JP2009246947A - パルス通信装置、パルス送信装置、パルス受信装置、パルス送受信装置、電子機器、パルス通信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】UWBパルス無線通信で、同期捕捉と同期追従を正確に行う。
【解決手段】基準クロックCLKに基づき基準パルスBPを発生する基準パルス発生部103と、基準クロックCLKに基づき発生した基準パルスBPの位相を送信するデータDAに基づき換えてデータ変調パルスDMPとして出力するn個のデータ変調パルス発生部104と、を含む送信回路100と、送信回路100が発生した基準パルスBP及びn個のデータ変調パルスDMPの中から1対のパルスを乗算し乗算信号MOを出力するn個の乗算器113と、乗算信号からデータを復元する1つ以上の復調部120と、を含む受信回路110と、を含むパルス通信装置1。
【選択図】図1
【解決手段】基準クロックCLKに基づき基準パルスBPを発生する基準パルス発生部103と、基準クロックCLKに基づき発生した基準パルスBPの位相を送信するデータDAに基づき換えてデータ変調パルスDMPとして出力するn個のデータ変調パルス発生部104と、を含む送信回路100と、送信回路100が発生した基準パルスBP及びn個のデータ変調パルスDMPの中から1対のパルスを乗算し乗算信号MOを出力するn個の乗算器113と、乗算信号からデータを復元する1つ以上の復調部120と、を含む受信回路110と、を含むパルス通信装置1。
【選択図】図1
Description
本発明は、超広帯域を利用するパルス通信装置、パルス送信装置、パルス受信装置、パルス送受信装置、電子機器、パルス通信方法に関する。
超広帯域(UWB:Ultra-Wide Band)の通信は、非常に広い周波数帯域を利用してデータ通信を行う通信方式である。UWBの広帯域の信号を利用する通信方式には、従来のスペクトル拡散による方法や直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)などがあるが、その他に非常に短時間のパルスを利用したインパルスラジオ(IR:Impulse Radio)方式がある。特にUWB通信におけるIR方式は、UWB−IR方式と呼ばれている。UWB−IR方式では、従来の変調によらない時間軸操作のみで変復調が可能であり回路の簡略化や低消費電力化が期待できるとされている。
UWBパルス通信においては、パルス幅がナノ秒程度と非常に狭いので同期捕捉と同期追従が重要となる。ここで言う同期とは、パルスの大まかな位置を把握するためのパルス位置同期と、パルスの波形の位相に関するパルス位相同期の2種類がある。例えば、中心周波数5GHz、パルス幅1nsのパルスの場合、前者のパルス位置同期では数100ps程度の精度で同期が取れればよいが、後者のパルス位相同期では10数psの精度が要求される。自乗検波などの包絡線ではパルス位置同期のみでよいが、同期検波ではパルス位置同期とパルス位相同期の両方を必要とする。
自乗検波に比べて同期検波は性能面で上回るが、パルス位相同期を実現するためにはコストやサイズが増加するという課題があった。例えば位相ずれを10数ps以内に納めるためには位相ジッタの小さな発振器を用いる必要があり、簡易なリング発振器を用いることは難しい。また、送信側と受信側の周波数偏差が大きいと、通信途中での位相ずれの変化が大きくなりすぎて位相同期追従が困難になるため、コストが高い高精度な発振器を用いなければならない。
この問題を解決するために、例えば特許文献1には、基準パルスとデータ変調パルスを時間Tだけずらして送信して、受信側で遅延を補正して基準パルスとデータ変調パルスの乗算演算により相関を計算する遅延検波を用いる方法が記載されている。遅延検波は、受信側でパルス波形を再生する同期検波に比べて性能は劣るが、包絡線検波よりは品質が良い。
しかしながら、従来の方法では、遅延検波に必要な遅延量を集積回路で実現することは難しいという課題がある。例えば、遅延を伝送路で実現しようとすると、パルス幅が1nsと仮定した場合に受信側で必要な伝送路の長さは10cm以上となってしまう。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
