通信装置及び通信方法
【課題】平均放射電力及び尖頭電力のいずれも変化させることなく、通信品質として、例えば、信号対雑音比を高くすることができる通信装置及び通信方法を提供する。
【解決手段】通信装置１００は、自装置のアンテナ１４０ｂと他の装置のアンテナ１４０ｂとの距離を測距する測距部１１０と、測距部１１０が測距した距離に応じて拡散レートを定め、拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、他の装置と通信する通信部１２０と、を備える。
【解決手段】通信装置１００は、自装置のアンテナ１４０ｂと他の装置のアンテナ１４０ｂとの距離を測距する測距部１１０と、測距部１１０が測距した距離に応じて拡散レートを定め、拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、他の装置と通信する通信部１２０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信における通信装置及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
全地球測位システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：ＧＰＳ）、超広帯域無線（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ：ＵＷＢ）、又は無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を用いて、無線通信により位置を推定する通信装置が開示されている（特許文献１、非特許文献１及び２参照）。
【０００３】
また、移動体通信システムでは、通信装置間の距離に応じて信号の伝搬損失が変動するため、安定した通信品質を維持するには、伝搬損失に応じて変動する受信信号強度を補償する必要がある。ここで、符号分割多元接続（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＣＤＭＡ）方式において、アップリンクの送信電力を調整することにより、受信信号強度を補償する適応電力制御方法が、非特許文献３に開示されている。また、直交周波数分割多元アクセス（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＯＦＤＭＡ）方式において、変調方式を制御することにより、受信信号強度を補償する適応変調方法が、非特許文献４に開示されている。
【０００４】
また、電波法等により規定された平均放射電力及びピーク放射電力の上限値を厳守しながら、インパルス信号の繰り返し周波数を減少させつつ、インパルス信号の振幅を増大させることで、受信信号強度を復調可能な水準に保つ通信装置が、特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１０１２５４号公報
【特許文献２】特開２００７−１４２６６８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ビー、ダブリュー、パーキンソン他編「グローバル、ポジショニング、システム：セオリー、アンド、アプリケーションズ」ＡＩＡＡ、１９９６年１月１５日（B. W. Parkinson, et. al., “Global Positioning System: Theory & Applications”, AIAA, January 15, 1996）
【非特許文献２】ジェイ、ディー、テイラー編「ウルトラワイドバンド、レーダ、テクノロジー」ＣＲＣ、２０００年９月２１日（J. D. Taylor, “Ultra-wideband Radar Technology”, CRC, September 21, 2000）
【非特許文献３】アイトリプルイー、トランザクションズ、オン、コミュニケーションズ、第４１巻、第１１号、第１６２６頁から１６３４頁、１９９３年（IEEE Transactions on Communications, Vol 41, No. 11, pp. 1626-1634, 1993）
【非特許文献４】アイトリプルイー、トランザクションズ、オン、コミュニケーションズ、第４３巻、第７号、第２２２３頁から２２３０頁、１９９５年（IEEE Transactions on Communications, Vol 43, No. 7, pp. 2223-2230, 1995）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、インパルス信号の振幅（尖頭電力）を増大させた場合、通信装置は、電波法等により規定された平均放射電力の上限値を満たすため、インパルス信号の繰り返し周波数を減少させなければならない。しかしながら、通信装置が出力可能である尖頭電力には物理的に上限があるため、通信装置は、通信品質として、例えば、信号対雑音比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）を限定的にしか高くすることができなかった。
【０００８】
本発明は、前記の諸点に鑑みてなされたものであり、平均放射電力及び尖頭電力のいずれも変化させることなく、通信品質として、例えば、信号対雑音比を高くすることができる通信装置及び通信方法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】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの距離を測距する測距部と、前記測距部が測距した前記距離に応じて拡散レートを定め、前記拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と通信する通信部と、を備えることを特徴とする通信装置である。
【００１０】
また、本発明は、前記測距部が、電波の強度、電波が到来した時刻、電波が異なる方向から到来した時刻の差、電波が到来した方向、位置に応じて予め定められた電波の特徴量と受信された電波の特徴量との照合結果、又は受信されるまでに電波がホップされた回数に基づいて、前記距離を測距することを特徴とする通信装置である。
【００１１】
また、本発明は、前記通信部が、インパルス信号を通信することを特徴とする通信装置である。
【００１２】
また、本発明は、前記通信部が、パルス位置変調により前記インパルス信号を通信することを特徴とする通信装置である。
【００１３】
また、本発明は、前記通信部が、位相偏移変調により前記インパルス信号を通信することを特徴とする通信装置である。
【００１４】
また、本発明は、前記通信部が、超広帯域インパルス無線方式に基づく前記インパルス信号を通信することを特徴とする通信装置である。
【００１５】
また、本発明は、前記測距部が、前記超広帯域インパルス無線方式に基づくインパルス信号が自装置と前記他の装置との間を往復した時間に基づいて、前記距離を測距することを特徴とする通信装置である。
【００１６】
また、本発明は、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置のアンテナと前記他の装置のアンテナとの距離を測距する測距部と、前記測距部が測距した前記距離に応じて第１の拡散レートを定め、前記第１の拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と通信する通信部と、を備えることを特徴とする通信装置である。
【００１７】
また、本発明は、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置のアンテナと前記他の装置のアンテナとの距離を測距する測距部と、前記測距部が測距した前記距離に応じて第２の拡散レートを定め、前記第２の拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と拡散レートを同調させて通信する通信部と、を備えることを特徴とする通信装置である。
【００１８】
また、本発明は、通信装置における通信方法であって、測距部が、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの距離を測距する過程と、通信部が、前記測距部が測距した前記距離に応じて拡散レートを定め、前記拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と通信する過程と、を有することを特徴とする通信方法である。
【００１９】
また、本発明は、通信装置における通信方法であって、測距部が、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置のアンテナと前記他の装置のアンテナとの距離を測距する過程と、通信部が、前記測距部が測距した前記距離に応じて第１の拡散レートを定め、前記第１の拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と通信する過程と、を有することを特徴とする通信方法である。
【００２０】
また、本発明は、通信装置における通信方法であって、測距部が、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置のアンテナと前記他の装置のアンテナとの距離を測距する過程と、通信部が、前記測距部が測距した前記距離に応じて第２の拡散レートを定め、前記第２の拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と拡散レートを同調させて通信する過程と、を有することを特徴とする通信方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、通信装置は、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの距離に応じて拡散レートを高くするので、平均放射電力及び尖頭電力のいずれも変化させることなく、通信品質として、例えば、信号対雑音比を高くすることができる。また、通信装置は、信号対雑音比を高くすることにより、通信距離を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態における、第１通信装置及び第２通信装置を示す図である。
【図２】第１実施形態における、通信装置の第１構成例を示す図である。
【図３】第１実施形態における、通信装置の第２構成例を示す図である。
【図４】第１実施形態における、通信装置の第３構成例を示す図である。
【図５】第１実施形態における、通信装置及び第２通信装置の動作手順の例を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態における、ＵＷＢ−ＩＲのインパルス信号の例を示す図である。
【図７】第２実施形態における、拡散レートが３である場合のパケットエラー率と通信距離との関係が例示された図である。
【図８】第２実施形態における、拡散レートが１２４である場合のパケットエラー率と通信距離との関係が例示された図である。
【図９】第２実施形態における、第１通信装置及び第２通信装置の動作手順の例を示すフローチャートである。
【図１０】第３実施形態における、第１及び第２通信装置の動作手順の例を示すフローチャートである。
【図１１】第３実施形態における、第１〜第３通信装置を示す図である。
【図１２】第３実施形態における、第１〜第４通信装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１には、第１実施形態における、第１通信装置及び第２通信装置が示されている。測位測距システムは、通信装置１００−１（第１通信装置）と、通信装置１００−２（第２通信装置）とを備える。
【００２４】
通信装置１００−１は、アンテナ１４０−１を備える。同様に、通信装置１００−２は、アンテナ１４０−２を備える。通信装置１００−１は、自装置のアンテナと他の装置（図１では、通信装置１００−２）のアンテナとの距離（以下、「離隔距離」という）を測距し、離隔距離に基づいて、拡散レートを定める。また、通信装置１００−１は、拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、通信装置１００−２と無線通信する。ここで、拡散レートとは、拡散符号のチップレートを信号のビットレートで除算した値である。また、拡散レートが高いほど、無線通信における処理利得は大きくなり、信号対雑音比が高くなる。また、拡散レートが低いほど、無線通信におけるスループットは高くなる。
【００２５】
次に、通信装置の構成例を説明する。
