JP2003174368A

JP2003174368A - 無線通信装置、送信出力制御方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラム

Info

Publication number: JP2003174368A
Application number: JP2001373246A
Authority: JP
Inventors: Jun Iwasaki; 潤岩崎; Masateru Akaha; 正照赤羽
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2003-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】無線データが無制限に壁越えを行わないよう
にする。【解決手段】ＵＷＢ（Ultra Wide Band）は、超極細
パルスを用いることから測距と通信が可能な無線通信シ
ステムである。ＵＷＢシステムを部屋内で使う場合に、
まず測距により部屋の大きさを測定し、そこから推測し
た、部屋内はすべてカバーできるが、隣の部屋には届か
ないような送信出力で通常のデータ通信を行うことによ
り、隣の部屋へ電波を漏れさせないようにする。測距の
際に別途指向性アンテナを用いることにより、ある方向
には敢えて電波を届かせないようにすることも可能であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の無線局間で
相互に通信を行う無線通信装置、送信出力制御方法、記
憶媒体、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特
に、無線データが無制限に壁越えを行わないように無線
制御する無線通信装置、送信出力制御方法、記憶媒体、
並びにコンピュータ・プログラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータの高機能化に伴い、複数の
コンピュータを接続してＬＡＮ（Local Area Network）
を構成し、ファイルやデータなどの情報の共有化や、あ
るいはプリンタなどの周辺機器の共有化を図ったり、電
子メールやデータの転送などの情報の交換を行うことが
盛んに行われている。

【０００３】従来のＬＡＮでは、光ファイバーや同軸ケ
ーブル、あるいはツイストペア・ケーブルを用いて、有
線で各コンピュータが接続されている。ところが、この
ような有線によるＬＡＮでは、接続のための工事が必要
であり、手軽にＬＡＮを構築することが難しいととも
に、ケーブルが煩雑になる。また、ＬＡＮ構築後も、機
器の移動範囲がケーブル長によって制限されるため、不
便であった。

【０００４】そこで、従来の有線方式によるＬＡＮの配
線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが
注目されている。この種の無線ＬＡＮによれば、オフィ
スなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略
することができるので、パーソナル・コンピュータ（Ｐ
Ｃ）などの端末を比較的容易に移動させることができ
る。

【０００５】近年、高速な無線伝送技術の検討・開発が
進められており、その１つの例がＵＷＢ（ウルトラワイ
ドバンド）と呼ばれる方式である。これは、例えば２Ｇ
Ｈｚから６ＧＨｚという超広帯域において、データを１
ＧＨｚ程度の極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行
うことにより高速データ伝送を実現するものである。

【０００６】ＵＷＢでは、非常に細かいパルス幅（例え
ば１ｎｓｅｃ以下）のパルス列からなる信号を用いてベ
ースバンド伝送を行う。その占有帯域幅は、占有帯域幅
をその中心周波数（例えば１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ）で割
った値がほぼ１になるようなＧＨｚオーダの帯域であ
り、いわゆるＷ−ＣＤＭＡやｃｄｍａ２０００方式、並
びにＳＳ（Spread Spectrum）やＯＦＤＭ（Orthogonal
Frequency Division Multiplexing）方式を用いた、無
線ＬＡＮにおいて通常使用される帯域幅と比較しても超
広帯域なものとなっている。

【０００７】また、ＵＷＢ通信方式は、信号電力密度が
極めて低いという特性を持つ。すなわち、それぞれの周
波数帯に送信されるデータは他の無線通信システムにと
ってはノイズ程度の強さしかないため、同じ周波数帯を
使う無線機器と混信することがないので、他システムと
の共存が容易である。また、送信パワーは非常に小さい
ので消費電力も少ない。

【０００８】また、ＵＷＢは、超極細パルスを用いるこ
とにより高い時間分解能を持ち、この性質を使ってレー
ダーやポジショニングを行う「測距」をすることが可能
である。すなわち、ＵＷＢは位置測定、レーダー、無線
通信の３つの機能を合わせ持っており、極めて独特な無
線応用技術と言える。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】広帯域無線通信に限ら
ず、屋内で通信を用いる場合には壁越え通信が１つのネ
ックとなる。壁の素材により電波が透過できるかどうか
も不明であるし、通信環境によって区々である。

【００１０】電波が壁を越えることは、例えば家庭内で
は単一の無線ネットワークですべての無線通信装置を網
羅できるというメリットがある反面、各部屋毎に細かく
無線ネットワークを構築したい場合はむしろ干渉の原因
になる。また、意図せず無線データが壁越えしてしまう
と、隣の部屋からでも傍受が容易となり、秘話性といっ
たセキュリティの問題に関わる。中途半端に壁越え通信
をするならば、一切壁越えをしない赤外線通信の方が隣
部屋との干渉もなく、秘話性も保たれるのでよいという
意見さえある。