基準クロックに基づき基準パルスを発生する基準パルス発生部と、前記基準クロックに基づき発生した前記基準パルスの位相を、送信するデータに基づき変調してデータ変調パルスとして出力するn個(nは1以上の整数)のデータ変調パルス発生部と、を含む送信回路と、前記送信回路が発生した前記n個のデータ変調パルス及び前記基準パルスの中から1対のパルスを乗算し乗算信号を出力するn個の乗算器と、前記乗算信号から前記データを復元するn個の復調部と、を含む受信回路と、を含む、ことを特徴とするパルス通信装置。
基準クロックに基づき基準パルスを発生する基準パルス発生部と、前記基準クロックに基づき発生した前記基準パルスの位相を、送信するデータに基づき変調してデータ変調パルスとして出力するn個(nは1以上の整数)のデータ変調パルス発生部と、を含む送信回路と、前記送信回路が発生した前記n個のデータ変調パルス及び前記基準パルスの中から1対のパルスを乗算し乗算信号を出力するn個の乗算器と、前記乗算信号から前記データを復元するn個の復調部と、を含む受信回路と、を含む、ことを特徴とするパルス通信装置。
この構成によれば、基準パルスとn個のデータ変調パルスは同一の構成であるため、パルスの中心周波数やタイミングクロックに対するパルス生成遅延は互いにほぼ一定とみなすことができるため、受信側ではバラツキや温度に依存しない安定した復調を行うことが可能となる。
[適用例2]
上記に記載のパルス通信装置において、前記データ変調パルス発生部は、前記基準パルス発生部が発生した前記基準パルスの位相を、送信するデータに基づき変調してデータ変調パルスとして出力するスイッチ回路であることを特徴とするパルス通信装置。
上記に記載のパルス通信装置において、前記データ変調パルス発生部は、前記基準パルス発生部が発生した前記基準パルスの位相を、送信するデータに基づき変調してデータ変調パルスとして出力するスイッチ回路であることを特徴とするパルス通信装置。
この構成によれば、基準パルスを発生するための基準パルス発生部だけでn個のデータ変調パルスを発生することができるので、n個のデータ変調パルスを発生するために別のパルス発生器を設ける必要がなくなり、回路構成を縮小でき消費電力を低減できる。また、基準パルスとn個のデータ変調パルスの相互バラツキを更に低減することができる。
[適用例3]
上記に記載のパルス通信装置において、前記受信回路の前記n個の乗算器の一方の入力は、前記送信回路が発生した前記基準パルスであることを特徴とするパルス通信装置。
上記に記載のパルス通信装置において、前記受信回路の前記n個の乗算器の一方の入力は、前記送信回路が発生した前記基準パルスであることを特徴とするパルス通信装置。
この構成によれば、基準パルスとn個のデータ変調パルスは同一の構成であるため、パルスの中心周波数やタイミングクロックに対するパルス生成遅延は互いにほぼ一定とみなすことができるため、受信側ではバラツキや温度に依存しない安定した復調を行うことが可能となる。
[適用例4]
上記に記載のパルス通信装置において、前記受信回路の前記n個の乗算器に含まれる所定の乗算器の一方の入力は、前記送信回路が発生した前記基準パルスであり、前記n個の乗算器に含まれる前記所定の乗算器以外の乗算器は、前記n個のデータ変調パルスの中から1対のパルスを乗算することを特徴とするパルス通信装置。
上記に記載のパルス通信装置において、前記受信回路の前記n個の乗算器に含まれる所定の乗算器の一方の入力は、前記送信回路が発生した前記基準パルスであり、前記n個の乗算器に含まれる前記所定の乗算器以外の乗算器は、前記n個のデータ変調パルスの中から1対のパルスを乗算することを特徴とするパルス通信装置。
この構成によれば、基準パルスとn個のデータ変調パルスは同一の構成であるため、パルスの中心周波数やタイミングクロックに対するパルス生成遅延は互いにほぼ一定とみなすことができるため、受信側ではバラツキや温度に依存しない安定した復調を行うことが可能となる。また、基準パルスを分配する乗算器の数を減らすことができるため、分配能力を低く抑えることができ、回路規模や消費電力を低減することができる。
[適用例5]
上記に記載のパルス通信装置において、前記データ変調パルス発生部は、多値位相の変調を行い、前記復調部は、多値位相の復調を行うことを特徴とするパルス通信装置。
上記に記載のパルス通信装置において、前記データ変調パルス発生部は、多値位相の変調を行い、前記復調部は、多値位相の復調を行うことを特徴とするパルス通信装置。
この構成によれば、多値位相のデータを同時に送受信することができる。
[適用例6]
上記に記載のパルス通信装置を備えたことを特徴とする電子機器。
上記に記載のパルス通信装置を備えたことを特徴とする電子機器。