図２には、第１実施形態における、通信装置の第１構成例が示されている。第１構成例において、通信装置１００は、通信部１１０と、測距部１２０とを備える。
【００２６】
測距部１２０は、アンテナ１４０ｂを備える。アンテナ１４０ｂは、アンテナ１４０（図１を参照）に含まれるアンテナである。また、測距部１２０は、自装置のアンテナ１４０ｂと他の装置のアンテナ１４０ｂとの距離である離隔距離を、繰り返し測距する。また、測距部１２０は、測距した離隔距離を通信部１１０に出力する。ここで、測距部１２０は、無線通信により測距を実行する。例えば、測距部１２０は、アンテナ１４０ｂに受信された電波の強度（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ: ＲＳＳ）、アンテナ１４０ｂに受信された電波が到来した時刻（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ: ＴＯＡ）、アンテナ１４０ｂに受信された電波が異なる方向から到来した時刻の差（Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ: ＴＤＯＡ）、アンテナ１４０ｂに受信された電波が到来した方向（Ａｎｇｌｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ: ＡＯＡ）、位置に応じて予め定められた電波の特徴量（位置指紋）と受信された電波の特徴量との照合結果、又は受信されるまでに電波がホップされた回数（ホップ数）に基づいて測距する。また、例えば、測距部１２０は、電波の代わりに、可視光又は超音波を用いて測距してもよい。なお、測距部１２０が離隔距離を測距する方法は、これらに限らなくてよい。
【００２７】
通信部１１０は、アンテナ１４０ａを備える。アンテナ１４０ａは、アンテナ１４０（図１を参照）に含まれるアンテナである。通信部１１０は、測距部１２０が測距した離隔距離に応じて、最適な拡散レート（以下、「最適拡散レート」という）を定める。ここで、通信部１１０は、離隔距離が長くなるに従い、拡散レートの初期値よりも高くした拡散レートを最適拡散レートと定める。また、通信部１１０は、離隔距離が短くなるに従い、拡散レートの初期値よりも低くした拡散レートを最適拡散レートと定める。
【００２８】
また、通信部１１０は、他の装置に送信する信号を変調する際、その信号に対して直接拡散を実行する。ここで、通信部１１０は、他の装置に送信する信号に拡散符号を乗算することで、スペクトルが広帯域に広がった拡散信号を生成する。生成した拡散信号には、データ信号と、離隔距離を測距するための測距信号とが含まれていてもよい。
【００２９】
通信部１１０は、拡散レートを最適拡散レートに更新する。また、通信部１１０は、生成した拡散信号を、更新した拡散レートで通信装置１００−２にアンテナ１４０ａを介して送信する。なお、通信部１１０は、送信のみならず、通信装置１００−２から拡散信号を受信してもよい。
【００３０】
図３には、第１実施形態における、通信装置の第２構成例が示されている。第２構成例において、通信装置１００は、通信部１１０と、測距部１２０とを備える。また、通信部１１０は、信号処理部１１１と、高周波回路部１３０とを備える。また、測距部１２０は、測距処理部１２１と、高周波回路部１３０とを備える。
【００３１】
このように、第２構成例では、通信部１１０及び測距部１２０が、高周波回路部１３０を共有する。これにより、第２構成例における通信装置１００は、第１構成例（図２を参照）と比較して、通信装置１００を低コスト及び小型にすることができる。
【００３２】
アンテナ１４０は、他の通信装置から無線通信によって拡散信号を受信し、受信した拡散信号を高周波回路部１３０に出力する。また、アンテナ１４０には、変調された拡散信号が高周波回路部１３０から入力される。アンテナ１４０は、高周波回路部１３０から入力された変調された拡散信号を、他の通信装置に無線通信により送信する。
【００３３】
高周波回路部１３０には、アンテナ１４０が無線通信により他の測位装置から受信した変調された拡散信号が、アンテナ１４０から入力される。高周波回路部１３０は、アンテナ１４０から入力された変調された拡散信号を復調して、復調した拡散信号を信号処理部１１１及び測距処理部１２１に出力する。ここで、高周波回路部１３０は、拡散信号に含まれるデータ信号を、信号処理部１１１に出力する。また、高周波回路部１３０は、拡散信号に含まれる測距信号を、測距処理部１２１に出力する。
【００３４】
復調した拡散信号を信号処理部１１１及び測距処理部１２１に出力する場合、高周波回路部１３０は、復調した拡散信号に含まれるデータ信号と測距信号とを、時分割によって分配する。この場合、高周波回路部１３０は、ＰＩＮダイオード（ｐ−ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ−ｎ Ｄｉｏｄｅ）、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチ素子を備える。また、高周波回路部１３０は、復調した拡散信号に含まれるデータ信号と測距信号とを、周波数分割によって分配してもよい。この場合、高周波回路部１３０は、誘電体フィルタ、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタなどのフィルタ素子を備える。
【００３５】
また、高周波回路部１３０には、信号処理部１１１からデータ信号が入力される。また、高周波回路部１３０には、測距処理部１２１から測距信号が入力される。高周波回路部１３０は、信号処理部１１１及び測距処理部１２１から入力された各信号を変調（直接拡散）して、アンテナ１４０に出力する。
【００３６】
測距処理部１２１は、離隔距離を測距するための測距信号を、高周波回路部１３０に出力する。また、測距処理部１２１には、高周波回路部１３０が復調した測距信号が、高周波回路部１３０から入力される。ここで、測距処理部１２１は、自装置と他の測位装置との間で、測距信号を繰り返し通信する（単方向通信もしくは双方向通信）。これにより、測距処理部１２１は、離隔距離の変化を検出することができる。
【００３７】
測距処理部１２１は、高周波回路部１３０から入力された復調した測距信号に基づいて、離隔距離を測距する。ここで、測距処理部１２１は、例えば、高周波回路部１３０から入力された復調した測距信号の強度（ＲＳＳ）に基づいて、離隔距離を測距する。また、測距処理部１２１は、測距した離隔距離を信号処理部１１１に出力する。
【００３８】
信号処理部１１１は、離隔距離に応じて定めた拡散レートで、データ信号を高周波回路部１３０に出力する。ここで、信号処理部１１１は、離隔距離が長くなるに従い、拡散レートを高くする。また、信号処理部１１１は、離隔距離が短くなるに従い、拡散レートを低くする。また、信号処理部１１１には、高周波回路部１３０が復調したデータ信号が、高周波回路部１３０から入力される。信号処理部１１１は、入力されたデータ信号に基づいて、所定の処理を実行する。
【００３９】
図４には、第１実施形態における、通信装置の第３構成例が示されている。第３構成例において、通信装置１００は、高周波回路部１３０と、アンテナ１４０と、ベースバンド回路部１５０と、プロセッサ部１６０と、メモリ部１７０とを備える。
【００４０】
アンテナ１４０は、第２構成例（図３を参照）と同様である。高周波回路部１３０には、アンテナ１４０が無線通信により他の測位装置から受信した変調された拡散信号が、アンテナ１４０から入力される。また、高周波回路部１３０は、アンテナ１４０から入力された変調された拡散信号を復調して、復調した拡散信号をプロセッサ部１６０及び測距部１２０に出力する。ここで、高周波回路部１３０は、拡散信号に含まれるデータ信号を、ベースバンド回路部１５０を介してプロセッサ部１６０に出力する。また、高周波回路部１３０は、拡散信号に含まれる測距信号を、ベースバンド回路部１５０が備える測距部１２０に出力する。
【００４１】
ベースバンド回路部１５０は、情報信号をプロセッサ部１６０から取得して、取得した情報信号に拡散符号を乗算した拡散信号を高周波回路部１３０に出力する。また、ベースバンド回路部１５０は、拡散信号を高周波回路部１３０から取得して、取得した拡散信号を逆拡散して得られた情報信号をプロセッサ部１６０に出力する。なお、ベースバンド回路部１５０は、情報信号をメモリ部１７０に記憶させてもよい。
【００４２】
また、ベースバンド回路部１５０は、測距部１２０を備える。測距部１２０は、測距信号を高周波回路部１３０に出力する。また、測距部１２０は、復調された測距信号を高周波回路部１３０から取得する。これにより、測距部１２０は、例えば、インパルス信号を用いるＵＷＢ−ＩＲ（Ｕｌｔｒａ ＷｉｄｅＢａｎｄ−Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒａｄｉｏ）により、測距を実行することができる。なお、測距部１２０が実行する測距は、インパルス信号を用いるＵＷＢ−ＩＲによる測距に限定されなくてよい。
【００４３】
プロセッサ部１６０は、信号処理部１１１（図３を参照）を備える。プロセッサ部１６０が備える信号処理部１１１は、情報信号から拡散信号を生成し、生成した拡散信号を高周波回路部１３０にベースバンド回路部１５０を介して出力する。また、プロセッサ部１６０が備える信号処理部１１１は、復調された拡散信号を高周波回路部１３０からベースバンド回路部１５０を介して取得し、取得した復調された拡散信号から情報信号を生成する。これにより、プロセッサ部１６０は、インパルス信号を用いるＵＷＢ−ＩＲにより、他の通信装置と通信することができる。なお、プロセッサ部１６０が実行する通信は、インパルス信号を用いるＵＷＢ−ＩＲによる通信に限定されなくてよい。
【００４４】
メモリ部１７０は、各種のデータを記憶する。例えば、メモリ部１７０は、プロセッサ部１６０が他の通信装置に送信する情報信号に基づくデータ、及び他の通信装置から受信した情報信号に基づくデータを記憶する。
【００４５】
次に、通信装置の動作手順例を説明する。
図５は、第１実施形態における、第１通信装置及び第２通信装置の動作手順の例を示すフローチャートである。通信装置１００−１（第１通信装置）の測距部１２０、及び通信装置１００−２（第２通信装置）の測距部１２０は、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との離隔距離を測距する（ステップＳ１）。また、通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、離隔距離に基づいて、最適拡散レートを定める（ステップＳ２）。
【００４６】
また、通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、拡散レートを最適拡散レートに更新する（ステップＳ３）。そして、通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、最適拡散レートに更新した拡散レートで、互いにデータを通信する（ステップＳ４）。
【００４７】
さらに、通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、通信を継続するか否かを判定する。例えば、通信部１１０は、予め定められたタイムスケジュール、又はサーバ（不図示）から送信されたコマンド信号に基づいて、通信を継続するか否かを判定する。また、通信部１１０は、電源が供給されている限り通信を続けるとしてもよい（ステップＳ５）。通信を継続すると判定した場合（ステップＳ５−Ｙｅｓ）、通信部１１０及び測距部１２０は、ステップＳ１に移行する。一方、通信を継続しないと判定した場合（ステップＳ５−Ｎｏ）、通信部１１０及び測距部１２０は、処理を終了する。
【００４８】
以上のように、通信装置１００−１は、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との距離を測距する測距部１２０と、測距部１２０が測距した距離に応じて拡散レートを定め、拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、通信装置１００−２と通信する通信部１１０と、を備える。
【００４９】
また、通信方法は、通信装置における通信方法であって、測距部１２０が、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との距離を測距する過程と、通信部１１０が、測距部１２０が測距した距離に応じて拡散レートを定め、拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、通信装置１００−２と通信する過程と、を有する。
