JPH0779302B2 - パルス送受信機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般にパルス中継器を
採用した無線システムに関し、さらに詳しくは、２つ以
上の周波数で動作する能力を有するパルス中継器を利用
したパルス通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術およぶ発明が解決しようとする手段】パル
ス中継器を採用したパルス通信システムは、本発明の発
明者に対して付与された米国特許第３、８２５、８２９
号（対応日本出願：特開昭４９−１１１５０２）に開示
されている。この従来の発明は、パルス中継器の設置さ
れたフィールドを通してパルスを伝達するシステムを開
示している。すなわち、障害物等の介在によりパルス信
号を直接伝達できない領域において、パルス信号を受信
するとともに再送信するパルス中継器を介してパルス信
号を順次伝達するシステムが開示されている。パルスを
送信した後、各中継器は、ある時間間隔だけ動作を中断
する。パルス中継器の動作を中断させ別のパルスを繰り
返すことができないようにすることによって、システム
が持続的な自己発振をするのを防止する。従来技術のシ
ステムで有効となるビット・レートはこの中断時間間隔
で制限され、この間隔は、どの特定のシステムを実行す
る場合においてもパルスの最大伝達遅延時間によって決
定される。

【０００３】

【課題を解決するための手段】パルス中継器を採用した
このパルス通信システムは、複数の周波数を使用してパ
ルスを繰り返す能力を有し、それによって単一周波数の
システムと比較して、伝送できるパルスのビット・レー
トおよびシステムの処理能力を高める。

【０００４】パルス通信システムは、複数のパルス中継
器を有し、連鎖反応的にパルス信号を送受信する。各中
継器は、周波数制御手段を有し、送信周波数および受信
周波数のシーケンスの１つを選択する。周波数制御手段
は、１つのパルスを受信した後、別の周波数で次のパル
スを受信および送信するため、送信周波数および受信周
波数の１つを変更する。

【０００５】本発明の１つの面として、パルス中継器は
パルス信号を受信するための受信手段を有する。検波手
段は、パルス信号の存在を検出するため、受信手段に接
続される。送信手段は検波手段に応答し、パルス信号の
検出にもとづいてパルス信号を送信する。周波数制御手
段は、受信手段および送信手段の動作周波数を制御す
る。受信手段は周波数制御手段によって選択される周波
数のパルス信号の受信を待機する。検波手段によってパ
ルス信号が検出されると、送信手段は検波手段によるパ
ルス信号の検出に応答し、周波数制御手段によって選択
される周波数でパルス信号を送信する。送信手段による
パルス信号の送信時には、周波数制御手段によって受信
手段の受信周波数は変更され、送信周波数とは異なった
周波数で次のパルス信号の受信を待機する。

【０００６】本発明の別の面として、パルス送受信機
が、パルス信号を受信および送信するために設けられ
る。周波数制御手段は、各パルスを送信した後、送信周
波数を変更し、各パルスを受信した後、受信周波数を変
更する。

【０００７】

【実施例】中継器および可搬機器（送受信機）の動作を
含むパルス中継器を利用した無線システムの基本的な動
作は、米国特許第３、８２５、８２９号に述べられてお
り、その開示内 容は、その全体が明らかになるような
形で、参考として本明細書に含まれている。複数の周波
数でパルスの伝送を繰り返す本発明のシステムの動作は
以下で説明されるが、このシステムのビット・レートお
よび処理能力を高めるため、上記のパルスは一連のまた
は連続するパルスによって構成される。

【０００８】図面を参照し、先ず図１を参照して、中継
器１０はアンテナ１１を有し、このアンテナ１１は、中
継器の受信機部および送信機部間でアンテナを切り替え
るための送受信スイッチとして機能するＲＦスイッチ１
２に接続されていることが理解できる。ＲＦスイッチ１
２の受信出力は、受信手段によって構成されるパルス受
信機１３に接続されて、これは一連の局部発振器すなわ
ちそれぞれ１４、１５および１６として示されるＬ．
０．＃１， Ｌ．０．＃２ および Ｌ．０．＃Ｎによ
って選択的に制御される周波数を有する。各局部発振器
１４〜１６は、受信周波数を選択するため、パルス受信
機１３に異なる周波数を供給する。使用される局部発振
器の数は、中継器１０の動作周波数の数によって決ま
り、そして少なくとも２つの周波数で動作するため、少
なくとも２つの局部発振器が含まれる。個々の局部発振
器を使用することなく、局部発振器の信号を供給する別
の手段として、技術上周知の周波数シンセサイザを使用
することもできる。