【００１１】特に上述したＵＷＢの場合には、広帯域な
周波数を単一のＵＷＢシステムがすべて使ってしまうた
め、無関係なＵＷＢシステムが隣に存在した場合には互
いに通信を邪魔してしまうことになる。

【００１２】本発明は、このような技術的課題を鑑みた
ものであり、その主な目的は、無線データが無制限に壁
越えを行わないように無線制御することができる、優れ
た無線通信装置、送信出力制御方法、記憶媒体、並びに
コンピュータ・プログラムを提供することにある。

【００１３】本発明のさらなる目的は、各部屋毎に干渉
し合わずに無線通信ネットワークを構築することができ
る、優れた無線通信装置、送信出力制御方法、記憶媒
体、並びにコンピュータ・プログラムを提供することに
ある。

【００１４】本発明のさらなる目的は、１つの部屋内に
無線通信エリアを仕切り、壁という物理的なファイヤウ
ォールを形成してセキュアな無線通信ネットワークを構
築することができる、優れた無線通信装置、送信出力制
御方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラムを
提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面
は、壁で仕切られた部屋内に設置して用いられる無線通
信装置又は送信出力制御方法であって、アンテナと、前
記アンテナを介してパルスを放出する無線送信部又はス
テップと、前記アンテナを介してパルスを入力する無線
受信部又はステップと、前記無線送信部又はステップで
放出されたパルスの部屋の壁からの反射波の振幅と遅延
の関係を基に壁までの距離を推定して、該推定結果を基
に前記無線送信部又はステップにおける送信出力を制御
する送信制御部又はステップと、を具備することを特徴
とする無線通信装置又は送信出力制御方法である。

【００１６】ここで、無線通信装置は、非常に細かいパ
ルス幅のパルス列からなる信号を用いてベースバンド伝
送を行う、いわゆるＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）通
信方式を採用していてもよい。ＵＷＢは、例えば２ＧＨ
ｚから６ＧＨｚという超広帯域において、データを１Ｇ
Ｈｚ程度の極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行う
ことにより高速データ伝送を実現するものであり、信号
電力密度が極めて低いという特性を持つ。また、ＵＷＢ
は、超極細パルスを用いることにより高い時間分解能を
持ち、この性質を使ってレーダーやポジショニングを行
う「測距」をすることが可能である。

【００１７】前記送信制御部又はステップは、このよう
なＵＷＢの特徴を利用して、前記無線送信部又はステッ
プで放出されたパルスの部屋の壁からの反射波の振幅と
遅延の関係を基に壁までの距離を推定することができ
る。例えば、最も遠いと思われる壁までの距離Ｄ_maxを
推定して、Ｄ_maxに届く最低限の送信出力となるように
前記無線送信部又はステップを制御することにより、隣
の部屋へ電波を漏れさせないようにする。

【００１８】したがって、本発明の第１の側面に係る無
線通信装置又は送信出力制御方法によれば、壁を越えな
い通信が可能になり、隣の部屋で方式の異なる通信が行
われていても干渉を起こすことはない。このような場
合、部屋の間で無線ネットワークを仕切るための壁とい
う物理的なファイヤウォールを形成することができ、セ
キュリティ対策にもなる。

【００１９】また、無線データの壁越えを制限すること
により、各部屋毎に異なった通信方式を配置して、各部
屋間は有線などで接続することにより、家全体をカバー
する無線ホームネットワークを構築することができる。

【００２０】また、無線データの送受信に用いるアンテ
ナを複数の指向性アンテナで構成するようにしてもよ
い。このような場合、前記送信制御部又はステップは、
各々の指向性アンテナがカバーするセクタ毎に部屋の壁
までの距離を独立に推測して、その距離に合わせて各指
向性アンテナからの送信出力を独立して制御することが
できる。

【００２１】すなわち、指向性アンテナを適用して通信
エリアをセクタ化することにより、部屋を囲う各壁ごと
に壁越えを制御して、ある方向には敢えて電波を届かせ
ないようにするなど、さらに精度の高い送信制御を行う
ことができる。

【００２２】例えば、前記送信制御部又はステップは、
壁越えをさせたくない方向を向いた指向性アンテナにお
いて放出されたパルスの部屋の壁からの反射波の振幅と
遅延の関係を基に壁越えをさせたくない壁までの距離Ｄ
_undesiredを推定して、距離Ｄ_undesiredに届く最低限の
送信電力に制御することができる。

【００２３】また、本発明の第２の側面は、壁で仕切ら
れた部屋内で無線通信に用いる送信信号の出力を制御す
るための処理をコンピュータ・システム上で実行するよ
うに記述されたコンピュータ・ソフトウェアをコンピュ
ータ可読形式で物理的に格納した記憶媒体であって、前
記コンピュータ・ソフトウェアは、アンテナを介してパ
ルスを放出する無線送信ステップと、アンテナを介して
パルスを入力する無線受信ステップと、前記無線送信ス
テップにおいて放出されたパルスの部屋の壁からの反射
波の振幅と遅延の関係を基に壁までの距離を推定して、
該推定結果を基に前記無線送信部における送信出力を制
御する送信制御ステップと、を具備することを特徴とす
る記憶媒体である。

