２の信号を乗算して同期変調信号を生成し出力する。さらに、周波数ｆｒｅｆ／２の信号を逓倍部７１１により逓倍して同期信号を生成し、クロック変換部１２、搬送波変換部１３に出力する。
【００９６】
第２の実施の形態の無線通信端末２は、第１の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【００９７】
また、無線通信端末２が同期信号発生部３を備える構成でもよい。この場合、無線通信端末１は、第１の実施の形態と同様となる。
【００９８】
図１９では、無線通信端末１，２それぞれでアンテナを２個を使用しているが、１個のアンテナで同期変調信号を受信し、変調搬送波を送・受信してもよい。
【００９９】
図２１に第２の実施の形態の変形例を示す。図２１に示す変形例では、図１９に示したものに、無線通信端末１については、局所発振信号変換部２３、増幅・フィルタ部２４、復調部２５、パケット抽出部２６、および位相補正部４０を有する受信モジュールと送受切替ＳＷ１を備え、無線通信端末２については、搬送波変換部１３、パケット生成部１５、変調部１６、およびパワーアンプ１７を有する受信モジュールと送受切替ＳＷ２を備えて、無線通信端末２から無線通信端末１へも送信する構成とした。
【０１００】
第２の実施の形態では、同期信号発生部７１を備えた無線通信端末１が送信して無線通信端末２で受信する場合、同期変調信号と変調搬送波は共に無線通信端末１から送信されるため、無線通信端末２で受信する同期変調信号と変調搬送波の遅延は等しい。図６においては、ｄ1＝０，ｄ12＝ｄ2となる。したがって、式（３）から無線通信端末２で受信した搬送波と同期信号に基づいて生成される局所発振信号の位相差θ12＝０となり、無線通信端末１，２間の距離ｄ12が離れていても無線通信端末２で受信した搬送波と局所発振信号の位相は同じである。このため無線通信端末２で位相補正をする必要はない。
【０１０１】
図２１に示す変形例において、無線通信端末２が送信して無線通信端末１で受信する場合について説明する。簡単のため振幅をすべて１とする。図４に示すＰＬＬ回路を用いて生成した端末２の搬送波は、ｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ12）｝となる。無線通信端末１で生成される局所発振信号はｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−２τ12）｝であるため、無線通信端末１で受信する搬送波と局所発振信号には４πＮＦｒｅｆτ12の位相差が生じる。この位相差を補正するために、図２１に示す無線通信端末１には位相補正部４０を備えた。図１２，１４，１５の機能ブロック図に示したいずれの位相補正部４０を用いてもよい。
【０１０２】
無線通信端末１で送信し無線通信端末２で受信する場合は、無線通信端末１の送受切替ＳＷ１のｘ１端子とｙ１端子を接続し、無線通信端末２の送受切替ＳＷ２のｘ２端子とｚ２端子を接続する。
【０１０３】
無線通信端末１では、同期信号発生部７１で基準となる同期信号を含む所定の周波数帯の同期変調信号を生成してアンテナ１９から送信するとともに、同期信号発生部７１から基準となる同期信号をクロック変換部１２、搬送波変換部１３に出力する。同期信号発生部７１から出力された基準となる同期信号を用いて、送信すべき情報を送信モジュールで変調してアンテナ１８から変調搬送波を送信する。
【０１０４】
無線通信端末２では、同期信号抽出部２１がアンテナ２９で受信した同期変調信号から基準となる同期信号を抽出するとともに、変調搬送波をアンテナ２８で受信し、抽出した同期信号を用いて、受信した変調搬送波を受信モジュールで復調して送信すべき情報を取得する。
【０１０５】
無線通信端末２で送信し無線通信端末１で受信する場合は、無線通信端末１の送受切替ＳＷ１のｘ１端子とｚ１端子を接続し、無線通信端末２の送受切替ＳＷ２のｘ２端子とｙ２端子を接続する。
【０１０６】
無線通信端末２では、同期信号抽出部２１がアンテナ２９で受信した同期変調信号から基準となる同期信号を抽出するとともに、抽出した同期信号を用いて、送信すべき情報を送信モジュールで変調してアンテナ２８から変調搬送波を送信する。
【０１０７】
無線通信端末１では、同期信号発生部７１で基準となる同期信号を含む所定の周波数帯の同期変調信号を生成してアンテナ１９から送信するとともに、変調搬送波をアンテナ２８で受信し、同期信号発生部７１から出力された基準となる同期信号を用いて、変調搬送波を受信モジュールで復調して送信すべき情報を取得する。同期信号発生部７１から出力された基準となる同期信号を用いて生成した局所発振信号と増幅・フィルタ部２４の出力信号には位相差が生じるため、無線通信端末１では、位相補正部４０で位相差を補正する。
【０１０８】
［第３の実施の形態］
図２２は、第３の実施の形態における無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。第３の実施の形態では、無線通信端末１，２のそれぞれに同期信号発生部８１と同期信号抽出部８２を備える。無線通信端末１が送信して無線通信端末２で受信する場合は、無線通信端末１の同期信号発生部８１から同期変調信号を出力し、無線通信端末２の同期信号抽出部８２で同期信号を抽出する。無線通信端末２が送信して無線通信端末１で受信する場合は、無線通信端末２の同期信号発生部８１から同期変調信号を出力し、無線通信端末１の同期信号抽出部８２で同期信号を抽出する。送・受信の切り替わりにより動作の切り替えはスイッチ８３で行う。送信時は同期信号発生部８１とアンテナ８６を接続し、受信時は同期信号抽出部８２とアンテナ８６を接続する。送信すべき情報は、端末送・受信部８４で変調搬送波に変換されてアンテナ８５を用いて送受信される。なお、図２２では、無線通信端末１，２それぞれで２個のアンテナ８５，８６を使用しているが、１個のアンテナで同期変調信号、変調搬送波を送・受信してもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１，２…無線通信端末
１１，２１…同期信号抽出部
１２，２２…クロック変換部
１３…搬送波変換部
１４…端末処理部
１５…パケット生成部
１６…変調部
１７…パワーアンプ
１８，１９，２８，２９…アンテナ
２１…同期信号抽出部
２２…クロック変換部
２３…局所発振信号変換部
２４…増幅・フィルタ部
２５…復調部
２６…パケット抽出部
２７…端末処理部
３…同期信号発生部
３１…アンテナ
３２…フレーム信号変調部
４０…位相補正部
４１…可変遅延器
４２…移相器
４３…乗算器
４４…ＬＰＦ
４５…動作切替積分器
４５１…スイッチ
４５２…積分器
４５３…直流電圧源
４６…検波回路
４７…立ち上がり遅延回路
４８…固定遅延器
５１…絶対値回路
５２…乗算器
５３…ＬＰＦ
５４…反転・非反転切替バッファ
６１…コンパレータ
６２…スイッチ
６３…スイッチ
６４…ＯＰアンプ
７１…同期信号発生部
７１１…逓倍部
８１…同期信号発生部
８２…同期信号抽出部
８３…スイッチ
８４…端末送・受信部
８５，８６…アンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ユビキタス社会のネットワークを担う近距離無線通信が注目されている。近距離無線には、通信距離が１００ｍ程度の無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）や１０ｍから２０ｍ程度をカバーする無線ＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などがある。また、人が通信相手と接触するまで近接したときに通信することを目的とし、人体などの伝送媒体に電界を誘起し、誘起された電界を検出することで通信する電界通信も存在する。
【０００３】
図２３に従来の無線通信システムで使用される無線通信端末１００，２００のブロック図を示す。同図では無線通信端末１００が送信すべき情報を送信し、無線通信端末２００で受信する場合を記載している。
【０００４】
無線通信端末１００では、端末処理部１０１で送信すべき情報に基づくデータ列を出力し、データエンコーダ１０２で通信制御に必要なデータ列を付加したパケットを生成し、クロック部１０３から出力されたクロック信号でパケットに基づいた信号列を変調して出力する。そして、変調部１０５でクロック信号で変調されたパケットに基づいた信号列を、搬送波生成部１０４から出力された所定の周波数の搬送波で変調し、パワーアンプ１０６で出力信号を所定の振幅まで増幅してアンテナ１０７から出力する。
【０００５】
無線通信端末２００では、アンテナ２０７で受信した信号を増幅・フィルタ部２０１で増幅するとともに、不要な雑音を除去する。搬送波再生部２０３で増幅・フィルタ部２０１の出力信号から搬送波を再生し、復調部２０２で増幅・フィルタ部２０１の出力信号と搬送波再生部２０３から出力された搬送波とを同期検波し、クロック信号で変調されたパケットに基づいた信号列を復調する。そして、データデコーダ２０５で、クロック再生部２０４が復調部２０２の出力信号から再生したクロック信号を用いて、復調部２０２の出力信号からパケットに基づいた信号列を再生するとともに、受信すべきデータ列を抽出し、端末処理部２０６に出力する。