【０００９】パルス受信機１３の出力は、検波手段によ
って構成される決定アンプ２０に加えられ、これは何時
パルスが受信さ れたかを決定するために使用される。
決定アンプ２０は、図７（Ａ）の高レベルの信号として
示されるパルスが受信されると、遅延発振器２１、周波
数制御器２２、パルス発生器２３およびキー入力回路２
４を動作させるため、出力パルスを供給する。遅延発振
器２１は、パルスが送信されている 間、図７（Ｄ）に
示されるように、パルス受信器１３に空白を与えるため
の出力信号を供給する。周波数制御手段によって構成さ
れる周波数制御器２２は、中継器の受信周波数を決定す
る局部発振器１４〜１６を選択するために使用される。
パルス発生器２３は、送信のために図７（Ｅ）に示すパ
ルス信号を供給する。キー入力回路２４は、中継器１０
の送信部にアンテナ１１を切替えるＲＦスイッチ１２を
動作させるため、および送信手段によって構成されるパ
ルス送信器２５を動作させ、スイッチ１２を経由してア
ンテナ１１にパルスを送信するために使用される。

【００１０】パルス発生器２３のパルス出力は、パルス
の立下り端で周波数制御器を動作させるため、周波数制
御器２２に接続されているインバータ２６へも供給され
る。送信発振器Ｔ．０．＃１， Ｔ．０．＃２， およ
び Ｔ．０．＃Ｎ、３０〜３２は、周波数制御器２２お
よびパルス送信機２５にそれぞれ接続される。送信発振
器３０〜３２は、送信パルスの送信周波数を決定するの
に使用される。送信発振器３０〜３２は、局部発振器１
４〜１６で決定された受信周波数に相当する送信周波数
を供給する。送信発振器の数は、中継器１０の動作周波
数の数で決定される。もし希望するならば、周波数シン
セサイザまたは他の従来の手段を用いて送信発振器周波
数を発振してもよい。

【００１１】動作の一例が次に示される。パルス受信機
１３は局部発振器１４によって設定される第１周波数
（ｆ₁）で第１パルスを受信する。決定アンプ２０は第
１パルスが受信したことを決定し、パルス送信機２５に
よる送信のためのパルス信号（周波数はｆ ₁）をパルス
発生器２３に送出する。パルス受信機１３の受信周波数
は（局部発振器１５によって）そのとき周波数ｆ₂に設
定され、その周波数で次のパルスを受信する。それか
ら、中継器は周波数ｆ₂でそのパルスを中継し、次の予
め定める周波数（周波数ｆ_Nで示される）に切り換えら
れる。したがって、中継器１０は各パルスを受信したパ
ルスの周波数で中継し、その後次のパルスのための予め
定める周波数に切り換える。中継器１０はＮ番目のパル
スが受信され送信されるまで上記手順を繰り返す。その
後、中継器１０は周波数ｆ₁から周波数ｆ_Nの次のサイク
ルを開始する。したがって、受信および送信周波数は各
受信パルス毎に変更される。各パルスの受信周波数は局
部発振器１４ないし１６によって設定される周波数に対
応し、各送信パルスの周波数は送信発振器３０ないし３
２によって設定される周波数に対応する。

【００１２】次に図２を参照して、中継器１０が２つの
周波数で動作する場合の周波数制御器２２の回路が示さ
れている。２つの動作周波数に対して、局部発振器１４
と１５および送信発振器３０と３１のみが使用されるこ
とが理解できる。決定アンプ２０の出力は、Ｄフリップ
・フロップ３５のＣ入力（クロック）に接続され、この
フリップ・フロップはトグル動作を行なうためにＱバー
出力に接続されたＤ入力を有する。フリップ・フロップ
３５のＱ出力は、局部発振器１４に接続され、Ｑバー出
力は、局部発振器１５に接続される。フリップ・フロッ
プ３５のＱおよびＱバー出力は、それぞれ図７（Ｂ）お
よび図７（Ｃ）の波形によって示される。これらの波形
は、２つの局部発振器１４および１５の動作状態もまた
示す。フリップ・フロップ３５の高レベルの出力に連動
する局部発振器１４または１５は、パルス受信器１３の
受信周波数を決定するために動作させられる。

【００１３】フリップ・フロップ３５のＱ出力は、第２
・Ｄフリップ・フロップ３６のＤ入力にも接続され、こ
のＤフリップ・フロップ３６は、送信発振器３０に接続
されたＱ出力および送信発振器３１に接続されたＱバー
出力を有する。このＤフリップ・フロップ３６のクロッ
ク入力は、インバータ２６を経由してパルス発生器２３
の出力に接続される。フリップ・フロップ３６のＱおよ
びＱバー出力の波形は、それぞれ、図７（Ｆ）および図
７（Ｇ）に示される。これらの波形は、また２つの送信
発振器３０および３１の動作状態も示している。