【００２４】本発明の第２の側面に係る記憶媒体は、例
えば、さまざまなプログラム・コードを実行可能な汎用
コンピュータ・システムに対して、コンピュータ・ソフ
トウェアをコンピュータ可読な形式で提供する媒体であ
る。このような媒体は、例えば、ＤＶＤ（Digital Vers
atile Disc）、ＣＤ（Compact Disc）やＦＤ（Flexible
Disk）、ＭＯ（Magneto-Optical disc）などの着脱自
在で可搬性の記憶媒体である。あるいは、ネットワーク
（ネットワークは無線、有線の区別を問わない）などの
伝送媒体などを経由してコンピュータ・ソフトウェアを
特定のコンピュータ・システムに提供することも技術的
に可能である。

【００２５】本発明の第２の側面に係る記憶媒体は、コ
ンピュータ・システム上で所定のコンピュータ・ソフト
ウェアの機能を実現するための、コンピュータ・ソフト
ウェアと記憶媒体との構造上又は機能上の協働的関係を
定義したものである。換言すれば、本発明の第２の側面
に係る記憶媒体を介して所定のコンピュータ・ソフトウ
ェアをコンピュータ・システムにインストールすること
によって、コンピュータ・システム上では協働的作用が
発揮され、本発明の第１の側面に係る無線通信装置又は
送信出力制御方法と同様の作用効果を得ることができ
る。

【００２６】また、本発明の第３の側面は、壁で仕切ら
れた部屋内で無線通信に用いる送信信号の出力を制御す
るための処理をコンピュータ・システム上で実行するよ
うに記述されたコンピュータ・プログラムであって、ア
ンテナを介してパルスを放出する無線送信ステップと、
アンテナを介してパルスを入力する無線受信ステップ
と、前記無線送信ステップにおいて放出されたパルスの
部屋の壁からの反射波の振幅と遅延の関係を基に壁まで
の距離を推定して、該推定結果を基に前記無線送信部に
おける送信出力を制御する送信制御ステップと、を具備
することを特徴とするコンピュータ・プログラムであ
る。

【００２７】本発明の第３の側面に係るコンピュータ・
プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理
を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコ
ンピュータ・プログラムを定義したものである。換言す
れば、本発明の第３の側面に係るコンピュータ・プログ
ラムをコンピュータ・システムにインストールすること
によって、コンピュータ・システム上では協働的作用が
発揮され、本発明の第１の側面に係る無線通信装置又は
送信出力制御方法と同様の作用効果を得ることができ
る。

【００２８】本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、
後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより
詳細な説明によって明らかになるであろう。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態について詳解する。

【００３０】図１には、本発明の実施に供される無線通
信装置１００のハードウェア構成を模式的に示してい
る。この無線通信装置１００は、データを広い周波数帯
域に拡散して送受信を行うとともに、超極細パルスを用
い高い時間分解能を持つことから測距が可能なＵＷＢ
（ウルトラワイドバンド）通信方式を採用しているもの
とする。

【００３１】同図に示すように、この無線通信装置１０
０は、アンテナ１０１と、アンテナ切換スイッチ１０６
と、無線受信部１０７と、無線送信部１０８と、中央制
御部１０９と、推定テーブル１０２を備えている。

【００３２】アンテナ１０１は、ここでは無指向性と
し、送信・受信を兼用しており、中央制御部１０９から
の指示によりアンテナ切換スイッチ１０６を使って時分
割に送信・受信を自在に切り替えることが可能である。
勿論、兼用アンテナではなく、測距用に送信、受信と独
立したアンテナであっても構わない。

【００３３】中央制御部１０９は、例えば、ＲＡＭ（Ra
ndom Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）を
内蔵したマイクロプロセッサで構成され、オペレーティ
ング・システムの制御下でさまざまなプログラム・コー
ドを実行することができる。

【００３４】無線送信部１０８は、中央制御回路１０９
の制御下で動作し、測距及びデータ送信という各動作モ
ードを持つ。測距を行う場合には、測距用のＵＷＢパル
スを生成し、また通常の通信の場合には、送信情報を変
調し無線データ信号にアップコンバートして送信する。

【００３５】また、無線受信部１０７は、アンテナ１０
１から入力されたＵＷＢ信号を受信してベースバンド信
号にダウンコンバートし復調及びＡ／Ｄ変換する回路で
あり、その受信処理結果は中央制御部１０９において適
切な処理が行われる。

【００３６】本実施形態では、無線通信装置１００最初
に部屋内に設置してＵＷＢシステムを構築しようとする
場合には、その無線通信環境を知るために、部屋の四方
にある壁までの測距を行い、その測距結果を基に、無線
データが壁越えしないように以後の通信時における送信
出力の制御を行う。この結果、部屋の間で無線ネットワ
ークを仕切るための壁という物理的なファイヤウォール
を形成することができる。

