送信装置
【課題】 複雑な調整が必要でなく、軽量の送信装置を提供する。
【解決手段】 制御手段２は、送信すべき変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、信号出力手段４の出力を、搬送波信号から第二周波数信号に変える。第二周波数信号は、搬送波信号よりも周波数が高いので、位相は徐々に遅れていくことになる。制御手段２は、このようにして遅延した位相が、第二の位相となったときに、信号出力手段４の出力を搬送波信号に変える。これにより、第二の位相にて搬送波信号が出力されることになる。送信すべき変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、第一周波数信号に変えることにより、位相を徐々に進ませる。位相が第一の位相となったときに、信号出力手段４の出力を搬送波信号に変える。
【解決手段】 制御手段２は、送信すべき変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、信号出力手段４の出力を、搬送波信号から第二周波数信号に変える。第二周波数信号は、搬送波信号よりも周波数が高いので、位相は徐々に遅れていくことになる。制御手段２は、このようにして遅延した位相が、第二の位相となったときに、信号出力手段４の出力を搬送波信号に変える。これにより、第二の位相にて搬送波信号が出力されることになる。送信すべき変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、第一周波数信号に変えることにより、位相を徐々に進ませる。位相が第一の位相となったときに、信号出力手段４の出力を搬送波信号に変える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、位相変調による送信を行うための送信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動物の生態などを調査するため、動物にＧＰＳ受信機を搭載することが行われている。たとえば、動物に取り付けた当該ＧＰＳ受信機によって取得した位置データ、時刻データを、携帯電話などの無線通信端末によって基地局に送信し、当該基地局からインターネットのサーバに転送する。これにより、当該動物の移動状態を示すデータを、インターネット上で、全世界から取得することが可能となる。このようにして蓄積されたデータは、動物の生態などを研究する研究者によって利用されることになる。
【０００３】
ここで、上記の装置を取り付けた動物が、広い範囲を移動する可能性がある場合には、異なった通信方式に対応可能な携帯電話を用いなければならない。このため装置が大型化するという問題があった。たとえば、対象となる動物がライオンのように大きなものであれば良いが、鳥のように小さく、しかも移動範囲が広い場合には、上記のような装置を使用することは難しかった。
【０００４】
そこで、極軌道を回っている人工衛星「アルゴス」にデータを送信し、「アルゴス」から地上のインターネットサーバに対してデータを転送する仕組みが用いられている。アルゴスの使用する通信方式は、携帯電話などと比べるとシンプルであり装置を軽くすることができ、さらに、アルゴスは地球を周回しているので、地球上のいずれの位置からもアルゴスに対して送信を行うことができるという利点がある。
【０００５】
図１に、アルゴスとの通信に用いる位相変調の規格概要を示す。送信すべきデータを送る前に、１６０ｍＳ（ミリ秒）の期間、４０１．６５００ＭＨｚの搬送波を、一定の位相にて送信する。このときの位相を基準位相とする。次に、送信すべきデータの値に応じて、搬送波の位相を、基準位相から１．１ラジアン進める、あるいは１．１ラジアン遅らせることにより位相変調を行う。
【０００６】
特許文献１に、アルゴスに対してデータを送信するための送信機が開示されている。図２に、特許文献１に開示された送信機のブロック図を示す。この送信機では、位相検出器２８と電圧制御発信器２４とを備えた位相同期回路１８が用いられている。位相検出器２８の出力は、加算増幅器３０を介して、電圧制御発信器２４に与えられている。加算増幅器３０には、位相変調制御部２２を介して、エンコーダ１４からの出力が与えられている。エンコーダ１４の出力は、送信すべきデータの値によって変化するように構成されている。つまり、位相検出器２８から電圧制御発信器２４に与える電圧を、送信すべきデータの値によって変化させることにより、位相変調を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許４７３１８７０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記のような従来技術では次のような問題があった。特許文献１に示されるような送信機では、位相変調のための位相制御をアナログ的な電圧変化によって行っており、制御が容易ではない。特に、アルゴスとの通信においては、基準位相、＋位相、−位相の３つの位相を制御しなければならず、なおさらであった。このため、製造時に、回路ごとに個別に調整を行わねばならないという問題があった。
【０００９】
また、回路構成が複雑であり、送信機の重量が重くなっていた。このため、鳥などに装着して使用することができないという問題があった。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解決して、複雑な調整が必要でなく、軽量の送信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
(1)この発明に係る送信装置は、送信すべき変調データに応じて、搬送波の位相を変化させることにより変調を行う送信装置であって、指令に応じて、少なくとも、搬送周波数を有する搬送波信号、前記搬送周波数よりも低い第一の周波数を有する第一周波数信号または、前記搬送周波数よりも高い第二の周波数を有する第二周波数信号を出力する信号出力手段と、少なくとも第一の値と第二の値を有する前記送信すべき変調データを受けて、前記信号出力手段から出力される信号が、前記送信すべき変調データの前記第一の値に対応して第一の位相となり、前記送信すべき変調データの前記第二の値に対応して前記第一の位相よりも遅れた第二の位相となるように制御する制御手段とを備えた送信装置であって、前記制御手段は、送信すべき変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第二周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を遅らせ、当該位相が前記第二の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御し、送信すべき変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第一周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を進ませ、当該位相が前記第一の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御することを特徴としている。
【００１２】
したがって、複雑な位相制御回路を設けることなく、位相偏移変調による送信装置を実現することができ、送信装置の軽量化を実現することが可能となる。
【００１３】
(2)この発明に係る送信装置は、制御手段が、搬送周波数と第一周波数、第二周波数との差に基づいて、予め算出された第一の位相と第二の位相との間での位相変化に必要な時間の間、第一周波数信号または第二周波数信号を出力するよう制御することを特徴としている。
【００１４】
したがって、時間によって微少な位相の変化を制御することができ、制御が容易である。
【００１５】
(3)この発明に係る送信装置は、信号出力手段が、単位周期分の基本波形データをアドレス順に記録した基本波形データ記録部と、前記基本波形データ記録部の基本波形データを、基準クロックに応じた間隔にて、前記アドレスを所定数ずつ変化させながら読み出して波形データを出力する読出制御手段と、前記読み出された波形データをアナログ信号に変換する変換手段と、前記基準クロックまたは前記所定数あるいは双方を変更することによって、読み出される波形データの周波数を、搬送周波数、第一周波数、第二周波数のいずれかに制御する周波数制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
したがって、所望の周波数値を与えることにより、当該周波数を有する信号を得ることができる。
【００１７】
(4)この発明に係る送信装置は、信号出力手段が、最も低い周波数、２番目に低い周波数、２番目に高い周波数、最も高い周波数の４つの周波数を選択して出力することのできる４値の周波数偏移変調のための回路によって構成され、前記第一周波数、搬送波周波数、第二周波数として、それぞれ、前記最も低い周波数、２番目に低い周波数、２番目に高い周波数を対応づけるかあるいは、前記２番目に低い周波数、２番目に高い周波数、最も高い周波数を対応づけることを特徴としている。
【００１８】
したがって、周波数偏移変調のための回路を用いて位相偏移変調を実現することができる。
【００１９】
(5)この発明に係る送信装置は、アルゴス衛星に対して信号を送信するものであることを特徴としている。
【００２０】
したがって、アルゴス衛星を利用したデータの転送を実現することができる。
【００２１】
(6)この発明に係る送信装置は、搬送周波数が、４０１．６３０ＭＨＺ〜４０１．６８０ＭＨｚであることを特徴としている。
【００２２】
(7)この発明に係る送信装置は、制御手段が、前記送信すべき変調データを出力する前に、所定の時間、信号出力手段から出力される出力信号の周波数を、搬送周波数になるよう制御することを特徴としている。
【００２３】
(8)この発明に係る送信装置は、送信すべき変調データが、当該送信装置の位置情報を示すものであることを特徴としている。
【００２４】
したがって、送信装置を動物などに取り付けた場合、その位置情報を送信することができる。
【００２５】
(9)この発明に係る制御プログラムは、指令に応じて、少なくとも、搬送周波数を有する搬送波信号、前記搬送周波数よりも低い第一の周波数を有する第一周波数信号または、前記搬送周波数よりも高い第二の周波数を有する第二周波数信号を出力する信号出力手段を、コンピュータによって制御して送信装置を構築するための制御プログラムであって、当該コンピュータを、少なくとも第一の値と第二の値を有する前記送信すべき変調データを受けて、前記信号出力手段から出力される信号が、前記送信すべき変調データの前記第一の値に対応して第一の位相となり、前記送信すべき変調データの前記第二の値に対応して前記第一の位相よりも遅れた第二の位相となるように制御する制御手段であって、送信すべき変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第二周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を遅らせ、当該位相が前記第二の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御し、送信すべき変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第一周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を進ませ、当該位相が前記第一の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御する制御手段として機能させるためのものである。
【００２６】
したがって、複雑な位相制御回路を設けることなく、位相偏移変調による送信装置を実現することができ、送信装置の軽量化を実現することが可能となる。
【００２７】