【００５０】
これにより、通信装置１００−１は、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との距離が長くなるに従い、拡散レートを高くするので、平均放射電力及び尖頭電力のいずれも変化させることなく、処理利得を高くすることができる。また、通信装置１００−１は、処理利得を高くすることにより、信号対雑音比を高くすることができる。また、通信装置１００−１は、信号対雑音比を高くすることにより、通信距離を長くすることができる。また、通信装置１００−１は、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との距離に応じて拡散レートを低くするので、平均放射電力及び尖頭電力のいずれも変化させることなく、スループットを高くすることができる。
【００５１】
また、測距部１２０は、電波の強度（ＲＳＳ）、電波が到来した時刻（ＴＯＡ）、電波が異なる方向から到来した時刻の差（ＴＤＯＡ）、電波が到来した方向（ＡＯＡ）、位置に応じて予め定められた電波の特徴量（位置指紋）と受信された電波の特徴量との照合結果、又は受信されるまでに電波がホップされた回数（ホップ数）に基づいて、離隔距離を測距する。
【００５２】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第２実施形態では、ＵＷＢ−ＩＲにおけるインパルス信号が通信装置のアンテナ間を往復した時間（ＲＴＴ）を用いて、通信装置１００−１が、電波が到来した時刻（ＴＯＡ）により離隔距離を測距する場合について説明する。なお、通信装置１００−１は、ＴＯＡのほか、例えば、ＲＳＳ、ＴＤＯＡ、ＡＯＡ、位置指紋、ホップ数、可視光、又は超音波により、離隔距離を測距してもよい。
【００５３】
図６には、第２実施形態における、ＵＷＢ−ＩＲのインパルス信号の例が示されている。ここで、一例として、インパルス信号１１（搬送波）の位相が、インパルス信号１０及び１２に対して１８０度反転されている場合が示されている。また、一例として、搬送波の周波数は、４［ＧＨｚ］、パルス幅（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ）は、２［ｎｓ］、パルス繰返し周期（ｐｕｌｓｅ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ）は、３１．２５［ｎｓ］である。ここで、変調方式には、二位相偏移変調（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：ＢＰＳＫ）を用いたが、パルス位置変調などが用いられてもよい。
【００５４】
図７には、第２実施形態における、拡散レートが３（約１０．７［Ｍｂｐｓ］）である場合のパケットエラー率と通信距離との関係が、一例として示されている。例えば、通信距離が約１０［ｍ］を超えた場合には、パケットエラー率が１［％］を超えることが示されている。また、図８には、第２実施形態における、拡散レートが１２４（約２５８［ｋｂｐｓ］）である場合のパケットエラー率と通信距離との関係が、一例として示されている。例えば、通信距離が約４０［ｍ］を超えた場合には、パケットエラー率が１［％］を超えることが示されている。
【００５５】
図７及び８に例示されたパケットエラー率と通信距離との関係に基づけば、通信部１１０（図２を参照）は、離隔距離が１０［ｍ］である場合、最適拡散レートを３と定め、拡散レートを最適拡散レート３に更新する。また、離隔距離が１０〜４０［ｍ］である場合、最適拡散レートを１２４と定め、拡散レートを最適拡散レート１２４に更新する。なお、拡散レートの初期値は、離隔距離の初期値に基づいて、予め定められる。
【００５６】
次に、通信装置の動作手順例を説明する。
図９は、第２実施形態における、第１通信装置及び第２通信装置の動作手順の例を示すフローチャートである。通信装置１００−１（第１通信装置）の通信部１１０、及び通信装置１００−２（第２通信装置）の通信部１１０は、拡散レートを拡散レートの初期値に定める（ステップＳａ１）。通信装置１００−１の測距部１２０は、所定データをインパルス信号に乗せて、拡散レートの初期値で通信装置１００−２に送信する（ステップＳａ２）。
【００５７】
通信装置１００−２の測距部１２０は、所定データをインパルス信号に乗せて、拡散レートの初期値で通信装置１００−１に送信する（ステップＳａ３）。通信装置１００−１の測距部１２０は、インパルス信号が往復した時間（ＲＴＴ）を用いて、ＴＯＡにより、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との離隔距離を測距する（ステップＳａ４）。
【００５８】
通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、通信を継続するか否かを判定する（ステップＳａ５）。通信を継続しないと判定した場合（ステップＳａ５−Ｎｏ）、通信部１１０及び測距部１２０は、ステップＳａ１１に移行する。一方、通信を継続すると判定した場合（ステップＳａ５−Ｙｅｓ）、通信装置１００−１の通信部１１０は、測距部１２０が測距した離隔距離に基づいて、最適拡散レートを定める（ステップＳａ７）。
【００５９】
通信装置１００−１の通信部１１０は、最適拡散レートをインパルス信号に乗せて、通信装置１００−２の通信部１１０に送信する。ここで、インパルス信号には、最適拡散レート以外の所定データが、更に乗せられてもよい（ステップＳａ８）。
【００６０】
そして、通信装置１００−２の通信部１１０は、所定データをインパルス信号に乗せて、通信装置１００−１の通信部１１０に送信する。この所定データには、通信装置１００−１の通信部１１０が送信した最適拡散レートを、通信装置１００−２の通信部１１０が正常に受信したことを示すデータが含まれていてもよい（ステップＳａ９）。さらに、通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、拡散レートを最適拡散レートに更新し、ステップＳａ４に移行する（ステップＳａ１０）。
【００６１】
ステップＳａ５において、通信を継続しないと判定した場合（ステップＳａ５−Ｎｏ）、通信装置１００−１の通信部１１０は、通信終了を示すデータをインパルス信号に乗せて、通信装置１００−２の通信部１１０に送信する（ステップＳａ１１）。
【００６２】
このように、ＲＴＴを用いて離隔距離を測距する場合、いずれかの通信装置１００のみが離隔距離を測距すればよく、他方の通信装置１００は、離隔距離を測距しなくてもよい。
【００６３】
なお、通信装置１００−２が送信のみを行い、通信装置１００−１が受信のみを行う場合、通信装置１００−１と通信装置１００−２との時刻を同期させた上で、通信装置１００−１の測距部１２０は、ＴＯＡにより離隔距離を測距してもよい。
また、通信装置１００−２が送信のみを行い、通信装置１００−１が受信のみを行う場合、通信装置１００−１と通信装置１００−２との時刻を同期させることなく、通信装置１００−１の測距部１２０は、ＲＳＳ又はＡＯＡにより離隔距離を測距してもよい。
また、通信装置１００−１が、第３構成例（図４を参照）を備える場合、通信装置１００−１のプロセッサ部１６０は、測距部１２０の代わりに、離隔距離を算出してもよい。また、プロセッサ部１６０及び測距部１２０は、互いに協調して離隔距離を算出してもよい。また、プロセッサ部１６０は、算出した離隔距離をメモリ部１７０に記憶させてもよい。
【００６４】
以上のように、通信部１１０は、インパルス信号を通信する。また、通信部１１０は、パルス位置変調によりインパルス信号を通信する。また、通信部１１０は、位相偏移変調によりインパルス信号を通信する。また、通信部１１０は、超広帯域インパルス無線方式に基づくインパルス信号を通信する。また、測距部１２０は、超広帯域インパルス無線方式に基づくインパルス信号が自装置と他の装置との間を往復した時間に基づいて、距離を測距する。
【００６５】
また、通信装置１００−１は、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との距離を測距する測距部１２０と、測距部１２０が測距した距離に応じて最適拡散レートを定め、最適拡散レートに応じた拡散符号により符号化された情報信号（拡散信号）に基づいて変調されたインパルス信号を、通信装置１００−２と通信する通信部１１０と、を備える。
【００６６】
また、通信方法は、通信装置における通信方法であって、通信装置１００−１の測距部１２０が、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との距離を測距する過程と、通信装置１００−１の通信部１１０が、通信装置１００−１の測距部１２０が測距した距離に応じて最適拡散レートを定め、最適拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、通信装置１００−２と通信する過程と、を有する。
【００６７】
これにより、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との間をインパルス信号が往復した時間（ＲＴＴ）を用いて、通信装置１００−１のみが離隔距離を測距すればよいので、通信装置１００−１は、通信装置１００−１と通信装置１００−２との時刻を同期させることなく、最適拡散レートを定めることができる。
【００６８】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第３実施形態では、通信装置１００−１が、複数の他の通信装置と、時分割によって拡散レートを同調させて通信する場合について説明する。なお、第３実施形態では、第２実施形態と同様に、ＵＷＢ−ＩＲにおけるインパルス信号が通信装置のアンテナ間を往復した時間（ＲＴＴ）を用いて、通信装置１００−１が離隔距離を測距するものとする。
【００６９】
通信装置１００−１の通信部１１０は、通信装置１００−１の測距部１２０が測距した離隔距離に応じて最適拡散レートを定め、最適拡散レートに応じた拡散符号により符号化された情報信号（拡散信号）に基づき変調されたインパルス信号を、通信装置１００−２と拡散レートを同調させて通信する。
【００７０】
次に、通信装置の動作手順例を説明する。
図１０は、第３実施形態における、第１及び第２通信装置の動作手順の例を示すフローチャートである。通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、拡散レートを初期値Ｒ０に定める（ステップＳｂ１）。通信装置１００−１の測距部１２０は、所定データをインパルス信号に乗せて、拡散レートの初期値で通信装置１００−２に送信する（ステップＳｂ２）。
【００７１】
通信装置１００−２の測距部１２０は、所定データをインパルス信号に乗せて、拡散レートの初期値で通信装置１００−１に送信する（ステップＳｂ３）。通信装置１００−１の測距部１２０は、インパルス信号が往復した時間（ＲＴＴ）を用いて、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との離隔距離を測距する（ステップＳｂ４）。
【００７２】
通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、通信を継続するか否かを判定する（ステップＳｂ５）。通信を継続しないと判定した場合（ステップＳｂ５−Ｎｏ）、通信部１１０及び測距部１２０は、処理を終了する。一方、通信を継続すると判定した場合（ステップＳｂ５−Ｙｅｓ）、通信装置１００−１の通信部１１０は、通信回数を示すカウント値Ｎを１とする（ステップＳｂ６）。
【００７３】
通信装置１００−１の通信部１１０は、測距部１２０が測距した離隔距離に基づいて、最適拡散レートＲＮを定める（ステップＳｂ７）。通信装置１００−１の通信部１１０は、最適拡散レートＲＮと、インパルス信号を次回に送信する時刻ＴＮとをインパルス信号に乗せて、通信装置１００−２の通信部１１０に送信する。ここで、インパルス信号には、これら以外の所定データが、更に乗せられてもよい。なお、インパルス信号を次回に送信する時刻ＴＮが予め定められている場合、通信装置１００−１の通信部１１０は、インパルス信号を次回に送信する時刻ＴＮを送信しなくてもよい（ステップＳｂ８）。
【００７４】
通信装置１００−２の通信部１１０は、所定データをインパルス信号に乗せて、通信装置１００−１の通信部１１０に送信する。この所定データには、通信装置１００−１の通信部１１０が送信した最適拡散レートＲＮ及び時刻ＴＮを、通信装置１００−２の通信部１１０が正常に受信したことを示すデータが含まれていてもよい（ステップＳｂ９）。