この構成によれば、基準パルスとn個のデータ変調パルスは同一の構成であるため、パルスの中心周波数やタイミングクロックに対するパルス生成遅延は互いにほぼ一定とみなすことができるため、受信側ではバラツキや温度に依存しない安定した復調を行うことが可能な電子機器を提供できる。
[適用例7]
上記に記載のパルス通信装置に含まれる前記送信回路と、前記基準パルスを送信する第1の送信部と、前記データ変調パルスを送信する第2の送信部と、を含むことを特徴とするパルス送信装置。
上記に記載のパルス通信装置に含まれる前記送信回路と、前記基準パルスを送信する第1の送信部と、前記データ変調パルスを送信する第2の送信部と、を含むことを特徴とするパルス送信装置。
[適用例8]
上記に記載のパルス通信装置に含まれる前記受信回路と、前記基準パルスを受信する第1の受信部と、前記データ変調パルスを受信する第2の受信部と、を含むことを特徴とするパルス受信装置。
上記に記載のパルス通信装置に含まれる前記受信回路と、前記基準パルスを受信する第1の受信部と、前記データ変調パルスを受信する第2の受信部と、を含むことを特徴とするパルス受信装置。
[適用例9]
上記に記載のパルス通信装置に含まれる前記送信回路と、上記に記載のパルス通信装置に含まれる前記受信回路と、前記基準パルスを送受信する第1の送受信部と、前記データ変調パルスを送受信する第2の送受信部と、前記第1の送受信部及び前記第2の送受信部に前記送信回路または前記受信回路のいずれかを切り替えて接続するスイッチ回路と、を含むことを特徴とするパルス送受信装置。
上記に記載のパルス通信装置に含まれる前記送信回路と、上記に記載のパルス通信装置に含まれる前記受信回路と、前記基準パルスを送受信する第1の送受信部と、前記データ変調パルスを送受信する第2の送受信部と、前記第1の送受信部及び前記第2の送受信部に前記送信回路または前記受信回路のいずれかを切り替えて接続するスイッチ回路と、を含むことを特徴とするパルス送受信装置。
[適用例10]
上記に記載のパルス送信装置を備えたことを特徴とする電子機器。
上記に記載のパルス送信装置を備えたことを特徴とする電子機器。
[適用例11]
上記に記載のパルス受信装置を備えたことを特徴とする電子機器。
上記に記載のパルス受信装置を備えたことを特徴とする電子機器。
[適用例12]
上記に記載のパルス送受信装置を備えたことを特徴とする電子機器。
上記に記載のパルス送受信装置を備えたことを特徴とする電子機器。
[適用例13]
基準クロックに基づき基準パルスを発生する基準パルス発生工程と、前記基準クロックに基づき発生した前記基準パルスの位相を、送信するデータに基づき変調してデータ変調パルスとして出力するn個(nは1以上の整数)のデータ変調パルス発生工程と、を含む送信工程と、前記送信工程により発生した前記n個のデータ変調パルス及び前記基準パルスの中から1対のパルスを乗算し乗算信号を出力するn個の乗算工程と、前記乗算信号から前記データを復元するn個の復調工程と、を含む受信工程と、を含む、ことを特徴とするパルス通信方法。
基準クロックに基づき基準パルスを発生する基準パルス発生工程と、前記基準クロックに基づき発生した前記基準パルスの位相を、送信するデータに基づき変調してデータ変調パルスとして出力するn個(nは1以上の整数)のデータ変調パルス発生工程と、を含む送信工程と、前記送信工程により発生した前記n個のデータ変調パルス及び前記基準パルスの中から1対のパルスを乗算し乗算信号を出力するn個の乗算工程と、前記乗算信号から前記データを復元するn個の復調工程と、を含む受信工程と、を含む、ことを特徴とするパルス通信方法。
この構成によれば、基準パルスとn個のデータ変調パルスは同一の構成であるため、パルスの中心周波数やタイミングクロックに対するパルス生成遅延は互いにほぼ一定とみなすことができるため、受信側ではバラツキや温度に依存しない安定した復調を行うことが可能となる。
以下、パルス通信装置の実施形態について図面に従って説明する。
(第1実施形態)
<パルス通信装置の構成>
先ず、第1実施形態に係るパルス通信装置の構成について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係るパルス通信装置の構成を示す回路図である。図2は、第1実施形態に係るパルス通信装置の動作を示すタイミング図である。
<パルス通信装置の構成>
先ず、第1実施形態に係るパルス通信装置の構成について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係るパルス通信装置の構成を示す回路図である。図2は、第1実施形態に係るパルス通信装置の動作を示すタイミング図である。
