(57)【要約】【課題】本発明は、その過程において、少なくとも１つのパルス系列によって搬送される電力の量を表す電力値ＰＷｋが計算される、無線信号によって搬送される上記パルス系列によってデータを送信するための方法に関する。【解決手段】本発明による方法は、電力値ＰＷｋが比較されることになる閾値Ｔｈｖｋの決定前に、無線伝送に影響を及ぼす雑音の推定値Ｎｅｋ、及び雑音がない場合の各パルス系列によって搬送されることになる電力の量の推定値Ｅｅｋを与える。そのような推定値Ｎｅｋ及びＥｅｋに関する知識により、任意の所与のパルス系列に影響を及ぼす通信条件に合うように閾値Ｔｈｖｋを計算し、それゆえ任意の電力変調されたＵＷＢ信号の最適な復調を実行できるようになる。【選択図】図６
2006087104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号によって搬送される少なくとも１つのパルス系列によってデータを送信するための方法であって、
受信機端において実行されることになる少なくとも１つのシンボル復号ステップであって、前記シンボル復号ステップの過程において、前記パルス系列によって搬送される電力の量を表す電力値が生成され、且つ所定の閾値と比較される、シンボル復号ステップと、
パラメータ推定ステップであって、前記パラメータ推定ステップの過程において、前記所定の閾値を判定する前に、前記無線信号の伝送に影響を及ぼす雑音を表す第１のパラメータの少なくとも一度の推定、及び、雑音がない場合に各パルス系列によって搬送されることになる電力の量を表す第２のパラメータの少なくとも一度の推定が実行される、パラメータ推定ステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記第１のパラメータの推定値が、前記第２のパラメータの前記推定を実行するために用いられる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
基準送信ステップであって、前記基準送信ステップの過程において、基準パルス系列のフレームが前記無線信号によって送信される、基準送信ステップと、
複数のシンボル復号ステップであって、それぞれが、前記基準フレームに含まれる前記パルス系列のうちの１つに関連する電力値を生成するように構成される、複数のシンボル復号ステップと、
初期パラメータ推定ステップであって、前記初期パラメータ推定ステップの過程において、前記基準フレームに含まれる前記パルス系列に関連する電力値に基づいて、及び、前記基準パルス系列によって搬送されるデータの予備知識に基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータの推定値が計算され、前記予備知識は予め前記受信機端において記憶されている、初期パラメータ推定ステップと
を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータの、以前の推定値を計算した後に生成される少なくとも１つの新たな電力値に基づいて、前記以前に計算された推定値を更新するための少なくとも１つのパラメータ調整ステップをさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記閾値は変数Ｍ１／２の多項式によって定義され、
ただしＭはＭ＝（２・Ｂ・Ｎｓ・Ｔｉ＋１）／２によって定義され、
Ｂは前記閾値が計算される前記パルス系列の帯域幅であり、
Ｔｉは、前記パルス系列に関連する前記電力値を生成するために、前記パルス系列に属する各パルスの積分が実行される持続時間である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記閾値を定義する前記多項式は二次に制限される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記閾値を定義する前記多項式の一次の係数は、１つの曲線の縦座標によって与えられ、
前記曲線の横座標は、前記関連するパルス系列の伝送に関連付けられる前記第２の推定値と前記第１の推定値との間の比によって構成される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記パルス系列を送信する前に実行されることになる少なくとも１つのシンボル符号化ステップであって、前記シンボル符号化ステップの過程において、各パルス系列に、前記パルス系列によって搬送されることになるシンボルを表す２つの整数値のうちの１つが乗算される、シンボル符号化ステップをさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