【００７５】
通信装置１００−１の測距部１２０は、インパルス信号が往復した時間（ＲＴＴ）を用いて、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との離隔距離を測距する（ステップＳｂ１０）。
【００７６】
通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、通信を継続するか否かを判定する（ステップＳｂ１１）。通信を継続しないと判定した場合（ステップＳｂ１１−Ｎｏ）、通信装置１００−１の通信部１１０は、ステップＳｂ１９に移行する。一方、通信を継続すると判定した場合（ステップＳｂ１１−Ｙｅｓ）、通信装置１００−１の通信部１１０は、通信回数を示すカウント値Ｎに、１を加算する（ステップＳｂ１２）。
【００７７】
通信装置１００−１の通信部１１０は、測距部１２０が測距した離隔距離に基づいて、最適拡散レートＲＮを定める（ステップＳｂ１３）。通信装置１００−１の通信部１１０は、拡散レートを最適拡散レートＲＮ−１に更新する（ステップＳｂ１４）。一方、通信装置１００−２の通信部１１０は、通信装置１００−１の通信部１１０がインパルス信号を送信する時刻ＴＮ−１前（直前）に、拡散レートを最適拡散レートＲＮ−１に更新する（ステップＳｂ１５）。
【００７８】
通信装置１００−１の通信部１１０は、最適拡散レートＲＮと、インパルス信号を次回に送信する時刻ＴＮとをインパルス信号に乗せて、通信装置１００−２の通信部１１０に送信する（ステップＳｂ１６）。通信装置１００−２の通信部１１０は、所定データをインパルス信号に乗せて、通信装置１００−１の通信部１１０に送信する。この所定データには、通信装置１００−１の通信部１１０が送信した最適拡散レートＲＮ及び時刻ＴＮを、通信装置１００−２の通信部１１０が正常に受信したことを示すデータが含まれていてもよい（ステップＳｂ１７）。通信装置１００−２の通信部１１０は、拡散レートを初期値Ｒ０に更新し、ステップＳｂ１０に移行する（ステップＳｂ１８）。
【００７９】
ステップＳｂ１１において、通信を継続しないと判定した場合（ステップＳｂ１１−Ｎｏ）、通信装置１００−１の通信部１１０は、通信終了を示すデータをインパルス信号に乗せて、通信装置１００−２の通信部１１０に送信する（ステップＳｂ１９）。
【００８０】
図１１には、第３実施形態における、第１〜第３通信装置が示されている。ここで、一例として、通信装置１００−２（第２通信装置）を、基地局とする。また、通信装置１００−１（第１通信装置）及び１００−３（第３通信装置）を、移動局とする。
【００８１】
基地局は、移動局がインパルス信号を送信する前（直前）に、その移動局の最適拡散レートに、拡散レートを更新する（図１０のステップＳｂ１５を参照）。例えば、基地局が拡散レートを更新する際に必要な遷移時間（処理時間、安定化のための待機時間などを含む）を０．５［ｍｓ］と、移動局と基地局との間で送受信される、複数のインパルス信号から構成される１パケットの長さを３［ｍｓ］と、基地局が移動局からパケットを受信してから、その基地局がパケットを返信するまでの処理時間を２［ｍｓ］とする。この場合、ある移動局と通信するために、基地局が拡散レートをその移動局の最適拡散レートＲＮに設定している総時間は、９［ｍｓ］である。
【００８２】
ここで、ある移動局と基地局とが１パケットを毎秒1回通信するとした場合、基地局がその移動局と通信するために、拡散レートをその移動局の最適拡散レートに設定している総時間９［ｍｓ］は、１秒間に対して、９／１０００程度の割合である。それ以外の時間において、基地局が拡散レートを初期値Ｒ０に定めておくようにすれば、新たな移動局が、基地局と通信可能な領域内に移動してきた場合でも、基地局は、その新たな移動局が送信したインパルス信号を、高確率（９９１／１０００）で受信することできる。
【００８３】
基地局は、さらに多くの移動局と通信してもよい。図１２には、第３実施形態における、第１〜第４通信装置が示されている。ここで、一例として、通信装置１００−２（第２通信装置）を、基地局とする。また、通信装置１００−１（第１通信装置）、１００−３（第３通信装置）、及び１００−４（第４通信装置）を、移動局とする。また、各移動局の拡散レートの初期値は、初期値Ｒ０に設定されているものとする。また、拡散レートの初期値Ｒ０は、システムにおいて採りうる最適拡散レートＲＮのダイナミックレンジの最大値、又は最大値に近い値に定められているものとする。これにより、基地局は、広範囲に存在する移動局と通信することができる。
【００８４】
図１２において、基地局の位置を中心とする円形状の領域Ａ、領域Ｂ、及び領域Ｃを設定する。一例として、領域Ａの半径は、１０［ｍ］とする。また、領域Ｂの半径は、４０［ｍ］とする。領域Ｃの半径は、１００［ｍ］とする。また、一例として、通信装置１００−１は、領域Ａに位置しているとする。また、通信装置１００−３は、領域Ｂに位置しているとする。また、通信装置１００−４は、領域Ｃに位置しているとする。
【００８５】
例えば、基地局が通信装置１００−１（移動局）と通信する場合、基地局及び通信装置１００−１は、領域Ａの半径１０［ｍ］に応じて、拡散レート３で通信する。同様に、基地局が通信装置１００−３（移動局）と通信する場合、基地局及び通信装置１００−３は、領域Ｂの半径４０［ｍ］に応じて、拡散レート１２４で通信する。同様に、基地局が通信装置１００−４（移動局）と通信する場合、基地局及び通信装置１００−４は、領域Ｂの半径４０［ｍ］に応じて、拡散レート２５００で通信する。
【００８６】
以上のように、通信装置１００は、自装置と他の装置との間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置と他の装置との距離を測距する測距部１２０と、測距部１２０が測距した距離に応じて最適拡散レートを定め、最適拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、他の装置と拡散レートを同調させて通信する通信部１１０と、を備える。
【００８７】
また、通信方法は、通信装置における通信方法であって、測距部１２０が、自装置と他の装置との間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置と他の装置との距離を測距する過程と、通信部１１０が、測距部１２０が測距した距離に応じて最適拡散レートを定め、最適拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、他の装置と拡散レートを同調させて通信する過程と、を有する。
【００８８】
これにより、通信装置（基地局）は、他の通信装置（移動局）と拡散レートを同調させて通信するので、複数の他の通信装置（移動局）と並列に通信することができる。
【００８９】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００９０】
例えば、通信装置は、輻輳を制御するために、キャリアセンスを実行してもよい。
【００９１】
また、例えば、通信装置は、複数の無線チャンネルを有していてもよい。
【００９２】
また、例えば、基地局及び移動局は、自装置を識別する識別情報をインパルス信号に乗せて、互いに通信してもよい。これにより、基地局及び移動局は、自装置を他の通信装置に識別させることができる。また、基地局及び移動局は、他の通信装置を識別することができる。
【００９３】
なお、以上に説明した通信装置を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１０…インパルス信号、１１…インパルス信号、１２…インパルス信号、２０…境界、２１…境界、２２…境界、１００…通信装置、１１０…通信部、１１１…信号処理部、１２０…測距部、１２１…測距処理部、１３０…高周波回路部、１４０…アンテナ、１５０…ベースバンド回路部、１６０…プロセッサ部、１７０…メモリ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信における通信装置及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
全地球測位システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：ＧＰＳ）、超広帯域無線（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ：ＵＷＢ）、又は無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を用いて、無線通信により位置を推定する通信装置が開示されている（特許文献１、非特許文献１及び２参照）。
【０００３】
また、移動体通信システムでは、通信装置間の距離に応じて信号の伝搬損失が変動するため、安定した通信品質を維持するには、伝搬損失に応じて変動する受信信号強度を補償する必要がある。ここで、符号分割多元接続（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＣＤＭＡ）方式において、アップリンクの送信電力を調整することにより、受信信号強度を補償する適応電力制御方法が、非特許文献３に開示されている。また、直交周波数分割多元アクセス（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＯＦＤＭＡ）方式において、変調方式を制御することにより、受信信号強度を補償する適応変調方法が、非特許文献４に開示されている。
【０００４】
また、電波法等により規定された平均放射電力及びピーク放射電力の上限値を厳守しながら、インパルス信号の繰り返し周波数を減少させつつ、インパルス信号の振幅を増大させることで、受信信号強度を復調可能な水準に保つ通信装置が、特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１０１２５４号公報
【特許文献２】特開２００７−１４２６６８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ビー、ダブリュー、パーキンソン他編「グローバル、ポジショニング、システム：セオリー、アンド、アプリケーションズ」ＡＩＡＡ、１９９６年１月１５日（B. W. Parkinson, et. al., “Global Positioning System: Theory & Applications”, AIAA, January 15, 1996）
【非特許文献２】ジェイ、ディー、テイラー編「ウルトラワイドバンド、レーダ、テクノロジー」ＣＲＣ、２０００年９月２１日（J. D. Taylor, “Ultra-wideband Radar Technology”, CRC, September 21, 2000）
【非特許文献３】アイトリプルイー、トランザクションズ、オン、コミュニケーションズ、第４１巻、第１１号、第１６２６頁から１６３４頁、１９９３年（IEEE Transactions on Communications, Vol 41, No. 11, pp. 1626-1634, 1993）
【非特許文献４】アイトリプルイー、トランザクションズ、オン、コミュニケーションズ、第４３巻、第７号、第２２２３頁から２２３０頁、１９９５年（IEEE Transactions on Communications, Vol 43, No. 7, pp. 2223-2230, 1995）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、インパルス信号の振幅（尖頭電力）を増大させた場合、通信装置は、電波法等により規定された平均放射電力の上限値を満たすため、インパルス信号の繰り返し周波数を減少させなければならない。しかしながら、通信装置が出力可能である尖頭電力には物理的に上限があるため、通信装置は、通信品質として、例えば、信号対雑音比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）を限定的にしか高くすることができなかった。
【０００８】
本発明は、前記の諸点に鑑みてなされたものであり、平均放射電力及び尖頭電力のいずれも変化させることなく、通信品質として、例えば、信号対雑音比を高くすることができる通信装置及び通信方法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】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの距離を測距する測距部と、前記測距部が測距した前記距離に応じて拡散レートを定め、前記拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と通信する通信部と、を備えることを特徴とする通信装置である。