(10)この発明に係る送信装置は、ＧＰＳ受信機によって取得した位置データを、アルゴスシステムのアルゴス衛星に送信する送信装置であって、自らの位置を示す位置データを取得するＧＰＳ受信機と、当該位置データを符号化して変調データを生成する符号化手段と、指令に応じて、４０１．６５ＭＨｚ近傍の搬送周波数を有する搬送波信号、当該搬送周波数よりも０．００１７ＭＨｚ低い周波数を有する第一周波数信号または、前記搬送周波数よりも０．００１７ＭＨｚ高い第二の周波数を有する第二周波数信号を出力する信号出力手段と、少なくとも第一の値と第二の値を有する前記変調データを受けて、前記信号出力手段から出力される信号が、前記変調データの前記第一の値に対応して基準位相より実質的に１．１ラジアン進んだ第一の位相となり、前記変調データの前記第二の値に対応して基準位相より実質的に１．１ラジアン遅れた第二の位相となるように制御する制御手段とを備えた送信装置であって、前記制御手段は、前記変調データの送信前には、前記信号出力手段の出力を、実質的に１６０ｍ秒の間、基準位相にて前記搬送波信号を出力するように制御し、前記変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第二周波数信号に変え、この状態を実質的に０．２ｍ秒継続させることで当該出力の位相を前記第二の位相とした後、当該出力を前記搬送波信号に戻すよう制御し、前記変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第一周波数信号に変え、この状態を実質的に０．２ｍ秒継続させることで当該出力の位相を前記第一の位相とした後、当該出力を前記搬送波信号に戻すよう制御することを特徴としている。
【００２８】
したがって、複雑な位相制御回路を設けることなく、アルゴス衛星に対して送信を行う、位相偏移変調による送信装置を実現することができ、送信装置の軽量化を実現することが可能となる。
【００２９】
(11)この発明に係る変調方法は、少なくとも第一の値と第二の値を有する送信すべき変調データに応じて、信号発生器の出力である搬送波の位相を、前記第一の値に対応して第一の位相とし、前記第二の値に対応して第二の位相とすることにより変調を行う変調方法であって、送信すべき変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、前記信号発生器の出力を、前記搬送波信号から前記第二周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を遅らせ、当該位相が前記第二の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御し、送信すべき変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、前記信号発生器の出力を、前記搬送波信号から前記第一周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を進ませ、当該位相が前記第一の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御することを特徴としている。
【００３０】
したがって、複雑な位相制御回路を設けることなく、位相偏移変調による送信装置を実現することができ、送信装置の軽量化を実現することが可能となる。
【００３１】
「信号出力手段」は、実施形態においては、可変周波数発振部４８がこれに対応する。
【００３２】
「制御手段」は、実施形態においては、制御プログラム５４がこれに対応する。
【００３３】
「プログラム」とは、ＣＰＵにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソース形式のプログラム、圧縮処理がされたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む概念である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】送信対象の一例としてのアルゴス衛星によって規定される、位相変調データの例である。
【図２】従来技術によるアルゴス衛星に対する送信回路例である。
【図３】一実施形態による送信回路の機能ブロック図である。
【図４】送信回路のハードウエア構成を示す図である。
【図５】可変周波数発振部４８のブロック図である。
【図６】制御プログラムのフローチャートである。
【図７】制御プログラムのフローチャートである。
【図８】制御プログラムのフローチャートである。
【図９ａ】制御プログラムのフローチャートである。
【図９ｂ】制御プログラムのフローチャートである。
【図１０】マンチェスターコードを示す図である。
【図１１】可変周波数発振部４８によって生成される信号の周波数と位相を示す図である。
【図１２】可変周波数発振部４８の出力信号の周波数と位相の変化との関係を示す図である。
【図１３】可変周波数発振部４８によって生成される信号の周波数と位相を示す図である。
【図１４】周波数偏移変調のためのＩＣにおける、シンボルと周波数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
１．全体構成
図３に、この発明の一実施形態による送信装置の機能ブロック図を示す。信号出力手段４は、搬送周波数を有する搬送波信号、第一の周波数を有する第一周波数信号、第二の周波数を有する第二周波数信号のいずれかを選択的に出力することができる。この実施形態では、第一の周波数は搬送波周波数よりも低く、第二の周波数は搬送周波数よりも高く設定されている。
【００３６】
制御手段２は、送信すべき変調データを受けて、当該変調データの値に応じて出力信号の位相を制御する。この実施形態では、変調データが第一の値の時には第一の位相、変調データが第二の値の時には第二の位相となるように、位相変調を行っている。
【００３７】
制御手段２は、送信すべき変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、信号出力手段４の出力を、搬送波信号から第二周波数信号に変える。第二周波数信号は、搬送波信号よりも周波数が高いので、位相は徐々に遅れていくことになる。制御手段２は、このようにして遅延した位相が、第二の位相となったときに、信号出力手段４の出力を搬送波信号に変える。これにより、第二の位相にて搬送波信号が出力されることになる。
【００３８】
また、制御手段２は、送信すべき変調データが第二の値から第一の値に変化した際に、信号出力手段４の出力を、搬送波信号から第一周波数信号に変える。第一周波数信号は、搬送波信号よりも周波数が低いので、位相は徐々に進むことになる。制御手段２は、このようにして進行した位相が、第一の位相となったときに、信号出力手段４の出力を搬送波信号に変える。これにより、第一の位相にて搬送波信号が出力されることにことになる。
【００３９】
以上のようにして、変調データの値に応じて変調された出力信号を得ることができる。
【００４０】
２．ハードウエア構成
図４に、ＧＰＳ受信機を搭載した送信装置のハードウエア構成を示す。この実施形態による送信装置は、鳥の生態を調べるため鳥に取り付けられて使用するものである。ＣＰＵ４０には、メモリ４２、入出力インターフェイス４４、不揮発性メモリ４６、タイマ６０が接続されている。不揮発性メモリ４６には、オペレーティングシステム（ＯＳ）５２、制御プログラム５４、衛星データ５５等が記録されている。制御プログラム５４は、ＯＳ５２と協働して、その機能を発揮する。入出力インターフェイス４４には、可変周波数発信部４８、ＧＰＳ受信部５０が接続されている。可変周波数発信部４８の出力には、アンテナ５６が接続されている。また、太陽電池５８の出力は、電源電圧として各部に供給されている。さらに、太陽電池５８の出力電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６２によって２．３Ｖから３．３Ｖに昇圧されて、各部の電源電圧Ｖccとして供給されている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ６２には、太陽電池５８の出力電圧を監視するための電圧比較器（図示せず）が内蔵されている。この電圧比較器は、太陽電池５８からの出力電圧が規格値（この実施形態では２．３Ｖ）の９０％を下回ると、電圧モニタ出力６３を「Ｌ」にする。また、太陽電池５８からの出力電圧が規格値の９０％以上になると、電圧モニタ出力６３を「Ｈ」にする。電圧モニタ出力６３は、入出力インターフェイス４４に与えられている。
【００４１】
図５に、可変周波数発信部４８のブロック図を示す。可変周波数発信器４８は、ＣＰＵ４０から与えられた周波数値を有する信号を出力するものである。波形メモリ８６には、一周期分の正弦波波形データが、アドレス順に記録されている。波形メモリ８６の正弦波波形データをアドレス順に読み出して、Ｄ／Ａ変換器８８にてアナログデータにすると、当該正弦波信号を得ることができる。なお、微少な高周波成分を取り除くため、低周波フィルタ９０が設けられている。
【００４２】
波形メモリ８６からの読み出しの際に、アドレスを１つ飛ばしとすると、得られる信号の周波数は２倍となる。また、アドレスを２つ飛ばしとすると、得られる信号の周波数は３倍となる。このように、読み出すアドレスの間隔を制御することにより、出力される信号の周波数を制御することができる。
【００４３】
読出間隔テーブル記録部８０に対しては、入出力インターフェイス４４を介して、ＣＰＵ４０から、指定の周波数値が与えられる。読出間隔テーブル記録部８０には、指定の周波数値を実現するためのアドレスの間隔を定めた読出間隔テーブルが記録されている。アドレスの読出間隔は、循環加算器８２の一方の入力に与えられる。循環加算器８２の他方の入力には、現在の読出アドレスが与えられる。したがって、循環加算器８２からは、現在の読出アドレスに読出間隔を加算したアドレスが出力されることになる。
【００４４】
このアドレスは、ラッチ８４において保持され、波形メモリ８６に対して読出アドレスとして与えられる。ラッチに保持されたアドレスは、現在の読出アドレスとして循環加算器８２の他方の入力に与えられることになる。
【００４５】
なお、循環加算器８２は、波形メモリ８６に記録された波形データの最大アドレスに到達すると、最小アドレスに戻って加算を行うように構成されている。したがって、波形メモリ８６には、１周期分の波形データしか記録されていないが、所望の周期分の波形を出力することができる。
【００４６】
なお、ラッチ８４およびＤ／Ａ変換器８８は、基準クロックＦclkに同期して動作する。したがって、出力信号の周波数は、この基準クロックＦclkと前述の読出間隔によって決定されることになる。
【００４７】
以上のようにして、可変周波数発信部４８は、与えられた周波数値に等しい周波数を有する信号を出力する。
【００４８】
３．制御プログラム５４による処理
図６に、制御プログラム５４のフローチャートを示す。ＧＰＳ受信部５０は、ＧＰＳ衛星より受信したデータに基づいて位置を算出している。ＣＰＵ４０は、ＧＰＳ受信部５０からの位置データを取得し、メモリ４２に記録する（ステップＳ１）。なお、この位置データには時刻情報も含まれている。
【００４９】
次に、ＣＰＵ４０は、位置データを送信すべきタイミングになったかどうかを判断する（ステップＳ２）。この実施形態では、不揮発性メモリ４６に、アルゴスの軌道情報が記録されている。この軌道情報（アルゴスがどの日時にどの位置にいるかを示すデータ）と、ＧＰＳ受信部５０からの位置情報とに基づいて、データを送信すべきタイミングであるかどうかを判断する。たとえば、衛星が通信可能な範囲にある時期を５等分したタイミング（この場合４回の送信が行われることになる）で、送信を行う。なお、鳥自体も移動しているが、アルゴスの速度に比べるとかなり遅いので、このタイミング計算の際には無視することができる。
【００５０】
送信タイミングでなければ、ＣＰＵ４０は、ＧＰＳ受信部５０からの位置データをメモリ４２に蓄積し続ける。
【００５１】
送信タイミングになると、ＣＰＵ４０は、電圧モニタ出力６３を、入出力インターフェイス４４を介して取り込む（ステップＳ３）。次に、ＣＰＵ４０は、太陽電池５８の電圧値が所定値（この実施形態では、規定電圧の９０％）以上であるかどうかを判断する（ステップＳ４）。前述のように、電圧モニタ出力６３は、太陽電池５８の電圧が所定値以上であれば「Ｈ」となり、下回っていれば「Ｌ」となる。したがって、ＣＰＵ４０は、電圧モニタ出力６３を見ることによって、これを判断することができる。