送信されることになる各信号は所定の数のパルス系列の重ね合わせによって構成され、
各パルス系列は１つのシンボル符号化ステップにかけられており、伝送のために利用可能な帯域幅が予め細分されているいくつかの小帯域のうちの１つに対応する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの送信機及び１つの受信機を含む通信システムであって、
前記送信機が、少なくとも１つのパルス系列によって形成される信号を送信するように構成され、
前記受信機が、シンボル復号手段であって、前記パルス系列によって搬送される電力の量を表す電力値を生成し、且つ前記電力値を所定の閾値と比較するためのシンボル復号手段を備える
前記システムにおいて、
前記受信機は、前記所定の閾値を判定する前に実行される、無線信号の伝送に影響を及ぼす雑音を表す第１のパラメータの少なくとも一度の推定と、雑音がない場合に各パルス系列によって搬送されることになる電力の量を表す第２のパラメータの少なくとも一度の推定とを実行するためのパラメータ推定手段を備える
ことを特徴とする、通信システム。
【請求項１１】
少なくとも１つのパルス系列によって形成される信号を受信するように構成される装置であって、
前記装置は、シンボル復号手段であって、前記パルス系列によって搬送される電力の量を表す電力値を生成し、前記電力値を所定の閾値と比較するためのシンボル復号手段を備え、
前記装置は、
前記所定の閾値を判定する前に実行される、無線信号の伝送に影響を及ぼす雑音を表す第１のパラメータの少なくとも一度の推定と、雑音がない場合に各パルス系列によって搬送されることになる電力の量を表す第２のパラメータの少なくとも一度の推定とを実行するためのパラメータ推定手段をさらに備える
ことを特徴とする、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線信号によって搬送される少なくとも１つのパルス系列によってデータを送信するための方法に関し、この方法は、受信機端において実行されることになる少なくとも１つのシンボル復号ステップであって、このシンボル復号ステップの過程において、そのパルス系列によって搬送される電力の量を表す電力値が生成され、且つ所定の閾値と比較される、シンボル復号ステップを含む。
【背景技術】
【０００２】
そのような通信システムは現在、いわゆる超広帯域伝送技術（それぞれＵＷＢシステム及びＵＷＢ技術とも呼ばれる）の妥当性を評価する目的で研究されている。そのようなシステムでは、各送信機は、関連する時間窓内の個々のパルス位置を特定するチップ番号によって形成されるシグネチャによって特定することができ、シグネチャそのものは変動の影響を受けにくく、全ての潜在的な受信機に対して確実且つ正確に伝達することができる。
【０００３】
ＵＷＢシステムにおいて用いられるパルスは非常に短く、たとえば１ナノ秒未満の持続時間を有し、それによって、そのようなシステムは少なくとも７．５ＧＨｚ程度の広い帯域幅を提供されるので、高い自由度を有し、それゆえ、そのようなシステムには数多くの実現可能な応用形態が見込まれる。
【０００４】
上記のようなパルス系列は搬送信号を形成することができ、その搬送信号を変調することにより、その信号上に情報を符号化することができる。本発明者らは、関連するパルスが短いことに起因して、受信機端において所与のパルス系列と正確な同期をとることが難しいので、費用対効果を良くするために、できる限り少ない時間関連パラメータを含む変調方式が選択されるべきであるということに気が付いている。したがって、本発明者らは、パルス系列によって搬送される情報を、受信されたパルス系列を時間に関して正確に位置付けることを必要とすることなく受信機端において回復することができる変調方式を選択しており、その目的は、各パルス系列に、そのパルス系列によって搬送されることになるシンボルを表す値を乗算することにより達成される。結果として、それに応じて送信される信号によって搬送される情報は、本質的に、これらの信号によって搬送される電力によって表すことができ、その電力は、そのような信号内に含まれるパルスの振幅に関連付けられる。
【０００５】