【０００６】
これらの無線通信システムの内、発射する電波が著しく微弱な無線局（微弱無線）や空中線電力が１０ｍＷ以下の小電力無線局に該当する無線通信システムでは、信号強度が微弱なため環境雑音の影響を受けやすい。環境雑音が大きい場合、データだけでなくクロック等の同期をとるために必要な信号も乱されるため、受信信号と雑音の強度から予想されるエラーレートよりも実際のエラーレートが悪くなる。
【０００７】
また、上述の無線通信システムでは連続する０または１からなる長いベースバンド信号が含まれない任意のビットパターンのデジタルシリアルデータを符号化し、クロック信号を送信データ内に埋め込むマンチェスター符号化法が使用されることがある。この方法を使用すると、精度が高くない安価なクロックを持つ送信器から出力された信号強度が不安定な送信データを復号できる安価なデータリカバリ回路を構築することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】奥村善久、進仕昌明監修、「移動通信の基礎」、初版、電子情報通信学会、昭和６１年１０月１日、p. 154-155
【非特許文献２】「無線通信用のマンチェスタデータ符号化方式」、[online]、２００５年６月２４日、マキシム・ジャパン株式会社、［２０１１年５月９日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://japan.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/3435〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図２４にマンチェスター符号化法を用いた場合のアンテナ１０７から出力されるパワースペクトル密度の周波数特性を示し、図２５に送信データのみを送信する場合に用いられるＮＲＺ（Ｎｏｎ−Ｒｅｔｕｒｎ Ｔｏ Ｚｅｒｏ）符号化法でのパワースペクトル密度の周波数特性を示す。マンチェスター符号化法では送信データに加えてクロック信号も送信するため、図２４，２５に示すように、ＮＲＺ符号化法よりも占有帯域幅が広くなり環境雑音が混入しやすくなる。このため、クロック信号等の基準信号の復元、延いては安定した通信が困難になる。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、環境雑音下でも安定した通信を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の本発明に係る無線通信システムは、第１、第２の無線通信装置、同期信号送信装置を備え、前記第１、第２の無線通信装置間で無線を用いて情報を送受信する無線通信システムであって、前記同期信号送信装置は、同期信号で変調した同期変調信号を生成する同期変調信号発生手段と、前記同期変調信号を送信する同期変調信号送信手段と、を有し、前記第１、第２の無線通信装置のそれぞれは、前記同期変調信号を受信して前記同期信号を抽出する同期信号抽出手段と、前記同期信号をクロック信号に変換するクロック変換手段と、前記同期信号を搬送波に変換する搬送波変換手段と、を有し、前記第１の無線通信装置は、前記クロック信号に基づいて送信すべき情報からパケットを生成するパケット生成手段と、前記パケットに基づいた信号列を前記搬送波で変調して変調搬送波を生成する変調手段と、前記変調搬送波を送信する送信手段と、を有し、前記第２の無線通信装置は、前記変調搬送波を受信する受信手段と、前記搬送波に基づいて前記変調搬送波から前記パケットに基づいた信号列を復調する復調手段と、前記クロック信号に基づいて前記パケットに基づいた信号列から前記情報を取得するパケット抽出手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
第２の本発明に係る無線通信システムは、第１、第２の無線通信装置間で無線を用いて情報を送受信する無線通信システムであって、前記第１、第２の無線通信装置のいずれか一方は、同期信号で変調した同期変調信号を送信する同期変調信号送信手段を有し、もう一方は、前記同期変調信号を受信して前記同期信号を抽出する同期信号抽出手段を有し、前記第１、第２の無線通信装置のそれぞれは、前記同期信号をクロック信号に変換するクロック変換手段と、前記同期信号を搬送波に変換する搬送波変換手段と、を有し、前記第１の無線通信装置は、前記クロック信号に基づいて送信すべき情報からパケットを生成するパケット生成手段と、前記パケットに基づいた信号列を前記搬送波で変調して変調搬送波を生成する変調手段と、前記変調搬送波を送信する送信手段と、を有し、前記第２の無線通信装置は、前記変調搬送波を受信する受信手段と、前記搬送波に基づいて前記変調搬送波から前記パケットに基づいた信号列を復調する復調手段と、前記クロック信号に基づいて前記パケットに基づいた信号列から前記情報を取得するパケット抽出手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、環境雑音下でも安定した通信を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施の形態における無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図２】同期信号発生部の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】同期信号抽出部の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】搬送波変換部の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】無線通信端末と同期信号発生部との距離を説明する図である。
【図６】無線通信端末と同期信号発生部の配置を三角形でモデル化した図である。
【図７】同期信号抽出部の変形例の構成を示す機能ブロック図である。
【図８】同期信号発生部の変形例の構成を示す機能ブロック図である。
【図９】図８の同期信号発生部のタイミングチャートである。
【図１０】同期検波回路の構成を示す機能ブロック図である。
【図１１】第１の実施の形態における別の無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図１２】位相補正部の構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】位相補正部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１４】動作切替積分器の構成を示す機能ブロック図である。
【図１５】位相補正部の変形例の構成を示す機能ブロック図である。
【図１６】位相補正部の別の変形例の構成を示す機能ブロック図である。
【図１７】｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜と２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）の関係を表す図である。
【図１８】反転・非反転切替バッファの構成を示す機能ブロック図である。
【図１９】第２の実施の形態における無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図２０】第２の実施の形態の同期信号発生部の構成を示す機能ブロック図である。
【図２１】第２の実施の形態の変形例の無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図２２】第３の実施の形態における無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図２３】従来の無線通信システムで使用される無線通信端末のブロック図を示す。
【図２４】マンチェスター符号化法でのパワースペクトル密度の周波数特性を示す図である。
【図２５】ＮＲＺ符号化法でのパワースペクトル密度の周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態における無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。第１の実施の形態における無線通信システムは、無線通信端末１，２と同期信号発生部３を備える。無線通信端末１，２はそれぞれ送信・受信する機能をもつモジュールを備えているが、簡略化のため、無線通信端末１では送信モジュールのみを、無線通信端末２では受信モジュールのみを示している。
【００１７】