図1に示すように、パルス通信装置1は、送信回路100と、受信回路110と、から構成されている。
送信回路100は、発振器101と、制御部102と、基準パルス発生部(BPG:Base Pulse Generator)103と、n=1個のデータ変調パルス発生部(DPG:Data modulated Pulse Generator)104と、から構成されている。
制御部102は、発振器101が発生するクロックに基づき基準クロックCLKを生成し、基準パルス発生部103とデータ変調パルス発生部104とに出力する。また、制御部102は、送信するデータDAをデータ変調パルス発生部104に出力する。
基準パルス発生部103は、基準クロックCLKに基づき基準パルスBPを差動信号で発生し、コイル105による電磁結合で受信回路110に基準パルスBPを送信する。基準パルス発生部103は、図2に示すように、基準クロックCLKの立ち上がりの時点で所定の周期分(図2では4周期分)の基準パルスBPを発生するパルス発生器(図示せず)を備えている。
データ変調パルス発生部104は、基準クロックCLKとデータDAに基づきデータ変調パルスDMPを差動信号で発生し、コイル106による電磁結合で受信回路110にデータ変調パルスDMPを送信する。データ変調パルス発生部104は、基準パルス発生部103と同等のパルス発生器を備え、図2に示すように、データDAが”1”の時は基準パルスBPと同相のデータ変調パルスDMPを発生し、データDAが”0”の時は基準パルスBPの位相を反転したデータ変調パルスDMPを発生する。
受信回路110は、2つの差動増幅器111,112と、n=1個の乗算器113と、1個の復調部120と、制御部117と、発振器118と、から構成されている。復調部120は、ローパスフィルタ(LPF:Low Pass filter)114と、コンパレータ115と、サンプルホールド(S/H:Sample Hold)回路116と、から構成されている。
差動増幅器111は、基準パルス発生部103が発生した基準パルスBPをコイル105による電磁結合で受信し、増幅した基準パルス信号RSCを出力する。差動増幅器112は、データ変調パルス発生部104が発生したデータ変調パルスDMPをコイル106による電磁結合で受信し、増幅したデータ変調パルス信号RSDを出力する。乗算器113は、基準パルス信号RSCとデータ変調パルス信号RSDとを乗算し、図2に示す乗算信号MOを出力する。
ローパスフィルタ114は、乗算信号MOの高周波成分を濾過した図2に示す濾過信号LOを出力する。コンパレータ115は、濾過信号LOと接地電位とを比較した比較信号COを出力する。制御部117は、発振器118が発生するクロックに基づき発生したサンプリングクロックSCKをサンプルホールド回路116に出力し、サンプルホールド回路116は、図2に示すように、サンプリングクロックSCKが立ち上がった時点の比較信号COを保持し、復調データDDを制御部117に出力する。
図2に示すように、基準パルスBPとデータ変調パルスDMPは、基準クロックCLKに基づき発生しているので、パルスの中心周波数やパルス生成遅延は互いにほぼ一定とみなすことができる。
以上に述べた本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態では、基準パルスBPとデータ変調パルスDMPは同一の構成であるため、パルスの中心周波数やタイミングクロックに対するパルス生成遅延は互いにほぼ一定とみなすことができるため、受信側ではバラツキや温度に依存しない安定した復調を行うことが可能となる。
本実施形態では基準パルスを無変調としているが、スペクトラムのピーク値を低減させて他システムへの与干渉を抑えるために、スクランブル符号で位相変調を施してもよい。その場合には、送信データにあらかじめ基準パルスと同じスクランブル符号を乗じることで、受信側の回路に変更を施すことなく正しいデータの復調が可能となる。
以上、パルス通信装置の実施形態を説明したが、こうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることができる。
以下、変形例を挙げて説明する。
以下、変形例を挙げて説明する。