これが、本発明者らが各パルス系列によって搬送される電力の量を表す電力値と少なくとも１つの所定の閾値とを比較することによってシンボル復号ステップを実施することを選択した理由であり、それにより、変調されたＵＷＢシンボルの復調を非常に簡単に達成できるようになる。
【０００６】
しかしながら、その閾値は、好ましくは、送信される信号が第１のシンボルを搬送する尤度及び送信される信号が第２のシンボルを搬送する尤度をそれぞれ表す第１の確率密度関数及び第２の確率密度関数を等しくすることによって、予め計算しなければならない。実際には、所定の閾値を予め定義することができ、たとえば、任意の所与のパルス系列によって搬送されることになるシンボルを表す値が整数０及び１の中から選択されることになる場合には１／２又は３／４に設定することができる。しかしながら、本発明者らは、そのように固定された閾値は、送信機端と受信機との間の通信条件を考慮に入れないので、復号において誤りを生じる可能性があることに気が付いている。それゆえ、本発明者らは、それぞれリアルタイムの通信条件を考慮に入れる２つの確率密度を等しくすることによって実行され、２つの解釈条件間に曖昧な範囲も重なりも存在しないようにする閾値決定方式を設計した。
【０００７】
こうして、適当な閾値の計算には、電力値がその閾値と比較されることになる受信パルス系列の伝送に影響を及ぼしている通信条件に関する知識が含まれる。
【０００８】
【非特許文献１】PAQUELET S 他、「An impulse radio asynchronous transceiver for high data rates」、ULTRA WIDEBAND SYSTEMS, 2004. JOINT WITH CONFERENCE ON ULTRAWIDEBAND SYSTEMS AND TECHNOLOGIES. JOINT UWBST & IWUWBS. 2004 INTERNATIONAL WORKSHOP ON KYOTO, JAPAN、２００４年５月１８−２１日、PISCATAWAY, NJ, USA, IEEE、２００４年５月１８日、ｐ．１−５、XP010715141, Sections I, II, III, V
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、そのようなリアルタイムの通信条件を表すパラメータを、良い費用対効果で推定するための計算方式及び計算手段を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実際に、本発明の第１の態様によれば、冒頭の段落において説明された方法は、所定の閾値を判定する前に、無線信号の伝送に影響を及ぼす雑音を表す第１のパラメータの少なくとも一度の推定、及び雑音がない場合に各パルス系列によって搬送されることになる電力の量を表す第２のパラメータの少なくとも一度の推定が実行されることをさらに含む。
【００１１】
後に説明されるように、本発明者らは、任意の所与のパルス系列が置かれていたであろう通信条件に最も良く適合する閾値を計算できるようにするためには、先に定義されたような第１のパラメータ及び第２のパラメータの推定値に関する知識で十分であることを見出した。
【００１２】
第１のパラメータ及び第２のパラメータは無相関であるものと見なすことができるか、又は逆に相互依存するものと見なすことができる。本発明の１つの具体的な一実施形態では、第１のパラメータの推定値が、第２のパラメータの推定を実行するために用いられる。
【００１３】
本発明のそのような具体的な一実施形態によれば、第１のパラメータを得るために既に実行されている計算の結果を、第２のパラメータの計算中に再利用できるようになり、それにより計算資源を節約できるようになる。
【００１４】
本発明の有利な一実施形態によれば、これまでに説明されたような方法は、さらに、
基準送信ステップであって、このステップの過程において、基準パルス系列のフレームが上記無線信号によって送信される、基準送信ステップと、
複数のシンボル復号ステップであって、それぞれが、基準フレームに含まれるパルス系列のうちの１つに関連する電力値を生成するように構成される、複数のシンボル復号ステップと、
初期パラメータ推定ステップであって、このステップの過程において、基準フレームに含まれるパルス系列に関連する電力値に基づいて、及び、基準パルス系列によって搬送されるデータの予備知識に基づいて、第１のパラメータ及び第２のパラメータの推定値が計算され、予備知識は予め受信機端において記憶されている、初期パラメータ推定ステップと
を含む。
【００１５】
