WO2007139131A1 - バースト発振装置、バースト発振方法及び測距通信システム - Google Patents

Abstract

　バースト発振装置２０は、データ発生部２１と、演算部１１と、信号選択部４０と、バースト発生部５０とから構成され、データ発生部２１からは通信用データを基に符号化された符号化データが出力される。信号選択部４０では、ＰＰＭによって所定の繰返し周期毎のパルス発出タイミングをランダムに遅延させるとともに、ＰＳＫ変調によって微小時間だけさらにランダムに遅延させることで、平均電力スペクトル密度のピーク値の低減化を実現している。

Description

明 細 書

バースト発振装置、バースト発振方法及び測距通信システム

技術分野

[0001] 本発明は、バースト発振装置、バースト発振方法及び測距通信システムに関するも のである。

背景技術

[0002] 電波を用いた距離測定、すなわちレーダ機能は既に多くの技術が開示されている 。例えば、測距機能として単調に繰返し送信されるパルスを用いたレーダ等が知られ ている。また、近年新しいコンセプトの無線通信技術として、数 GHzの帯域を利用し た超広帯域無線システムである UWB (Ultra Wide - Band)無線システムが注目さ れており、通信だけでなく距離測定等にも適用が検討されている。

[0003] UWB無線システムでは、 1つの装置が数 GHzにわたる周波数帯域を利用すること から、固定無線網、地球探査衛星など、既存の狭帯域システムへの与干渉を低減す る必要がある。この与干渉を低減する指標として、平均電力スペクトル密度のピーク 値に対する規制が検討されている。すなわち、 1MHzの分解能で観測した場合の等 方輻射電力（EIRP)で、平均電力スペクトルの最大値が所定の帯域内、例えば 24G Hz〜29GHzの範囲で—41dBm/MHzを超えないこと、といった規制（スペクトル マスク）が検討されている。

[0004] 所定の繰返し周期でパルスを送信した場合、平均電力スペクトル密度には 1Z (パ ルス繰返し周期）間隔で線スペクトルが発生する。上記のスペクトルマスクを超えない よう平均電力スペクトル密度の最大値を低減するには、この線スペクトルのピーク値を 低減する必要があり、例えばパルス繰返し周期をランダムにするスクランブル処理を 行うのが効果的である。

[0005] 平均電力スペクトル密度に対する規制では、スペクトル観測が所定の UWB帯域を 1MHz単位で行われることから、繰返し周期が 1 μ s以上（1MHz以下）の場合には、 平均電力スペクトル密度の低減効果として意味を持たない。また、平均電カスペタト ル密度は、数十 msの観測における平均値が考慮されることから、線スペクトルのピー ク値は、パルス繰返し周期を短く（繰返し周波数を高く）するほど高くなつてしまう。

[0006] 一方、車載用近接レーダの場合には、ノ ルス繰返し周期に対して下限が設けられ る。即ち、車載用近接レーダでは、 30m程度の測距が要求されることから、単一パル スの往復時間内に 2つ以上のパルスが送信されな ヽようにパルス繰返し周期を設計 する必要がある。例えば、光速を 3 X 10⁸[m/s]、とすると、パルスの送出間隔は下記 の式 1で与えられる周期 Tminが下限となる。

[0007] Tmin = 30[m] X 2 (往復） ÷ (3 X 10⁸)

= 200[ns] (繰返し周波数5 [MHz]) (式 1)

よって、車載用近接レーダのノ ルス繰返し周期を 200ns〜l μ sの範囲で検討する 必要がある。

[0008] 特許文献 1では、 UWB無線システムとして、車両の周辺を監視するよう構成された 車載用近接レーダが開示されており、ここでは、 1台の近接レーダを用いて距離測定 を行う技術が記載されて ヽる。上記の平均電力スペクトル密度の最大値を低減する ために、特許文献 1に記載の車載用近接レーダでは、パルス繰返し周期に対しプロ グラマブルジッタ装置によるスクランブル処理を利用する方式が提案されて 、る。この スクランブル処理は、平均送信電力スペクトル密度に発生する線スペクトルのピーク 値を低減させる効果がある。

[0009] また、測距機能と通信機能を同時に実現する装置の開発も進められており、例えば 特許文献 2では両機能を同じ装置で実現している。特許文献 2では、 UWB無線通信 装置を用いたデータ通信を行うにあたって、他の無線通信等との干渉を回避するた めに、予め測距機能を用いて通信範囲を決定し、それに基づいて送信出力を決定 するようにしている。