(変形例1)パルス通信装置の変形例1について説明する。前記第1実施形態では、送信回路100の基準パルス発生部103及びデータ変調パルス発生部104は、同等のパルス発生器を備えるように説明したが、図3に示す送信回路300のように、データ変調パルス発生部104をスイッチ回路301で構成することもできる。スイッチ回路301は、データDAが”1”の時は基準パルスBPと同相のデータ変調パルスDMPを発生するように切り替わり、データDAが”0”の時は基準パルスBPの位相を反転したデータ変調パルスDMPを発生するように切り替わる。
この構成によれば、基準パルスBPを発生するための基準パルス発生部103だけにパルス発生器を配置し、データ変調パルスDMPはスイッチ回路301で発生することができるので、データ変調パルスDMPを発生するために別のパルス発生器を設ける必要がなくなり、回路構成を縮小でき消費電力を低減できる。また、基準パルスBPとデータ変調パルスDMPの相互バラツキを更に低減することができる。
また本実施形態では、基準パルスのスペクトラムのピーク値を低減するために基準パルスにスクランブル符号で位相変調を施した場合でも、データ変調パルスの生成回路や受信回路の構成を変更せずに対応できるため、回路規模や消費電力を増加させることがない。
(変形例2)パルス通信装置の変形例2について説明する。前記第1実施形態では、n=1個のデータ変調パルスDMPを発生する場合について説明したが、図4に示すように複数個のデータ変調パルスDP1〜DPnを発生するように構成することもできる。
図4は、変形例2に係るパルス通信装置の構成を示す回路図である。図4に示すように、パルス通信装置400は、n個のデータ変調パルスDP1〜DPnを送信する送信回路410と、n個のデータ変調パルスDP1〜DPnを受信する受信回路420と、から構成されている。
送信回路410は、第1実施形態の送信回路100を構成した発振器101、制御部102、基準パルス発生部103及びデータ変調パルス発生部104の他に、nビットのデータDAをn個のパラレルデータD1〜Dnに変換するシリアル/パラレル変換器411と、n−1個のデータ変調パルス発生部412〜413と、を備えている。
データ変調パルス発生部104は、基準クロックCLKと1ビット目のデータD1とからデータ変調パルスDP1を発生し、コイル106を介して送信する。データ変調パルス発生部412は、基準クロックCLKと2ビット目のデータD2とからデータ変調パルスDP2を発生し、コイル415を介して送信する。以下同様に、データ変調パルス発生部413は、基準クロックCLKとnビット目のデータDnとからデータ変調パルスDPnを発生し、コイル416を介して送信する。
受信回路420は、第1実施形態の受信回路110を構成した2つの差動増幅器111,112、乗算器113、復調部120、制御部117及び発振器118の他に、n−1個の差動増幅器421〜422と、n−1個の乗算器423〜424と、n−1個の復調部425〜426と、パラレル/シリアル変換器427と、を備えている。
差動増幅器112は、データ変調パルスDP1をコイル106を介して受信し、データ変調パルス信号RS1を出力する。乗算器113は、基準パルス信号RSCとデータ変調パルス信号RS1とを乗算し、乗算信号MO1を出力する。復調部120は、乗算信号MO1を復調した復調信号DD1を出力する。
差動増幅器421は、データ変調パルスDP2をコイル415を介して受信し、データ変調パルス信号RS2を出力する。乗算器423は、基準パルス信号RSCとデータ変調パルス信号RS2とを乗算し、乗算信号MO2を出力する。復調部425は、乗算信号MO2を復調した復調信号DD2を出力する。
以下同様に、差動増幅器422は、データ変調パルスDPnをコイル416を介して受信し、データ変調パルス信号RSnを出力する。乗算器424は、基準パルス信号RSCとデータ変調パルス信号RSnとを乗算し、乗算信号MOnを出力する。復調部426は、乗算信号MOnを復調した復調信号DDnを出力する。
パラレル/シリアル変換器427は、復調信号DD1〜DDnをシリアル復調データDDに変換し制御部117に出力する。
この構成によれば、nビットのシリアルデータをパラレルデータに変換することにより同時に送受信することができるので、より高速にデータを送受信することができる。
(変形例3)パルス通信装置の変形例3について説明する。前記変形例2では、n個の乗算器113及び423〜424の一方の入力を基準パルス信号RSCとする場合について説明したが、基準パルス信号RSCの駆動能力を上げるためにバッファ回路などを配置する必要がある。