【００１０】
また、本発明は、前記測距部が、電波の強度、電波が到来した時刻、電波が異なる方向から到来した時刻の差、電波が到来した方向、位置に応じて予め定められた電波の特徴量と受信された電波の特徴量との照合結果、又は受信されるまでに電波がホップされた回数に基づいて、前記距離を測距することを特徴とする通信装置である。
【００１１】
また、本発明は、前記通信部が、インパルス信号を通信することを特徴とする通信装置である。
【００１２】
また、本発明は、前記通信部が、パルス位置変調により前記インパルス信号を通信することを特徴とする通信装置である。
【００１３】
また、本発明は、前記通信部が、位相偏移変調により前記インパルス信号を通信することを特徴とする通信装置である。
【００１４】
また、本発明は、前記通信部が、超広帯域インパルス無線方式に基づく前記インパルス信号を通信することを特徴とする通信装置である。
【００１５】
また、本発明は、前記測距部が、前記超広帯域インパルス無線方式に基づくインパルス信号が自装置と前記他の装置との間を往復した時間に基づいて、前記距離を測距することを特徴とする通信装置である。
【００１６】
また、本発明は、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置のアンテナと前記他の装置のアンテナとの距離を測距する測距部と、前記測距部が測距した前記距離に応じて第１の拡散レートを定め、前記第１の拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と通信する通信部と、を備えることを特徴とする通信装置である。
【００１７】
また、本発明は、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置のアンテナと前記他の装置のアンテナとの距離を測距する測距部と、前記測距部が測距した前記距離に応じて第２の拡散レートを定め、前記第２の拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と拡散レートを同調させて通信する通信部と、を備えることを特徴とする通信装置である。
【００１８】
また、本発明は、通信装置における通信方法であって、測距部が、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの距離を測距する過程と、通信部が、前記測距部が測距した前記距離に応じて拡散レートを定め、前記拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と通信する過程と、を有することを特徴とする通信方法である。
【００１９】
また、本発明は、通信装置における通信方法であって、測距部が、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置のアンテナと前記他の装置のアンテナとの距離を測距する過程と、通信部が、前記測距部が測距した前記距離に応じて第１の拡散レートを定め、前記第１の拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と通信する過程と、を有することを特徴とする通信方法である。
【００２０】
また、本発明は、通信装置における通信方法であって、測距部が、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置のアンテナと前記他の装置のアンテナとの距離を測距する過程と、通信部が、前記測距部が測距した前記距離に応じて第２の拡散レートを定め、前記第２の拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と拡散レートを同調させて通信する過程と、を有することを特徴とする通信方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、通信装置は、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの距離に応じて拡散レートを高くするので、平均放射電力及び尖頭電力のいずれも変化させることなく、通信品質として、例えば、信号対雑音比を高くすることができる。また、通信装置は、信号対雑音比を高くすることにより、通信距離を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態における、第１通信装置及び第２通信装置を示す図である。
【図２】第１実施形態における、通信装置の第１構成例を示す図である。
【図３】第１実施形態における、通信装置の第２構成例を示す図である。
【図４】第１実施形態における、通信装置の第３構成例を示す図である。
【図５】第１実施形態における、通信装置及び第２通信装置の動作手順の例を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態における、ＵＷＢ−ＩＲのインパルス信号の例を示す図である。
【図７】第２実施形態における、拡散レートが３である場合のパケットエラー率と通信距離との関係が例示された図である。
【図８】第２実施形態における、拡散レートが１２４である場合のパケットエラー率と通信距離との関係が例示された図である。
【図９】第２実施形態における、第１通信装置及び第２通信装置の動作手順の例を示すフローチャートである。
【図１０】第３実施形態における、第１及び第２通信装置の動作手順の例を示すフローチャートである。
【図１１】第３実施形態における、第１〜第３通信装置を示す図である。
【図１２】第３実施形態における、第１〜第４通信装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１には、第１実施形態における、第１通信装置及び第２通信装置が示されている。測位測距システムは、通信装置１００−１（第１通信装置）と、通信装置１００−２（第２通信装置）とを備える。
【００２４】
通信装置１００−１は、アンテナ１４０−１を備える。同様に、通信装置１００−２は、アンテナ１４０−２を備える。通信装置１００−１は、自装置のアンテナと他の装置（図１では、通信装置１００−２）のアンテナとの距離（以下、「離隔距離」という）を測距し、離隔距離に基づいて、拡散レートを定める。また、通信装置１００−１は、拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、通信装置１００−２と無線通信する。ここで、拡散レートとは、拡散符号のチップレートを信号のビットレートで除算した値である。また、拡散レートが高いほど、無線通信における処理利得は大きくなり、信号対雑音比が高くなる。また、拡散レートが低いほど、無線通信におけるスループットは高くなる。
【００２５】
次に、通信装置の構成例を説明する。
図２には、第１実施形態における、通信装置の第１構成例が示されている。第１構成例において、通信装置１００は、通信部１１０と、測距部１２０とを備える。
【００２６】
測距部１２０は、アンテナ１４０ｂを備える。アンテナ１４０ｂは、アンテナ１４０（図１を参照）に含まれるアンテナである。また、測距部１２０は、自装置のアンテナ１４０ｂと他の装置のアンテナ１４０ｂとの距離である離隔距離を、繰り返し測距する。また、測距部１２０は、測距した離隔距離を通信部１１０に出力する。ここで、測距部１２０は、無線通信により測距を実行する。例えば、測距部１２０は、アンテナ１４０ｂに受信された電波の強度（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ: ＲＳＳ）、アンテナ１４０ｂに受信された電波が到来した時刻（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ: ＴＯＡ）、アンテナ１４０ｂに受信された電波が異なる方向から到来した時刻の差（Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ: ＴＤＯＡ）、アンテナ１４０ｂに受信された電波が到来した方向（Ａｎｇｌｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ: ＡＯＡ）、位置に応じて予め定められた電波の特徴量（位置指紋）と受信された電波の特徴量との照合結果、又は受信されるまでに電波がホップされた回数（ホップ数）に基づいて測距する。また、例えば、測距部１２０は、電波の代わりに、可視光又は超音波を用いて測距してもよい。なお、測距部１２０が離隔距離を測距する方法は、これらに限らなくてよい。
【００２７】
通信部１１０は、アンテナ１４０ａを備える。アンテナ１４０ａは、アンテナ１４０（図１を参照）に含まれるアンテナである。通信部１１０は、測距部１２０が測距した離隔距離に応じて、最適な拡散レート（以下、「最適拡散レート」という）を定める。ここで、通信部１１０は、離隔距離が長くなるに従い、拡散レートの初期値よりも高くした拡散レートを最適拡散レートと定める。また、通信部１１０は、離隔距離が短くなるに従い、拡散レートの初期値よりも低くした拡散レートを最適拡散レートと定める。
【００２８】
また、通信部１１０は、他の装置に送信する信号を変調する際、その信号に対して直接拡散を実行する。ここで、通信部１１０は、他の装置に送信する信号に拡散符号を乗算することで、スペクトルが広帯域に広がった拡散信号を生成する。生成した拡散信号には、データ信号と、離隔距離を測距するための測距信号とが含まれていてもよい。
【００２９】
通信部１１０は、拡散レートを最適拡散レートに更新する。また、通信部１１０は、生成した拡散信号を、更新した拡散レートで通信装置１００−２にアンテナ１４０ａを介して送信する。なお、通信部１１０は、送信のみならず、通信装置１００−２から拡散信号を受信してもよい。
【００３０】
図３には、第１実施形態における、通信装置の第２構成例が示されている。第２構成例において、通信装置１００は、通信部１１０と、測距部１２０とを備える。また、通信部１１０は、信号処理部１１１と、高周波回路部１３０とを備える。また、測距部１２０は、測距処理部１２１と、高周波回路部１３０とを備える。
【００３１】
このように、第２構成例では、通信部１１０及び測距部１２０が、高周波回路部１３０を共有する。これにより、第２構成例における通信装置１００は、第１構成例（図２を参照）と比較して、通信装置１００を低コスト及び小型にすることができる。
【００３２】
アンテナ１４０は、他の通信装置から無線通信によって拡散信号を受信し、受信した拡散信号を高周波回路部１３０に出力する。また、アンテナ１４０には、変調された拡散信号が高周波回路部１３０から入力される。アンテナ１４０は、高周波回路部１３０から入力された変調された拡散信号を、他の通信装置に無線通信により送信する。
【００３３】
高周波回路部１３０には、アンテナ１４０が無線通信により他の測位装置から受信した変調された拡散信号が、アンテナ１４０から入力される。高周波回路部１３０は、アンテナ１４０から入力された変調された拡散信号を復調して、復調した拡散信号を信号処理部１１１及び測距処理部１２１に出力する。ここで、高周波回路部１３０は、拡散信号に含まれるデータ信号を、信号処理部１１１に出力する。また、高周波回路部１３０は、拡散信号に含まれる測距信号を、測距処理部１２１に出力する。
【００３４】
復調した拡散信号を信号処理部１１１及び測距処理部１２１に出力する場合、高周波回路部１３０は、復調した拡散信号に含まれるデータ信号と測距信号とを、時分割によって分配する。この場合、高周波回路部１３０は、ＰＩＮダイオード（ｐ−ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ−ｎ Ｄｉｏｄｅ）、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチ素子を備える。また、高周波回路部１３０は、復調した拡散信号に含まれるデータ信号と測距信号とを、周波数分割によって分配してもよい。この場合、高周波回路部１３０は、誘電体フィルタ、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタなどのフィルタ素子を備える。
【００３５】