[0010] また、無線通信の高周波信号を得る方法には、直接変調方式のようにデータ信号 により直接、高周波信号を変調する方式と、ヘテロダイン方式のようにデータ信号に より低周波で変調した後に周波数変調により必要な高周波信号を得る方式が考えら れる。両者を比較すると、回路規模、コストなどの観点から直接変調方式の方が有利 である。直接変調方式を実施する場合、パルス信号を連続発振器により生成された 高周波搬送波によって所望の高周波数帯域へアップコンバートするため、ローカルリ ーク信号によって定常的に無変調キャリアが出現しているためパルスのオンオフ比が 劣化するという問題がある。また、広帯域変調時には変調信号に比べてローカルリー ク信号の線スペクトル電力が大き 、ので規定のスペクトル条件を満足できな 、、 t ヽ つた問題も発生する。このため、非特許文献 1にあるような、バースト発振器が提案さ れている。

[0011] 非特許文献 1のバースト発振器はトリガ信号に基づき、所定の期間だけ高周波発振 器の電源を投入し、直接短時間の RF信号を得るようにしている。

特許文献 1：特開 2005 - 24563号公報

特許文献 2 :特開 2003— 174368号公報

非特許文献 1 :T. Teshirogi, S. Saito, M.Uchino, M. Ejima, K. Hamaguchi, H.Ogawa and R. Kohno, A residual-carrier-free burst oscillator for automotive UWB radar a pplications, electronics Letters, Vol. 41, No. 9, pp. 535—536, April 2005.

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0012] し力しながら、上記の従来の技術では以下のような問題があった。特許文献 1に記 載の車載用近接レーダでは、固定の繰返し周期で発生するパルスを、プログラムを 用いて遅延させることで、スクランブル処理を行わせるようにしている。し力し、固定の 繰返し周期に対しプログラムによる遅延を付加するだけでは、平均電力スペクトル密 度のピークを十分に低減させることはできな 、。

[0013] また、ランダムジッタによる線スペクトルの拡散効果を検討している力 車載用近接 レーダのパルス繰返し周期の好ましい範囲に基づき、 200ns〜300nsの間隔でパル ス発出タイミングをランダム化することとなるが、このような範囲では、十分な拡散効果 が得られない。

[0014] さらに、ランダム化のために遅延量を付加すると、その最小値力 決まる周波数間 隔で線スペクトルが発生する力 この線スペクトルが平均電力スペクトル密度の高 ヽ レベルの位置に生じるため、平均電力スペクトル密度の十分な低減効果が得られな い。

[0015] さらに、車載用近接レーダでは、周辺に存在する物体の有無を効率よく収集する必 要があるため、 1台の車両に複数のレーダを搭載して同時に稼動させることが要求さ れる。この場合、自車に搭載されたレーダ間で電波干渉が生じないようにする必要が あるが、特許文献 1に記載の近接レーダでは、電波干渉が発生するため同時稼動台 数を増やすことができな 、。

[0016] 一方、測距機能と通信機能を同時に実現する従来の装置では、測距機能を有する 装置と通信機能を有する装置とを別々に設置して組み合わせていた。あるいは、両 機能を持つ装置を一体ィ匕しているが、両機能を同時に使用可能とするのではなぐ 切り替えて用いるようにしていた (特許文献 2)。そのため、装置を小型 ·軽量ィ匕するの が困難という問題があった。また、両機能を同時に使うことができないために、たとえ ば通信中に通信相手の移動を知る、といったより高度な利用方法が実現できなかつ た。

[0017] さらに、非特許文献 1では、電力スペクトル密度を低減方法するための高度な利用 形態の検討がなされて 、なかった。

[0018] そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、平均電力ス ベクトル密度を低減するとともに、測距と通信とを並行して処理可能な、高機能なバ 一スト発振装置、バースト発振方法及び測距通信システム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