【００５２】
ＣＰＵ４０は、太陽電池５８の電圧が所定値を超えていなければ、データ送信を行わない。太陽電池５８の電圧が、データ送信に必要な電圧値に達していないときに、無駄な電力消費を行わないためである。この場合には、所定時間待機した後（ステップＳ５）、再び、電圧モニタ出力６３を取り込み（ステップＳ３）、電圧値が所定電圧を超えているかどうかを判断する（ステップＳ４）。
【００５３】
ステップＳ４において、太陽電池５８の電圧が所定値を超えていると判断した場合、ＣＰＵ４０は、メモリ４２に蓄積されている位置データを、アルゴスに向けて送信する処理を行う（ステップＳ６）。
【００５４】
なお、アルゴスは、ＣＲＣコードなどにより、受け取ったデータを正しく復元できたかどうかを判断し、その結果を返信する機能を持っている。しかし、この実施形態では、送信装置は、アルゴスからの上記受信結果を受信する回路を備えていない。これは、送信装置の回路を簡単化してその重量を軽くするためである。このため、衛星が通信可能な範囲にある時期において、複数回の通信が可能である場合（この実施形態では４回の通信が可能である）、複数回にわたって同じ位置データを送信するようにしている。これにより、送信の確実性を実現している。
【００５５】
図７、図８、図９ａ、図９ｂに、位置データの送信処理の詳細を示す。ＣＰＵ４０は、まず、位置データを送信のために符号化されたデータ（変調データ）が、メモリ４２に記録されているかどうかを判断する（ステップＳ１１）。既に、変調データがメモリ４２に記録されていれば、改めて、位置データを符号化する処理を行う必要はないので、ステップＳ１２、Ｓ１３はスキップする。
【００５６】
まだ、送信すべき変調データがメモリ４２に記録されていなければ、ＣＰＵ４０は、メモリ４２に記録されている位置データを読み出し、これをマンチェスターコードによって符号化する（ステップＳ１２）。この実施形態では、２値のマンチェスターコードを用いている。
【００５７】
位置データは、時刻を表すデータおよび位置を表すデータなどから構成されている。これらデータは、「１」と「０」のデータの組み合わせによって表現されている。マンチェスターコードにおいては、図１０に示すように、データ「１」は、「位相遅れ」、「位相進み」の信号により、データ「０」は「位相進み」「位相遅れ」の信号によって符号化される。以下、位相遅れを「遅」、位相進みを「進」と表記する。なお、理解を容易にするために、変調データの構造として「遅」「進」との表記をしているが、実際には、「０」「１」の数値によって表されるものである。
【００５８】
ＣＰＵ４０は、位置データをマンチェスターコードによって符号化して得た変調データを、メモリ４２に記録する（ステップＳ１３）。なお、この実施形態では、位置データを構成する１ビットのデータは、「進」「遅」または「遅」「進」の２ビットの変調データとして記録されることになる。
【００５９】
次に、ＣＰＵ４０は、変調データ送信前に１６０ミリ秒の間、位相を変化させず搬送波を出力するように、可変周波数発信部４８を制御する。これは、図１に示すように、アルゴスが、変調データの送信前に、基準位相にて搬送波を１６０ミリ秒間送信することを求めているからである。
【００６０】
まず、ＣＰＵ４０は、タイマ６０をリセットし、計時の準備をする（ステップＳ１４）。次に、ＣＰＵ４０は、可変周波数発信部４８に対し、搬送周波数ｆc（この実施形態では、４０１．６５００ＭＨｚ）にて信号を出力するよう指令を行う（ステップＳ１５）。この状態は、タイマ６０が１６０ミリ秒を計時するまで継続されるので、搬送周波数ｆcによる信号出力は１６０ミリ秒継続することになる。
【００６１】
タイマ６０が１６０ミリ秒を計時すると、ＣＰＵ４０は、メモリ４２に記録された最初の変調データを１ビット読み出す（ステップＳ１６）。続いて、ＣＰＵ４０は、タイマ６０をリセットする（ステップＳ１７）。
【００６２】
次に、ＣＰＵ４０は、読み出した最初の変調データが「進」であるか「遅」であるかを判断する（ステップＳ１８）。ここでは、「進」であるものとして説明を進める。この実施形態では、変調データが「進」の場合、基準位相に対して１．１ラジアン位相の進んだ搬送波を出力し、変調データが「遅」の場合、基準位相に対して１．１ラジアン位相の遅れた搬送波を出力するように、位相変調を行っている。
【００６３】
図１１Ａに可変周波数発振部４８の出力信号の位相を、図１１Ｂに可変周波数発振部４８の出力信号の周波数を示す。上述のように、今、１６０ミリ秒継続して搬送周波数ｆcの搬送波を出力した状態にある（図１１Ａのｔ1）。このときの位相は基準位相である。つまり、基準位相に対して位相差がない（０ラジアンである）ということになる。また、このときの出力周波数は、搬送周波数ｆcである（図１１Ｂ参照）。
【００６４】
ここで、最初の変調データが「進」であるとすると、基準位相に対して１．１ラジアン位相の進んだ搬送波を出力する必要がある。ＣＰＵ４０は、可変周波数発振部４８に対し、搬送周波数ｆcより０．００１７５ＭＨｚだけ低い周波数ｆ1にて信号を出力するように指令する（ステップＳ１９）。これにより、搬送周波数ｆcと周波数ｆcとの差に応じて、元の搬送周波数ｆcの信号を基準とすると、時間経過とともに位相が進んでいくことになる（図１２参照）。
【００６５】
この実施形態では、搬送周波数ｆcが４０１．６５００ＭＨｚであり、周波数ｆ1がこれより０．００１７５ＭＨｚだけ低いので、１マイクロ秒ごとに０．０１１ラジアンずつ位相が進むことになる。そこで、ＣＰＵ４０は、位相を１．１ラジアン進めるため、１００マイクロ秒（０．１ミリ秒）、周波数ｆ1の信号を出力し続ける。つまり、ＣＰＵ４０は、タイマ６０が０．１ミリ秒を計時するまで、可変周波数発振部４８の出力信号の周波数をｆ1に制御する。このときの状態は、図１１Ａ、Ｂのｔ2にて示される。
【００６６】
次に、ＣＰＵ４０は、タイマ６０をリセットする（ステップＳ２２）。続いて、可変周波数発振部４８に対し、搬送周波数ｆcにて信号を出力するように指令を行う（ステップＳ２３）。これにより、１．１ラジアン位相の進んだ搬送波を出力することができる。ＣＰＵ４０は、タイマ６０が１．０５ミリ秒を計時するまで、可変周波数発振部４８の出力信号の周波数を搬送周波数ｆcに制御する（ステップＳ２４）。このときの状態は、図１１Ａ、Ｂのｔ3にて示される。
【００６７】
なお、上記では、変調データが「進」の場合について説明したが、「遅」の場合には、ステップＳ２０において搬送周波数ｆcより０．００１７５ＭＨｚだけ高い周波数ｆ2の信号を、可変周波数発振部４８から出力して、位相を遅らせる。位相を進ませるか遅らせるかの違いだけであり、本質的な処理は同じである。
【００６８】
ＣＰＵ４０は、ステップＳ２５において、次の変調データを読み出す。ここでは、次の変調データが、図１１Ａに示すように、「遅」であるものとして説明を進める。続いて、タイマ６０をリセットする（ステップＳ２６）。
【００６９】
その後、ＣＰＵ４０は、今回読み出した変調データが、前回の変調データと同じ値であるかどうかを判断する（ステップＳ２７）。ここでは、前回の変調データが「進」であり、今回の変調データが「遅」であるから、同じ値でないと判断し、ステップＳ２８に進む。
【００７０】
ステップＳ２８においては、変調データが「進」であるか「遅」であるかを判断する。ここでは、「遅」であるので、ＣＰＵ４０は、可変周波数発振部４８を制御し、搬送周波数ｆcより０．００１７５ＭＨｚだけ高い周波数ｆ2の信号を出力するよう制御する（ステップＳ３０）。これにより、位相を遅らせることができる。現在、搬送波の位相は１．１ラジアン進んだ状態にあるので、これを１．１ラジアン遅れた状態にするには、０．２ミリ秒の間、周波数ｆ2にて信号を出力し続ける必要がある。
【００７１】
したがって、ＣＰＵ４０は、タイマが０．２ミリ秒を計時するまで、周波数ｆ2にて信号を出力するよう、可変周波数発振部４８を制御する（ステップＳ３１）。０．２ｍミリ秒経過した状態は、図１１Ａ、Ｂのｔ5によって示される。
【００７２】
次に、ＣＰＵ４０は、タイマ６０をリセットする（ステップＳ３２）。続いて、可変周波数発振部４８に対し、搬送周波数ｆcにて信号を出力するように指令を行う（ステップＳ３３）。これにより、１．１ラジアン位相の遅れた搬送波を出力することができる。ＣＰＵ４０は、タイマ６０が１．０５ミリ秒を計時するまで、可変周波数発振部４８の出力信号の周波数を搬送周波数ｆcに制御する（ステップＳ３４）。このときの状態は、図１１Ａ、Ｂのｔ6にて示される。
【００７３】
なお、上記では、変調データが「遅」の場合について説明したが、「進」の場合には、ステップＳ２９において搬送周波数ｆcより０．００１７５ＭＨｚだけ低い周波数ｆ1の信号を、可変周波数発振部４８から出力して、位相を進ませる。位相を進ませるか遅らせるかの違いだけであり、本質的な処理は同じである。
【００７４】
次に、ＣＰＵ４０は、未送信の変調データがメモリ４２に残っているか否かを判断する（ステップＳ３５）。送信すべき変調データが残っている場合には、ステップＳ２５以下の処理を繰り返す。これにより、図１１Ａ、Ｂに示すように、次の変調データ「進」「遅」が送信されることになる（ｔ8、ｔ9、ｔ10、ｔ11、ｔ12参照）。
【００７５】
今、ステップＳ３３、Ｓ３４により、搬送周波数ｆcにて搬送波を１．０５ミリ秒の間、出力したところであるとする（図１１Ａ、Ｂのｔ12）。ＣＰＵ４０は、次の送信すべきデータがあるので、ステップＳ２５に戻り、次の変調データをメモリ４２から読み出す。そして、タイマ６０をリセットする。
【００７６】
次にＣＰＵ４０は、前回の変調データの値と、今回の変調データの値が同じであるかを判断する（ステップＳ２７）。ここでは、図１１Ａに示すように、前回の変調データが「遅」、今回の変調データも「遅」であるから、ステップＳ２８に進む。
【００７７】
このように、同じ値が連続する場合、位相を変更する必要がないので、そのまま搬送周波数ｆcの信号を出力し続ける。したがって、ステップＳ２８では、ＣＰＵ４０は、さらに０．２ミリ秒の間、継続して可変周波数発振部４８の出力を搬送周波数ｆcに維持するよう制御する。これにより、位相は、１．１ラジアン遅れたままとなる（図１１Ａ、Ｂのｔ12、ｔ14参照）。
【００７８】
０．２ミリ秒を計時すると、ＣＰＵ４０は、ステップＳ３４に進む。ステップＳ３４では、さらに１．０５ミリ秒の間、継続して可変周波数発振部４８の出力を搬送周波数ｆcに維持するよう制御する（図１１Ａ、Ｂのｔ15参照）。以上のようにして、同じ値が連続した場合の制御が行われる。
【００７９】
送信すべき変調データを全て送信し終えると、ＣＰＵ４０は、タイマ６０をリセットする（ステップＳ３６）。この時、搬送周波数ｆcにて１．０５ミリ秒の間、信号を送出した後であるから、図１３Ａ、Ｂのｔ23の状態にある。ＣＰＵ４０は、現在の変調データが「進」であるか、「遅」であるかを判断する（ステップＳ３７）。図１３Ａ、Ｂに示すように、今、変調データの値は「遅」であるから、ステップＳ３９に進む。ステップＳ３９においては、ＣＰＵ４０は、可変周波数発振部４８に対し、搬送周波数より低い周波数ｆ1にて信号を出力するように制御する。
【００８０】
これにより、位相が遅れることになる。ＣＰＵ４０は、タイマ６０が０．１ミリ秒を計時するまでこの状態を維持する（ステップＳ４０）。この状態は、図１３Ａ、Ｂのｔ24によって表される。０．１ミリ秒が経過すると、ＣＰＵ４０は、可変周波数発振部４８に対し、搬送周波数ｆcにて信号を出力するように制御した後、出力を停止するよう制御する（ステップS４１）。
【００８１】
以上のようにして、一連の変調データを送信することができる。
【００８２】
４．その他の実施形態
(1)上記実施形態では、図５に示すような回路を用いて可変周波数発振部４８を構成している。しかし、４値の周波数偏移変調（４−ＦＳＫ）を行うためのＩＣを用いて可変周波数発振部４８を構成するようにしてもよい。図１４に、４−ＦＳＫのためのＩＣであるテキサスインスツルメンツ社のＣＣ１１０１における、送信すべきデータ（シンボル）と、対応する周波数との関係を示す。