本発明のこの有利な実施形態では、全ての後続のデータフレームを復号できるようにするために必要とされるのは、基準パルス系列の１つのフレームを送信することだけである。一連の基準パルス系列が表すことになる１つの基準データフレームは、好ましくは、各端末の製造中にリードオンリーメモリをプログラミングすることによって、本発明によるＵＷＢ通信システムにおいて用いられるように構成される上記端末内に記憶されるであろう。
【００１６】
第１のパラメータ及び第２のパラメータの推定値は、全ての受信基準パルス系列を解析した後に、任意の所与の通信のために一度だけ計算すればよい。しかしながら、本発明の好ましい一実施形態によれば、その推定値を動的に調整できるようになり、それにより、通信している最中にデータ伝送に影響を及ぼしている通信条件の変化を考慮に入れることができる。そのような動的な調整を達成するために、これまでに説明されたような方法は、第１のパラメータ及び第２のパラメータの以前の推定値を計算した後に生成される少なくとも１つの新たな電力値に基づいて、以前に計算された推定値を更新するための少なくとも１つのパラメータ調整ステップをさらに含むであろう。
【００１７】
シンボル復号ステップの特定の一実施形態によれば、閾値は変数Ｍ１／２の多項式によって定義されることができ、ただしＭはＭ＝（２・Ｂ・Ｎｓ・Ｔｉ＋１）／２によって定義され、Ｎｓは１つのパルス系列内に含まれるパルスの数であり、Ｂは閾値が計算されるパルス系列の帯域幅であり、Ｔｉは、上記パルス系列に関連する電力値を生成するために、上記パルス系列に属する各パルスの積分が実行される持続時間である。
【００１８】
後に説明されるように、閾値を定義する多項式は、計算が複雑になること、及び復号を効率的にすることの間の適当なバランスを達成するために、二次に制限されることが好ましい。
【００１９】
本発明の好ましい一実施形態によれば、閾値を定義する多項式の一次の係数は、ある曲線の縦座標によって与えられ、その曲線の横座標は、関連するパルス系列の伝送に関連付けられる第２の推定値と第１の推定値との間の比によって構成される。
【００２０】
そのようなシンボル復号ステップを実行することにより復調されることになるＵＷＢ信号の変調は、種々の変調方式によることができる。
【００２１】
本発明の特定の一実施形態によれば、これまでに説明されたような方法は、上記パルス系列を送信する前に実行されることになる少なくとも１つのシンボル符号化ステップであって、このシンボル符号化ステップの過程において、各パルス系列に、上記パルス系列によって搬送されることになるシンボルを表す１つの整数値が乗算される、シンボル符号化ステップをさらに含む。
【００２２】
この変調方式によれば、本発明による超広帯域通信システムにおいて送信される信号によって搬送される情報は、本質的に、これらの信号によって搬送される電力に関連付けられることになり、その電力は、そのような信号内に含まれるパルスの振幅に関連する。そのような変調方式は実施するのが容易であり、それにより適合した送信機を比較的低いコストで製造できるようになる。
【００２３】
本発明の１つの変形形態によれば、送信されることになる各信号は所定の数のパルス系列の重ね合わせによって構成され、各パルス系列は１つのシンボル符号化ステップにかけられており、伝送のために利用可能な総帯域幅が予め細分されているいくつかの小帯域のうちの１つに対応する。
【００２４】
本発明のこの変形形態によれば、同じ通信チャネルを通していくつかのシンボルを同時に送信できるようになり、それゆえ、本発明のそのような変形形態が具現される通信システムのスループットを大幅に高めることができる。
【００２５】
ハードウェアに目を向けた一態様によれば、本発明はまた、少なくとも１つの送信機及び１つの受信機を含む通信システムに関し、上記送信機は少なくとも１つのパルス系列によって形成される信号を送信するように構成され、上記受信機は、シンボル復号手段であって、上記パルス系列によって搬送される電力の量を表す電力値を生成し、且つ上記電力値を所定の閾値と比較するためのシンボル復号手段を備え、当該システムにおいて、受信機は、所定の閾値を判定する前に実行される、無線信号の伝送に影響を及ぼす雑音を表す第１のパラメータの少なくとも一度の推定と、雑音がない場合に各パルス系列によって搬送されることになる電力の量を表す第２のパラメータの少なくとも一度の推定とを実行するためのパラメータ推定手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