[0019] 本発明のバースト発振装置の第 1の態様は、データ発生部と、所定の繰返し周期 でトリガ信号を発生する演算部と、前記データ発生部からデータを入力し、所定の最 小遅延時間に前記データに基づいて決定される整数値を掛けて算出される長さを有 する第 1の遅延時間に対応する第 1遅延時間信号を作成するとともに、前記データに 基づ!、て前記所定の最小遅延時間よりも短!、長さを有する第 2の遅延時間を付与す るか否かに対応する第 2遅延選択信号を作成する変調信号作成部と、前記変調信 号作成部及び前記演算部からそれぞれ前記第 1遅延時間信号及び前記トリガ信号 を入力し、前記第 1遅延時間信号に基づいて、前記第 1の遅延時間だけ遅延された 発出タイミングでトリガ信号を発出する PPM手段と、前記変調信号作成部及び前記 PPM手段からそれぞれ前記第 2遅延選択信号及び前記トリガ信号を入力し、前記第 2遅延選択信号に基づいて前記第 2の遅延時間をトリガ信号の発出タイミングに付与 するか否かを選択し、トリガ信号の発出タイミングを調整する PSK手段と、発振器を 備え、前記 PSK手段から前記トリガ信号を入力し、前記トリガ信号に基づき前記発振 器を発振させてバースト信号を出力するバースト発生部とを備えることを特徴とする。

[0020] 本発明のバースト発振装置の別の態様は、前記第 2の遅延時間は、前記発振器の 固有周波数に対応する周期の半分と略等しい時間であることを特徴とする。

[0021] 本発明のバースト発振装置のさらに別の態様は、前記 PSK手段は、前記第 2の遅 延時間を付与する微小遅延手段を備えることを特徴とする。

[0022] 本発明のバースト発振装置のさらに別の態様は、前記バースト発生部は、異なる固 有周波数の発振器を 2以上備え、前記 PSK手段が前記発振器に対応して 2以上設 けられ、前記 PSK手段の各々に備えられた前記微小遅延手段は、対応する前記発 振器の固有周波数に対応する周期の半分と略等しい前記第 2の遅延時間を付与す るよう構成されて 、ることを特徴とする。

[0023] 本発明のバースト発振装置のさらに別の態様は、前記変調信号作成部が、前記デ ータに基づいて、前記第 1遅延時間信号、前記第 2遅延選択信号に加えてさらに周 波数選択信号を作成し、

前記周波数選択信号に基づ!ヽて前記発振器の!/ヽずれかを選択し、選択された前記 発振器に前記トリガ信号を入力して発振させることを特徴とする。

[0024] 本発明のバースト発振装置のさらに別の態様は、前記発振器は、前記トリガ信号を 入力すると 500ps以上 3ns以下の持続時間のみ発振することを特徴とする。

[0025] 本発明のバースト発振装置のさらに別の態様は、前記発振器は、 24GHz以上 29

GHz以下の固有周波数を有することを特徴とする。

[0026] 本発明のバースト発振装置のさらに別の態様は、前記最小遅延時間は、 10ns以上

100ns未満であることを特徴とする。

[0027] 本発明のバースト発振装置のさらに別の態様は、前記データ発生部は、通信用デ ータを出力することを特徴とする。

[0028] 本発明のバースト発振装置のさらに別の態様は、前記データ発生部は、擬似乱数 を出力することを特徴とする。 [0029] 本発明の測距通信システムの第 1の態様は、上記いずれかの態様のバースト発振 装置と、前記バースト発振装置から出力された前記バースト信号を送信する送信アン テナと、受信アンテナと、前記受信アンテナで受信した受信信号を入力して所定の 処理を行う受信処理部とを備えることを特徴とする。

[0030] 本発明の測距通信システムの別の態様は、前記受信処理部が、測距手段と通信手 段とを備え、前記測距手段と前記通信手段とを並行して実行処理することを特徴とす る。

[0031] 本発明のバースト発振方法の第 1の態様は、所定の最小遅延時間に入力されるデ ータに基づいて決定される整数値を掛けて算出される長さを有する第 1の遅延時間 に対応する第 1遅延時間信号を作成するとともに、前記入力されるデータに基づいて 前記所定の最小遅延時間よりも短い長さを有する第 2の遅延時間を付与するか否か に対応する第 2遅延選択信号を作成し、前記第 1遅延時間信号に基づいてトリガ信 号の発出タイミングを制御することによって前記トリガ信号をパルス位置変調し、前記 パルス位置変調された前記トリガ信号の前記発出タイミングを前記第 2遅延選択信号 に基づいてさらに PSK変調し、前記 PSK変調された前記トリガ信号に基づいて、発 振器を用いて該発振器の固有周波数を中心周波数とするバースト信号を発振させる ことを特徴とする。