【００８３】
４−ＦＳＫは、本来、異なる４つの周波数によって、送信すべきデータ「００」「０１」「１０」「１１」を表すものである。この実施形態では、図１４に示されるような送信すべきデータ「００」「０１」「１０」「１１」と周波数との関係を用いない。この４つの周波数のうち、３つを用いて、上述の位相偏移変調を実現する。たとえば、図１４において、ｆ−1/3・ｆdevを搬送波とする。ｆ−ｆdevを位相を進ませるための周波数ｆ1とし、ｆ＋1/3・ｆdevを位相を遅らせるための周波数ｆ2として用いる。 あるいは、ｆ＋1/3・ｆdevを搬送波とする。ｆ−1/3・ｆdevを位相を進ませるための周波数ｆ1とし、ｆ＋ｆdevを位相を遅らせるための周波数ｆ2として用いる。
【００８４】
ＣＣ１１０１では、上記のｆやｆdevをレジスタに数値を設定することにより決定できるので制御が容易である。
【００８５】
なお、４−ＦＳＫより多くの値をコードできる８−ＦＳＫなどのためのＩＣを用いるようにしてもよい。
【００８６】
(2)上記実施形態では、マンチェスターコードによって符号化を行っているが、その他の符号化を用いるようにしてもよい。
【００８７】
(3)上記実施形態では、衛星からの受信確認信号を受信する回路を設けていない。このため、常に、同じデータを複数回送信するようにしている。しかし、衛星からの受信確認信号を受信する回路を設け、衛星が正しくデータを受信した場合には、送信処理を繰り返さないようにしてもよい。この場合、装置自体の重量は重くなるが、太陽電池の消費量を低減できるという利点がある。
【００８８】
(4)上記実施形態では、搬送波を４０１．６５００ＭＨｚとし、これに対して０．００１７５ＭＨｚ低い周波数ｆ1および０．００１７５ＭＨｚ高い周波数ｆ2を出力して、位相を変化させるようにしている。
【００８９】
搬送周波数と、周波数ｆ1またはｆ2との差を大きくすれば、単位時間当たりの位相の変化が大きくなる。したがって、早く位相を変化させたい場合には、この周波数差を大きくとればよい。また、ゆっくりと位相を変化させたい場合には、この周波数差を小さくとればよい。
【００９０】
なお、上記実施形態では、アルゴスの求める位相変化の立ち上がりや立ち下がりの規格に合致するように、上記周波数差を決定している。もちろん、この規格内に合致するのであれば、他の周波数差を用いるようにしてもよい。
【００９１】
(5)上記実施形態では、２値の変調データを送信する場合について説明したが、３値以上の変調データを送信する場合についても同様に適用することができる。
【００９２】
(6)上記実施形態では、送信すべきデータとしてＧＰＳによる位置データを対象としたが、その他のデータを送信するようにしてもよい。
【００９３】
(7)上記実施形態では、送信すべきデータを符号化して変調データとしている。しかし、送信すべきデータをそのまま変調データとしてもよい。
【００９４】
(8)上記実施形態では、周波数差による単位時間当たりの位相の変化に基づいて、予め所望の位相差を得るために必要な時間を算出しておき、この時間に基づいて制御を行うようにしている。したがって、微小な変化であり直接制御をすることが難しい位相を、時間によって制御することができ、制御が容易である。
【００９５】
なお、直接位相を計測できるのであれば、位相差を計測し、その値が所望の位相差になったときに、搬送周波数に戻すように制御してもよい。
【００９６】
(9)上記実施形態では、搬送周波数として４０１．６５００ＭＨｚを用いている。しかしながら、他の周波数を搬送周波数として用いてもよい。たとえば、４０１．６３０ＭＨｚ〜４０１．６８０ＭＨｚの範囲のいずれかの周波数を搬送周波数として用いることができる。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、位相変調による送信を行うための送信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動物の生態などを調査するため、動物にＧＰＳ受信機を搭載することが行われている。たとえば、動物に取り付けた当該ＧＰＳ受信機によって取得した位置データ、時刻データを、携帯電話などの無線通信端末によって基地局に送信し、当該基地局からインターネットのサーバに転送する。これにより、当該動物の移動状態を示すデータを、インターネット上で、全世界から取得することが可能となる。このようにして蓄積されたデータは、動物の生態などを研究する研究者によって利用されることになる。
【０００３】
ここで、上記の装置を取り付けた動物が、広い範囲を移動する可能性がある場合には、異なった通信方式に対応可能な携帯電話を用いなければならない。このため装置が大型化するという問題があった。たとえば、対象となる動物がライオンのように大きなものであれば良いが、鳥のように小さく、しかも移動範囲が広い場合には、上記のような装置を使用することは難しかった。
【０００４】
そこで、極軌道を回っている人工衛星「アルゴス」にデータを送信し、「アルゴス」から地上のインターネットサーバに対してデータを転送する仕組みが用いられている。アルゴスの使用する通信方式は、携帯電話などと比べるとシンプルであり装置を軽くすることができ、さらに、アルゴスは地球を周回しているので、地球上のいずれの位置からもアルゴスに対して送信を行うことができるという利点がある。
【０００５】
図１に、アルゴスとの通信に用いる位相変調の規格概要を示す。送信すべきデータを送る前に、１６０ｍＳ（ミリ秒）の期間、４０１．６５００ＭＨｚの搬送波を、一定の位相にて送信する。このときの位相を基準位相とする。次に、送信すべきデータの値に応じて、搬送波の位相を、基準位相から１．１ラジアン進める、あるいは１．１ラジアン遅らせることにより位相変調を行う。
【０００６】
特許文献１に、アルゴスに対してデータを送信するための送信機が開示されている。図２に、特許文献１に開示された送信機のブロック図を示す。この送信機では、位相検出器２８と電圧制御発信器２４とを備えた位相同期回路１８が用いられている。位相検出器２８の出力は、加算増幅器３０を介して、電圧制御発信器２４に与えられている。加算増幅器３０には、位相変調制御部２２を介して、エンコーダ１４からの出力が与えられている。エンコーダ１４の出力は、送信すべきデータの値によって変化するように構成されている。つまり、位相検出器２８から電圧制御発信器２４に与える電圧を、送信すべきデータの値によって変化させることにより、位相変調を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許４７３１８７０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記のような従来技術では次のような問題があった。特許文献１に示されるような送信機では、位相変調のための位相制御をアナログ的な電圧変化によって行っており、制御が容易ではない。特に、アルゴスとの通信においては、基準位相、＋位相、−位相の３つの位相を制御しなければならず、なおさらであった。このため、製造時に、回路ごとに個別に調整を行わねばならないという問題があった。
【０００９】
また、回路構成が複雑であり、送信機の重量が重くなっていた。このため、鳥などに装着して使用することができないという問題があった。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解決して、複雑な調整が必要でなく、軽量の送信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
(1)この発明に係る送信装置は、送信すべき変調データに応じて、搬送波の位相を変化させることにより変調を行う送信装置であって、指令に応じて、少なくとも、搬送周波数を有する搬送波信号、前記搬送周波数よりも低い第一の周波数を有する第一周波数信号または、前記搬送周波数よりも高い第二の周波数を有する第二周波数信号を出力する信号出力手段と、少なくとも第一の値と第二の値を有する前記送信すべき変調データを受けて、前記信号出力手段から出力される信号が、前記送信すべき変調データの前記第一の値に対応して第一の位相となり、前記送信すべき変調データの前記第二の値に対応して前記第一の位相よりも遅れた第二の位相となるように制御する制御手段とを備えた送信装置であって、前記制御手段は、送信すべき変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第二周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を遅らせ、当該位相が前記第二の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御し、送信すべき変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第一周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を進ませ、当該位相が前記第一の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御することを特徴としている。
【００１２】
したがって、複雑な位相制御回路を設けることなく、位相偏移変調による送信装置を実現することができ、送信装置の軽量化を実現することが可能となる。
【００１３】
(2)この発明に係る送信装置は、制御手段が、搬送周波数と第一周波数、第二周波数との差に基づいて、予め算出された第一の位相と第二の位相との間での位相変化に必要な時間の間、第一周波数信号または第二周波数信号を出力するよう制御することを特徴としている。
【００１４】
したがって、時間によって微少な位相の変化を制御することができ、制御が容易である。
【００１５】
(3)この発明に係る送信装置は、信号出力手段が、単位周期分の基本波形データをアドレス順に記録した基本波形データ記録部と、前記基本波形データ記録部の基本波形データを、基準クロックに応じた間隔にて、前記アドレスを所定数ずつ変化させながら読み出して波形データを出力する読出制御手段と、前記読み出された波形データをアナログ信号に変換する変換手段と、前記基準クロックまたは前記所定数あるいは双方を変更することによって、読み出される波形データの周波数を、搬送周波数、第一周波数、第二周波数のいずれかに制御する周波数制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
したがって、所望の周波数値を与えることにより、当該周波数を有する信号を得ることができる。
【００１７】
(4)この発明に係る送信装置は、信号出力手段が、最も低い周波数、２番目に低い周波数、２番目に高い周波数、最も高い周波数の４つの周波数を選択して出力することのできる４値の周波数偏移変調のための回路によって構成され、前記第一周波数、搬送波周波数、第二周波数として、それぞれ、前記最も低い周波数、２番目に低い周波数、２番目に高い周波数を対応づけるかあるいは、前記２番目に低い周波数、２番目に高い周波数、最も高い周波数を対応づけることを特徴としている。
【００１８】
したがって、周波数偏移変調のための回路を用いて位相偏移変調を実現することができる。
【００１９】
(5)この発明に係る送信装置は、アルゴス衛星に対して信号を送信するものであることを特徴としている。
【００２０】
したがって、アルゴス衛星を利用したデータの転送を実現することができる。
【００２１】
(6)この発明に係る送信装置は、搬送周波数が、４０１．６３０ＭＨＺ〜４０１．６８０ＭＨｚであることを特徴としている。
【００２２】
(7)この発明に係る送信装置は、制御手段が、前記送信すべき変調データを出力する前に、所定の時間、信号出力手段から出力される出力信号の周波数を、搬送周波数になるよう制御することを特徴としている。
【００２３】
(8)この発明に係る送信装置は、送信すべき変調データが、当該送信装置の位置情報を示すものであることを特徴としている。
【００２４】