また、高周波回路部１３０には、信号処理部１１１からデータ信号が入力される。また、高周波回路部１３０には、測距処理部１２１から測距信号が入力される。高周波回路部１３０は、信号処理部１１１及び測距処理部１２１から入力された各信号を変調（直接拡散）して、アンテナ１４０に出力する。
【００３６】
測距処理部１２１は、離隔距離を測距するための測距信号を、高周波回路部１３０に出力する。また、測距処理部１２１には、高周波回路部１３０が復調した測距信号が、高周波回路部１３０から入力される。ここで、測距処理部１２１は、自装置と他の測位装置との間で、測距信号を繰り返し通信する（単方向通信もしくは双方向通信）。これにより、測距処理部１２１は、離隔距離の変化を検出することができる。
【００３７】
測距処理部１２１は、高周波回路部１３０から入力された復調した測距信号に基づいて、離隔距離を測距する。ここで、測距処理部１２１は、例えば、高周波回路部１３０から入力された復調した測距信号の強度（ＲＳＳ）に基づいて、離隔距離を測距する。また、測距処理部１２１は、測距した離隔距離を信号処理部１１１に出力する。
【００３８】
信号処理部１１１は、離隔距離に応じて定めた拡散レートで、データ信号を高周波回路部１３０に出力する。ここで、信号処理部１１１は、離隔距離が長くなるに従い、拡散レートを高くする。また、信号処理部１１１は、離隔距離が短くなるに従い、拡散レートを低くする。また、信号処理部１１１には、高周波回路部１３０が復調したデータ信号が、高周波回路部１３０から入力される。信号処理部１１１は、入力されたデータ信号に基づいて、所定の処理を実行する。
【００３９】
図４には、第１実施形態における、通信装置の第３構成例が示されている。第３構成例において、通信装置１００は、高周波回路部１３０と、アンテナ１４０と、ベースバンド回路部１５０と、プロセッサ部１６０と、メモリ部１７０とを備える。
【００４０】
アンテナ１４０は、第２構成例（図３を参照）と同様である。高周波回路部１３０には、アンテナ１４０が無線通信により他の測位装置から受信した変調された拡散信号が、アンテナ１４０から入力される。また、高周波回路部１３０は、アンテナ１４０から入力された変調された拡散信号を復調して、復調した拡散信号をプロセッサ部１６０及び測距部１２０に出力する。ここで、高周波回路部１３０は、拡散信号に含まれるデータ信号を、ベースバンド回路部１５０を介してプロセッサ部１６０に出力する。また、高周波回路部１３０は、拡散信号に含まれる測距信号を、ベースバンド回路部１５０が備える測距部１２０に出力する。
【００４１】
ベースバンド回路部１５０は、情報信号をプロセッサ部１６０から取得して、取得した情報信号に拡散符号を乗算した拡散信号を高周波回路部１３０に出力する。また、ベースバンド回路部１５０は、拡散信号を高周波回路部１３０から取得して、取得した拡散信号を逆拡散して得られた情報信号をプロセッサ部１６０に出力する。なお、ベースバンド回路部１５０は、情報信号をメモリ部１７０に記憶させてもよい。
【００４２】
また、ベースバンド回路部１５０は、測距部１２０を備える。測距部１２０は、測距信号を高周波回路部１３０に出力する。また、測距部１２０は、復調された測距信号を高周波回路部１３０から取得する。これにより、測距部１２０は、例えば、インパルス信号を用いるＵＷＢ−ＩＲ（Ｕｌｔｒａ ＷｉｄｅＢａｎｄ−Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒａｄｉｏ）により、測距を実行することができる。なお、測距部１２０が実行する測距は、インパルス信号を用いるＵＷＢ−ＩＲによる測距に限定されなくてよい。
【００４３】
プロセッサ部１６０は、信号処理部１１１（図３を参照）を備える。プロセッサ部１６０が備える信号処理部１１１は、情報信号から拡散信号を生成し、生成した拡散信号を高周波回路部１３０にベースバンド回路部１５０を介して出力する。また、プロセッサ部１６０が備える信号処理部１１１は、復調された拡散信号を高周波回路部１３０からベースバンド回路部１５０を介して取得し、取得した復調された拡散信号から情報信号を生成する。これにより、プロセッサ部１６０は、インパルス信号を用いるＵＷＢ−ＩＲにより、他の通信装置と通信することができる。なお、プロセッサ部１６０が実行する通信は、インパルス信号を用いるＵＷＢ−ＩＲによる通信に限定されなくてよい。
【００４４】
メモリ部１７０は、各種のデータを記憶する。例えば、メモリ部１７０は、プロセッサ部１６０が他の通信装置に送信する情報信号に基づくデータ、及び他の通信装置から受信した情報信号に基づくデータを記憶する。
【００４５】
次に、通信装置の動作手順例を説明する。
図５は、第１実施形態における、第１通信装置及び第２通信装置の動作手順の例を示すフローチャートである。通信装置１００−１（第１通信装置）の測距部１２０、及び通信装置１００−２（第２通信装置）の測距部１２０は、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との離隔距離を測距する（ステップＳ１）。また、通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、離隔距離に基づいて、最適拡散レートを定める（ステップＳ２）。
【００４６】
また、通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、拡散レートを最適拡散レートに更新する（ステップＳ３）。そして、通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、最適拡散レートに更新した拡散レートで、互いにデータを通信する（ステップＳ４）。
【００４７】
さらに、通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、通信を継続するか否かを判定する。例えば、通信部１１０は、予め定められたタイムスケジュール、又はサーバ（不図示）から送信されたコマンド信号に基づいて、通信を継続するか否かを判定する。また、通信部１１０は、電源が供給されている限り通信を続けるとしてもよい（ステップＳ５）。通信を継続すると判定した場合（ステップＳ５−Ｙｅｓ）、通信部１１０及び測距部１２０は、ステップＳ１に移行する。一方、通信を継続しないと判定した場合（ステップＳ５−Ｎｏ）、通信部１１０及び測距部１２０は、処理を終了する。
【００４８】
以上のように、通信装置１００−１は、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との距離を測距する測距部１２０と、測距部１２０が測距した距離に応じて拡散レートを定め、拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、通信装置１００−２と通信する通信部１１０と、を備える。
【００４９】
また、通信方法は、通信装置における通信方法であって、測距部１２０が、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との距離を測距する過程と、通信部１１０が、測距部１２０が測距した距離に応じて拡散レートを定め、拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、通信装置１００−２と通信する過程と、を有する。
【００５０】
これにより、通信装置１００−１は、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との距離が長くなるに従い、拡散レートを高くするので、平均放射電力及び尖頭電力のいずれも変化させることなく、処理利得を高くすることができる。また、通信装置１００−１は、処理利得を高くすることにより、信号対雑音比を高くすることができる。また、通信装置１００−１は、信号対雑音比を高くすることにより、通信距離を長くすることができる。また、通信装置１００−１は、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との距離に応じて拡散レートを低くするので、平均放射電力及び尖頭電力のいずれも変化させることなく、スループットを高くすることができる。
【００５１】
また、測距部１２０は、電波の強度（ＲＳＳ）、電波が到来した時刻（ＴＯＡ）、電波が異なる方向から到来した時刻の差（ＴＤＯＡ）、電波が到来した方向（ＡＯＡ）、位置に応じて予め定められた電波の特徴量（位置指紋）と受信された電波の特徴量との照合結果、又は受信されるまでに電波がホップされた回数（ホップ数）に基づいて、離隔距離を測距する。
【００５２】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第２実施形態では、ＵＷＢ−ＩＲにおけるインパルス信号が通信装置のアンテナ間を往復した時間（ＲＴＴ）を用いて、通信装置１００−１が、電波が到来した時刻（ＴＯＡ）により離隔距離を測距する場合について説明する。なお、通信装置１００−１は、ＴＯＡのほか、例えば、ＲＳＳ、ＴＤＯＡ、ＡＯＡ、位置指紋、ホップ数、可視光、又は超音波により、離隔距離を測距してもよい。
【００５３】
図６には、第２実施形態における、ＵＷＢ−ＩＲのインパルス信号の例が示されている。ここで、一例として、インパルス信号１１（搬送波）の位相が、インパルス信号１０及び１２に対して１８０度反転されている場合が示されている。また、一例として、搬送波の周波数は、４［ＧＨｚ］、パルス幅（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ）は、２［ｎｓ］、パルス繰返し周期（ｐｕｌｓｅ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ）は、３１．２５［ｎｓ］である。ここで、変調方式には、二位相偏移変調（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：ＢＰＳＫ）を用いたが、パルス位置変調などが用いられてもよい。
【００５４】
図７には、第２実施形態における、拡散レートが３（約１０．７［Ｍｂｐｓ］）である場合のパケットエラー率と通信距離との関係が、一例として示されている。例えば、通信距離が約１０［ｍ］を超えた場合には、パケットエラー率が１［％］を超えることが示されている。また、図８には、第２実施形態における、拡散レートが１２４（約２５８［ｋｂｐｓ］）である場合のパケットエラー率と通信距離との関係が、一例として示されている。例えば、通信距離が約４０［ｍ］を超えた場合には、パケットエラー率が１［％］を超えることが示されている。
【００５５】
図７及び８に例示されたパケットエラー率と通信距離との関係に基づけば、通信部１１０（図２を参照）は、離隔距離が１０［ｍ］である場合、最適拡散レートを３と定め、拡散レートを最適拡散レート３に更新する。また、離隔距離が１０〜４０［ｍ］である場合、最適拡散レートを１２４と定め、拡散レートを最適拡散レート１２４に更新する。なお、拡散レートの初期値は、離隔距離の初期値に基づいて、予め定められる。
【００５６】
次に、通信装置の動作手順例を説明する。
図９は、第２実施形態における、第１通信装置及び第２通信装置の動作手順の例を示すフローチャートである。通信装置１００−１（第１通信装置）の通信部１１０、及び通信装置１００−２（第２通信装置）の通信部１１０は、拡散レートを拡散レートの初期値に定める（ステップＳａ１）。通信装置１００−１の測距部１２０は、所定データをインパルス信号に乗せて、拡散レートの初期値で通信装置１００−２に送信する（ステップＳａ２）。
【００５７】
通信装置１００−２の測距部１２０は、所定データをインパルス信号に乗せて、拡散レートの初期値で通信装置１００−１に送信する（ステップＳａ３）。通信装置１００−１の測距部１２０は、インパルス信号が往復した時間（ＲＴＴ）を用いて、ＴＯＡにより、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との離隔距離を測距する（ステップＳａ４）。
【００５８】
通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、通信を継続するか否かを判定する（ステップＳａ５）。通信を継続しないと判定した場合（ステップＳａ５−Ｎｏ）、通信部１１０及び測距部１２０は、ステップＳａ１１に移行する。一方、通信を継続すると判定した場合（ステップＳａ５−Ｙｅｓ）、通信装置１００−１の通信部１１０は、測距部１２０が測距した離隔距離に基づいて、最適拡散レートを定める（ステップＳａ７）。
【００５９】
通信装置１００−１の通信部１１０は、最適拡散レートをインパルス信号に乗せて、通信装置１００−２の通信部１１０に送信する。ここで、インパルス信号には、最適拡散レート以外の所定データが、更に乗せられてもよい（ステップＳａ８）。