第１の実施の形態における同期信号発生部３は、無線通信端末１，２とは別に配置された装置で、基準となる同期信号で変調された所定の周波数帯の同期変調信号を生成し、アンテナ３１から出力する。無線通信端末１，２は、同期変調信号を受信して基準となる同期信号を抽出し、基準となる同期信号を用いてクロック信号、搬送波を生成し、クロック信号、搬送波を用いて送信すべき情報の変調、復調を行う。
【００１８】
無線通信端末１の送信モジュールは、同期信号抽出部１１、クロック変換部１２、搬送波変換部１３、端末処理部１４、パケット生成部１５、変調部１６、パワーアンプ１７、および２個のアンテナ１８，１９を備える。
【００１９】
同期信号抽出部１１は、アンテナ１９で受信した同期変調信号から基準となる同期信号を抽出してクロック変換部１２、搬送波変換部１３に出力する。
【００２０】
クロック変換部１２は、同期信号抽出部１１が抽出した同期信号を変換してクロック信号を生成する。
【００２１】
搬送波変換部１３は、同期信号抽出部１１が抽出した同期信号を変換して搬送波を生成する。
【００２２】
端末処理部１４は、送信すべき情報に基づくデータ列をパケット生成部１５に出力する。
【００２３】
パケット生成部１５は、端末処理部１４から入力した送信すべき情報に基づくデータ列に、通信制御に必要なデータ列を付加してパケットを生成し、パケットに基づいた信号列をクロック変換部１２が出力するクロック信号に同期して変調部１６に出力する。
【００２４】
変調部１６は、パケット生成部１５から入力したパケットに基づいた信号列を搬送波変換部１３から入力する搬送波で変調して変調搬送波を生成してパワーアンプ１７に出力する。
【００２５】
パワーアンプ１７は、変調部１６から入力した変調搬送波を所定の振幅まで増幅してアンテナ１８から送信する。
【００２６】
無線通信端末２の受信モジュールは、同期信号抽出部２１、クロック変換部２２、局所発振信号変換部２３、増幅・フィルタ部２４、復調部２５、パケット抽出部２６、端末処理部２７、および２個のアンテナ２８，２９を備える。
【００２７】
同期信号抽出部２１、クロック変換部２２、局所発振信号変換部２３は、無線通信端末１と同様に、同期信号抽出部２１がアンテナ２９で受信した同期変調信号から基準となる同期信号を抽出し、クロック変換部２２が同期信号からクロック信号を生成し、局所発振信号変換部２３が同期信号から、送信モジュールで生成する搬送波と同じ周波数の、局所発振信号を生成する。
【００２８】
増幅・フィルタ部２４は、アンテナ２８で受信した信号を増幅して不要な雑音を除去し、復調部２５に出力する。
【００２９】
復調部２５は、増幅・フィルタ部出力信号から、局所発振信号変換部２３で生成された局所発振信号をもとに、パケットに基づいた信号列を復調する。
【００３０】
パケット抽出部２６は、復調されたパケットに基づいた信号列を、クロック変換部２２が出力するクロック信号のタイミングに基づいてデータ列としてメモリに記憶するとともに、メモリに記憶されたデータ列から受信すべきデータ列を抽出して端末処理部２７に出力する。
【００３１】
端末処理部２７は、抽出されたデータ列を受信して処理を行う。
【００３２】
＜同期信号について＞
次に、同期信号発生部３、同期信号抽出部１１，２１について説明する。
【００３３】
まず、同期信号発生部３について説明する。図２は、同期信号発生部３の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、同期信号発生部３では、搬送波の周波数と異なる周波数ｆｓの信号と基準信号の周波数ｆｒｅｆの半分の周波数の信号を乗算して同期変調信号を生成し、アンテナ３１から出力する。同期信号発生部３の出力信号Ｖ０は次式（１）で表される。
【数１】
【００３４】
ここで、πは円周率、ｔは時間を表す。出力信号の周波数はｆｓ＋ｆｒｅｆ／２とｆｓ−ｆｒｅｆ／２の２種類となる。
【００３５】
続いて、同期信号抽出部１１，２１について説明する。図３は、同期信号抽出部１１，２１の構成を示す機能ブロック図である。アンテナ１９で受信した信号をＡＭＰ（増幅器）で増幅し、通過帯域ｆｓ＋ｆｒｅｆ／２のＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１と通過帯域ｆｓ−ｆｒｅｆ／２のＢＰＦ２にそれぞれ並列に通過させて、両者の信号を乗算器に入力してフィルタで高周波側の信号を除去することで、周波数ｆｒｅｆの同期信号を抽出する。
【００３６】
同期信号発生部３と無線通信端末１との距離をｄ1とすると、同期信号発生部３から放射された同期変調信号はτ1＝ｄ1／ｃ0遅れて無線通信端末１に到達する（ｃ0は電磁波の速度）。したがって、乗算器の出力信号Ｖｍｉｘ１は次式（２）のようになる。
【数２】
【００３７】
上式（２）の第１項である乗算器の出力信号の周波数の高い成分をフィルタで除去することにより、無線通信端末１においてクロック信号や搬送波の基準となる周波数ｆｒｅｆの同期信号Ｖｒｅｆ１＝−（Ａｍ／２）ｃｏｓ｛２πｆｒｅｆ（ｔ−τ1）｝（式（２）の第２項）を抽出する。無線通信端末２の同期信号抽出部２１においても同様の信号処理を行うことにより、無線通信端末２においてクロック信号や搬送波の基準となる周波数ｆｒｅｆの同期信号Ｖｒｅｆ２＝−（Ａｍ／２）ｃｏｓ｛２πｆｒｅｆ（ｔ−τ2）｝を抽出する。
【００３８】
＜遅延の影響について＞
次に、無線通信端末１，２で生じる遅延の影響について考察する。
【００３９】
搬送波は、搬送波変換部１３において、図４に示すＰＬＬ回路を用いて同期信号Ｖｒｅｆ１から生成される。ここでは、簡単のため振幅をすべて１とする。搬送波をｓｉｎ（２πｆ0ｔ＋θ1）とし、同期信号Ｖｒｅｆ１＝ｃｏｓ｛２πｆｒｅｆ（ｔ−τ1）｝と搬送波を１／Ｎに分周した信号ｓｉｎ｛（２πｆ0ｔ＋θ1）／Ｎ｝が同じになるように帰還されるとモデル化している。この場合帰還が収束すると（ｆ0／Ｎ）＝ｆｒｅｆ，（θ1／Ｎ）＝２πｆｒｅｆτ1となり、搬送波はｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ1）｝となる。
【００４０】
図５に示すように、無線通信端末１，２間の距離をｄ12とすると、無線通信端末１から送信され無線通信端末２で受信される搬送波には遅延τ12＝ｄ12／ｃ0が生じ、無線通信端末２で受信した搬送波はｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ1−τ12）｝となる。
【００４１】
一方、無線通信端末２の局所発振信号も図５と同じ回路で生成されｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ2）｝と表される。無線通信端末２で受信した搬送波と無線通信端末２が生成した局所発振信号の位相差θ12は次式（３）で表される。
【数３】
【００４２】
ここで図６に示すように無線通信端末１，２の大きさを無視して無線通信端末１，２と同期信号発生部３の配置を三角形で近似する。図中αは無線通信端末１と同期信号発生部３を結んだ辺と無線通信端末２と同期信号発生部３を結んだ辺のなす角度である。余弦定理より次式（４）が成立する。
【数４】
【００４３】
式（４）で１−ｃｏｓα≧０であるから次式（５）の不等式が成立する。
【数５】
【００４４】
式（５）の不等式を考慮すると式（３）で示す搬送波と局所発振信号の位相差θ12には次式（６）の不等式が成立する。
【数６】
【００４５】
したがって、同期信号発生部３と無線通信端末１，２との間の距離ｄ1，ｄ2が遠くても、搬送波の波長ｃ0／Ｎｆｒｅｆと比較して無線通信端末１，２間の距離ｄ12が十分近ければ、搬送波と局所発振信号の位相差θ12は無視できて復調できる。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、基準となる同期信号で変調された所定の周波数帯の同期変調信号を放射する同期信号発生部３を備え、無線通信端末１，２で同期変調信号を受信して同期信号を用いてクロック信号、搬送波を生成し、パケットに基づいた信号列のみを搬送波で変調して送受信することにより、送信データにクロック信号を加えて送信する従来のマンチェスター符号化法の場合と比較して占有帯域幅が狭くなり、その結果、受信する側のフィルタの通過帯域幅は狭くてよく、環境雑音が混入しにくい。
【００４７】
基準となる同期信号についても、単一周波数の周波数ｆｓ＋ｆｒｅｆ／２とｆｓ−ｆｒｅｆ／２の信号それぞれを通過させるＢＰＦを使用するため、従来のマンチェスター符号化法の場合に比べ必要な通過帯域幅は狭くて良く、環境雑音が混入しにくい。
【００４８】
パケットに基づいた信号列を搬送波で変調した変調搬送波と、基準となる同期信号で変調された同期変調信号の両方に環境雑音が混入にくいため、従来のマンチェスター符号化法の場合に比べて安定した通信が可能となる。なお、本実施の形態では、搬送波と同期変調信号の混信を防ぐために搬送波の周波数と異なる周波数ｆｓの信号を用いて同期信号を変調した。
【００４９】
図１では、各無線通信端末１，２で２個のアンテナを使用しているが、１個のアンテナで同期変調信号を受信し、変調搬送波を送・受信してもよい。
【００５０】
＜同信号抽出部の変形例＞