したがって、送信装置を動物などに取り付けた場合、その位置情報を送信することができる。
【００２５】
(9)この発明に係る制御プログラムは、指令に応じて、少なくとも、搬送周波数を有する搬送波信号、前記搬送周波数よりも低い第一の周波数を有する第一周波数信号または、前記搬送周波数よりも高い第二の周波数を有する第二周波数信号を出力する信号出力手段を、コンピュータによって制御して送信装置を構築するための制御プログラムであって、当該コンピュータを、少なくとも第一の値と第二の値を有する前記送信すべき変調データを受けて、前記信号出力手段から出力される信号が、前記送信すべき変調データの前記第一の値に対応して第一の位相となり、前記送信すべき変調データの前記第二の値に対応して前記第一の位相よりも遅れた第二の位相となるように制御する制御手段であって、送信すべき変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第二周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を遅らせ、当該位相が前記第二の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御し、送信すべき変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第一周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を進ませ、当該位相が前記第一の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御する制御手段として機能させるためのものである。
【００２６】
したがって、複雑な位相制御回路を設けることなく、位相偏移変調による送信装置を実現することができ、送信装置の軽量化を実現することが可能となる。
【００２７】
(10)この発明に係る送信装置は、ＧＰＳ受信機によって取得した位置データを、アルゴスシステムのアルゴス衛星に送信する送信装置であって、自らの位置を示す位置データを取得するＧＰＳ受信機と、当該位置データを符号化して変調データを生成する符号化手段と、指令に応じて、４０１．６５ＭＨｚ近傍の搬送周波数を有する搬送波信号、当該搬送周波数よりも０．００１７ＭＨｚ低い周波数を有する第一周波数信号または、前記搬送周波数よりも０．００１７ＭＨｚ高い第二の周波数を有する第二周波数信号を出力する信号出力手段と、少なくとも第一の値と第二の値を有する前記変調データを受けて、前記信号出力手段から出力される信号が、前記変調データの前記第一の値に対応して基準位相より実質的に１．１ラジアン進んだ第一の位相となり、前記変調データの前記第二の値に対応して基準位相より実質的に１．１ラジアン遅れた第二の位相となるように制御する制御手段とを備えた送信装置であって、前記制御手段は、前記変調データの送信前には、前記信号出力手段の出力を、実質的に１６０ｍ秒の間、基準位相にて前記搬送波信号を出力するように制御し、前記変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第二周波数信号に変え、この状態を実質的に０．２ｍ秒継続させることで当該出力の位相を前記第二の位相とした後、当該出力を前記搬送波信号に戻すよう制御し、前記変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第一周波数信号に変え、この状態を実質的に０．２ｍ秒継続させることで当該出力の位相を前記第一の位相とした後、当該出力を前記搬送波信号に戻すよう制御することを特徴としている。
【００２８】
したがって、複雑な位相制御回路を設けることなく、アルゴス衛星に対して送信を行う、位相偏移変調による送信装置を実現することができ、送信装置の軽量化を実現することが可能となる。
【００２９】
(11)この発明に係る変調方法は、少なくとも第一の値と第二の値を有する送信すべき変調データに応じて、信号発生器の出力である搬送波の位相を、前記第一の値に対応して第一の位相とし、前記第二の値に対応して第二の位相とすることにより変調を行う変調方法であって、送信すべき変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、前記信号発生器の出力を、前記搬送波信号から前記第二周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を遅らせ、当該位相が前記第二の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御し、送信すべき変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、前記信号発生器の出力を、前記搬送波信号から前記第一周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を進ませ、当該位相が前記第一の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御することを特徴としている。
【００３０】
したがって、複雑な位相制御回路を設けることなく、位相偏移変調による送信装置を実現することができ、送信装置の軽量化を実現することが可能となる。
【００３１】
「信号出力手段」は、実施形態においては、可変周波数発振部４８がこれに対応する。
【００３２】
「制御手段」は、実施形態においては、制御プログラム５４がこれに対応する。
【００３３】
「プログラム」とは、ＣＰＵにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソース形式のプログラム、圧縮処理がされたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む概念である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】送信対象の一例としてのアルゴス衛星によって規定される、位相変調データの例である。
【図２】従来技術によるアルゴス衛星に対する送信回路例である。
【図３】一実施形態による送信回路の機能ブロック図である。
【図４】送信回路のハードウエア構成を示す図である。
【図５】可変周波数発振部４８のブロック図である。
【図６】制御プログラムのフローチャートである。
【図７】制御プログラムのフローチャートである。
【図８】制御プログラムのフローチャートである。
【図９ａ】制御プログラムのフローチャートである。
【図９ｂ】制御プログラムのフローチャートである。
【図１０】マンチェスターコードを示す図である。
【図１１】可変周波数発振部４８によって生成される信号の周波数と位相を示す図である。
【図１２】可変周波数発振部４８の出力信号の周波数と位相の変化との関係を示す図である。
【図１３】可変周波数発振部４８によって生成される信号の周波数と位相を示す図である。
【図１４】周波数偏移変調のためのＩＣにおける、シンボルと周波数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
１．全体構成
図３に、この発明の一実施形態による送信装置の機能ブロック図を示す。信号出力手段４は、搬送周波数を有する搬送波信号、第一の周波数を有する第一周波数信号、第二の周波数を有する第二周波数信号のいずれかを選択的に出力することができる。この実施形態では、第一の周波数は搬送波周波数よりも低く、第二の周波数は搬送周波数よりも高く設定されている。
【００３６】
制御手段２は、送信すべき変調データを受けて、当該変調データの値に応じて出力信号の位相を制御する。この実施形態では、変調データが第一の値の時には第一の位相、変調データが第二の値の時には第二の位相となるように、位相変調を行っている。
【００３７】
制御手段２は、送信すべき変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、信号出力手段４の出力を、搬送波信号から第二周波数信号に変える。第二周波数信号は、搬送波信号よりも周波数が高いので、位相は徐々に遅れていくことになる。制御手段２は、このようにして遅延した位相が、第二の位相となったときに、信号出力手段４の出力を搬送波信号に変える。これにより、第二の位相にて搬送波信号が出力されることになる。
【００３８】
また、制御手段２は、送信すべき変調データが第二の値から第一の値に変化した際に、信号出力手段４の出力を、搬送波信号から第一周波数信号に変える。第一周波数信号は、搬送波信号よりも周波数が低いので、位相は徐々に進むことになる。制御手段２は、このようにして進行した位相が、第一の位相となったときに、信号出力手段４の出力を搬送波信号に変える。これにより、第一の位相にて搬送波信号が出力されることにことになる。
【００３９】
以上のようにして、変調データの値に応じて変調された出力信号を得ることができる。
【００４０】
２．ハードウエア構成
図４に、ＧＰＳ受信機を搭載した送信装置のハードウエア構成を示す。この実施形態による送信装置は、鳥の生態を調べるため鳥に取り付けられて使用するものである。ＣＰＵ４０には、メモリ４２、入出力インターフェイス４４、不揮発性メモリ４６、タイマ６０が接続されている。不揮発性メモリ４６には、オペレーティングシステム（ＯＳ）５２、制御プログラム５４、衛星データ５５等が記録されている。制御プログラム５４は、ＯＳ５２と協働して、その機能を発揮する。入出力インターフェイス４４には、可変周波数発信部４８、ＧＰＳ受信部５０が接続されている。可変周波数発信部４８の出力には、アンテナ５６が接続されている。また、太陽電池５８の出力は、電源電圧として各部に供給されている。さらに、太陽電池５８の出力電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６２によって２．３Ｖから３．３Ｖに昇圧されて、各部の電源電圧Ｖccとして供給されている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ６２には、太陽電池５８の出力電圧を監視するための電圧比較器（図示せず）が内蔵されている。この電圧比較器は、太陽電池５８からの出力電圧が規格値（この実施形態では２．３Ｖ）の９０％を下回ると、電圧モニタ出力６３を「Ｌ」にする。また、太陽電池５８からの出力電圧が規格値の９０％以上になると、電圧モニタ出力６３を「Ｈ」にする。電圧モニタ出力６３は、入出力インターフェイス４４に与えられている。
【００４１】
図５に、可変周波数発信部４８のブロック図を示す。可変周波数発信器４８は、ＣＰＵ４０から与えられた周波数値を有する信号を出力するものである。波形メモリ８６には、一周期分の正弦波波形データが、アドレス順に記録されている。波形メモリ８６の正弦波波形データをアドレス順に読み出して、Ｄ／Ａ変換器８８にてアナログデータにすると、当該正弦波信号を得ることができる。なお、微少な高周波成分を取り除くため、低周波フィルタ９０が設けられている。
【００４２】
波形メモリ８６からの読み出しの際に、アドレスを１つ飛ばしとすると、得られる信号の周波数は２倍となる。また、アドレスを２つ飛ばしとすると、得られる信号の周波数は３倍となる。このように、読み出すアドレスの間隔を制御することにより、出力される信号の周波数を制御することができる。
【００４３】
読出間隔テーブル記録部８０に対しては、入出力インターフェイス４４を介して、ＣＰＵ４０から、指定の周波数値が与えられる。読出間隔テーブル記録部８０には、指定の周波数値を実現するためのアドレスの間隔を定めた読出間隔テーブルが記録されている。アドレスの読出間隔は、循環加算器８２の一方の入力に与えられる。循環加算器８２の他方の入力には、現在の読出アドレスが与えられる。したがって、循環加算器８２からは、現在の読出アドレスに読出間隔を加算したアドレスが出力されることになる。
【００４４】
このアドレスは、ラッチ８４において保持され、波形メモリ８６に対して読出アドレスとして与えられる。ラッチに保持されたアドレスは、現在の読出アドレスとして循環加算器８２の他方の入力に与えられることになる。
【００４５】