【００６０】
そして、通信装置１００−２の通信部１１０は、所定データをインパルス信号に乗せて、通信装置１００−１の通信部１１０に送信する。この所定データには、通信装置１００−１の通信部１１０が送信した最適拡散レートを、通信装置１００−２の通信部１１０が正常に受信したことを示すデータが含まれていてもよい（ステップＳａ９）。さらに、通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、拡散レートを最適拡散レートに更新し、ステップＳａ４に移行する（ステップＳａ１０）。
【００６１】
ステップＳａ５において、通信を継続しないと判定した場合（ステップＳａ５−Ｎｏ）、通信装置１００−１の通信部１１０は、通信終了を示すデータをインパルス信号に乗せて、通信装置１００−２の通信部１１０に送信する（ステップＳａ１１）。
【００６２】
このように、ＲＴＴを用いて離隔距離を測距する場合、いずれかの通信装置１００のみが離隔距離を測距すればよく、他方の通信装置１００は、離隔距離を測距しなくてもよい。
【００６３】
なお、通信装置１００−２が送信のみを行い、通信装置１００−１が受信のみを行う場合、通信装置１００−１と通信装置１００−２との時刻を同期させた上で、通信装置１００−１の測距部１２０は、ＴＯＡにより離隔距離を測距してもよい。
また、通信装置１００−２が送信のみを行い、通信装置１００−１が受信のみを行う場合、通信装置１００−１と通信装置１００−２との時刻を同期させることなく、通信装置１００−１の測距部１２０は、ＲＳＳ又はＡＯＡにより離隔距離を測距してもよい。
また、通信装置１００−１が、第３構成例（図４を参照）を備える場合、通信装置１００−１のプロセッサ部１６０は、測距部１２０の代わりに、離隔距離を算出してもよい。また、プロセッサ部１６０及び測距部１２０は、互いに協調して離隔距離を算出してもよい。また、プロセッサ部１６０は、算出した離隔距離をメモリ部１７０に記憶させてもよい。
【００６４】
以上のように、通信部１１０は、インパルス信号を通信する。また、通信部１１０は、パルス位置変調によりインパルス信号を通信する。また、通信部１１０は、位相偏移変調によりインパルス信号を通信する。また、通信部１１０は、超広帯域インパルス無線方式に基づくインパルス信号を通信する。また、測距部１２０は、超広帯域インパルス無線方式に基づくインパルス信号が自装置と他の装置との間を往復した時間に基づいて、距離を測距する。
【００６５】
また、通信装置１００−１は、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との距離を測距する測距部１２０と、測距部１２０が測距した距離に応じて最適拡散レートを定め、最適拡散レートに応じた拡散符号により符号化された情報信号（拡散信号）に基づいて変調されたインパルス信号を、通信装置１００−２と通信する通信部１１０と、を備える。
【００６６】
また、通信方法は、通信装置における通信方法であって、通信装置１００−１の測距部１２０が、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との距離を測距する過程と、通信装置１００−１の通信部１１０が、通信装置１００−１の測距部１２０が測距した距離に応じて最適拡散レートを定め、最適拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、通信装置１００−２と通信する過程と、を有する。
【００６７】
これにより、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との間をインパルス信号が往復した時間（ＲＴＴ）を用いて、通信装置１００−１のみが離隔距離を測距すればよいので、通信装置１００−１は、通信装置１００−１と通信装置１００−２との時刻を同期させることなく、最適拡散レートを定めることができる。
【００６８】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第３実施形態では、通信装置１００−１が、複数の他の通信装置と、時分割によって拡散レートを同調させて通信する場合について説明する。なお、第３実施形態では、第２実施形態と同様に、ＵＷＢ−ＩＲにおけるインパルス信号が通信装置のアンテナ間を往復した時間（ＲＴＴ）を用いて、通信装置１００−１が離隔距離を測距するものとする。
【００６９】
通信装置１００−１の通信部１１０は、通信装置１００−１の測距部１２０が測距した離隔距離に応じて最適拡散レートを定め、最適拡散レートに応じた拡散符号により符号化された情報信号（拡散信号）に基づき変調されたインパルス信号を、通信装置１００−２と拡散レートを同調させて通信する。
【００７０】
次に、通信装置の動作手順例を説明する。
図１０は、第３実施形態における、第１及び第２通信装置の動作手順の例を示すフローチャートである。通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、拡散レートを初期値Ｒ０に定める（ステップＳｂ１）。通信装置１００−１の測距部１２０は、所定データをインパルス信号に乗せて、拡散レートの初期値で通信装置１００−２に送信する（ステップＳｂ２）。
【００７１】
通信装置１００−２の測距部１２０は、所定データをインパルス信号に乗せて、拡散レートの初期値で通信装置１００−１に送信する（ステップＳｂ３）。通信装置１００−１の測距部１２０は、インパルス信号が往復した時間（ＲＴＴ）を用いて、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との離隔距離を測距する（ステップＳｂ４）。
【００７２】
通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、通信を継続するか否かを判定する（ステップＳｂ５）。通信を継続しないと判定した場合（ステップＳｂ５−Ｎｏ）、通信部１１０及び測距部１２０は、処理を終了する。一方、通信を継続すると判定した場合（ステップＳｂ５−Ｙｅｓ）、通信装置１００−１の通信部１１０は、通信回数を示すカウント値Ｎを１とする（ステップＳｂ６）。
【００７３】
通信装置１００−１の通信部１１０は、測距部１２０が測距した離隔距離に基づいて、最適拡散レートＲＮを定める（ステップＳｂ７）。通信装置１００−１の通信部１１０は、最適拡散レートＲＮと、インパルス信号を次回に送信する時刻ＴＮとをインパルス信号に乗せて、通信装置１００−２の通信部１１０に送信する。ここで、インパルス信号には、これら以外の所定データが、更に乗せられてもよい。なお、インパルス信号を次回に送信する時刻ＴＮが予め定められている場合、通信装置１００−１の通信部１１０は、インパルス信号を次回に送信する時刻ＴＮを送信しなくてもよい（ステップＳｂ８）。
【００７４】
通信装置１００−２の通信部１１０は、所定データをインパルス信号に乗せて、通信装置１００−１の通信部１１０に送信する。この所定データには、通信装置１００−１の通信部１１０が送信した最適拡散レートＲＮ及び時刻ＴＮを、通信装置１００−２の通信部１１０が正常に受信したことを示すデータが含まれていてもよい（ステップＳｂ９）。
【００７５】
通信装置１００−１の測距部１２０は、インパルス信号が往復した時間（ＲＴＴ）を用いて、通信装置１００−１のアンテナ１４０と通信装置１００−２のアンテナ１４０との離隔距離を測距する（ステップＳｂ１０）。
【００７６】
通信装置１００−１の通信部１１０、及び通信装置１００−２の通信部１１０は、通信を継続するか否かを判定する（ステップＳｂ１１）。通信を継続しないと判定した場合（ステップＳｂ１１−Ｎｏ）、通信装置１００−１の通信部１１０は、ステップＳｂ１９に移行する。一方、通信を継続すると判定した場合（ステップＳｂ１１−Ｙｅｓ）、通信装置１００−１の通信部１１０は、通信回数を示すカウント値Ｎに、１を加算する（ステップＳｂ１２）。
【００７７】
通信装置１００−１の通信部１１０は、測距部１２０が測距した離隔距離に基づいて、最適拡散レートＲＮを定める（ステップＳｂ１３）。通信装置１００−１の通信部１１０は、拡散レートを最適拡散レートＲＮ−１に更新する（ステップＳｂ１４）。一方、通信装置１００−２の通信部１１０は、通信装置１００−１の通信部１１０がインパルス信号を送信する時刻ＴＮ−１前（直前）に、拡散レートを最適拡散レートＲＮ−１に更新する（ステップＳｂ１５）。
【００７８】
通信装置１００−１の通信部１１０は、最適拡散レートＲＮと、インパルス信号を次回に送信する時刻ＴＮとをインパルス信号に乗せて、通信装置１００−２の通信部１１０に送信する（ステップＳｂ１６）。通信装置１００−２の通信部１１０は、所定データをインパルス信号に乗せて、通信装置１００−１の通信部１１０に送信する。この所定データには、通信装置１００−１の通信部１１０が送信した最適拡散レートＲＮ及び時刻ＴＮを、通信装置１００−２の通信部１１０が正常に受信したことを示すデータが含まれていてもよい（ステップＳｂ１７）。通信装置１００−２の通信部１１０は、拡散レートを初期値Ｒ０に更新し、ステップＳｂ１０に移行する（ステップＳｂ１８）。
【００７９】
ステップＳｂ１１において、通信を継続しないと判定した場合（ステップＳｂ１１−Ｎｏ）、通信装置１００−１の通信部１１０は、通信終了を示すデータをインパルス信号に乗せて、通信装置１００−２の通信部１１０に送信する（ステップＳｂ１９）。
【００８０】
図１１には、第３実施形態における、第１〜第３通信装置が示されている。ここで、一例として、通信装置１００−２（第２通信装置）を、基地局とする。また、通信装置１００−１（第１通信装置）及び１００−３（第３通信装置）を、移動局とする。
【００８１】
基地局は、移動局がインパルス信号を送信する前（直前）に、その移動局の最適拡散レートに、拡散レートを更新する（図１０のステップＳｂ１５を参照）。例えば、基地局が拡散レートを更新する際に必要な遷移時間（処理時間、安定化のための待機時間などを含む）を０．５［ｍｓ］と、移動局と基地局との間で送受信される、複数のインパルス信号から構成される１パケットの長さを３［ｍｓ］と、基地局が移動局からパケットを受信してから、その基地局がパケットを返信するまでの処理時間を２［ｍｓ］とする。この場合、ある移動局と通信するために、基地局が拡散レートをその移動局の最適拡散レートＲＮに設定している総時間は、９［ｍｓ］である。
【００８２】
ここで、ある移動局と基地局とが１パケットを毎秒1回通信するとした場合、基地局がその移動局と通信するために、拡散レートをその移動局の最適拡散レートに設定している総時間９［ｍｓ］は、１秒間に対して、９／１０００程度の割合である。それ以外の時間において、基地局が拡散レートを初期値Ｒ０に定めておくようにすれば、新たな移動局が、基地局と通信可能な領域内に移動してきた場合でも、基地局は、その新たな移動局が送信したインパルス信号を、高確率（９９１／１０００）で受信することできる。
【００８３】
基地局は、さらに多くの移動局と通信してもよい。図１２には、第３実施形態における、第１〜第４通信装置が示されている。ここで、一例として、通信装置１００−２（第２通信装置）を、基地局とする。また、通信装置１００−１（第１通信装置）、１００−３（第３通信装置）、及び１００−４（第４通信装置）を、移動局とする。また、各移動局の拡散レートの初期値は、初期値Ｒ０に設定されているものとする。また、拡散レートの初期値Ｒ０は、システムにおいて採りうる最適拡散レートＲＮのダイナミックレンジの最大値、又は最大値に近い値に定められているものとする。これにより、基地局は、広範囲に存在する移動局と通信することができる。
【００８４】
図１２において、基地局の位置を中心とする円形状の領域Ａ、領域Ｂ、及び領域Ｃを設定する。一例として、領域Ａの半径は、１０［ｍ］とする。また、領域Ｂの半径は、４０［ｍ］とする。領域Ｃの半径は、１００［ｍ］とする。また、一例として、通信装置１００−１は、領域Ａに位置しているとする。また、通信装置１００−３は、領域Ｂに位置しているとする。また、通信装置１００−４は、領域Ｃに位置しているとする。
【００８５】
例えば、基地局が通信装置１００−１（移動局）と通信する場合、基地局及び通信装置１００−１は、領域Ａの半径１０［ｍ］に応じて、拡散レート３で通信する。同様に、基地局が通信装置１００−３（移動局）と通信する場合、基地局及び通信装置１００−３は、領域Ｂの半径４０［ｍ］に応じて、拡散レート１２４で通信する。同様に、基地局が通信装置１００−４（移動局）と通信する場合、基地局及び通信装置１００−４は、領域Ｂの半径４０［ｍ］に応じて、拡散レート２５００で通信する。