【００３７】図２には、無線通信装置１００を部屋内に
設置したときに行われる通信制御の手順をフローチャー
トの形式で示している。このような制御動作は、中央制
御部１０９が所定のプログラム・コードを実行するとい
う形態で実現される。以下、このフローチャートを参照
しながら、無線通信装置１００上での通信制御について
説明する。

【００３８】まず、中央制御部１０９は、アンテナ切換
スイッチ１０６に対して送信側に切り換えるよう指示す
るとともに、無線送信部１０８に対してＵＷＢパルスを
放射するように指示し、アンテナ１０１から測距用のＵ
ＷＢパルスが放射される（ステップＳ１）。

【００３９】放射されたＵＷＢパルスは部屋の四方で反
射され、それと同時にアンテナ切換スイッチ１０６は受
信側に切り替えられる。部屋の壁で反射されたパルスは
それぞれ異なった遅延と振幅を持ってアンテナ１０１か
ら入力され、アンテナ切換スイッチ１０６を介して、無
線受信部１０７に入力される（ステップＳ２）。

【００４０】中央制御部１０９は、ＵＷＢパルスの反射
波の受信結果を判断し、最も遠いと思われる壁までの距
離Ｄ_maxを推定する（ステップＳ３）。距離Ｄ_maxの推定
にはさまざまな方法が考えられる。本実施形態では、反
射波の振幅と遅延の関係をあらかじめ実験的又は経験的
に調べておくとともに、この関係を記述した推定テーブ
ル１０２を装備する。中央制御部１０９は、この推定テ
ーブル１０２を参照することにより、最も遠いと思われ
る壁までの距離Ｄ_maxを推定する。

【００４１】無線通信を行う場合には、最も遠いと推定
された距離Ｄ_maxが部屋の最も遠い壁であると推定し、
中央演算制御部１０９は、Ｄ_maxに届く最低限の送信出
力を推定テーブル１０２から計算して、無線送信部１０
８における送信出力を制御する（ステップＳ４）。

【００４２】これによって、部屋内では充分通信がで
き、且つ、隣の部屋には壁の減衰のために通信ができな
いという環境を形成することができる。

【００４３】図３には、Ｂｉ−ｐｈａｓｅ方式を採用し
た場合の無線送信部１０８の構成を模式的に示してい
る。同図に示すように、無線送信部１０８は、時間ベー
ス２０１と、ＰＮパルス発生器２０２と、乗算器２０４
と、情報ソース２０５と、出力段２０７とを備えてい
る。

【００４４】時間ベース２０１は、周期タイミング信号
を発生する。ここではピコ秒程度の高いタイミング精度
を有する電圧制御発生器回路を持つ。この周波数タイミ
ング信号はＰＮパルス発生器２０２、並びに情報ソース
２０５に入力される。

【００４５】ＰＮパルス発生器２０２は、ピコ秒程度の
非常に細いパルスを発生することが可能であり、時間ベ
ース２０１から供給される周期タイミング信号をモニタ
して、それに同期して信号を発生する。

【００４６】乗算器２０４は、ＰＮパルス発生器２０２
において発生される超極細パルスを情報ソース２０５の
出力とタイミングを合わせて乗算する。そして、出力段
１０７が送信出力を制御して、アンテナ１０１から空中
に放射する。

【００４７】ＰＮパルス発生器２０２は、中央制御部１
０９からの指示により異なったＰＮパルスを発生するこ
とが可能である。出力段２０７の制御は、入力端２０８
から入力されるが、これは図１における中央制御部１０
９からの出力制御信号に対応する。

【００４８】なお、測距の場合には、情報ソースには意
味のあるデータを乗せる必要はなく、送信出力も任意で
構わない。

【００４９】また、図４には、Ｂｉ−ｐｈａｓｅ方式を
採用した場合の無線受信部１０７の構成を模式的に示し
ている。

【００５０】アンテナ１０１から入力されたＵＷＢ信号
は、バンドパス・フィルタ部３０２を通って、乗算器３
２３、３０３及び３０４に入る。乗算器３２３及びロー
パス・フィルタ３２４はサーチャー３２０を形成し、そ
れ以外は受信信号のデータ復調を行う復調部３３０を構
成する。

【００５１】無線通信装置１００を所定の無線通信環境
に設置した直後は、まず無線受信部１０７は測距モード
で動作する。このとき、無線送信部１０８のＰＮパルス
発生器２０２及び無線受信部１０７のＰＮコード・ソー
ス３０７はそれぞれ測距用のＰＮを発生する。これによ
り無線通信装置１００自身で発射した信号の反射波を識
別して受信することができる。