なお、循環加算器８２は、波形メモリ８６に記録された波形データの最大アドレスに到達すると、最小アドレスに戻って加算を行うように構成されている。したがって、波形メモリ８６には、１周期分の波形データしか記録されていないが、所望の周期分の波形を出力することができる。
【００４６】
なお、ラッチ８４およびＤ／Ａ変換器８８は、基準クロックＦclkに同期して動作する。したがって、出力信号の周波数は、この基準クロックＦclkと前述の読出間隔によって決定されることになる。
【００４７】
以上のようにして、可変周波数発信部４８は、与えられた周波数値に等しい周波数を有する信号を出力する。
【００４８】
３．制御プログラム５４による処理
図６に、制御プログラム５４のフローチャートを示す。ＧＰＳ受信部５０は、ＧＰＳ衛星より受信したデータに基づいて位置を算出している。ＣＰＵ４０は、ＧＰＳ受信部５０からの位置データを取得し、メモリ４２に記録する（ステップＳ１）。なお、この位置データには時刻情報も含まれている。
【００４９】
次に、ＣＰＵ４０は、位置データを送信すべきタイミングになったかどうかを判断する（ステップＳ２）。この実施形態では、不揮発性メモリ４６に、アルゴスの軌道情報が記録されている。この軌道情報（アルゴスがどの日時にどの位置にいるかを示すデータ）と、ＧＰＳ受信部５０からの位置情報とに基づいて、データを送信すべきタイミングであるかどうかを判断する。たとえば、衛星が通信可能な範囲にある時期を５等分したタイミング（この場合４回の送信が行われることになる）で、送信を行う。なお、鳥自体も移動しているが、アルゴスの速度に比べるとかなり遅いので、このタイミング計算の際には無視することができる。
【００５０】
送信タイミングでなければ、ＣＰＵ４０は、ＧＰＳ受信部５０からの位置データをメモリ４２に蓄積し続ける。
【００５１】
送信タイミングになると、ＣＰＵ４０は、電圧モニタ出力６３を、入出力インターフェイス４４を介して取り込む（ステップＳ３）。次に、ＣＰＵ４０は、太陽電池５８の電圧値が所定値（この実施形態では、規定電圧の９０％）以上であるかどうかを判断する（ステップＳ４）。前述のように、電圧モニタ出力６３は、太陽電池５８の電圧が所定値以上であれば「Ｈ」となり、下回っていれば「Ｌ」となる。したがって、ＣＰＵ４０は、電圧モニタ出力６３を見ることによって、これを判断することができる。
【００５２】
ＣＰＵ４０は、太陽電池５８の電圧が所定値を超えていなければ、データ送信を行わない。太陽電池５８の電圧が、データ送信に必要な電圧値に達していないときに、無駄な電力消費を行わないためである。この場合には、所定時間待機した後（ステップＳ５）、再び、電圧モニタ出力６３を取り込み（ステップＳ３）、電圧値が所定電圧を超えているかどうかを判断する（ステップＳ４）。
【００５３】
ステップＳ４において、太陽電池５８の電圧が所定値を超えていると判断した場合、ＣＰＵ４０は、メモリ４２に蓄積されている位置データを、アルゴスに向けて送信する処理を行う（ステップＳ６）。
【００５４】
なお、アルゴスは、ＣＲＣコードなどにより、受け取ったデータを正しく復元できたかどうかを判断し、その結果を返信する機能を持っている。しかし、この実施形態では、送信装置は、アルゴスからの上記受信結果を受信する回路を備えていない。これは、送信装置の回路を簡単化してその重量を軽くするためである。このため、衛星が通信可能な範囲にある時期において、複数回の通信が可能である場合（この実施形態では４回の通信が可能である）、複数回にわたって同じ位置データを送信するようにしている。これにより、送信の確実性を実現している。
【００５５】
図７、図８、図９ａ、図９ｂに、位置データの送信処理の詳細を示す。ＣＰＵ４０は、まず、位置データを送信のために符号化されたデータ（変調データ）が、メモリ４２に記録されているかどうかを判断する（ステップＳ１１）。既に、変調データがメモリ４２に記録されていれば、改めて、位置データを符号化する処理を行う必要はないので、ステップＳ１２、Ｓ１３はスキップする。
【００５６】
まだ、送信すべき変調データがメモリ４２に記録されていなければ、ＣＰＵ４０は、メモリ４２に記録されている位置データを読み出し、これをマンチェスターコードによって符号化する（ステップＳ１２）。この実施形態では、２値のマンチェスターコードを用いている。
【００５７】
位置データは、時刻を表すデータおよび位置を表すデータなどから構成されている。これらデータは、「１」と「０」のデータの組み合わせによって表現されている。マンチェスターコードにおいては、図１０に示すように、データ「１」は、「位相遅れ」、「位相進み」の信号により、データ「０」は「位相進み」「位相遅れ」の信号によって符号化される。以下、位相遅れを「遅」、位相進みを「進」と表記する。なお、理解を容易にするために、変調データの構造として「遅」「進」との表記をしているが、実際には、「０」「１」の数値によって表されるものである。
【００５８】
ＣＰＵ４０は、位置データをマンチェスターコードによって符号化して得た変調データを、メモリ４２に記録する（ステップＳ１３）。なお、この実施形態では、位置データを構成する１ビットのデータは、「進」「遅」または「遅」「進」の２ビットの変調データとして記録されることになる。
【００５９】
次に、ＣＰＵ４０は、変調データ送信前に１６０ミリ秒の間、位相を変化させず搬送波を出力するように、可変周波数発信部４８を制御する。これは、図１に示すように、アルゴスが、変調データの送信前に、基準位相にて搬送波を１６０ミリ秒間送信することを求めているからである。
【００６０】
まず、ＣＰＵ４０は、タイマ６０をリセットし、計時の準備をする（ステップＳ１４）。次に、ＣＰＵ４０は、可変周波数発信部４８に対し、搬送周波数ｆc（この実施形態では、４０１．６５００ＭＨｚ）にて信号を出力するよう指令を行う（ステップＳ１５）。この状態は、タイマ６０が１６０ミリ秒を計時するまで継続されるので、搬送周波数ｆcによる信号出力は１６０ミリ秒継続することになる。
【００６１】
タイマ６０が１６０ミリ秒を計時すると、ＣＰＵ４０は、メモリ４２に記録された最初の変調データを１ビット読み出す（ステップＳ１６）。続いて、ＣＰＵ４０は、タイマ６０をリセットする（ステップＳ１７）。
【００６２】
次に、ＣＰＵ４０は、読み出した最初の変調データが「進」であるか「遅」であるかを判断する（ステップＳ１８）。ここでは、「進」であるものとして説明を進める。この実施形態では、変調データが「進」の場合、基準位相に対して１．１ラジアン位相の進んだ搬送波を出力し、変調データが「遅」の場合、基準位相に対して１．１ラジアン位相の遅れた搬送波を出力するように、位相変調を行っている。
【００６３】
図１１Ａに可変周波数発振部４８の出力信号の位相を、図１１Ｂに可変周波数発振部４８の出力信号の周波数を示す。上述のように、今、１６０ミリ秒継続して搬送周波数ｆcの搬送波を出力した状態にある（図１１Ａのｔ1）。このときの位相は基準位相である。つまり、基準位相に対して位相差がない（０ラジアンである）ということになる。また、このときの出力周波数は、搬送周波数ｆcである（図１１Ｂ参照）。
【００６４】
ここで、最初の変調データが「進」であるとすると、基準位相に対して１．１ラジアン位相の進んだ搬送波を出力する必要がある。ＣＰＵ４０は、可変周波数発振部４８に対し、搬送周波数ｆcより０．００１７５ＭＨｚだけ低い周波数ｆ1にて信号を出力するように指令する（ステップＳ１９）。これにより、搬送周波数ｆcと周波数ｆcとの差に応じて、元の搬送周波数ｆcの信号を基準とすると、時間経過とともに位相が進んでいくことになる（図１２参照）。
【００６５】
この実施形態では、搬送周波数ｆcが４０１．６５００ＭＨｚであり、周波数ｆ1がこれより０．００１７５ＭＨｚだけ低いので、１マイクロ秒ごとに０．０１１ラジアンずつ位相が進むことになる。そこで、ＣＰＵ４０は、位相を１．１ラジアン進めるため、１００マイクロ秒（０．１ミリ秒）、周波数ｆ1の信号を出力し続ける。つまり、ＣＰＵ４０は、タイマ６０が０．１ミリ秒を計時するまで、可変周波数発振部４８の出力信号の周波数をｆ1に制御する。このときの状態は、図１１Ａ、Ｂのｔ2にて示される。
【００６６】
次に、ＣＰＵ４０は、タイマ６０をリセットする（ステップＳ２２）。続いて、可変周波数発振部４８に対し、搬送周波数ｆcにて信号を出力するように指令を行う（ステップＳ２３）。これにより、１．１ラジアン位相の進んだ搬送波を出力することができる。ＣＰＵ４０は、タイマ６０が１．０５ミリ秒を計時するまで、可変周波数発振部４８の出力信号の周波数を搬送周波数ｆcに制御する（ステップＳ２４）。このときの状態は、図１１Ａ、Ｂのｔ3にて示される。
【００６７】
なお、上記では、変調データが「進」の場合について説明したが、「遅」の場合には、ステップＳ２０において搬送周波数ｆcより０．００１７５ＭＨｚだけ高い周波数ｆ2の信号を、可変周波数発振部４８から出力して、位相を遅らせる。位相を進ませるか遅らせるかの違いだけであり、本質的な処理は同じである。
【００６８】
ＣＰＵ４０は、ステップＳ２５において、次の変調データを読み出す。ここでは、次の変調データが、図１１Ａに示すように、「遅」であるものとして説明を進める。続いて、タイマ６０をリセットする（ステップＳ２６）。
【００６９】
その後、ＣＰＵ４０は、今回読み出した変調データが、前回の変調データと同じ値であるかどうかを判断する（ステップＳ２７）。ここでは、前回の変調データが「進」であり、今回の変調データが「遅」であるから、同じ値でないと判断し、ステップＳ２８に進む。
【００７０】
ステップＳ２８においては、変調データが「進」であるか「遅」であるかを判断する。ここでは、「遅」であるので、ＣＰＵ４０は、可変周波数発振部４８を制御し、搬送周波数ｆcより０．００１７５ＭＨｚだけ高い周波数ｆ2の信号を出力するよう制御する（ステップＳ３０）。これにより、位相を遅らせることができる。現在、搬送波の位相は１．１ラジアン進んだ状態にあるので、これを１．１ラジアン遅れた状態にするには、０．２ミリ秒の間、周波数ｆ2にて信号を出力し続ける必要がある。
【００７１】
したがって、ＣＰＵ４０は、タイマが０．２ミリ秒を計時するまで、周波数ｆ2にて信号を出力するよう、可変周波数発振部４８を制御する（ステップＳ３１）。０．２ｍミリ秒経過した状態は、図１１Ａ、Ｂのｔ5によって示される。
【００７２】
次に、ＣＰＵ４０は、タイマ６０をリセットする（ステップＳ３２）。続いて、可変周波数発振部４８に対し、搬送周波数ｆcにて信号を出力するように指令を行う（ステップＳ３３）。これにより、１．１ラジアン位相の遅れた搬送波を出力することができる。ＣＰＵ４０は、タイマ６０が１．０５ミリ秒を計時するまで、可変周波数発振部４８の出力信号の周波数を搬送周波数ｆcに制御する（ステップＳ３４）。このときの状態は、図１１Ａ、Ｂのｔ6にて示される。
【００７３】
なお、上記では、変調データが「遅」の場合について説明したが、「進」の場合には、ステップＳ２９において搬送周波数ｆcより０．００１７５ＭＨｚだけ低い周波数ｆ1の信号を、可変周波数発振部４８から出力して、位相を進ませる。位相を進ませるか遅らせるかの違いだけであり、本質的な処理は同じである。
【００７４】
次に、ＣＰＵ４０は、未送信の変調データがメモリ４２に残っているか否かを判断する（ステップＳ３５）。送信すべき変調データが残っている場合には、ステップＳ２５以下の処理を繰り返す。これにより、図１１Ａ、Ｂに示すように、次の変調データ「進」「遅」が送信されることになる（ｔ8、ｔ9、ｔ10、ｔ11、ｔ12参照）。
【００７５】
今、ステップＳ３３、Ｓ３４により、搬送周波数ｆcにて搬送波を１．０５ミリ秒の間、出力したところであるとする（図１１Ａ、Ｂのｔ12）。ＣＰＵ４０は、次の送信すべきデータがあるので、ステップＳ２５に戻り、次の変調データをメモリ４２から読み出す。そして、タイマ６０をリセットする。
【００７６】
次にＣＰＵ４０は、前回の変調データの値と、今回の変調データの値が同じであるかを判断する（ステップＳ２７）。ここでは、図１１Ａに示すように、前回の変調データが「遅」、今回の変調データも「遅」であるから、ステップＳ２８に進む。