【００１４】決定アンプ２０からの出力パルスによって
示されるように、パルス受信機１３によってパルスが受
信されるまでフリップ・フロップ３５および３６の出力
は同じであることが理解できる。すなわち、両方のＱ出
力が同じであり、両方のＱバー出力が同じであるから、
その結果、パルス受信器１３およびパルス送信機２５は
同じ周波数である。パルスが受信されると、決定アンプ
２０からの出力パルスはフリップ・フロップ３５のＣ入
力に加えられ、フリップ・フロップ３５をトグルする、
すなわち、その出力を反転させる。フリップ・フロップ
３６はこの時クロックを与えられていないので影響を受
けない。パルス発生器２３は、送信するパルスを最初に
発振する。パルス発生器２３からのパルスの立下り端
は、インバータ２６からの立上り端として現れ、フリッ
プ・フロップ３６をクロックし、その出力をフリップ・
フロップ３５の出力と同じ状態に設定する。

【００１５】図２の周波数制御回路は２つの周波数パル
スを有する中継器に特に有効であるのに対し、３つ以上
の動作周波数には、図３に図示したような異なった装置
を利用しなくてはならない。図３の周波数制御器は、中
継器１０の動作周波数の数に対応するＮに等しい数の出
力を有するシフト・レジスタ４０を有する。単一の高レ
ベルの出力が、シフト・レジスタを通して出力から出力
へシフトされ、その結果、決定アンプ２０からの各クロ
ック・パルスに対して連続する次の出力に高レベルの出
力がシフトする。シフト・レジスタ４０の第１出力は、
局部発振器１４に接続され、第２出力は局部発振器２に
接続され、そしてＮ番目迄連続する出力は、局部発振器
１６のような関連する局部発振器に接続される。

【００１６】シフト・レジスタ４０の各出力は、また関
連するＤフリップ・フロップのＤ入力に接続される。こ
の場合、フリップ・フロップ４１は出力１に接続され、
フリップ・フロップ４２は出力２に接続され、フリップ
・フロップ４３は出力Ｎに接続される。フリップ・フロ
ップ４１〜４３のＱ出力は、それぞれ関連する送信発振
器３０〜３２に接続される。フリップ・フロップ４１〜
４３のクロック入力は、一緒に結合され、インバータ２
６の出力に接続される。

【００１７】パルスが受信されると、決定アンプ２０の
出力は高レベルになり、シフト・レジスタをクロック
し、１つの位置だけ高レベル出力をシフトし、選択され
た受信機局部発振器を変更し、したがって、受信周波数
を変更する。選択された送信発振器は、送信パルスが送
られた後まで変更されないが、これは、Ｄフリップ・フ
ロップ４１〜４３のクロック入力が全てインバータ２６
を介してパルス発振器２３の出力で制御されているから
である。一度フリップ・フロップ４１〜４３がクロック
されると、関連する一組の局部および送信発振器は再び
選択され、これによって中継器１０に対して同じ受信お
よび送信周波数を選択する。

【００１８】パルス送受信器５０は、図４に図示されて
いる。パルス送受信器５０は、パルス中継器１０の部品
と同等または全く同一の多数の部品を含む。アンテナ５
１は、ＲＦスイッチ５２を経由して送受信器５０の送信
機部および受信機部間を選択的に切り替えられる。アン
テナ５１から受信された信号は、受信手段として構成さ
れるパルス受信機５３に供給され、その出力は検波手段
として構成される決定アンプ５４に接続される。決定ア
ンプ５４の出力は、周波数制御手段として構成される周
波数制御器５５および復調器５９に接続される。クロッ
ク回復回路５６の入力はパルス受信機５３の出力に接続
され、また出力は復調器５９に接続される。

【００１９】復調器５９の出力は、アンプ５７、選択的
に呼び出されるスケルチ回路６０およびＡＮＤゲート６
１に供給される。ＡＮＤゲート６１の他方の入力は、選
択的に呼び出されるスケルチ回路６０の出力に接続され
る。ＡＮＤゲート６１の出力６２は、送受信機５０のデ
ータ出力線である。送受信機５０の音声出力は、音声増
幅器５７に接続されたスピーカ５８によって供給され
る。