ハードウェアに目を向けた別の態様によれば、本発明はまた、少なくとも１つのパルス系列によって形成される信号を受信するように構成される装置に関し、当該装置は、シンボル復号手段であって、上記パルス系列によって搬送される電力の量を表す電力値を生成し、上記電力値を所定の閾値と比較するためのシンボル復号手段を備え、当該装置は、所定の閾値を判定する前に実行される、無線信号の伝送に影響を及ぼす雑音を表す第１のパラメータの少なくとも一度の推定と、雑音がない場合に各パルス系列によって搬送されることになる電力の量を表す第２のパラメータの少なくとも一度の推定とを実行するためのパラメータ推定手段をさらに備えることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
上記の本発明の特徴、及び他の特徴は、添付の図面とともに与えられる以下に記載される詳細な説明を読むことで、さらに明らかになるであろう。
【００２８】
図１は、本発明が具現される通信システムＳＹＳＴを示す。このシステムＳＹＳＴは、少なくとも１つの送信機ＴＲＤと１つの受信機ＲＣＤとを含み、たとえば、それらはいずれも携帯電話のような装置によって構成することができる。送信機ＴＲＤは、Ｎｓ個のパルスｐｊ（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）から成る少なくとも１つの系列によって形成される信号Ｔｓｇを、Ｎｓ個の時間窓にわたって送信するように構成され、各パルスは１つの時間チップ内に含まれ、その関連する時間窓内の時間チップ位置はチップ番号ｃｊ（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）によって定義される。この系列内に含まれるパルスの数Ｎｓは、たとえば１２８に等しい値に選択することができ、一方、各時間窓の幅は１００ナノ秒に等しい値に選択することができ、その場合、時間チップ毎の幅は１ナノ秒である。
【００２９】
本発明によれば、送信機ＴＲＤは、各パルス系列に、そのパルス系列によって搬送されることになるシンボルを表す整数値を乗算するように構成されるシンボル符号化手段ＥＮＣを備える。
【００３０】
こうして、送信される信号Ｔｓｇによって搬送される情報は本質的に、この信号Ｔｓｇによって搬送される電力に関連付けられることになり、その電力は、信号Ｔｓｇ内に含まれるパルスの振幅に関連する。その後、この情報は受信機ＲＣＤによって回復することができるが、その受信機ＲＣＤは、受信されたパルス系列を時間に関して正確に位置付ける必要はない。
【００３１】
この目的を果たすために、受信機ＲＣＤは、シンボル復号手段ＤＥＣであって、各パルス系列によって搬送される電力の量を表す少なくとも１つの電力値を計算し、その電力値を、少なくとも１つの所定の閾値と比較するように構成されるシンボル復号手段ＤＥＣを備える。後に説明されるように、そのような比較の結果は、シンボル符号化手段ＥＮＣによって送信信号Ｔｓｇ内に元々符号化されているシンボルの復調された値を自動的に指示するであろう。
【００３２】
図２は、そのような送信信号Ｔｓｇをクロノグラムの形で示しており、そのクロノグラムによれば、各パルス系列は総持続時間Ｔｓを有し、その総持続時間Ｔｓは、それぞれ持続時間Ｔｆを有する複数の時間窓に分割され、各時間窓は時間チップＴｃに細分され、各窓内の１つの時間チップは１つのパルスｐｊ（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）を含むように構成され、その１つの時間チップはチップ番号ｃｊによって特定される。したがって、この送信信号Ｔｓｇの送信機は、上記の全てのチップ番号ｃｊ（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）を合わせることにより形成されるシグネチャＳｇ＝（ｃ１、ｃ２、…、ｃＮｓ）によって特定されることになり、シグネチャＳｇそのものは変動の影響を受けにくく、それゆえ全ての潜在的な受信機に正確且つ確実に伝達することができる。
【００３３】
本発明によれば、この図に示されるパルス系列に属する各パルスｐｊ（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）には、この系列によって搬送される電力の形で、そのパルス系列によって搬送されることになるシンボルを表す同じ整数値Ｖｉが乗算されている。ただし、参照符号「ｉ」は、ここで考えられているパルス系列に割り当てられる参照番号を示す。