次に、同期信号抽出部１１，２１の変形例について説明する。
【００５１】
図７は、同期信号抽出部１１，２１の変形例の構成を示す機能ブロック図である。同図に示す同期信号抽出部１１，２１は、受信した同期変調信号と周波数ｆｌｏの信号を乗算器２に入力してダウンコンバートした後、図３と同じ信号処理をすることにより同期信号を抽出する。無線通信端末１，２に図７に示す同期信号抽出部１１，２１が組み込まれているとすると、無線通信端末２での乗算器２から出力される信号Ｖｍ２は次式（７）のようになる。
【数７】
【００５２】
上式（７）で、θ1は無線通信端末１の周波数ｆｌｏの信号の同期信号ｆｒｅｆに対する位相ずれを表し、時間に対しては一定であるとする。ＢＰＦ３で周波数ｆｓ＋ｆｒｅｆ／２−ｆｌｏとｆｓ−ｆｒｅｆ／２−ｆｌｏの成分のみを通過させた信号Ｖｂｐｆは次式（８）となる。
【数８】
【００５３】
この後、図３で説明した信号処理を行うと乗算器１の出力信号Ｖｍは次式（９）で表される。
【数９】
【００５４】
このように、図３の場合と同様に、上式（９）の第１項である乗算器１の出力信号の周波数の高い成分をフィルタで除去することにより、無線通信端末１においてクロック信号や搬送波の基準となる周波数ｆｒｅｆの同期信号を抽出できる。無線通信端末１での同期信号はθ1に依存しないため、無線通信端末２でも周波数ｆｌｏの信号に無線通信端末１とは異なる位相ずれθ2があっても無線通信端末１と同様の同期信号が得られる。無線通信端末１，２間の距離ｄ12の影響に関しては図３の場合と同様であり、搬送波の波長ｃ0／Ｎｆｒｅｆと比較して無線通信端末１，２間の距離ｄ12が十分近いとして、搬送波と局所発振信号の位相差θ12を無視した。
【００５５】
図３の場合では、周波数ｆｓを中心に±ｆｒｅｆ／２離れた周波数であるｆｓ＋ｆｒｅｆ／２とｆｓ−ｆｒｅｆ／２をＢＰＦ１とＢＰＦ２の中心周波数とするのに対し、図７の場合では図３の場合よりも低い周波数ｆｓ−ｆｌｏをＢＰＦ１とＢＰＦ２の中心周波数とする。図３の場合では、ＢＰＦ１はｆｓ＋ｆｒｅｆ／２の信号を通過させるがｆｓ−ｆｒｅｆ／２の信号を遮断させるように設計し、図７の場合では、ＢＰＦ１はｆｓ−ｆｌｏ＋ｆｒｅｆ／２の信号を通過させるがｆｓ−ｆｌｏ−ｆｒｅｆ／２の信号を遮断させるように設計する。通過させたい信号の周波数と遮断させたい信号の周波数の差ｆｒｅｆの絶対値は図３と図７の場合で変わらないが、通過させたい信号の周波数と遮断させたい信号の周波数の差ｆｒｅｆと中心周波数の相対値は図７の場合のほうが高い。
【００５６】
以上説明したように、同期変調信号と周波数ｆｌｏの信号を乗算器２に入力してダウンコンバートすることにより、中心周波数や中心周波数に対する通過帯域幅の相対的な精度が低いバンドパスフィルタを使用できる。
【００５７】
＜同信号発生部の変形例＞
次に、同期信号発生部３の変形例について説明する。
【００５８】
図８は、同期信号発生部３の変形例の構成を示す機能ブロック図である。同図に示す同期信号発生部３は、フレーム信号変調部３２を備えて、同期信号にパケット生成部１５やパケット抽出部２６の動作を初期化することに用いるフレーム信号を混合して送信する。フレーム信号を混合することにより、無線通信端末１，２は、送・受信動作を初期化することができ、送・受信動作のタイミングを合わせることができる。
【００５９】
図９のタイミングチャートを用いてフレーム信号の混合動作について説明する。同期信号の半分の周波数ｆｒｅｆ／２の信号をフレーム信号変調部３２に入力する。無線通信端末１，２の動作を合わせるタイミングでフレーム信号を変化させる。図９の例ではフレーム信号をＨレベルにしている。フレーム信号が変化したときの周波数ｆｒｅｆ／２の信号を一定値にする信号処理を行った後、周波数ｆｓの信号と乗算してアンテナ３１から出力する。
【００６０】
フレーム信号が変化していない時（Ｌレベルの時）では、図２の場合と同様に、周波数ｆｓ＋ｆｒｅｆ／２とｆｓ−ｆｒｅｆ／２の信号が出力され、同期信号抽出部１１，２１では周波数ｆｒｅｆの同期信号が抽出される。これに対し、フレーム信号が変化した時（Ｈレベルの時）では、周波数ｆｓ＋ｆｒｅｆ／２とｆｓ−ｆｒｅｆ／２ではなく別の周波数（図９の場合では周波数ｆｓ）の信号が出力されるため、同期信号抽出部１１，２１では同期信号が抽出されない。クロック変換部１２，２２では同期信号が入力されないことを検知して、パケット生成部１５やパケット抽出部２６を初期化する信号を出力する。
【００６１】
以上説明したように、フレーム信号変調部３２を備えてフレーム信号を混合し、同期変調信号に基準となる同期信号を含まない期間を設けることで、同期変調信号からクロック信号や搬送波を生成するだけでなく、フレーム信号を用いて送・受信動作のタイミングを合わせることができる。
【００６２】
以上の構成では無線通信端末１，２間の伝播遅延の影響を、搬送波の波長に比べて無線通信端末１，２間の距離ｄ12が十分短いとして無視したが、復調部２５に図１０に示す同期検波回路を備えて同期検波により復調する場合は伝播遅延の影響を緩和できる。
【００６３】
＜位相補正部＞
図１１は、第１の実施の形態における別の無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。同図に示す無線通信システムは、図１に示した受信モジュールに位相補正部４０を備えたものである。無線通信端末１は、パケットに基づいた信号列を出力する前に、搬送波のみを出力する期間（プリアンブル）を設ける。無線通信端末２は、プリアンブルの期間において位相補正部４０で局所発振信号変換部２３から出力された局所発振信号と受信した搬送波を比較し位相補正をした後、位相補正された位相補正搬送波を復調部２５に出力する。
【００６４】
図１２に、位相補正部４０の機能ブロック図を示し、図１３のタイミングチャートを用いて位相補正動作について説明する。タイミングチャートではプリアンブルの期間での波形のみを記載している。以下では簡略化のため搬送波の振幅を１として説明する。
【００６５】
局所発振信号変換部２３から出力された局所発振信号ｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ2）｝は可変遅延器４１を通過するとｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ2−τd）｝となる。ここでτdは可変遅延器４１を通過した時に生じる遅延時間である。この信号は９０°移相器４２を介して乗算器４３に入力される。
【００６６】
図５，６を用いて説明したように、増幅・フィルタ部出力信号はｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ1−τ12）｝であり、乗算器４３の出力Ｖｍ３は次式（１０）のようになる。
【数１０】
【００６７】
Ｖｍ３をＬＰＦ４４に通過させると、式（１０）の第１項が除去され第２項のみとなる。すなわち偏差量はｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］となる。以下では説明のためτ1＋τ12−τ2＞０でτdの初期値がゼロとする。この場合、偏差量は正、ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］＞０となる。
【００６８】
図１３（Ｄ）の期間Ａに示すように、ＬＰＦ４４のもつ遅延特性のためＬＰＦ４４の出力は緩やかに増加する。動作切替積分器４５は積分停止信号がＬレベルの間は積分動作を行い、可変遅延器４１は、動作切替積分器４５の出力（積分値）が増加すると遅延時間τdが増加するように設計されている。図１３（Ｄ）に示すＬＰＦ出力すなわち偏差量が正であると積分値が増加し、遅延時間τdが増加してτ1＋τ12−τ2に近づく。遅延時間τdがτ1＋τ12−τ2に十分近づくと偏差量は減少するが偏差量が正であるため、遅延時間τdはさらにτ1＋τ12−τ2に近づく（図１３（Ｄ）の期間Ｂ）。図１３（Ｄ）の期間Ｃに示すように、遅延時間τdがτ1＋τ12−τ2と等しくなると偏差量はゼロとなり積分値は変化しなくなる。したがって、遅延時間τdはτ1＋τ12−τ2と等しくなった値で変化しなくなる。以上の動作により、図１３（Ａ）に示す増幅・フィルタ部出力信号と図１３（Ｆ）に示す位相補正搬送波の位相は等しくなる。
【００６９】
検波回路４６では増幅・フィルタ部２４の出力の振幅を検波する。図１３（Ｇ），（Ｈ）に示すように、立ち上がり遅延回路４７は、検波回路４６の出力がしきい値を超えてから予め設定された期間Ｗが経過した後、積分停止信号をＨレベルにする。積分停止信号がＨレベルになると動作切替積分器４５は積分動作を停止する。図１４に、積分停止信号により積分動作を停止する機能を実現する動作切替積分器４５の構成例を示す。積分停止信号がＬレベルのときは、スイッチ４５１のａ１とｂ１を接続し、偏差量を積分器４５２に入力して積分を行う。積分停止信号がＨレベルのときは、スイッチ４５１のａ１とｃ１を接続し、直流電圧源４５３から出力されるゼロに相当する信号を積分器４５２に入力する。この場合、積分値は変化しない。