図5は、変形例3に係るパルス通信装置の構成を示す回路図である。図6は、変形例3に係るパルス通信装置の動作を示すタイミング図である。図5に示すように、パルス通信装置500は、n個のデータ変調パルスDP1〜DPnを送信する送信回路510と、n個のデータ変調パルスDP1〜DPnを受信する受信回路530と、から構成されている。
送信回路510は、第1実施形態の送信回路100を構成した発振器101、制御部102、基準パルス発生部103及びデータ変調パルス発生部104の他に、nビットのデータDAをn個のパラレルデータD1〜Dnに変換するシリアル/パラレル変換器511と、n個のEX−NOR回路512〜514と、n−1個のデータ変調パルス発生部515〜517と、を備えている。
データ変調パルス発生部104は、基準クロックCLKと1ビット目のデータD1(TD1)とからデータ変調パルスDP1を発生し、コイル106を介して送信する。
EX−NOR回路512は、1ビット目のデータD1(TD1)と2ビット目のデータD2とをEX−NORした信号TD2を出力する。データ変調パルス発生部515は、基準クロックCLKと信号TD2とからデータ変調パルスDP2を発生し、コイル518を介して送信する。
EX−NOR回路513は、信号TD2と3ビット目のデータD3とをEX−NORした信号TD3を出力する。データ変調パルス発生部516は、基準クロックCLKと信号TD3とからデータ変調パルスDP3を発生し、コイル519を介して送信する。
以下同様に、EX−NOR回路514は、信号TDn−1とnビット目のデータDnとをEX−NORした信号TDnを出力する。データ変調パルス発生部517は、基準クロックCLKと信号TDnとからデータ変調パルスDPnを発生し、コイル520を介して送信する。
受信回路530は、第1実施形態の受信回路110を構成した2つの差動増幅器111,112、乗算器113、復調部120、制御部117及び発振器118の他に、n−1個の差動増幅器531〜533と、n−1個の乗算器534〜536と、n−1個の復調部537〜539と、パラレル/シリアル変換器540と、を備えている。
差動増幅器112は、データ変調パルスDP1をコイル106を介して受信し、データ変調パルス信号RS1を出力する。乗算器113は、基準パルス信号RSCとデータ変調パルス信号RS1とを乗算し、乗算信号MO1を出力する。復調部120は、乗算信号MO1を復調した復調信号DD1を出力する。
差動増幅器531は、データ変調パルスDP2をコイル518を介して受信し、データ変調パルス信号RS2を出力する。乗算器534は、データ変調パルス信号RS1とデータ変調パルス信号RS2とを乗算し、乗算信号MO2を出力する。復調部537は、乗算信号MO2を復調した復調信号DD2を出力する。
差動増幅器532は、データ変調パルスDP3をコイル519を介して受信し、データ変調パルス信号RS3を出力する。乗算器535は、データ変調パルス信号RS2とデータ変調パルス信号RS3とを乗算し、乗算信号MO3を出力する。復調部538は、乗算信号MO3を復調した復調信号DD3を出力する。
以下同様に、差動増幅器533は、データ変調パルスDPnをコイル520を介して受信し、データ変調パルス信号RSnを出力する。乗算器536は、データ変調パルス信号RSn−1とデータ変調パルス信号RSnとを乗算し、乗算信号MOnを出力する。復調部539は、乗算信号MOnを復調した復調信号DDnを出力する。
パラレル/シリアル変換器540は、復調信号DD1〜DDnをシリアル復調データDDに変換し制御部117に出力する。
この構成によれば、変形例2の場合に基準パルス信号RSCの駆動能力を上げるためにバッファ回路などを配置する必要がなくなるので消費電力の増加を抑えることができ、nビットのシリアルデータをパラレルデータに変換することにより同時に送受信することができるので、より高速にデータを送受信することができる。
(変形例4)パルス通信装置の変形例4について説明する。前記第1実施形態では、2値位相のデータを送受信する場合について説明したが、多値位相のデータを送受信することもできる。本変形例では4値位相の送受信について説明するが、これに限定するものではない。
図7は、変形例4に係るパルス通信装置の構成を示す回路図である。図8(A)は、変形例4に係るパルス通信装置の設定を示すテーブル図である。図8(B)は、変形例4に係るパルス通信装置の動作を示すタイミング図である。図7に示すように、パルス通信装置700は、4値位相のデータ変調パルスTXを送信する送信回路710と、4値位相のデータ変調パルスTXを受信する受信回路720と、から構成されている。