【００３４】
さらに、パルスｐｊ（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）には、シンボル符号化ステップの過程において＋１又は−１に等しい値にランダムに選択される値αｊが乗算され、ここに示される例では、第２のパルスｐ２は負である。
【００３５】
正及び負のパルスをそのようにランダムに分布させることにより、スペクトル領域において高い振幅のピークが現れるのを防ぐことができる。このようなピークがあると、通信システムに含まれない装置と干渉する可能性がある。そのような周波数干渉は、原則として制限されるべきであり、欧州委員会指令(European Commission Directive)８３／３３６ＣＥＥによって、及び米国連邦通信委員会(USA's Federal Communications Commission)の規制によって規制対象になっている。なお、パルスによって搬送される情報はパルスの二乗形に関連付けられるので、正及び負のパルスのランダムな分布は情報に影響を及ぼさない。
【００３６】
ここに図示されるパルス系列の全てのパルスｐｊ（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）はさらに、シンボル符号化ステップの過程において時間ジッタｄｔｉを受ける場合がある。
【００３７】
この時間ジッタは、時間遅延手段によって導入され、変調された信号が伝送されることになる通信チャネルによって引き起こされる遅延スプレッドに対して小さく抑えられるであろう。遅延スプレッドは、たとえば、１００ナノ秒の値を有する場合がある。そのような時間ジッタは、各パルス系列によって搬送される情報に影響を及ぼすことはなく、主に、本発明による変調方式に対して、さらに大きな追加の自由度を与えるであろう。
【００３８】
したがって、送信信号Ｔｓｇは以下の形で表すことができる。
【００３９】
【数１】
2006087104.tif 000003
【００４０】
本出願では、送信信号Ｔｓｇによって搬送されることになる情報は２値の形式を有することになるので、そのパルス系列によって搬送されることになるビットを表す整数値Ｖｉは１又は０のいずれかに等しいであろう。
【００４１】
図３は、上記のパルスを構成するために選択することができる、実現可能な形状ｐ（ｔ）を示すクロノグラムである。同じ系列のパルスｐｊ（ｔ）（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）は、その全てが本質的に同じ幅を有し、同じ量のエネルギーを搬送するという条件であれば、異なる形状を有することもできる。しかしながら、同じ系列に属する全てのパルスｐｊ（ｔ）（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）は、ここに示される形状ｐ（ｔ）のような同じ形状を有することができ、それはガウス関数の二次の導関数として定義され、数学的には以下のように表すことができる。
【００４２】
【数２】
2006087104.tif 000004
【００４３】
当然、当業者に知られている他のパルス形状を、この同じ目的を果たすために用いることもできる。
【００４４】
図４はさらに別のクロノグラムであり、上記のパルス系列のような一連のパルス系列によって形成されるデータフレームＤＦを示しており、各パルス系列は総持続時間Ｔｓを有し、所与の系列が後続の系列によって変更されるのを防ぐために、２つのそのような系列間にガード区間(guard interval)ＧＩが周期的に挿入されている。たとえば、そのような変更は、２つのパルス系列間の相互変調積によって引き起こされる可能性がある。こうして、このデータフレームＤＦは、それぞれ持続時間ＴｒがＴｒ＝Ｔｓ＋ＧＩであり、且つそれぞれが上記のようなパルス系列を含む一連のフレームによって構成される。
【００４５】
したがって、そのようなデータフレームＤＦを受信するように構成される装置は、受信されたパルス系列を時間に関して正確に位置付ける必要はないが、データフレームＤＦの情報内容を識別するために、一連のパルス系列によって搬送される一連の電力量を表す量を測定することだけはできなければならない。
【００４６】