【００７０】
ここでτ1＋τ12−τ2＞０が成立する範囲を考察する。図６の三角形での近似において余弦定理から導出した式（４）から式（５）への展開で、ｄ122≧（ｄ1−ｄ2）2から次式（１１）が導出できる。
【数１１】
【００７１】
式（１１）にｄ12を足すと次式（１２）となる。
【数１２】
【００７２】
式（１２）を電磁波の速度ｃ0で割ると次式（１３）となる。
【数１３】
【００７３】
等式の場合を除けばτ1＋τ12−τ2＞０は満たされる。等式の場合、つまりτ1＋τ12−τ2＝０の場合は、無線通信端末１，２間の伝播遅延による位相誤差がないことを意味しており、可変遅延器４１の遅延時間はゼロのままでよい。この場合でも増幅・フィルタ部出力信号と位相補正搬送波の位相は等しくなり目的を達成できる。
【００７４】
ここでは、積分値（動作切替積分器４５の出力）が大きくなると遅延時間が大きくなる可変遅延器４１で説明したが、積分値が小さくなると遅延時間が大きくなる可変遅延器４１を使用してもよい。この場合、偏差量（ＬＰＦ４４の出力）が正の時に積分値が小さくなるように動作切替積分器４５を設計する。
【００７５】
次に、位相補正部４０の変形例について説明する。
【００７６】
上記では同期信号抽出部２１や局所発振信号変換部２３で遅延をないことを前提に考察したが、実際には使用する回路の入力と出力で遅延が生じることがある。また、可変遅延器４１の遅延時間にオフセットがある、つまり、積分値がゼロでも遅延時間がゼロより大きい値となる場合もある。このように局所発振信号に遅延がある場合や可変遅延器４１の遅延時間にオフセットがある場合は、図１５の位相補正部の変形例に示すように、増幅・フィルタ部２４の出力に遅延時間がτpで固定の固定遅延器４８を接続する。
【００７７】
以下では簡単のため局所発振信号の振幅を１として説明する。無線通信端末２での局所発振信号の伝播遅延以外の遅延時間の全体をτofとおくと、可変遅延器４１を通過した局所発振信号は、ｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ2−τof−τd）｝となる。ここでτofには動作切替積分器４５の出力で制御される成分τpは含まれていないとしている。固定遅延器４８を通した増幅・フィルタ部出力信号はｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ1−τ12−τp）｝と表される。乗算器４３の出力Ｖｍ３は次式（１４）で表される。
【数１４】
【００７８】
したがって、ＬＰＦ４４の出力は、ｓｉｎ｛２πＮＦｒｅｆ（τ1＋τ12＋τp−τ2−τof−τd）｝となる。固定遅延器４８の遅延時間τpを適切に設計することでτ1＋τ12＋τp−τ2−τof＞０は満たされる。図１２で示した位相補正部４０と同様の動作で位相補正搬送波と固定遅延器４８の出力の位相は等しくなる。
【００７９】
次に、位相補正部４０の別の変形例について説明する。
【００８０】
無線通信端末１，２間の距離ｄ12が大きくなると偏差量が負、ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］＜０となる場合もある。この場合でも正しく位相補正できる位相補正部４０の別の変形例を図１６に示す。同図に示す位相補正部４０は、ＬＰＦ４４と動作切替積分器４５の間に絶対値回路５１を挿入し、｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜とする演算を追加した。絶対値回路５１は例えばＯＰアンプとダイオードで構成される全波整流回路などを用いることができる。
【００８１】
初期値でπ≦２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）＜２πとし、可変遅延器４１の遅延時間の初期値をτd＝０とする。このときｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］＜０であるが、絶対値回路５１を通すことで｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜＞０となる。図１３のタイミングチャートにおける偏差量が｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜であり、｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜が正であるため、動作切替積分器４５の出力（積分値）は増加する。この結果τpは増加し、２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）は減少する。｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜＞０の間τpは増加し２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）は減少し続け、｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜＝０となるとτpの増加と２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）の減少は停止する。
【００８２】
上記の動作を｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜と２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）の関係を表す図１７を用いて考察する。図１７の黒丸で示す初期値から｜ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］｜＝０、２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）＝πの点に移動する。したがって、可変遅延器出力信号と増幅・フィルタ部出力信号の位相差はπとなり、増幅・フィルタ部出力信号は可変遅延器出力信号を反転した信号となる。
【００８３】
一方、可変遅延器出力信号ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ2−τd）］と増幅・フィルタ部出力信号ｓｉｎ［２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ1−τ12）］を乗算器５２で乗算した信号Ｖｍ４は次式（１５）で表される。
【数１５】
【００８４】
Ｖｍ４をＬＰＦ５３に入力すると周波数の高い式（１５）の第１項が除去され、式（１５）の第２項のｃｏｓ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］が出力される。反転・非反転切替バッファ５４はｃｏｓ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］＜０の時に反転バッファとして動作し、ｃｏｓ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］＞０の時に非反転バッファとして動作する。
【００８５】
２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）＝πのとき、ｃｏｓ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］＝−１であるため、反転・非反転切替バッファ５４は反転バッファとして動作する。この状態で増幅・フィルタ部出力信号と反転した可変遅延器出力信号を入力すると、反転・非反転切替バッファ５４で反転されて増幅・フィルタ部出力信号と同相の位相補正搬送波が得られる。
【００８６】
以上の動作により、π≦２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）＜２πでも、増幅・フィルタ部出力信号と同相の位相補正搬送波が得られる。
【００８７】
さらに考察すると、ｎ＝０，１，２，・・・として、可変遅延器出力信号と増幅・フィルタ部出力信号の位相差の初期値が２ｎπ≦２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）＜（２ｎ＋１）πの場合では、可変遅延器出力信号と増幅・フィルタ部出力信号の位相差は２ｎπに収束するため、可変遅延器出力信号と増幅・フィルタ部出力信号は同相と等価となる。この場合、ｃｏｓ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］＝１となり、反転・非反転切替バッファ５４は非反転バッファとして動作するため、増幅・フィルタ部出力信号と同相の位相補正搬送波が得られる。
【００８８】