[0032] 本発明のバースト発振方法の別の態様は、前記第 2の遅延時間は、前記発振器の 固有周波数に対応する周期の半分と略等しい時間であることを特徴とする。

[0033] 本発明のバースト発振方法の別の態様は、前記データに基づいてさらに周波数選 択信号を作成し、 2以上の異なる周波数の 、ずれかを前記周波数選択信号に基づ いて選択し、前記選択された周波数を中心周波数とする前記バースト信号を発振さ せることを特徴とする。

発明の効果

[0034] 以上説明したように本発明によれば、ノ ルスの繰返し周波数に対し所定のスクラン ブル処理を付加することにより、平均電力スペクトル密度の低減が可能な、高機能な バースト発振装置及びバースト発振方法を提供することができる。また、本発明によ れば、測距と通信とを並行して処理可能な測距通信システムを提供することができる 図面の簡単な説明

[0035] [図 1]本発明の実施形態に係る測距通信システムの構成を示すブロック図である。

[図 2]信号選択部の構成を示すブロック図である。

[図 3]バースト発生部の構成を示すブロック図である。

[図 4]受信処理部の構成を示すブロック図である。

[図 5]本発明の別の実施形態に係る測距通信システムの構成を示すブロック図である 符号の説明

[0036] 10、 60 測距通信システム

11 演算部

11a 測距部

l ib 通信部

12 タイミング調整部

13 送信増幅器

14 送信アンテナ

15 受 f— フノアナ

16 受信増幅器

20 バースト発振装置

30 受信処理部

31 測距処理部

32 通信処理部

33 フイノレタ

34、 36 検波器

35 ADコンノータ

37 コンノ レータ

40 信号選択部

41 変調信号作成部 42 PPM手段

43 PSK手段

44 周波数選択手段

45 微小遅延手段

46 切替手段

50 バースト発生部

51 発振器

52 発振制御手段

53 RF合成器

61 周波数選択スィッチ

発明を実施するための最良の形態

[0037] 図面を参照して本発明の好ましい実施の形態におけるバースト発振装置、バースト 発振方法及び測距通信システムの構成について詳細に説明する。なお、同一機能 を有する各構成部については、図示及び説明簡略ィ匕のため、同一符号を付して示 す。

[0038] 本発明のバースト発振装置は、持続時間が 500ps乃至 3nsの高周波バースト信号 を発振するものであり、平均電力スペクトル密度のピーク値に対する規制 (スペクトル マスク）を満足させるために、好適なスクランブル処理を行うよう構成されている。また 、本発明のバースト発振装置を用いた測距通信システムでは、バーストを発生するタ イミングにデータを重畳することで、測距と通信を並行して行えるようにして 、る。

[0039] 本発明のバースト発振装置を車載用近接レーダとして用いる場合、パルス繰返し周 期を 200ns (5MHz)〜l s (lMHz)の範囲で検討する必要がある。本発明のバー スト発振装置は、平均電力スペクトル密度のピーク値の低減効果が期待できる上記 範囲の繰返し周期において、パルス位置変調等を行うことによって平均電カスペタト ル密度の低減ィ匕を実現している。上記のノ ルス繰返し周期においては、送出される インパルスのピーク電力を低く設定することが可能となり、高周波部品のコスト低減に 寄与することができる。

[0040] 図 1は、本発明の実施の形態に係る測距通信システムの構成を示すブロック図であ る。本実施形態の測距通信システム 10は、バースト発振装置 20と、タイミング調整部 12と、送信増幅器 13と、送信アンテナ 14と、受信アンテナ 15と、受信増幅器 16と、 受信処理部 30とを備えている。測距通信システム 10は、車両に搭載され、通信相手 までの距離の測定 (測距)とその間の通信を並行して行えるように構成されて 、る。

[0041] バースト発振装置 20は、データ発生部 21と、演算部 11と、信号選択部 40と、バー スト発生部 50とから構成されている。本実施形態の測距通信システム 10は、測距と 通信を並行して行うよう構成されており、データ発生部 21からは通信用データを基に 符号化された符号化データが出力される。本発明の別の実施形態として、測距のみ を行うよう構成する場合には、データ発生部 21が擬似乱数を出力するようにすること ができる。