【００７７】
このように、同じ値が連続する場合、位相を変更する必要がないので、そのまま搬送周波数ｆcの信号を出力し続ける。したがって、ステップＳ２８では、ＣＰＵ４０は、さらに０．２ミリ秒の間、継続して可変周波数発振部４８の出力を搬送周波数ｆcに維持するよう制御する。これにより、位相は、１．１ラジアン遅れたままとなる（図１１Ａ、Ｂのｔ12、ｔ14参照）。
【００７８】
０．２ミリ秒を計時すると、ＣＰＵ４０は、ステップＳ３４に進む。ステップＳ３４では、さらに１．０５ミリ秒の間、継続して可変周波数発振部４８の出力を搬送周波数ｆcに維持するよう制御する（図１１Ａ、Ｂのｔ15参照）。以上のようにして、同じ値が連続した場合の制御が行われる。
【００７９】
送信すべき変調データを全て送信し終えると、ＣＰＵ４０は、タイマ６０をリセットする（ステップＳ３６）。この時、搬送周波数ｆcにて１．０５ミリ秒の間、信号を送出した後であるから、図１３Ａ、Ｂのｔ23の状態にある。ＣＰＵ４０は、現在の変調データが「進」であるか、「遅」であるかを判断する（ステップＳ３７）。図１３Ａ、Ｂに示すように、今、変調データの値は「遅」であるから、ステップＳ３９に進む。ステップＳ３９においては、ＣＰＵ４０は、可変周波数発振部４８に対し、搬送周波数より低い周波数ｆ1にて信号を出力するように制御する。
【００８０】
これにより、位相が遅れることになる。ＣＰＵ４０は、タイマ６０が０．１ミリ秒を計時するまでこの状態を維持する（ステップＳ４０）。この状態は、図１３Ａ、Ｂのｔ24によって表される。０．１ミリ秒が経過すると、ＣＰＵ４０は、可変周波数発振部４８に対し、搬送周波数ｆcにて信号を出力するように制御した後、出力を停止するよう制御する（ステップS４１）。
【００８１】
以上のようにして、一連の変調データを送信することができる。
【００８２】
４．その他の実施形態
(1)上記実施形態では、図５に示すような回路を用いて可変周波数発振部４８を構成している。しかし、４値の周波数偏移変調（４−ＦＳＫ）を行うためのＩＣを用いて可変周波数発振部４８を構成するようにしてもよい。図１４に、４−ＦＳＫのためのＩＣであるテキサスインスツルメンツ社のＣＣ１１０１における、送信すべきデータ（シンボル）と、対応する周波数との関係を示す。
【００８３】
４−ＦＳＫは、本来、異なる４つの周波数によって、送信すべきデータ「００」「０１」「１０」「１１」を表すものである。この実施形態では、図１４に示されるような送信すべきデータ「００」「０１」「１０」「１１」と周波数との関係を用いない。この４つの周波数のうち、３つを用いて、上述の位相偏移変調を実現する。たとえば、図１４において、ｆ−1/3・ｆdevを搬送波とする。ｆ−ｆdevを位相を進ませるための周波数ｆ1とし、ｆ＋1/3・ｆdevを位相を遅らせるための周波数ｆ2として用いる。 あるいは、ｆ＋1/3・ｆdevを搬送波とする。ｆ−1/3・ｆdevを位相を進ませるための周波数ｆ1とし、ｆ＋ｆdevを位相を遅らせるための周波数ｆ2として用いる。
【００８４】
ＣＣ１１０１では、上記のｆやｆdevをレジスタに数値を設定することにより決定できるので制御が容易である。
【００８５】
なお、４−ＦＳＫより多くの値をコードできる８−ＦＳＫなどのためのＩＣを用いるようにしてもよい。
【００８６】
(2)上記実施形態では、マンチェスターコードによって符号化を行っているが、その他の符号化を用いるようにしてもよい。
【００８７】
(3)上記実施形態では、衛星からの受信確認信号を受信する回路を設けていない。このため、常に、同じデータを複数回送信するようにしている。しかし、衛星からの受信確認信号を受信する回路を設け、衛星が正しくデータを受信した場合には、送信処理を繰り返さないようにしてもよい。この場合、装置自体の重量は重くなるが、太陽電池の消費量を低減できるという利点がある。
【００８８】
(4)上記実施形態では、搬送波を４０１．６５００ＭＨｚとし、これに対して０．００１７５ＭＨｚ低い周波数ｆ1および０．００１７５ＭＨｚ高い周波数ｆ2を出力して、位相を変化させるようにしている。
【００８９】
搬送周波数と、周波数ｆ1またはｆ2との差を大きくすれば、単位時間当たりの位相の変化が大きくなる。したがって、早く位相を変化させたい場合には、この周波数差を大きくとればよい。また、ゆっくりと位相を変化させたい場合には、この周波数差を小さくとればよい。
【００９０】
なお、上記実施形態では、アルゴスの求める位相変化の立ち上がりや立ち下がりの規格に合致するように、上記周波数差を決定している。もちろん、この規格内に合致するのであれば、他の周波数差を用いるようにしてもよい。
【００９１】
(5)上記実施形態では、２値の変調データを送信する場合について説明したが、３値以上の変調データを送信する場合についても同様に適用することができる。
【００９２】
(6)上記実施形態では、送信すべきデータとしてＧＰＳによる位置データを対象としたが、その他のデータを送信するようにしてもよい。
【００９３】
(7)上記実施形態では、送信すべきデータを符号化して変調データとしている。しかし、送信すべきデータをそのまま変調データとしてもよい。
【００９４】
(8)上記実施形態では、周波数差による単位時間当たりの位相の変化に基づいて、予め所望の位相差を得るために必要な時間を算出しておき、この時間に基づいて制御を行うようにしている。したがって、微小な変化であり直接制御をすることが難しい位相を、時間によって制御することができ、制御が容易である。
【００９５】
なお、直接位相を計測できるのであれば、位相差を計測し、その値が所望の位相差になったときに、搬送周波数に戻すように制御してもよい。
【００９６】
(9)上記実施形態では、搬送周波数として４０１．６５００ＭＨｚを用いている。しかしながら、他の周波数を搬送周波数として用いてもよい。たとえば、４０１．６３０ＭＨｚ〜４０１．６８０ＭＨｚの範囲のいずれかの周波数を搬送周波数として用いることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信すべき変調データに応じて、搬送波の位相を変化させることにより変調を行う送信装置であって、
指令に応じて、少なくとも、搬送周波数を有する搬送波信号、前記搬送周波数よりも低い第一の周波数を有する第一周波数信号または、前記搬送周波数よりも高い第二の周波数を有する第二周波数信号を出力する信号出力手段と、
少なくとも第一の値と第二の値を有する前記送信すべき変調データを受けて、前記信号出力手段から出力される信号が、前記送信すべき変調データの前記第一の値に対応して第一の位相となり、前記送信すべき変調データの前記第二の値に対応して前記第一の位相よりも遅れた第二の位相となるように制御する制御手段と、
を備えた送信装置であって、
前記制御手段は、送信すべき変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第二周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を遅らせ、当該位相が前記第二の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御し、送信すべき変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第一周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を進ませ、当該位相が前記第一の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御することを特徴とする送信装置。
【請求項２】
請求項１の送信装置において、
前記制御手段は、搬送周波数と第一周波数、第二周波数との差に基づいて、予め算出された第一の位相と第二の位相との間での位相変化に必要な時間の間、第一周波数信号または第二周波数信号を出力するよう制御することを特徴とする送信装置。
【請求項３】
請求項１または２の送信装置において、
信号出力手段は、
単位周期分の基本波形データをアドレス順に記録した基本波形データ記録部と、
前記基本波形データ記録部の基本波形データを、基準クロックに応じた間隔にて、前記アドレスを所定数ずつ変化させながら読み出して波形データを出力する読出制御手段と、
前記読み出された波形データをアナログ信号に変換する変換手段と、
前記基準クロックまたは前記所定数あるいは双方を変更することによって、読み出される波形データの周波数を、搬送周波数、第一周波数、第二周波数のいずれかに制御する周波数制御手段と、
を備えたことを特徴とする送信装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの送信装置において、
前記信号出力手段は、最も低い周波数、２番目に低い周波数、２番目に高い周波数、最も高い周波数の４つの周波数を選択して出力することのできる４値の周波数偏移変調のための回路によって構成され、
前記第一周波数、搬送波周波数、第二周波数として、それぞれ、前記最も低い周波数、２番目に低い周波数、２番目に高い周波数を対応づけるかあるいは、前記２番目に低い周波数、２番目に高い周波数、最も高い周波数を対応づけることを特徴とする送信装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの送信装置において、
前記送信装置は、アルゴス衛星に対して信号を送信するものであることを特徴とする送信装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかの送信装置において、
前記搬送周波数は４０１．６３０ＭＨＺ〜４０１．６８０ＭＨｚであることを特徴とする送信装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかの送信装置において、
前記制御手段は、前記送信すべき変調データを出力する前に、所定の時間、信号出力手段から出力される出力信号の周波数を、搬送周波数になるよう制御することを特徴とする送信装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかの送信装置において、
前記送信すべき変調データは、当該送信装置の位置情報を示すものであることを特徴とする送信装置。
【請求項９】
指令に応じて、少なくとも、搬送周波数を有する搬送波信号、前記搬送周波数よりも低い第一の周波数を有する第一周波数信号または、前記搬送周波数よりも高い第二の周波数を有する第二周波数信号を出力する信号出力手段を、コンピュータによって制御して送信装置を構築するための制御プログラムであって、
当該コンピュータを、
少なくとも第一の値と第二の値を有する前記送信すべき変調データを受けて、前記信号出力手段から出力される信号が、前記送信すべき変調データの前記第一の値に対応して第一の位相となり、前記送信すべき変調データの前記第二の値に対応して前記第一の位相よりも遅れた第二の位相となるように制御する制御手段であって、送信すべき変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第二周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を遅らせ、当該位相が前記第二の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御し、送信すべき変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第一周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を進ませ、当該位相が前記第一の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御する制御手段として機能させるための制御プログラム。
【請求項１０】
ＧＰＳ受信機によって取得した位置データを、アルゴスシステムのアルゴス衛星に送信する送信装置であって、
自らの位置を示す位置データを取得するＧＰＳ受信機と、
当該位置データを符号化して変調データを生成する符号化手段と、