ｎ＝０，１，２，・・・として、可変遅延器出力信号と増幅・フィルタ部出力信号の位相差の初期値が（２ｎ＋１）π≦２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）＜（２ｎ＋２）πの場合では、可変遅延器出力信号と増幅・フィルタ部出力信号の位相差は（２ｎ＋１）πに収束するため、可変遅延器出力信号と増幅・フィルタ部出力信号は反転している。この場合、ｃｏｓ［２πＮｆｒｅｆ（τ1＋τ12−τ2−τd）］＝−１となり、反転・非反転切替バッファ５４は反転バッファとして動作するため、増幅・フィルタ部出力信号と同相の位相補正搬送波が得られる。
【００８９】
このように、可変遅延器出力信号と増幅・フィルタ部出力信号の位相差の初期値がどのような値でも増幅・フィルタ部出力信号と位相補正搬送波は同相となる。
【００９０】
図１８に反転・非反転切替バッファの構成例を示す。
【００９１】
ＬＰＦ５３の出力が負の時、コンパレータ６１の出力はＬレベルとなり、スイッチ６２のａ１とｂ１が接続され、スイッチ６３のａ２とｂ２が接続される。このとき、ＯＰアンプ６４の非反転入力は接地され、可変遅延器４１の出力信号が反転入力に入力されるため、可変遅延器４１の出力信号は同相で出力される。
【００９２】
以上説明したように、局所発振信号変換部２３から出力された局所発振信号と受信した搬送波を比較し位相補正する位相補正部４０を備えることにより、無線通信端末１，２間の信号伝播距離の違いに起因する位相誤差を補正することが可能となる。
【００９３】
［第２の実施の形態］
図１９は、第２の実施の形態における無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。第２の実施の形態における無線通信システムは、第１の実施の形態の同期信号発生部３を無線通信端末１の送信モジュールに備えたものである。
【００９４】
第２の実施の形態では、無線通信端末１の同期信号発生部７１で基準となる同期信号を含む所定の周波数帯の同期変調信号を生成しアンテナ１９から送信するとともに、同期信号発生部７１から基準となる同期信号をクロック変換部１２、搬送波変換部１３に出力する。
【００９５】
図２０に、同期信号発生部７１の構成例を示す。同図に示す同期信号発生部７１は、第１の実施の形態の同期信号発生部と同様に、搬送波の周波数と異なる周波数ｆｓの信号と基準信号の周波数の半分の周波数ｆｒｅｆ／２の信号を乗算して同期変調信号を生成し出力する。さらに、周波数ｆｒｅｆ／２の信号を逓倍部７１１により逓倍して同期信号を生成し、クロック変換部１２、搬送波変換部１３に出力する。
【００９６】
第２の実施の形態の無線通信端末２は、第１の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【００９７】
また、無線通信端末２が同期信号発生部３を備える構成でもよい。この場合、無線通信端末１は、第１の実施の形態と同様となる。
【００９８】
図１９では、無線通信端末１，２それぞれでアンテナを２個を使用しているが、１個のアンテナで同期変調信号を受信し、変調搬送波を送・受信してもよい。
【００９９】
図２１に第２の実施の形態の変形例を示す。図２１に示す変形例では、図１９に示したものに、無線通信端末１については、局所発振信号変換部２３、増幅・フィルタ部２４、復調部２５、パケット抽出部２６、および位相補正部４０を有する受信モジュールと送受切替ＳＷ１を備え、無線通信端末２については、搬送波変換部１３、パケット生成部１５、変調部１６、およびパワーアンプ１７を有する受信モジュールと送受切替ＳＷ２を備えて、無線通信端末２から無線通信端末１へも送信する構成とした。
【０１００】
第２の実施の形態では、同期信号発生部７１を備えた無線通信端末１が送信して無線通信端末２で受信する場合、同期変調信号と変調搬送波は共に無線通信端末１から送信されるため、無線通信端末２で受信する同期変調信号と変調搬送波の遅延は等しい。図６においては、ｄ1＝０，ｄ12＝ｄ2となる。したがって、式（３）から無線通信端末２で受信した搬送波と同期信号に基づいて生成される局所発振信号の位相差θ12＝０となり、無線通信端末１，２間の距離ｄ12が離れていても無線通信端末２で受信した搬送波と局所発振信号の位相は同じである。このため無線通信端末２で位相補正をする必要はない。
【０１０１】
図２１に示す変形例において、無線通信端末２が送信して無線通信端末１で受信する場合について説明する。簡単のため振幅をすべて１とする。図４に示すＰＬＬ回路を用いて生成した端末２の搬送波は、ｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−τ12）｝となる。無線通信端末１で生成される局所発振信号はｓｉｎ｛２πＮｆｒｅｆ（ｔ−２τ12）｝であるため、無線通信端末１で受信する搬送波と局所発振信号には４πＮＦｒｅｆτ12の位相差が生じる。この位相差を補正するために、図２１に示す無線通信端末１には位相補正部４０を備えた。図１２，１４，１５の機能ブロック図に示したいずれの位相補正部４０を用いてもよい。
【０１０２】
無線通信端末１で送信し無線通信端末２で受信する場合は、無線通信端末１の送受切替ＳＷ１のｘ１端子とｙ１端子を接続し、無線通信端末２の送受切替ＳＷ２のｘ２端子とｚ２端子を接続する。
【０１０３】
無線通信端末１では、同期信号発生部７１で基準となる同期信号を含む所定の周波数帯の同期変調信号を生成してアンテナ１９から送信するとともに、同期信号発生部７１から基準となる同期信号をクロック変換部１２、搬送波変換部１３に出力する。同期信号発生部７１から出力された基準となる同期信号を用いて、送信すべき情報を送信モジュールで変調してアンテナ１８から変調搬送波を送信する。
【０１０４】
無線通信端末２では、同期信号抽出部２１がアンテナ２９で受信した同期変調信号から基準となる同期信号を抽出するとともに、変調搬送波をアンテナ２８で受信し、抽出した同期信号を用いて、受信した変調搬送波を受信モジュールで復調して送信すべき情報を取得する。
【０１０５】
無線通信端末２で送信し無線通信端末１で受信する場合は、無線通信端末１の送受切替ＳＷ１のｘ１端子とｚ１端子を接続し、無線通信端末２の送受切替ＳＷ２のｘ２端子とｙ２端子を接続する。
【０１０６】
無線通信端末２では、同期信号抽出部２１がアンテナ２９で受信した同期変調信号から基準となる同期信号を抽出するとともに、抽出した同期信号を用いて、送信すべき情報を送信モジュールで変調してアンテナ２８から変調搬送波を送信する。
【０１０７】
無線通信端末１では、同期信号発生部７１で基準となる同期信号を含む所定の周波数帯の同期変調信号を生成してアンテナ１９から送信するとともに、変調搬送波をアンテナ２８で受信し、同期信号発生部７１から出力された基準となる同期信号を用いて、変調搬送波を受信モジュールで復調して送信すべき情報を取得する。同期信号発生部７１から出力された基準となる同期信号を用いて生成した局所発振信号と増幅・フィルタ部２４の出力信号には位相差が生じるため、無線通信端末１では、位相補正部４０で位相差を補正する。
【０１０８】
［第３の実施の形態］
図２２は、第３の実施の形態における無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。第３の実施の形態では、無線通信端末１，２のそれぞれに同期信号発生部８１と同期信号抽出部８２を備える。無線通信端末１が送信して無線通信端末２で受信する場合は、無線通信端末１の同期信号発生部８１から同期変調信号を出力し、無線通信端末２の同期信号抽出部８２で同期信号を抽出する。無線通信端末２が送信して無線通信端末１で受信する場合は、無線通信端末２の同期信号発生部８１から同期変調信号を出力し、無線通信端末１の同期信号抽出部８２で同期信号を抽出する。送・受信の切り替わりにより動作の切り替えはスイッチ８３で行う。送信時は同期信号発生部８１とアンテナ８６を接続し、受信時は同期信号抽出部８２とアンテナ８６を接続する。送信すべき情報は、端末送・受信部８４で変調搬送波に変換されてアンテナ８５を用いて送受信される。なお、図２２では、無線通信端末１，２それぞれで２個のアンテナ８５，８６を使用しているが、１個のアンテナで同期変調信号、変調搬送波を送・受信してもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１，２…無線通信端末
１１，２１…同期信号抽出部
１２，２２…クロック変換部
１３…搬送波変換部
１４…端末処理部
１５…パケット生成部
１６…変調部
１７…パワーアンプ
１８，１９，２８，２９…アンテナ
２１…同期信号抽出部
２２…クロック変換部
２３…局所発振信号変換部
２４…増幅・フィルタ部
２５…復調部
２６…パケット抽出部
２７…端末処理部
３…同期信号発生部
３１…アンテナ
３２…フレーム信号変調部
４０…位相補正部
４１…可変遅延器
４２…移相器
４３…乗算器
４４…ＬＰＦ
４５…動作切替積分器
４５１…スイッチ
４５２…積分器
４５３…直流電圧源
４６…検波回路
４７…立ち上がり遅延回路
４８…固定遅延器
５１…絶対値回路
５２…乗算器
５３…ＬＰＦ
５４…反転・非反転切替バッファ
６１…コンパレータ
６２…スイッチ