【００２０】送受信機５０で送信されるデータは、デー
タ・ソース ６５または変調器６７を経由してマイクロ
ホン６６からパルス発生器７０に供給することができ
る。パルス発生器 ７０の出力は、送信手段として構成
されるパルス送信機 ７１に接続され、パルス送信機７
１はＲＦスイッチ５２に接続される。キー入力回路７３
は、送話押しボタン・スイッチ（図示されていない）に
よって動作される。キー入力回路７３は、ＲＦスイッチ
５２、パルス送信機７１、クロック回路７４を動作させ
る。クロック７４の出力は、変調器６７に供給されマイ
クロホン６６からの音声をパルス信号に変換するのに使
用される。

【００２１】パルス発生器７０の出力はまた、インバー
タ８０を介して周波数制御器５５にも供給される。中継
器１０と同様に、周波数制御器５５の出力も局部発振器
１、２、およびＮ、８１〜８３にそれぞれに接続され、
送信発振器番号１、２、およびＮ、８４〜８６にそれぞ
れ接続される。周波数制御器５５は、送受信機の受信お
よび送信周波数を制御するため、受信器発振器および送
信器発振器両方の選択を制御する。

【００２２】図５は、２つの周波数での動作のための周
波数制御器５５の回路を示している。この周波数制御器
は、１つのＯ Ｒゲート９０を有し、このゲートは、決
定アンプ５４の出力に接続された１つの入力を有する。
インバータ８０の出力は、ワン・ショット回路９１に接
続され、その入力に供給される各立上りパルスに対して
単一のパルスを出力する。その出力は、ＯＲゲート９０
の他方の入力に接続される。ＯＲゲート９０の出力は、
Ｄフリップ・フロップ９２のＣ入力に接続される。この
Ｄフリップ・フロップは、そのＱバー出力を自分のＤ入
力に戻し、トグル動作を行うように構成される。フリッ
プ・フロップ９２のＱ出力は、局部発振器８１および送
信発振器８４の両方を動作させる。フリップ ・フロッ
プ９２のＱバー出力は、局部発振器８２および送信発振
器８５の両方を動作させる。

【００２３】受信期間中、パルスを受信すると、決定ア
ンプ５４はＯ Ｒゲート９０にパルスを供給し、これに
よってフリップ・フロップ９２にクロックを与えトグル
動作を行わせ、受信周波数を切り替えるためにその出力
を切り替える。送信期間中、パルス発生器７０からの各
パルスの立下がり端において、インバータ８０が、ワン
・ショット９１に立上がり端を供給すると、ワンショッ
ト９１はＯＲ ゲート９０にパルスを供給し、フリップ
・フロップ９２をクロックして送受信機の動作周波数を
変更する。

【００２４】３つ以上の周波数での動作の場合、周波数
制御器５５は異なった回路を利用しなくてはならない。
図６は、多重すなわちＮ周波数で動作可能な回路を示
し、ここでＮは２以上の整数である。図示したように、
決定アンプ５４からの出力は、ＯＲゲートの入力の一方
に供給される。インバータ８０の出力は、ワンショト回
路９４を経由してＯＲゲート９３の他方の入力に接続さ
れる。ＯＲゲート９３の出力は、シフト・レジスタ９５
のクロック入力Ｃに供給される。中継器１０のシフト・
レジスタ４０と同様に、シフト ・レジスタ９５はＮ台
の送信発振器およびＮ台の受信発振器を制御するため、
単一の高レベルの出力をシフトするのに利用される。そ
の第１出力は、局部発振器８１および送信発振器８４に
接続され、その第２出力は、局部発振器８２および送信
発振器８５に接続され、Ｎ番目の出力は、局部発振器８
３および送信発振器８６に接続される。

【００２５】動作中、シフト・レジスタ９５の第１出力
が高レベルであり、かつクロックパルスが受信される
と、第１出力は低レベルになり、第２出力は高レベルに
なる。シフト・レジスタ９５の高レベルの出力は、受信
された連続する各クロックパルスおよび全ての送信され
るパルスの立下がり端に対して、１つの位置だけシフト
する。シフト・レジスタ９５のＮ出力は、シフト・レジ
スタを介して単一の高レベルの出力を再循環させるた
め、その入力に戻される。送受信機５０の動作周波数
は、各パルスが送信された後または各パルスが受信され
た後でシフトされる。

【００２６】図８を参照して、ここには、パルス中継器
１０およびパルス送受信機５０の代表的な応用例が図示
してある。図示したように、システムのサービス区域を
カバーするために複数のパルス中継器１０を分散配置し
ている。個々の送受信機５０は、システム内で情報を送
信および受信することができるように所望の場所に位置
される。