送信回路710は、第1実施形態の送信回路100を構成した発振器101、制御部102及び基準パルス発生部103と、データ変調パルス発生部104の替わりに4相データ変調パルス発生部711と、を備えている。
4相データ変調パルス発生部711は、4相パルス発生器712と、シリアル/パラレル変換器713と、8つのスイッチ素子S1〜S8と、から構成されている。シリアル/パラレル変換器713は、送信する2ビットのデータDAを2個のパラレルデータD1,D2に変換する。8つのスイッチ素子S1〜S8は、図8(A)のテーブル図に示すように、パラレルデータD1,D2に基づき切り替えられ、データ変調パルスTX+/TX−を出力する。
受信回路720は、第1実施形態の受信回路110を構成した2つの差動増幅器111,112及び乗算器113と、復調部120の替わりに4相復調部721と、制御部117と、発振器118と、を備えている。
4相復調部721は、ローパスフィルタ722と、3つのコンパレータ723,724,725と、3つのサンプルホールド回路726,727,728と、NOR回路729と、パラレル/シリアル変換器730と、を備えている。
この構成によれば、多値位相のデータを同時に送受信することができる。
(変形例5)パルス通信装置の変形例5について説明する。図9は、パルス通信装置を備えた電子機器の一例である携帯電話900と充電台920の外観図である。携帯電話900及び充電台920は、送受信アンテナ921と、パルス通信装置923と、電力伝送用コイル922と、をそれぞれ備えている。この構成によれば、充電台920側に携帯電話900側を位置を合わせて置くことにより、電力伝送と同時に高速なデータ通信が可能となる。
(変形例6)パルス通信装置の変形例6について説明する。図10(A)は、パルス送信装置を備えた電子機器である送信機の構成を示す概略図であり、図10(B)は、パルス受信装置を備えた電子機器である受信機の構成を示す概略図である。送信機1000は、送信回路100(または300)と、基準パルスBPを送信する第1の送信部であるコイル1001と、データ変調パルスDMPを送信する第2の送信部であるコイル1002と、を含んで構成されている。受信機1010は、受信回路110と、基準パルスBPを受信する第1の受信部であるコイル1011と、データ変調パルスDMPを受信する第2の受信部であるコイル1012と、を含んで構成されている。送信機1000と受信機1010は、近距離に置いた場合にコイル1001とコイル1011、コイル1002とコイル1012が電磁結合により基準パルスBPとデータ変調パルスDMPとを送受信することができる。
(変形例7)パルス通信装置の変形例7について説明する。図11は、パルス送受信装置の構成を示す概略図である。パルス送受信装置1100は、送信回路100(または300)と、受信回路110と、第1の送受信部であるコイル1111と、第2の送受信部であるコイル1112と、スイッチ回路1113と、を含んで構成されている。スイッチ回路1113は、制御信号SWに基づき、送信回路100とコイル1111及びコイル1112とを接続状態にし、または、受信回路110とコイル1111及びコイル1112とを接続状態にするように切り替えることができる。例えば、図9において、2つのパルス通信装置923をパルス送受信装置1100で構成し、一方のパルス送受信装置1100を送信回路100とコイル1111及びコイル1112とを接続状態にし、他方のパルス送受信装置1100を受信回路110とコイル1111及びコイル1112とを接続状態にするように各々の制御信号SWを設定すればよい。
1…パルス通信装置、100…送信回路、101…発振器、102…制御部、103…基準パルス発生部、104…データ変調パルス発生部、105,106…コイル、110…受信回路、111,112…差動増幅器、113…乗算器、114…ローパスフィルタ、115…コンパレータ、116…サンプルホールド回路、117…制御部、118…発振器、120…復調部、300…送信回路、301…スイッチ回路、400…パルス通信装置、410…送信回路、411…シリアル/パラレル変換器、412〜413…データ変調パルス発生部、420…受信回路、421〜422…差動増幅器、423〜424…乗算器、425〜426…復調部、427…パラレル/シリアル変換器、500…パルス通信装置、510…送信回路、511…シリアル/パラレル変換器、515〜517…データ変調パルス発生部、530…受信回路、531〜533…差動増幅器、534〜536…乗算器、537〜539…復調部、540…パラレル/シリアル変換器、700…パルス通信装置、710…送信回路、711…4相データ変調パルス発生部、712…4相パルス発生器、713…シリアル/パラレル変換器、720…受信回路、721…4相復調部、722…ローパスフィルタ、723〜725…コンパレータ、726〜728…サンプルホールド回路、729…NOR回路、730…パラレル/シリアル変換器、900…携帯電話、920…充電台、921…送受信アンテナ、922…電力伝送用コイル、923…パルス通信装置、1000…送信機、1010…受信機、1100…パルス送受信装置。