[0042] 信号選択部 40の構成を、図 2に示すブロック図を用いて説明する。信号選択部 40 は、変調信号作成部 41と PPM手段 42と、 PSK手段 43と周波数選択手段 44とを備 えている。変調信号作成部 41は、データ発生部 21から入力した符号化データに基 づいて変調信号を作成する。この変調信号は、 PPM手段 42に対する制御信号であ る遅延時間信号と、 PSK手段 43に対する制御信号である微小遅延選択信号と、周 波数選択手段 44に対する制御信号である周波数選択信号とからなつている。

[0043] PPM手段 42は、所定の繰返し周期毎のパルス発生タイミングに演算部 11からトリ ガ信号を入力するとともに、変調信号作成部 41から変調信号の一つである遅延時間 信号を入力し、所定の繰返し周期に対し上記の遅延時間だけ遅らせてトリガ信号を 発出する。この遅延時間は、変調信号作成部 41において所定の最小遅延時間に符 号ィ匕データ力 決定される整数値を掛けて算出される。所定の最小遅延時間として、 1 Ons以上 1 OOns未満の数十 ns程度に設定するのがよい。

[0044] PPM手段 42においてトリガ信号発出タイミングに付加される遅延時間は、データ 発生部 21から出力される符号ィ匕データに基づいて算出されることから、その時間長 力 Sランダムになることが期待される。このように、所定の繰返し周期毎のトリガ信号発 出タイミングをランダムに遅延させることによって、平均電力スペクトル密度にぉ 、て 1 / (繰返し周期）の周波数幅毎に出現する線スペクトルのピーク値を低減することが 可能となる。但し、 1Z (最小遅延時間）の周波数幅毎に別の線スペクトルが出現する 力 これはちとのピーク値よりち低減されている。

[0045] PSK手段 43は、 PPM手段 42から発出されたトリガ信号を入力するとともに、変調 信号作成部 41から別の変調信号である微小遅延選択信号を入力し、この微小遅延 選択信号がオンの場合には、パルス発生タイミングを PPM手段 42にお ヽて付加さ れる上記所定の最小遅延時間よりも短い所定の微小時間だけさらに遅延させてトリガ 信号を発出する。 PSK手段 43は、後述のバースト発生部 50に備えられた固有周波 数 fiの各発信器に対応して微小遅延手段 45 (i)を備えており、微小遅延選択信号が オンの場合には、切替手段 46を図面下側に切替えて、微小遅延手段 45 (i)を経由 するトリガ信号を選択することで、所定の微小時間だけ遅延させてトリガ信号を発出さ せるようにしている。上記の微小時間の遅延を実現するために、微小遅延手段 45 (i) は所定長さの遅延経路で形成されるようにすることができる。

[0046] 上記の微小時間は、発振器の固有周波数 fiに対応する周期（lZfi)の半分程度と するのが好ましぐ例えば発振器の固有周波数を 25GHzとした場合、上記の微小時 間は 20ps程度となる。バースト発振装置 20から発出されるパルス信号は、上記の微 小時間の約 50倍の Ins程度パルス幅を有していることから、位相の変化をトリガ信号 のタイミングで実現する PSK手段 43によって PSK変調を実現することができる。

[0047] 一方、上記の微小遅延選択信号は、データ発生部 21から出力される符号ィ匕データ に基づいてオン Zオフとされることから、微小遅延選択信号もランダムに設定される。 その結果、 PSK手段 43は、トリガ信号発出タイミングに対する上記の微小遅延をラン ダムに行うことができる。これにより、 PPM手段 42による処理で新たに出現した数十 n s程度の遅延時間に基づく線スペクトルを、さらに周波数拡散させることができ、平均 電力スペクトル密度のピーク値を一層低減させることが可能となる。以上のように、 PP M及び PSKが夫々有する周波数拡散効果をトリガ信号と!/、う 1種類の信号の遅延量 制御により行うことができる。

[0048] 周波数選択手段 44は、変調信号作成部 41からさらに別の変調信号である周波数 選択信号を入力し、 PSK手段 43からトリガ信号を入力すると、このトリガ信号を周波 数選択信号で選択された固有周波数の発振器に入力するよう、バースト発生部 50 への出力経路を選択する。これにより周波数選択手段 44は、発振パルスの周波数を 符号ィ匕データに基づいて離散的に変化させる FSK (Frequency Shift Keying)変調を 実現している。本実施形態では、周波数選択手段 44を信号選択部 40に備えるよう にし、ここで発振器を選択してバースト発生部 50にトリガ信号を出力するようにしてい る力 発振器の選択をバースト発生部 50で行わせるようにしてもょ 、。