【００５２】無線送信部１０８側では、データを例えば
０などに固定して、ＰＮを測距用ＰＮに変えてアンテナ
１０１から電波を放出する。また、無線受信部１０７側
では、アンテナ１０１から入力された電波はバンドパス
・フィルタ部３０２を通って、サーチャー３２０内部の
乗算器３２３において、測距用ＰＮと乗算され、その結
果はローパス・フィルタ３２４で積分され、出力端３２
５に出力される。出力端３２５は中央制御部１０９に入
力されている。これで入力された信号の遅延が判別でき
るのであるが、この仕組みについては別途図５を参照し
ながら説明する。

【００５３】図５（ａ）には、アンテナ端から入ってき
た受信信号を時間軸上に示してある。縦軸は信号強度で
あり、同図に示す例では３つのマルチパスが受信できて
いる。

【００５４】無線受信部１０７側のサーチャー３２０
は、無線送信部１０８側で使用したＰＮを時間をずらし
て受信信号と逐次掛け合わせていく。この時間ずらし幅
が時間分解能となる。図５（ｂ）にはＰＮに受信信号を
逐次かけ合わせていく様子を示している。同図におい
て、ＰＮに簡易的に番号を付けて表してある。例えば、
ＰＮ信号１のタイミングで受信信号と掛け合わせれば、
ＰＮが一致するので高い相関値が得られるが、ＰＮ信号
２のタイミングで掛け合わせればまったくタイミングが
合わないので、相関はほぼ０である。このような手順で
順次時間をずらしながらスキャンを行うと、そのタイミ
ングで入力された信号の場所で相関値が現れる。

【００５５】図５（ｃ）には、各ＰＮ信号において相関
値を求めた結果を示しているが、理想的には図５（ａ）
とまったく同じ分布が得られる。この相関値は、時間遅
れと信号強度をそのまま示しており、送信側がパルスを
放射してからタイマを作動させて、相関が得られた時間
をカウントしさえすれば遅延時間は判る。同図に示す例
でいけば、４、１０、１７μsecであることが判り、こ
こから電波が反射した壁までの距離を推定することがで
きる。推定の際に受信強度を合わせてさらに詳細な推定
をすることができる。

【００５６】通常の受信の場合には、このサーチャー３
２０で大まかなタイミングを同様の方法で検出して、そ
の結果をＤＬＬ回路３０５に伝え、その後は復調部３３
０でそのタイミングを基に詳細な同期維持を行う。復調
部３３０における動作を以下に説明する。

【００５７】まず、受信信号は乗算器３０３において、
Ｐｕｎｃｔｕａｌ回路３０８から出力される信号と乗算
され、されに逆拡散されて、ローパス・フィルタ３１２
で積分されて、復調データとして出力される。また、受
信信号は、乗算器３０４にも入力されており、ここでは
セレクタ３１１から出力される信号と乗算されて、その
結果はローパス・フィルタ３０５に入力され積分され、
その出力はＤＬＬ回路３０６に入力される。

【００５８】ＤＬＬ回路３０６の出力は、受信信号と無
線受信部１０７内部で発生した信号とのタイミング差に
対応した信号が出力され、このタイミング信号は信号を
発生するＰＮコード・ソース３０７に入力される。

【００５９】ＰＮコード・ソース３０７から出力される
信号は、この信号の時間間隔（チップレート）の半分だ
け早めた信号を生成するＥａｒｌｙ回路３０９と遅めた
信号を生成するＬａｔｅ回路３１０と、正しいタイミン
グを生成するＰｕｎｃｔｕａｌ回路３０８に入力され
る。

【００６０】同図に示す例では、Ｅａｒｌｙ回路３０９
とＬａｔｅ回路３１０の出力は、セレクタ３１１に入力
され、時分割に制御されて乗算器３０４に入力される。
このフィードバック回路により正しいタイミングに同期
を維持することが可能であり、ローパス・フィルタ３１
２の出力は復調データとなる。

【００６１】図６には、四方が壁で仕切られている部屋
の中に無線通信装置１００を設置している様子を示して
いる。

【００６２】既に述べたように、無線通信装置１００
は、測距モード下では、アンテナ１０１からＵＷＢパル
スを四方八方に発射する。同図に示す例では、発射した
パルスはａ，ｂ，ｃ，ｄの４つであるとする。

【００６３】ここで、最も壁までの距離があるのはdで
あり、壁に跳ね返ってくる時間とパルスの振幅により判
別が可能で、ここから距離を類推することができる。例
えば、この距離を４ｍとすると、以後、無線通信装置１
００は４ｍだけ確実に届くように無線送信部１０８にお
ける送信出力を制御する。

【００６４】図７には、無線送信部１０８から送出され
たＵＷＢパルスが壁で反射して無線受信部１０７に戻っ
てくるまでのパルスのイメージを模式的に示している。
壁までの距離が長いと、その分だけ遅延も大きく、振幅
も小さくなる、という点を充分理解されたい。

【００６５】また、図８には、図６に示したような部屋
内に無線通信装置１００を設置した場合に想定される反
射波パルスの遅延と振幅の幅を示している。同図に示す
ように、距離に応じて受信パルスは遅く、そして振幅は
小さくなる。この例では、放出波ａでは遅延１μsec、
振幅は無次元で１０となっている（この単位は例えば回
路内の１ｄｉｇｉｔである）。