Claims (13)
- 基準クロックに基づき基準パルスを発生する基準パルス発生部と、
前記基準クロックに基づき発生した前記基準パルスの位相を、送信するデータに基づき変調してデータ変調パルスとして出力するn個(nは1以上の整数)のデータ変調パルス発生部と、
を含む送信回路と、
前記送信回路が発生した前記n個のデータ変調パルス及び前記基準パルスの中から1対のパルスを乗算し乗算信号を出力するn個の乗算器と、
前記乗算信号から前記データを復元するn個の復調部と、
を含む受信回路と、
を含む、
ことを特徴とするパルス通信装置。 - 請求項1に記載のパルス通信装置において、前記データ変調パルス発生部は、前記基準パルス発生部が発生した前記基準パルスの位相を、送信するデータに基づき変調してデータ変調パルスとして出力するスイッチ回路であることを特徴とするパルス通信装置。
- 請求項1に記載のパルス通信装置において、前記受信回路の前記n個の乗算器の一方の入力は、前記送信回路が発生した前記基準パルスであることを特徴とするパルス通信装置。
- 請求項1に記載のパルス通信装置において、前記受信回路の前記n個の乗算器に含まれる所定の乗算器の一方の入力は、前記送信回路が発生した前記基準パルスであり、前記n個の乗算器に含まれる前記所定の乗算器以外の乗算器は、前記n個のデータ変調パルスの中から1対のパルスを乗算することを特徴とするパルス通信装置。
- 請求項1に記載のパルス通信装置において、前記データ変調パルス発生部は、多値位相の変調を行い、前記復調部は、多値位相の復調を行うことを特徴とするパルス通信装置。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載のパルス通信装置を備えたことを特徴とする電子機器。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載のパルス通信装置に含まれる前記送信回路と、
前記基準パルスを送信する第1の送信部と、
前記データ変調パルスを送信する第2の送信部と、
を含むことを特徴とするパルス送信装置。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載のパルス通信装置に含まれる前記受信回路と、
前記基準パルスを受信する第1の受信部と、
前記データ変調パルスを受信する第2の受信部と、
を含むことを特徴とするパルス受信装置。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載のパルス通信装置に含まれる前記送信回路と、
請求項1から5のいずれか一項に記載のパルス通信装置に含まれる前記受信回路と、
前記基準パルスを送受信する第1の送受信部と、
前記データ変調パルスを送受信する第2の送受信部と、
前記第1の送受信部及び前記第2の送受信部に前記送信回路または前記受信回路のいずれかを切り替えて接続するスイッチ回路と、
を含むことを特徴とするパルス送受信装置。 - 請求項7に記載のパルス送信装置を備えたことを特徴とする電子機器。
- 請求項8に記載のパルス受信装置を備えたことを特徴とする電子機器。
- 請求項9に記載のパルス送受信装置を備えたことを特徴とする電子機器。
- 基準クロックに基づき基準パルスを発生する基準パルス発生工程と、
前記基準クロックに基づき発生した前記基準パルスの位相を、送信するデータに基づき変調してデータ変調パルスとして出力するn個(nは1以上の整数)のデータ変調パルス発生工程と、
を含む送信工程と、
前記送信工程により発生した前記n個のデータ変調パルス及び前記基準パルスの中から1対のパルスを乗算し乗算信号を出力するn個の乗算工程と、
前記乗算信号から前記データを復元するn個の復調工程と、
を含む受信工程と、
を含む、
ことを特徴とするパルス通信方法。
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