６３…スイッチ
６４…ＯＰアンプ
７１…同期信号発生部
７１１…逓倍部
８１…同期信号発生部
８２…同期信号抽出部
８３…スイッチ
８４…端末送・受信部
８５，８６…アンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２の無線通信装置、同期信号送信装置を備え、前記第１、第２の無線通信装置間で無線を用いて情報を送受信する無線通信システムであって、
前記同期信号送信装置は、
同期信号で変調した同期変調信号を生成する同期変調信号発生手段と、
前記同期変調信号を送信する同期変調信号送信手段と、を有し、
前記第１、第２の無線通信装置のそれぞれは、
前記同期変調信号を受信して前記同期信号を抽出する同期信号抽出手段と、
前記同期信号をクロック信号に変換するクロック変換手段と、
前記同期信号を搬送波に変換する搬送波変換手段と、を有し、
前記第１の無線通信装置は、
前記クロック信号に基づいて送信すべき情報からパケットを生成するパケット生成手段と、
前記パケットに基づいた信号列を前記搬送波で変調して変調搬送波を生成する変調手段と、
前記変調搬送波を送信する送信手段と、を有し、
前記第２の無線通信装置は、
前記変調搬送波を受信する受信手段と、
前記搬送波に基づいて前記変調搬送波から前記パケットに基づいた信号列を復調する復調手段と、
前記クロック信号に基づいて前記パケットに基づいた信号列から前記情報を取得するパケット抽出手段と、
を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
同期信号で変調した同期変調信号を送信する同期信号送信装置から前記同期変調信号を受信して前記同期信号を抽出し、当該同期信号に基づいて情報を送信する無線通信装置であって、
前記同期変調信号を受信して前記同期信号を抽出する同期信号抽出手段と、
前記同期信号をクロック信号に変換するクロック変換手段と、
前記同期信号を搬送波に変換する搬送波変換手段と、
前記クロック信号に基づいて送信すべき情報からパケットを生成するパケット生成手段と、
前記パケットに基づいた信号列を前記搬送波で変調して変調搬送波を生成する変調手段と、
前記変調搬送波を送信する送信手段と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
同期信号で変調した同期変調信号を送信する同期信号送信装置から前記同期変調信号を受信して前記同期信号を抽出するとともに、前記同期信号に基づいて情報を復調する無線通信装置であって、
前記同期変調信号を受信して前記同期信号を抽出する同期信号抽出手段と、
前記同期信号をクロック信号に変換するクロック変換手段と、
前記同期信号を搬送波に変換する搬送波変換手段と、
前記変調搬送波を受信する受信手段と、
前記搬送波に基づいて前記変調搬送波から前記パケットに基づいた信号列を復調する復調手段と、
前記クロック信号に基づいて前記パケットに基づいた信号列から前記情報を取得するパケット抽出手段と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
前記同期信号抽出手段は、
前記同期変調信号を受信する同期信号受信手段と、
前記同期変調信号の変調に用いた信号の周波数を中心として前記同期信号の周波数分離れた２つの周波数を持つ信号をそれぞれを通過させる第１、第２のフィルタと、
前記第１、第２のフィルタの出力信号を乗算する乗算器と、
前記乗算器の出力の高周波成分を取り除く第３のフィルタと、
を有することを特徴とする請求項２又は３記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記同期変調信号に別の周波数を持つ信号を乗算するダウンコンバート手段を前記第１、第２のフィルタの前段に有することを特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
【請求項６】
受信した前記変調搬送波と前記搬送波変換手段が変換した搬送波とを比較して前記搬送波の位相を補正する位相補正手段を有することを特徴とする請求項３記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記位相補正手段は、
前記変調搬送波と位相を９０度ずらした前記搬送波を乗算した信号を入力する第１のローパスフィルタと、
前記第１のローパスフィルタの出力を積分する積分器と、
前記積分器が出力する積分値に応じて前記搬送波を遅延させる可変遅延器と、
前記変調搬送波の振幅が所定の閾値を超えてから所定の時間経過後に前記積分器に積分動作の停止を指示する積分停止信号を送信するプリアンブル検出回路と、
を有することを特徴とする請求項６記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記位相補正手段は、前記変調搬送波を所定の時間遅延させる固定遅延器を備えることを特徴とする請求項７記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記位相補正手段は、
前記第１のローパスフィルタの出力の絶対値をとり前記積分器に入力する絶対値回路と、
前記変調搬送波と前記搬送波を乗算した信号を入力する第２のローパスフィルタと、
前記第２のローパスフィルタの出力に応じて前記搬送波を反転し、前記復調手段に出力する反転バッファと、
を有することを特徴とする請求項７記載の無線通信装置。
【請求項１０】
情報を変調搬送波に変調して送受信する第１、第２の無線通信装置で前記情報の変調及び復調に用いられる同期信号を含む同期変調信号を送信する同期信号送信装置であって、
同期信号で変調した同期変調信号を生成する同期変調信号発生手段と、
前記同期変調信号を送信する同期変調信号送信手段と、
を有することを特徴とする同期信号送信装置。
【請求項１１】
前記同期変調信号発生手段は、
同期信号の周波数の半分の周波数の第１の信号を出力する第１の信号源と、
前記変調搬送波の変調に用いた搬送波の周波数とは異なる周波数の第２の信号を出力する第２の信号源と、
前記第１、第２の信号を乗算する乗算器と、
を有することを特徴とする請求項１０記載の同期信号送信装置。
【請求項１２】
前記同期変調信号発生手段は、前記第１の信号にフレーム信号を混合するフレーム信号変調手段を有することを特徴とする請求項１１記載の同期信号送信装置。
【請求項１３】
第１、第２の無線通信装置間で無線を用いて情報を送受信する無線通信システムであって、
前記第１、第２の無線通信装置のいずれか一方は、
同期信号で変調した同期変調信号を送信する同期変調信号送信手段を有し、
もう一方は、
前記同期変調信号を受信して前記同期信号を抽出する同期信号抽出手段を有し、
前記第１、第２の無線通信装置のそれぞれは、
前記同期信号をクロック信号に変換するクロック変換手段と、
前記同期信号を搬送波に変換する搬送波変換手段と、を有し、
前記第１の無線通信装置は、
前記クロック信号に基づいて送信すべき情報からパケットを生成するパケット生成手段と、
前記パケットに基づいた信号列を前記搬送波で変調して変調搬送波を生成する変調手段と、
前記変調搬送波を送信する送信手段と、を有し、
前記第２の無線通信装置は、
前記変調搬送波を受信する受信手段と、
前記搬送波に基づいて前記変調搬送波から前記パケットに基づいた信号列を復調する復調手段と、
前記クロック信号に基づいて前記パケットに基づいた信号列から前記情報を取得するパケット抽出手段と、
を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１４】
同期信号で変調した同期変調信号を送信する同期変調信号送信手段と、
前記同期信号をクロック信号に変換するクロック変換手段と、
前記同期信号を搬送波に変換する搬送波変換手段と、
前記クロック信号に基づいて送信すべき情報からパケットを生成するパケット生成手段と、
前記パケットに基づいた信号列を前記搬送波で変調して変調搬送波を生成する変調手段と、
前記変調搬送波を送信する送信手段と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１５】
同期信号で変調した同期変調信号を送信する同期変調信号送信手段と、
前記同期信号をクロック信号に変換するクロック変換手段と、
前記同期信号を搬送波に変換する搬送波変換手段と、
前記変調搬送波を受信する受信手段と、
前記搬送波に基づいて前記変調搬送波から前記パケットに基づいた信号列を復調する復調手段と、
前記クロック信号に基づいて前記パケットに基づいた信号列から前記情報を取得するパケット抽出手段と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１６】
受信した前記変調搬送波と前記同期信号とを比較して前記変調搬送波の位相を補正する位相補正手段を有することを特徴とする請求項１５記載の無線通信装置。
【請求項１】
第１、第２の無線通信装置、同期信号送信装置を備え、前記第１、第２の無線通信装置間で無線を用いて情報を送受信する無線通信システムであって、