【００６６】既に述べたように、本実施形態では、反射
波の振幅と遅延振幅の関係をあらかじめ実験的又は経験
的に調べておくとともに、この関係を記述した推定テー
ブル１０２を装備する。そして、中央制御部１０９は、
この推定テーブル１０２を参照することにより、最も遠
いと思われる壁までの距離Ｄ_maxを推定するようになっ
ている。以下の表１には、この推定テーブル１０２の構
成例を示している。

【００６７】

【表１】

【００６８】例えば、図６で示した場合において、無線
波の放出方向がａであれば、遅延と振幅から、壁までの
距離は１ｍであると推定され、通常の無線通信時には５
０μＷで送信すればよいことが判る。同様に、放出方向
がｂであれば、遅延が５μsecで振幅が８であるから、
壁までの８ｍと推測され、送信は１００μＷで送信すれ
ばよいことが判る。このように対応させて、壁越えが起
きないような送信出力を決めることができる訳である。

【００６９】図１に示した無線通信装置１００の応用例
として、測距のための指向性アンテナを別途備えるよう
な構成も考えられる。例えば図６に示したような使用環
境下において、ユーザがどうしてもａの方向には通信し
たいがｃの方向には電波を届かせたくないという場合に
は、各方向毎に指向性アンテナを向けてそれぞれの壁ま
での距離を推定して、各方向毎に送信出力の制御を行う
ようにすればよい。

【００７０】また、図９には、本発明の他の実施形態に
係る無線通信装置１００−２のハードウェア構成を模式
的に示している。この無線通信装置１００−２を構成す
る機能モジュールのうち、無線受信部１０７、無線送信
部、中央制御部１０９、及び推定テーブル１０２の機能
構成は図１に示したものと略同一なので、個々では説明
を省略する。

【００７１】無線通信装置１００−２は、アンテナ１０
１及びアンテナ切換スイッチ１０６に代えて、複数の指
向性アンテナ１１１〜１１４、並びに各指向性アンテナ
１１１〜１１４毎に設けられたハイパワー・アンプ（Ｈ
ＰＡ）１１５〜１１８が設けられており、アンテナ切換
スイッチ１１９は、指向性アンテナ１１１〜１１４を切
り換える機能を持つ。

【００７２】各ユニットは、セルラーの基地局のように
部屋内をセクター化することが可能である。例えば図６
を用いて説明するならば、aからdまでの各方向をセクタ
ー化することができる。

【００７３】図１０には、無線通信装置１００−２が部
屋内をセクター化している様子を示している。同図にお
いて、楕円で示されている部分が各指向性アンテナのカ
バーするエリアである。つまり、無線通信装置１００−
２の周囲３６０度を指向性アンテナ１１１〜１１４によ
って幾つかの領域にセクター化し、そのエリアはその方
向に関してのみ測距と通信を担当するのである。

【００７４】最初に測距モードでは、無線送信部１０８
が測距用ＰＮを使って各指向性アンテナ・モジュール１
１１〜１１４からパルスを発射する。このとき、各ＨＰ
Ａ１１５〜１１８の送信電力はすべて同じ値で統一され
ている。各指向性アンテナ１１１〜１１４は、自分のセ
クターエリア方向に向けてパルスを放射し、それが各方
向の壁に向けて反射して戻ってくる。それを各セクター
アンテナ毎に拾い、その方向の壁の位置をそれぞれ独立
に推測し、その距離に合わせて、それぞれ独立してＨＰ
Ａ１１５〜１１８の送信電力制御を行うことができる。
これにより、図１０に示したように各セクタ毎の送信出
力制御が可能になる。

【００７５】図１１には、無線通信装置１００又は１０
０−２を部屋内に設置したときに、どこか特定の壁を越
えさせないように送信出力を制御するための通信制御の
手順をフローチャートの形式で示している。このような
制御動作は、中央制御部１０９が所定のプログラム・コ
ードを実行するという形態で実現される。以下、このフ
ローチャートを参照しながら、無線通信装置１００又は
１００−２上での通信制御について説明する。

【００７６】ユーザが壁越えをさせたくない壁がある場
合には、指向性アンテナをその壁の方向に向けるか、又
はアンテナ切換スイッチ１１９に対して所望の指向性ア
ンテナ１１１〜１１４に切り換えるよう指示するととも
に、無線送信部１０８に対してＵＷＢパルスを放射する
ように指示し、アンテナ１０１から測距用のＵＷＢパル
スが放射される（ステップＳ１１）。

【００７７】指向性アンテナから放射されたＵＷＢパル
スは指定された方向の壁で反射され、それと同時にアン
テナ切換スイッチ１１９は受信側に切り替えられる。そ
して、壁から反射されたパルスは同じ指向性アンテナか
ら入力され、アンテナ切換スイッチ１１９を介して、無
線受信部１０７に入力される（ステップＳ１２）。