【００２７】動作中、送受信機５０の１つは最初の周波
数に対してシステムにパルスを導入する。このパルス
は、最寄りの一つ以上の中継器１０で拾われ、中継器１
０のフィールドを通って伝達するために同じ周波数のも
のが中継器１０によって再送信される。送受信機５０が
パルスに対して送信を行った後、送受信機５０はパルス
を繰り返した後、各中継器１０が行うように、次の周波
数に切り替わる。最初のパルスが送受信機５０から離れ
た位置にある他の中継器１０を介してまだ繰り返されて
いる間に、送受信機５０は、第２周波数に対して第２パ
ルスをシステムに導入することができる。多重周波数の
利用は、システムにおいて同時に複数のパルスを伝達す
ることを可能にする点で評価されるであろう。例えば、
仮に３つの周波数を利用すると、最初の送受信機５０か
ら最も遠くに位置する中継器は、中間に位置する中継器
が第２周波数でパルスを繰り返している間に、第１周波
数に対して第１パルスを繰り返すことができ、そして送
信機５０およびその近くの中継器１０は、第３周波数で
動作することができる。

【００２８】本実施例では無線システムとして構成され
ているが、超音波、赤外線または光のパルスを用いるこ
とも可能である。

【００２９】

【発明の効果】このように、本システムは、単一の周波
数を利用したシステムに対し処理能力に関して実質的に
有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるシステムに使用される中継器の機
能ブロック図である。

【図２】図１に示す２つの周波数で動作する中継器にお
いて使用する周波数制御器の概略電気図である。

【図３】図１で示したパルス中継器において多重周波数
の動作で使用する周波数制御器の概略電気図である。

【図４】本発明による通信システムで使用する送受信機
のブロック図である。

【図５】図４で示した中継器において２つの周波数の動
作で使用する周波数制御器の概略電気図である。

【図６】多重周波数の動作で使用するために図４で示し
た送受信機において使用する周波数制御器の概略電気図
である。

【図７】２つの周波数の動作で使用するために、図１で
示した中継器において使用する種々のタイミング・チャ
ートを示す。

【図８】本発明による代表的な無線システムのブロック
図である。

【符号の説明】

１，２，１４，１５，１６，８１，８２，８３ 局部発
信器 １０ 中断器 １１，５１ アンテナ １２，５２ ＲＦスイッチ １３，５３ パルス受信機 ２０，５４ 決定アンプ ２１ 遅延発信器 ２２，５５ 周波数制御器 ２３，７０ パルス発生器 ２４，７３ キー入力回路 ２５，７１ パルス送信器 ２６，８０ インバータ ３０，３１，３２，８４，８５，８６ 送信発信器 ３５，３６，４１，４２，４３，９２ フリップ・フロ
ップ ４０，９５ シフト・レジスタ ５０ パルス送受信器 ５６ クロック回復回路 ５７ アンプ ５８ スピーカ ５９ 復調器 ６０ スケルチ回路 ６１ ＡＮＤゲート ６２ 出力 ６５ データ・ソース ６６ マイクロフォン ６７ 変調器 ７４ クロック回路 ９０，９３ ＯＲゲート ９１，９４ ワン・ショット回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス信号を受信する受信手段；前記受
   信手段に接続され、パルス信号の存在を検出する検波手
   段；前記検波手段に接続されてこれに応答し、前記パル
   ス信号の検出によって、パルス信号を送信する送信手
   段；および前記受信手段および前記送信手段の動作周波
   数のシーケンスの１つを動作上選択する周波数制御手段
   であって、受信された周波数で各受信パルスを送信する
   ため、前記送信手段の動作周波数を選択すると共に、各
   パルスを受信した後、異なった受信周波数を選択する上
   記の周波数制御手段；によって構成されることを特徴と
   するパルス中継器。
2. 【請求項２】パルス信号を受信する受信手段；パルス信
   号を送信する送信手段；および前記受信手段および前記
   送信手段の動作周波数を選択する周波数制御手段であっ
   て、各パルスを受信した後、前記受信手段の動作周波数
   を変更し、各パルスを送信した後、前記送信手段の動作
   周波数を変更する前記周波数制御手段；によって構成さ
   れることを特徴とするパルス送受信機。
3. 【請求項３】パルス信号を受信する受信手段；パルス信
   号を送信する送信手段；および前記受信手段および前記
   送信手段の動作周波数を選択する周波数制御手段であっ
   て、各パルスを受信した後、および各パルスを送信した
   後、前記送信手段および前記受信手段の動作周波数を変
   更する前記周波数制御手段；によって構成されることを
   特徴とするパルス送受信機。