【００８６】
以上のように、通信装置１００は、自装置と他の装置との間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置と他の装置との距離を測距する測距部１２０と、測距部１２０が測距した距離に応じて最適拡散レートを定め、最適拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、他の装置と拡散レートを同調させて通信する通信部１１０と、を備える。
【００８７】
また、通信方法は、通信装置における通信方法であって、測距部１２０が、自装置と他の装置との間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置と他の装置との距離を測距する過程と、通信部１１０が、測距部１２０が測距した距離に応じて最適拡散レートを定め、最適拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、他の装置と拡散レートを同調させて通信する過程と、を有する。
【００８８】
これにより、通信装置（基地局）は、他の通信装置（移動局）と拡散レートを同調させて通信するので、複数の他の通信装置（移動局）と並列に通信することができる。
【００８９】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００９０】
例えば、通信装置は、輻輳を制御するために、キャリアセンスを実行してもよい。
【００９１】
また、例えば、通信装置は、複数の無線チャンネルを有していてもよい。
【００９２】
また、例えば、基地局及び移動局は、自装置を識別する識別情報をインパルス信号に乗せて、互いに通信してもよい。これにより、基地局及び移動局は、自装置を他の通信装置に識別させることができる。また、基地局及び移動局は、他の通信装置を識別することができる。
【００９３】
なお、以上に説明した通信装置を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１０…インパルス信号、１１…インパルス信号、１２…インパルス信号、２０…境界、２１…境界、２２…境界、１００…通信装置、１１０…通信部、１１１…信号処理部、１２０…測距部、１２１…測距処理部、１３０…高周波回路部、１４０…アンテナ、１５０…ベースバンド回路部、１６０…プロセッサ部、１７０…メモリ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの距離を測距する測距部と、
前記測距部が測距した前記距離に応じて拡散レートを定め、前記拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と通信する通信部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記測距部は、電波の強度、電波が到来した時刻、電波が異なる方向から到来した時刻の差、電波が到来した方向、位置に応じて予め定められた電波の特徴量と受信された電波の特徴量との照合結果、又は受信されるまでに電波がホップされた回数に基づいて、前記距離を測距することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記通信部は、インパルス信号を通信することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記通信部は、パルス位置変調により前記インパルス信号を通信することを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記通信部は、位相偏移変調により前記インパルス信号を通信することを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項６】
前記通信部は、超広帯域インパルス無線方式に基づく前記インパルス信号を通信することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１つに記載の通信装置。
【請求項７】
前記測距部は、前記超広帯域インパルス無線方式に基づく前記インパルス信号が自装置と前記他の装置との間を往復した時間に基づいて、前記距離を測距することを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
【請求項８】
自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置のアンテナと前記他の装置のアンテナとの距離を測距する測距部と、
前記測距部が測距した前記距離に応じて第１の拡散レートを定め、前記第１の拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と通信する通信部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項９】
自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置のアンテナと前記他の装置のアンテナとの距離を測距する測距部と、
前記測距部が測距した前記距離に応じて第２の拡散レートを定め、前記第２の拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と拡散レートを同調させて通信する通信部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項１０】
通信装置における通信方法であって、
測距部が、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの距離を測距する過程と、
通信部が、前記測距部が測距した前記距離に応じて拡散レートを定め、前記拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と通信する過程と、
を有することを特徴とする通信方法。
【請求項１１】
通信装置における通信方法であって、
測距部が、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置のアンテナと前記他の装置のアンテナとの距離を測距する過程と、
通信部が、前記測距部が測距した前記距離に応じて第１の拡散レートを定め、前記第１の拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と通信する過程と、
を有することを特徴とする通信方法。
【請求項１２】
通信装置における通信方法であって、
測距部が、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置のアンテナと前記他の装置のアンテナとの距離を測距する過程と、
通信部が、前記測距部が測距した前記距離に応じて第２の拡散レートを定め、前記第２の拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と拡散レートを同調させて通信する過程と、
を有することを特徴とする通信方法。
【請求項１】
自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの距離を測距する測距部と、
前記測距部が測距した前記距離に応じて拡散レートを定め、前記拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と通信する通信部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記測距部は、電波の強度、電波が到来した時刻、電波が異なる方向から到来した時刻の差、電波が到来した方向、位置に応じて予め定められた電波の特徴量と受信された電波の特徴量との照合結果、又は受信されるまでに電波がホップされた回数に基づいて、前記距離を測距することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記通信部は、インパルス信号を通信することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記通信部は、パルス位置変調により前記インパルス信号を通信することを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記通信部は、位相偏移変調により前記インパルス信号を通信することを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項６】
前記通信部は、超広帯域インパルス無線方式に基づく前記インパルス信号を通信することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１つに記載の通信装置。
【請求項７】
前記測距部は、前記超広帯域インパルス無線方式に基づく前記インパルス信号が自装置と前記他の装置との間を往復した時間に基づいて、前記距離を測距することを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
【請求項８】
自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置のアンテナと前記他の装置のアンテナとの距離を測距する測距部と、
前記測距部が測距した前記距離に応じて第１の拡散レートを定め、前記第１の拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と通信する通信部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項９】
自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置のアンテナと前記他の装置のアンテナとの距離を測距する測距部と、
前記測距部が測距した前記距離に応じて第２の拡散レートを定め、前記第２の拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と拡散レートを同調させて通信する通信部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項１０】
通信装置における通信方法であって、
測距部が、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの距離を測距する過程と、
通信部が、前記測距部が測距した前記距離に応じて拡散レートを定め、前記拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と通信する過程と、
を有することを特徴とする通信方法。
【請求項１１】
通信装置における通信方法であって、
測距部が、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置のアンテナと前記他の装置のアンテナとの距離を測距する過程と、
通信部が、前記測距部が測距した前記距離に応じて第１の拡散レートを定め、前記第１の拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と通信する過程と、
を有することを特徴とする通信方法。
【請求項１２】
通信装置における通信方法であって、
測距部が、自装置のアンテナと他の装置のアンテナとの間をインパルス信号が往復した時間に基づいて、自装置のアンテナと前記他の装置のアンテナとの距離を測距する過程と、
通信部が、前記測距部が測距した前記距離に応じて第２の拡散レートを定め、前記第２の拡散レートに応じた拡散符号により符号化された信号を、前記他の装置と拡散レートを同調させて通信する過程と、
を有することを特徴とする通信方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−４７２６（Ｐ２０１２−４７２６Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３６２４７（Ｐ２０１０−１３６２４７）
【出願日】平成２２年６月１５日（２０１０．６．１５）
【出願人】（３９７０６５１３６）株式会社横須賀テレコムリサーチパーク (28)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１５日（２０１０．６．１５）
【出願人】（３９７０６５１３６）株式会社横須賀テレコムリサーチパーク (28)
【Ｆターム（参考）】
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