【００７８】中央制御部１０９は、ＵＷＢパルスの反射
波の受信結果を判断し、壁越えをさせたくない壁までの
距離Ｄ_undesiredを推定する（ステップＳ１３）。距離
Ｄ_und _esiredの推定にはさまざまな方法が考えられる。
本実施形態では、反射波の振幅と遅延振幅の関係をあら
かじめ実験的又は経験的に調べておくとともに、この関
係を記述した推定テーブル１０２を装備する。中央制御
部１０９は、この推定テーブル１０２を参照することに
より、壁越えをさせたくない壁までの距離Ｄ_unde _sired
を推定する。

【００７９】無線通信時において、壁越えをさせたくな
い方向に向けて電波を送出するときには、中央演算制御
部１０９は、距離Ｄ_undesiredに届く最低限の送信電力
を推定テーブル１０２を使って計算して、無線送信部１
０８における送信出力を制御する（ステップＳ１４）。

【００８０】これによって、部屋内では充分通信がで
き、且つ、壁越えをさせたくない壁までは電波が届く
が、その壁に面した隣の部屋には壁の減衰のために通信
ができないという環境を形成することができる。

【００８１】［追補］以上、特定の実施形態を参照しな
がら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修
正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示
という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書
の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の
要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範
囲の欄を参酌すべきである。

【００８２】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
無線データが無制限に壁越えを行わないように無線制御
することができる、優れた無線通信装置、送信出力制御
方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラムを提
供することができる。

【００８３】本発明に係る無線通信装置、送信出力制御
方法、記憶媒体、並びにコンピュータ・プログラムによ
れば、壁を越えない通信が可能になり、隣の部屋で方式
の異なる通信が行われていても干渉を起こすことはな
い。このような場合、部屋の間で無線ネットワークを仕
切るための壁という物理的なファイヤウォールを形成す
ることができ、セキュリティ対策にもなる。

【００８４】ＵＷＢ通信方式の場合には、１つの通信シ
ステムで広帯域の周波数を使用してしまうので、コーデ
ィネートされていない他のＵＷＢシステムが近くに存在
する場合には干渉の問題がある。本発明によれば、無線
データの壁越えを制限することにより、各部屋毎に異な
った通信方式を配置して、各部屋間は有線などで接続す
ることにより、家全体をカバーする無線ホームネットワ
ークを構築することができる。

【００８５】また、本発明に係る無線通信装置に指向性
アンテナを適用して通信エリアをセクタ化することによ
り、部屋を囲う各壁ごとに壁越えを制御するなど、さら
に精度の高い送信制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明を実現するのに適した典型的な
パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）１００のハードウェ
ア構成を模式的に示した図である。