[0049] バースト発生部 50の構成を、図 3に示すブロック図を用いて説明する。バースト発 生部 50は、固有周波数が異なる複数の発振器 51 (固有周波数が fiの発振器を 51 (i )とする）を備えており、発振制御手段 52が発振器 51の発振を制御している。発振制 御手段 52は、信号選択部 40から発振器 51のそれぞれに対するトリガ信号を入力し 、いずれかのトリガ信号の立ち上がりエッジ (又は立ち下がりエッジ)を検知すると、所 定の持続時間だけ該当する発振器 51を直接発振させる。発振器 51を発振させる所 定の持続時間は 500ps〜3ns程度であり、この期間だけ該当する発振器 51の電源 をオンとすることで 500ps〜3ns程度の持続時間の高周波バースト信号が発出される 。上記の通り、バースト発生部 50から発出されるパルスは FMパルスであり、 RF合成 器 53から送信増幅器 13に出力され、送信増幅器 13で増幅された後送信アンテナ 1 4から外部に送信される。

[0050] 個々の発振器 51 (0)〜51 (n)のそれぞれの固有周波数 fO〜fnは、 UWBのスぺク トルマスクの規制に従って、例えば 24GHz〜29GHzの範囲内に設定することができ る。この範囲内で異なる中心周波数 fO〜fnのパルスを発振させることで、上記の周波 数帯域を有効に利用することができる。また、中心周波数の異なるパルスが発出され ることから、時間領域での制約がはずれ、 30mの範囲を測定する場合であっても、 5 MHzを超える頻度でインパルス送出が可能となる。これにより、自システム内の干渉 を低減し、同時稼動可能台数を増加することが可能となる。

[0051] 上記のように本発明によれば、符号ィ匕データに基づく PPMによって、平均電力ス ベクトル密度がランダムに周波数拡散され、これによりピーク電力を低減する効果が 得られる。従って、スペクトルマスク規制の厳しい UWB無線において、本発明のバー スト発振装置は有効なパルス発振手段を提供することができる。また、本発明の測距 通信システムでは、 PPM方式によりデータを送信しつつインパルスをスクランブルす ることで、他のレーダセンサ等との混信を防止することが可能となる。 [0052] 上記実施形態では、 PPMに加えて PSK変調及び FSK変調を行うことにより、平均 電力スペクトル密度のピーク電力をさらに低減する効果が得られており、スペクトルマ スク規制を満足させつつ、自車の別のレーダセンサとの干渉防止や、既存の他シス テムへの与干渉低減を実現することが可能となって 、る。

[0053] 次に、受信側の処理について、図 1のブロック図を用いて説明する。受信アンテナ 1 5で受信したパルス信号を受信増幅器 16で増幅し、これを受信処理部 30に伝送す る。受信処理部 30は、受信したパルス信号に対し、測距のために行う信号処理と通 信のために行う信号処理を並行して行える構成として 、る。測距のための信号処理 では、処理の開始タイミング等を適切に判断する必要があり、そのためにタイミング調 整部 12から開始タイミングを判断するための信号を入力している。

[0054] タイミング調整部 12は、演算部 11からの制御信号に従って、信号選択部 40の PP M手段 42で発出タイミングが調整された後のトリガ信号を入力し、このトリガ信号を起 点に受信パルスのサンプリングを行わせるためのクロック信号を受信処理部 30に出 力する。このサンプリング開始タイミングは、発振器 51の固有周波数 fO〜fn毎に決 定される。受信処理部 30は、タイミング調整部 12から上記のクロック信号を入力し、こ れに従って測距のための信号処理を行う。

[0055] 受信処理部 30の構成を、図 4に示すブロック図を用いて説明する。受信処理部 30 は、測距処理部 31と通信処理部 32とから構成されており、測距処理部 31には周波 数 fO〜fn毎に設けられた fOフィルタ 33 (0)〜fnフィルタ 33 (n)と、検波器 34 (0)〜 検波器 34 (n)、及び ADコンバータ (ADC)35 (0)〜35 (n)が備えられて!/、る。また、 通信処理部 32には検波器 36とコンパレータ 37が備えられている。