指令に応じて、４０１．６５ＭＨｚ近傍の搬送周波数を有する搬送波信号、当該搬送周波数よりも０．００１７５ＭＨｚ低い周波数を有する第一周波数信号または、前記搬送周波数よりも０．００１７５ＭＨｚ高い第二の周波数を有する第二周波数信号を出力する信号出力手段と、
少なくとも第一の値と第二の値を有する前記変調データを受けて、前記信号出力手段から出力される信号が、前記変調データの前記第一の値に対応して基準位相より実質的に１．１ラジアン進んだ第一の位相となり、前記変調データの前記第二の値に対応して基準位相より実質的に１．１ラジアン遅れた第二の位相となるように制御する制御手段と、
を備えた送信装置であって、
前記制御手段は、前記変調データの送信前には、前記信号出力手段の出力を、実質的に１６０ｍ秒の間、基準位相にて前記搬送波信号を出力するように制御し、前記変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第二周波数信号に変え、この状態を実質的に０．２ｍ秒継続させることで当該出力の位相を前記第二の位相とした後、当該出力を前記搬送波信号に戻すよう制御し、前記変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第一周波数信号に変え、この状態を実質的に０．２ｍ秒継続させることで当該出力の位相を前記第一の位相とした後、当該出力を前記搬送波信号に戻すよう制御することを特徴とする送信装置。
【請求項１１】
少なくとも第一の値と第二の値を有する送信すべき変調データに応じて、信号発生器の出力である搬送波の位相を、前記第一の値に対応して第一の位相とし、前記第二の値に対応して第二の位相とすることにより変調を行う変調方法であって、
送信すべき変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、前記信号発生器の出力を、前記搬送波信号から前記第二周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を遅らせ、当該位相が前記第二の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御し、送信すべき変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、前記信号発生器の出力を、前記搬送波信号から前記第一周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を進ませ、当該位相が前記第一の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御することを特徴とする変調方法。
【請求項１】
送信すべき変調データに応じて、搬送波の位相を変化させることにより変調を行う送信装置であって、
指令に応じて、少なくとも、搬送周波数を有する搬送波信号、前記搬送周波数よりも低い第一の周波数を有する第一周波数信号または、前記搬送周波数よりも高い第二の周波数を有する第二周波数信号を出力する信号出力手段と、
少なくとも第一の値と第二の値を有する前記送信すべき変調データを受けて、前記信号出力手段から出力される信号が、前記送信すべき変調データの前記第一の値に対応して第一の位相となり、前記送信すべき変調データの前記第二の値に対応して前記第一の位相よりも遅れた第二の位相となるように制御する制御手段と、
を備えた送信装置であって、
前記制御手段は、送信すべき変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第二周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を遅らせ、当該位相が前記第二の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御し、送信すべき変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第一周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を進ませ、当該位相が前記第一の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御することを特徴とする送信装置。
【請求項２】
請求項１の送信装置において、
前記制御手段は、搬送周波数と第一周波数、第二周波数との差に基づいて、予め算出された第一の位相と第二の位相との間での位相変化に必要な時間の間、第一周波数信号または第二周波数信号を出力するよう制御することを特徴とする送信装置。
【請求項３】
請求項１または２の送信装置において、
信号出力手段は、
単位周期分の基本波形データをアドレス順に記録した基本波形データ記録部と、
前記基本波形データ記録部の基本波形データを、基準クロックに応じた間隔にて、前記アドレスを所定数ずつ変化させながら読み出して波形データを出力する読出制御手段と、
前記読み出された波形データをアナログ信号に変換する変換手段と、
前記基準クロックまたは前記所定数あるいは双方を変更することによって、読み出される波形データの周波数を、搬送周波数、第一周波数、第二周波数のいずれかに制御する周波数制御手段と、
を備えたことを特徴とする送信装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの送信装置において、
前記信号出力手段は、最も低い周波数、２番目に低い周波数、２番目に高い周波数、最も高い周波数の４つの周波数を選択して出力することのできる４値の周波数偏移変調のための回路によって構成され、
前記第一周波数、搬送波周波数、第二周波数として、それぞれ、前記最も低い周波数、２番目に低い周波数、２番目に高い周波数を対応づけるかあるいは、前記２番目に低い周波数、２番目に高い周波数、最も高い周波数を対応づけることを特徴とする送信装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの送信装置において、
前記送信装置は、アルゴス衛星に対して信号を送信するものであることを特徴とする送信装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかの送信装置において、
前記搬送周波数は４０１．６３０ＭＨＺ〜４０１．６８０ＭＨｚであることを特徴とする送信装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかの送信装置において、
前記制御手段は、前記送信すべき変調データを出力する前に、所定の時間、信号出力手段から出力される出力信号の周波数を、搬送周波数になるよう制御することを特徴とする送信装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかの送信装置において、
前記送信すべき変調データは、当該送信装置の位置情報を示すものであることを特徴とする送信装置。
【請求項９】
指令に応じて、少なくとも、搬送周波数を有する搬送波信号、前記搬送周波数よりも低い第一の周波数を有する第一周波数信号または、前記搬送周波数よりも高い第二の周波数を有する第二周波数信号を出力する信号出力手段を、コンピュータによって制御して送信装置を構築するための制御プログラムであって、
当該コンピュータを、
少なくとも第一の値と第二の値を有する前記送信すべき変調データを受けて、前記信号出力手段から出力される信号が、前記送信すべき変調データの前記第一の値に対応して第一の位相となり、前記送信すべき変調データの前記第二の値に対応して前記第一の位相よりも遅れた第二の位相となるように制御する制御手段であって、送信すべき変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第二周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を遅らせ、当該位相が前記第二の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御し、送信すべき変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第一周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を進ませ、当該位相が前記第一の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御する制御手段として機能させるための制御プログラム。
【請求項１０】
ＧＰＳ受信機によって取得した位置データを、アルゴスシステムのアルゴス衛星に送信する送信装置であって、
自らの位置を示す位置データを取得するＧＰＳ受信機と、
当該位置データを符号化して変調データを生成する符号化手段と、
指令に応じて、４０１．６５ＭＨｚ近傍の搬送周波数を有する搬送波信号、当該搬送周波数よりも０．００１７５ＭＨｚ低い周波数を有する第一周波数信号または、前記搬送周波数よりも０．００１７５ＭＨｚ高い第二の周波数を有する第二周波数信号を出力する信号出力手段と、
少なくとも第一の値と第二の値を有する前記変調データを受けて、前記信号出力手段から出力される信号が、前記変調データの前記第一の値に対応して基準位相より実質的に１．１ラジアン進んだ第一の位相となり、前記変調データの前記第二の値に対応して基準位相より実質的に１．１ラジアン遅れた第二の位相となるように制御する制御手段と、
を備えた送信装置であって、
前記制御手段は、前記変調データの送信前には、前記信号出力手段の出力を、実質的に１６０ｍ秒の間、基準位相にて前記搬送波信号を出力するように制御し、前記変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第二周波数信号に変え、この状態を実質的に０．２ｍ秒継続させることで当該出力の位相を前記第二の位相とした後、当該出力を前記搬送波信号に戻すよう制御し、前記変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、前記信号出力手段の出力を、前記搬送波信号から前記第一周波数信号に変え、この状態を実質的に０．２ｍ秒継続させることで当該出力の位相を前記第一の位相とした後、当該出力を前記搬送波信号に戻すよう制御することを特徴とする送信装置。
【請求項１１】
少なくとも第一の値と第二の値を有する送信すべき変調データに応じて、信号発生器の出力である搬送波の位相を、前記第一の値に対応して第一の位相とし、前記第二の値に対応して第二の位相とすることにより変調を行う変調方法であって、
送信すべき変調データが第一の値から第二の値に変化した際には、前記信号発生器の出力を、前記搬送波信号から前記第二周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を遅らせ、当該位相が前記第二の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御し、送信すべき変調データが第二の値から第一の値に変化した際には、前記信号発生器の出力を、前記搬送波信号から前記第一周波数信号に変えることによって時間経過とともに位相を進ませ、当該位相が前記第一の位相となった時に前記搬送波信号に戻すよう制御することを特徴とする変調方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−２６７６２（Ｐ２０１３−２６７６２Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８６３８（Ｐ２０１１−１５８６３８）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（５９６１１９１７９）株式会社コア (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（５９６１１９１７９）株式会社コア (4)
【Ｆターム（参考）】
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