【図２】無線通信装置１００を部屋内に設置したときに
行われる通信制御の手順を示したフローチャートであ
る。

【図３】Ｂｉ−ｐｈａｓｅ方式を採用した場合の無線送
信部１０８の構成を模式的に示した図である。

【図４】Ｂｉ−ｐｈａｓｅ方式を採用した場合の無線受
信部１０７の構成を模式的に示した図である。

【図５】測距モード下で放出した電波の反射波の遅延を
判別するための仕組みを説明するためのチャートであ
る。

【図６】四方が壁で仕切られている部屋の中に無線通信
装置１００を設置している様子を示した図である。

【図７】無線送信部１０８から送出されたＵＷＢパルス
が壁で反射して無線受信部１０７に戻ってくるまでのパ
ルスのイメージを模式的に示した図である。

【図８】図６に示したような部屋内に無線通信装置１０
０を設置した場合に想定される反射波パルスの遅延と振
幅の幅を示した図である。

【図９】本発明の他の実施形態に係る無線通信装置１０
０のハードウェア構成を模式的に示した図である。

【図１０】無線通信装置１００−２が部屋内をセクター
化している様子を示した図である。

【図１１】無線通信装置１００又は１００−２を部屋内
に設置したときに、どこか特定の壁を越えさせないよう
に送信出力を制御するための通信制御の手順を示したフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１００…無線通信装置１０１…アンテナ１０２…推定テーブル１０６…アンテナ切換スイッチ１０７…無線受信部１０８…無線送信部１０９…中央制御部１１１〜１１４…指向性アンテナ１１５〜１１８…ハイパワー・アンプ２０１…時間ベース，２０２…ＰＮパルス発生器２０４…乗算器，２０５…情報ソース２０７…出力段３０２…バンドパス・フィルタ３０３，３０４，３２３…乗算器３０５，３１２，３２４…ローパス・フィルタ３０６…ＤＬＬ回路，３０７…ＰＮコード・ソース３０８…Ｐｕｉｎｃｔｕａｌ回路，３０９…Ｅａｒｌｙ
回路３１０…Ｌａｔｅ回路，３１１…セレクタ３２０…サーチャー３２５…出力端３３０…データ復調部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J070 AB01 AC02 AE07 5K011 DA02 DA12 DA21 DA26 EA03 FA07 JA02 KA08 5K060 BB07 CC04 CC12 DD04 HH06 HH31 JJ21 LL01 LL25 PP05 5K067 AA03 BB02 BB21 DD41 DD44 DD51 EE02 EE12 EE32 FF02 KK02 KK13 KK15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】壁で仕切られた部屋内に設置して用いられ
る無線通信装置であって、アンテナと、前記アンテナを介してパルスを放出する無線送信部と、前記アンテナを介してパルスを入力する無線受信部と、前記無線送信部から放出されたパルスの部屋の壁からの
反射波の振幅と遅延の関係を基に壁までの距離を推定し
て、該推定結果を基に前記無線送信部における送信出力
を制御する送信制御部と、を具備することを特徴とする
無線通信装置。
【請求項２】非常に細かいパルス幅のパルス列からなる
信号を用いてベースバンド伝送を行う、ことを特徴とす
る請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】前記送信制御部は、最も遠いと思われる壁
までの距離Ｄ_maxを推定して、Ｄ_maxに届く最低限の送信
出力に制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の無
線通信装置。
【請求項４】前記アンテナは複数の指向性アンテナから
なり、前記送信制御部は、各々の指向性アンテナがカバーする
セクタ毎に部屋の壁までの距離を独立に推測して、その
距離に合わせて各指向性アンテナからの送信出力を独立
して制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の無線
通信装置。
【請求項５】前記送信制御部は、壁越えをさせたくない
方向を向いた指向性アンテナにおいて放出されたパルス
の部屋の壁からの反射波の振幅と遅延の関係を基に壁越
えをさせたくない壁までの距離Ｄ_undesiredを推定し
て、距離Ｄ_undesiredに届く最低限の送信電力に制御す
る、ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
【請求項６】壁で仕切られた部屋内で無線通信に用いる
送信信号の出力を制御する送信出力制御方法であって、アンテナを介してパルスを放出する無線送信ステップ
と、アンテナを介してパルスを入力する無線受信ステップ
と、前記無線送信ステップにおいて放出されたパルスの部屋
の壁からの反射波の振幅と遅延の関係を基に壁までの距
離を推定して、該推定結果を基に前記無線送信部におけ
る送信出力を制御する送信制御ステップと、を具備することを特徴とする送信出力制御方法。
【請求項７】非常に細かいパルス幅のパルス列からなる
信号を用いてベースバンド伝送を行う、ことを特徴とす
る請求項６に記載の送信出力制御方法。
【請求項８】前記送信制御ステップでは、最も遠いと思
われる壁までの距離Ｄ_maxを推定して、Ｄ_maxに届く最低
限の送信出力に制御する、ことを特徴とする請求項６に
記載の送信出力制御方法。
【請求項９】複数の指向性アンテナを用いてパルスの送
受信を行い、前記送信制御ステップでは、各々の指向性アンテナがカ
バーするセクタ毎に部屋の壁までの距離を独立に推測し
て、その距離に合わせて各指向性アンテナからの送信出
力を独立して制御する、ことを特徴とする請求項６に記
載の送信出力制御方法。
【請求項１０】前記送信制御ステップでは、壁越えをさ
せたくない方向を向いた指向性アンテナにおいて放出さ
れたパルスの部屋の壁からの反射波の振幅と遅延の関係
を基に壁越えをさせたくない壁までの距離Ｄ_undesired
を推定して、距離Ｄ_undesiredに届く最低限の送信電力
に制御する、ことを特徴とする請求項９に記載の送信出
力制御方法。
【請求項１１】壁で仕切られた部屋内で無線通信に用い
る送信信号の出力を制御するための処理をコンピュータ
・システム上で実行するように記述されたコンピュータ
・ソフトウェアをコンピュータ可読形式で物理的に格納
した記憶媒体であって、前記コンピュータ・ソフトウェ
アは、アンテナを介してパルスを放出する無線送信ステップ
と、アンテナを介してパルスを入力する無線受信ステップ
と、前記無線送信ステップにおいて放出されたパルスの部屋
の壁からの反射波の振幅と遅延の関係を基に壁までの距
離を推定して、該推定結果を基に前記無線送信部におけ
る送信出力を制御する送信制御ステップと、を具備する
ことを特徴とする記憶媒体。
【請求項１２】壁で仕切られた部屋内で無線通信に用い
る送信信号の出力を制御するための処理をコンピュータ
・システム上で実行するように記述されたコンピュータ
・プログラムであって、アンテナを介してパルスを放出する無線送信ステップ
と、アンテナを介してパルスを入力する無線受信ステップ
と、前記無線送信ステップにおいて放出されたパルスの部屋
の壁からの反射波の振幅と遅延の関係を基に壁までの距
離を推定して、該推定結果を基に前記無線送信部におけ
る送信出力を制御する送信制御ステップと、を具備する
ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。