[0056] 測距処理部 31では、受信増幅器 16からの出力信号を fOフィルタ 33 (0)〜fnフィル タ 33 (n)を通過させることで、各々の周波数帯の電力スペクトルを抽出し、検波器 34 (0)〜検波器 34 (n)で各々の出力波を検出させている。受信したパルスの中心周波 数が例えば周波数その場合には、検波器 34 (i)でパルス波が検出され、その他の検 波器ではパルス波は検知されない。検波器 34 (0)〜検波器 34 (n)による検知信号 は、 ADコンバータ 35 (0)〜35 (n)に出力され、ここでディジタル値に変換されて演 算部 11に備えられた測距部 11aに送られる。尚、 ADコンバータ 35と、検波器 34の 間にマルチプレクサを挿入することで、 ADコンバータ 35の数を削減しても良い。

[0057] ADコンバータ 35 (0)〜35 (n)における処理では、タイミング調整部 12からそれぞ れのサンプリングを行うためのクロック信号を入力し、これに従って検波器 34 (0)〜検 波器 34 (n)からの信号を AD変換してサンプリングを行う。これにより、演算部 11の測 距部 11aにおいてパルス信号が送信されて力も受信するまでの時間を検知し、これ 力も対象物までの距離を算出することが可能となる。

[0058] 一方通信処理部 32では、受信した信号の周波数帯にかかわらず検波器 36で検波 し、検波した信号をコンパレータ 37に出力してデータ判定を行わせる。コンパレータ 37は、受動的に反応するコンパレータであって、全周波数帯域の信号の有無を検知 することが可能となっている。コンパレータ 37では、検波器 36で検波された信号を所 定の基準値と比較し、これにより例えば OZ1のデータ判定を行って演算部 11に備え られた通信部 l ibに出力する。コンパレータ 37により、 PPMされた符号化データの 復調が可能となる。

[0059] 上記のように、受信処理部 30に測距処理部 31と通信処理部 32を設け、測距と通 信を並行して処理できるようにすることで、測距機能と通信機能とを一体化して処理 可能な測距通信システムを提供することできる。これにより、測距機能によって通信相 手を検知すると同時に、検知された通信相手との通信を開始することが可能となる。 またこの発明によれば、通信中に通信相手が移動した場合でも、測距機能で通信相 手の移動を直ちに検知することが可能となり、通信を適切に処理させることが可能と なる。

[0060] 本発明のバースト発振装置の別の実施形態を、図 5を用いて以下に説明する。本 実施形態のバースト発振装置 60では、 PSK手段 43を周波数 fO〜fn毎に設け、各 P SK手段 43 (0)〜43 (n)の出力信号を図 3の発振制御手段 52に出力するようにして V、る。また、各 PSK手段 43 (0)〜43 (n)のそれぞれに設けられた微小遅延手段 45 ( 0)〜45 (n)は、それぞれの固有周波数に対応する周期の半分程度の遅延を有する 遅延線路を備えた構成として 、る。

[0061] バースト発振装置 60は、 PSK手段 43の出力側にさらに周波数選択スィッチ 61を 設けている。周波数選択スィッチ 61も、 PSK手段 43 (0)〜43 (n)のそれぞれに設け ており、各発振器 51 (0) )〜51 (n)へのトリガ信号を独立してオン Zオフできるように している。これにより、 2以上の発振器 51を同時に発振させることも可能となる。

[0062] 同時に 2以上の発振器 51を発振させても、それぞれ固有周波数が異なり、かつ平 均電力スペクトル密度が低減されて 、ることから、同一の周波数帯域を占有する他シ ステムに与える干渉 (与干渉)だけでなぐ自システム内の干渉も低減することができ る。その結果、同時稼動可能台数を増加することが可能となる。

[0063] なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るバースト発振装置、バースト発 振方法及び測距通信システムの一例を示すものであり、これに限定されるものではな い。本実施の形態におけるバースト発振装置、バースト発振方法及び測距通信シス テムの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で 適宜変更可能である。

Claims

請求の範囲

[1] データ発生部と、

所定の繰返し周期でトリガ信号を発生する演算部と、

前記データ発生部からデータを入力し、所定の最小遅延時間に前記データに基づ いて決定される整数値を掛けて算出される長さを有する第 1の遅延時間に対応する 第 1遅延時間信号を作成するとともに、前記データに基づいて前記所定の最小遅延 時間よりも短い長さを有する第 2の遅延時間を付与するか否かに対応する第 2遅延 選択信号を作成する変調信号作成部と、