前記同期信号送信装置は、
同期信号で変調した同期変調信号を生成する同期変調信号発生手段と、
前記同期変調信号を送信する同期変調信号送信手段と、を有し、
前記第１、第２の無線通信装置のそれぞれは、
前記同期変調信号を受信して前記同期信号を抽出する同期信号抽出手段と、
前記同期信号をクロック信号に変換するクロック変換手段と、
前記同期信号を搬送波に変換する搬送波変換手段と、を有し、
前記第１の無線通信装置は、
前記クロック信号に基づいて送信すべき情報からパケットを生成するパケット生成手段と、
前記パケットに基づいた信号列を前記搬送波で変調して変調搬送波を生成する変調手段と、
前記変調搬送波を送信する送信手段と、を有し、
前記第２の無線通信装置は、
前記変調搬送波を受信する受信手段と、
前記搬送波に基づいて前記変調搬送波から前記パケットに基づいた信号列を復調する復調手段と、
前記クロック信号に基づいて前記パケットに基づいた信号列から前記情報を取得するパケット抽出手段と、
を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
同期信号で変調した同期変調信号を送信する同期信号送信装置から前記同期変調信号を受信して前記同期信号を抽出し、当該同期信号に基づいて情報を送信する無線通信装置であって、
前記同期変調信号を受信して前記同期信号を抽出する同期信号抽出手段と、
前記同期信号をクロック信号に変換するクロック変換手段と、
前記同期信号を搬送波に変換する搬送波変換手段と、
前記クロック信号に基づいて送信すべき情報からパケットを生成するパケット生成手段と、
前記パケットに基づいた信号列を前記搬送波で変調して変調搬送波を生成する変調手段と、
前記変調搬送波を送信する送信手段と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
同期信号で変調した同期変調信号を送信する同期信号送信装置から前記同期変調信号を受信して前記同期信号を抽出するとともに、前記同期信号に基づいて情報を復調する無線通信装置であって、
前記同期変調信号を受信して前記同期信号を抽出する同期信号抽出手段と、
前記同期信号をクロック信号に変換するクロック変換手段と、
前記同期信号を搬送波に変換する搬送波変換手段と、
前記変調搬送波を受信する受信手段と、
前記搬送波に基づいて前記変調搬送波から前記パケットに基づいた信号列を復調する復調手段と、
前記クロック信号に基づいて前記パケットに基づいた信号列から前記情報を取得するパケット抽出手段と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
前記同期信号抽出手段は、
前記同期変調信号を受信する同期信号受信手段と、
前記同期変調信号の変調に用いた信号の周波数を中心として前記同期信号の周波数分離れた２つの周波数を持つ信号をそれぞれを通過させる第１、第２のフィルタと、
前記第１、第２のフィルタの出力信号を乗算する乗算器と、
前記乗算器の出力の高周波成分を取り除く第３のフィルタと、
を有することを特徴とする請求項２又は３記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記同期変調信号に別の周波数を持つ信号を乗算するダウンコンバート手段を前記第１、第２のフィルタの前段に有することを特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
【請求項６】
受信した前記変調搬送波と前記搬送波変換手段が変換した搬送波とを比較して前記搬送波の位相を補正する位相補正手段を有することを特徴とする請求項３記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記位相補正手段は、
前記変調搬送波と位相を９０度ずらした前記搬送波を乗算した信号を入力する第１のローパスフィルタと、
前記第１のローパスフィルタの出力を積分する積分器と、
前記積分器が出力する積分値に応じて前記搬送波を遅延させる可変遅延器と、
前記変調搬送波の振幅が所定の閾値を超えてから所定の時間経過後に前記積分器に積分動作の停止を指示する積分停止信号を送信するプリアンブル検出回路と、
を有することを特徴とする請求項６記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記位相補正手段は、前記変調搬送波を所定の時間遅延させる固定遅延器を備えることを特徴とする請求項７記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記位相補正手段は、
前記第１のローパスフィルタの出力の絶対値をとり前記積分器に入力する絶対値回路と、
前記変調搬送波と前記搬送波を乗算した信号を入力する第２のローパスフィルタと、
前記第２のローパスフィルタの出力に応じて前記搬送波を反転し、前記復調手段に出力する反転バッファと、
を有することを特徴とする請求項７記載の無線通信装置。
【請求項１０】
情報を変調搬送波に変調して送受信する第１、第２の無線通信装置で前記情報の変調及び復調に用いられる同期信号を含む同期変調信号を送信する同期信号送信装置であって、
同期信号で変調した同期変調信号を生成する同期変調信号発生手段と、
前記同期変調信号を送信する同期変調信号送信手段と、
を有することを特徴とする同期信号送信装置。
【請求項１１】
前記同期変調信号発生手段は、
同期信号の周波数の半分の周波数の第１の信号を出力する第１の信号源と、
前記変調搬送波の変調に用いた搬送波の周波数とは異なる周波数の第２の信号を出力する第２の信号源と、
前記第１、第２の信号を乗算する乗算器と、
を有することを特徴とする請求項１０記載の同期信号送信装置。
【請求項１２】
前記同期変調信号発生手段は、前記第１の信号にフレーム信号を混合するフレーム信号変調手段を有することを特徴とする請求項１１記載の同期信号送信装置。
【請求項１３】
第１、第２の無線通信装置間で無線を用いて情報を送受信する無線通信システムであって、
前記第１、第２の無線通信装置のいずれか一方は、
同期信号で変調した同期変調信号を送信する同期変調信号送信手段を有し、
もう一方は、
前記同期変調信号を受信して前記同期信号を抽出する同期信号抽出手段を有し、
前記第１、第２の無線通信装置のそれぞれは、
前記同期信号をクロック信号に変換するクロック変換手段と、
前記同期信号を搬送波に変換する搬送波変換手段と、を有し、
前記第１の無線通信装置は、
前記クロック信号に基づいて送信すべき情報からパケットを生成するパケット生成手段と、
前記パケットに基づいた信号列を前記搬送波で変調して変調搬送波を生成する変調手段と、
前記変調搬送波を送信する送信手段と、を有し、
前記第２の無線通信装置は、
前記変調搬送波を受信する受信手段と、
前記搬送波に基づいて前記変調搬送波から前記パケットに基づいた信号列を復調する復調手段と、
前記クロック信号に基づいて前記パケットに基づいた信号列から前記情報を取得するパケット抽出手段と、
を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１４】
同期信号で変調した同期変調信号を送信する同期変調信号送信手段と、
前記同期信号をクロック信号に変換するクロック変換手段と、
前記同期信号を搬送波に変換する搬送波変換手段と、
前記クロック信号に基づいて送信すべき情報からパケットを生成するパケット生成手段と、
前記パケットに基づいた信号列を前記搬送波で変調して変調搬送波を生成する変調手段と、
前記変調搬送波を送信する送信手段と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１５】
同期信号で変調した同期変調信号を送信する同期変調信号送信手段と、
前記同期信号をクロック信号に変換するクロック変換手段と、
前記同期信号を搬送波に変換する搬送波変換手段と、
前記変調搬送波を受信する受信手段と、
前記搬送波に基づいて前記変調搬送波から前記パケットに基づいた信号列を復調する復調手段と、
前記クロック信号に基づいて前記パケットに基づいた信号列から前記情報を取得するパケット抽出手段と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１６】
受信した前記変調搬送波と前記同期信号とを比較して前記変調搬送波の位相を補正する位相補正手段を有することを特徴とする請求項１５記載の無線通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１２−２４９２６４（Ｐ２０１２−２４９２６４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１９３７（Ｐ２０１１−１２１９３７）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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