前記変調信号作成部及び前記演算部からそれぞれ前記第 1遅延時間信号及び前 記トリガ信号を入力し、前記第 1遅延時間信号に基づいて、前記第 1の遅延時間だけ 遅延された発出タイミングでトリガ信号を発出する PPM手段と、

前記変調信号作成部及び前記 PPM手段からそれぞれ前記第 2遅延選択信号及 び前記トリガ信号を入力し、前記第 2遅延選択信号に基づいて前記第 2の遅延時間 をトリガ信号の発出タイミングに付与する力否かを選択し、トリガ信号の発出タイミング を調整する PSK手段と、

発振器を備え、前記 PSK手段から前記トリガ信号を入力し、前記トリガ信号に基づ き前記発振器を発振させてバースト信号を出力するバースト発生部と

を備えることを特徴とするバースト発振装置。

[2] 前記第 2の遅延時間は、前記発振器の固有周波数に対応する周期の半分と略等

LV、時間であることを特徴とする請求項 1に記載のバースト発振装置。

[3] 前記 PSK手段は、前記第 2の遅延時間を付与する微小遅延手段を備える

ことを特徴とする請求項 1に記載のバースト発振装置。

[4] 前記バースト発生部は、異なる固有周波数の発振器を 2以上備え、

前記 PSK手段が前記発振器に対応して 2以上設けられ、

前記 PSK手段の各々に備えられた前記微小遅延手段は、対応する前記発振器の 固有周波数に対応する周期の半分と略等しい前記第 2の遅延時間を付与するよう構 成されて!/、ることを特徴とする請求項 3に記載のバースト発振装置。

[5] 前記変調信号作成部が、前記データに基づいて、前記第 1遅延時間信号、前記第 2遅延選択信号に加えてさらに周波数選択信号を作成し、

前記周波数選択信号に基づ!ヽて前記発振器の!/ヽずれかを選択し、選択された前 記発振器に前記トリガ信号を入力して発振させることを特徴とする請求項 4に記載の バースト発振装置。

[6] 前記発振器は、前記トリガ信号を入力すると 500ps以上 3ns以下の持続時間のみ 発振することを特徴とする請求項 2に記載のバースト発振装置。

[7] 前記発振器は、 24GHz以上 29GHz以下の固有周波数を有することを特徴とする 請求項 6に記載のバースト発振装置。

[8] 前記最小遅延時間は、 10ns以上 100ns未満であることを特徴とする請求項 6に記 載のバースト発振装置。

[9] 前記データ発生部は、通信用データを出力することを特徴とする請求項 1に記載の バースト発振装置。

[10] 前記データ発生部は、擬似乱数を出力することを特徴とする請求項 1に記載のバ 一スト発振装置。

[11] 請求項 1に記載のバースト発振装置と、

前記バースト発振装置力 出力される前記バースト信号を送信する送信アンテナと 受信アンテナと、

前記受信アンテナで受信した受信信号を入力して所定の処理を行う受信処理部と を備えることを特徴とする測距通信システム。

[12] 前記受信処理部は、測距手段と通信手段とを備え、

前記測距手段と前記通信手段とを並行して実行処理することを特徴とする請求項 1 1に記載の測距通信システム。

[13] 所定の最小遅延時間に入力されるデータに基づいて決定される整数値を掛けて算 出される長さを有する第 1の遅延時間に対応する第 1遅延時間信号を作成するととも に、前記入力されるデータに基づいて前記所定の最小遅延時間よりも短い長さを有 する第 2の遅延時間を付与するか否かに対応する第 2遅延選択信号を作成し、 前記第 1遅延時間信号に基づいてトリガ信号の発出タイミングを制御することによつ て前記トリガ信号をパルス位置変調し、

前記パルス位置変調された前記トリガ信号の前記発出タイミングを前記第 2遅延選 択信号に基づいてさらに PSK変調し、

前記 PSK変調された前記トリガ信号に基づいて、発振器を用いて該発振器の固有 周波数を中心周波数とするバースト信号を発振させることを特徴とするバースト発振 方法。

[14] 前記第 2の遅延時間は、前記発振器の固有周波数に対応する周期の半分と略等 しい時間であることを特徴とする請求項 13に記載のバースト発振方法。

[15] 前記データに基づいてさらに周波数選択信号を作成し、 2以上の異なる周波数の いずれかを前記周波数選択信号に基づいて選択し、前記選択された周波数を中心 周波数とする前記バースト信号を発振させることを特徴とする請求項 13に記載のバ 一スト発振方法。