図５は、本発明の別の一実施形態による受信機に収容されるシンボル復号手段ＤＥＣを示しており、その実施形態では、送信信号Ｔｓｇは、先に説明されたようなＫ個のパルス系列の組み合わせを含む複合信号であり、それゆえ各パルス系列は送信端においてシンボル符号化ステップにかけられている。この受信機は、そのような複合信号Ｔｓｇを受信するように構成されるアンテナ装置ＡＮＴを含む。復号手段ＤＥＣは、Ｋ個の小帯域を互いから分離するように構成されるＫ個のバンドパスフィルタＢＰＦｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）のアレイを含み、そのＫ個の小帯域は、それぞれ特定のシンボルを搬送するようになされるＫ個の異なるパルス系列を画定するために、複合信号Ｔｓｇを送信するために用いられる全帯域幅を分割したものである。
【００４７】
本発明のこの変形形態によれば、同じ通信チャネルを通していくつかのシンボルを同時に送信できるようになり、それゆえ、本発明のそのような変形形態が具現される通信システムのスループットを大幅に高めることができる。
【００４８】
そのような一実施形態では、ランクｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）の所与の小帯域に対応する各パルス系列は以下のように表されるであろう。
【００４９】
【数３】
2006087104.tif 000005
【００５０】
ただし、以下の式が成り立つ。
【００５１】
【数４】
2006087104.tif 000006
【００５２】
ここに示される本発明の実施形態では、シンボル復号手段ＤＥＣはＫ個の二乗モジュールＳＱＭｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）のアレイを含み、各二乗モジュールはバンドパスフィルタＢＰＦｋのうちの１つに接続されており、１つのパルス系列Ｔｓｇｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）を受信し、且つその信号Ｔｓｇｋを二乗することによって形成される信号Ｓｑｓｋを供給するように構成される。
【００５３】
シンボル復号手段ＤＥＣは、Ｋ個の積分モジュールＩＮＴＭｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）のアレイをさらに含み、各積分モジュールは二乗モジュールＳＱＭｋのうちの１つに接続されており、対応するパルス系列Ｔｓｇｋによって搬送される電力の量を表す電力値Ｐｗｋを供給するように構成される。そのような電力値Ｐｗｋは、たとえば、関連する二乗モジュールＳＱＭｋによって供給される二乗信号Ｓｑｓｋをチャネル遅延の持続時間にわたって積分することにより計算することができる。
【００５４】
またシンボル復号手段ＤＥＣはＫ個の比較モジュールＣＭＰＭｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）のアレイも含み、各比較モジュールは積分モジュールＩＮＴＭｋのうちの１つに接続されており、その積分モジュールＩＮＴＭｋによって供給されることになる電力値Ｐｗｋを、所定の閾値Ｔｈｖｋと比較するように構成される。閾値Ｔｈｖｋは比較モジュールによって異なってもよい。
【００５５】
こうして、所与のパルス系列Ｔｓｇｋによって搬送されるシンボルは、以下のような条件で表すことができる単純な復号グリッドにしたがって、非常に簡単に特定されるであろう。
・Ｐｗｋ＜Ｔｈｖｋの場合には、パルス系列Ｔｓｇｋによって搬送されるシンボルはＳ０である。
・Ｔｈｖｋ＜Ｐｗｋの場合には、パルス系列Ｔｓｇｋによって搬送されるシンボルはＳ１である。
【００５６】
各二乗モジュールＳＱＭｋは同じ入力信号を供給されるギルバートセルによって形成することができる。各積分モジュールＩＮＴＭｋは、ＲＣフィードバックを設けられた演算増幅器によって形成することができる。各比較モジュールＣＭＰＭｋは、所与の電力値Ｐｗｋと、この比較モジュールＣＭＰＭｋに割り当てられる所定の閾値Ｔｈｖｋとを受信するように構成される演算増幅器によって形成することができる。それゆえ、シンボル復号手段ＤＥＣは既製品のアナログ回路によって形成することができ、そのようなアナログ回路は、その処理速度が速いことで知られており、デジタルソリューションとは対照的に、サンプリングは不要であるので、本発明のこの実施形態による信号復号ステップを実行するために必要とされる処理電力をさらに低減し、時間をさらに削減できるようにするであろう。
【００５７】
所定の閾値はそれぞれ予め定義することができ、たとえば、Ｖｋｉが整数値０及び１の中から選択されることになる場合には、１／２又は３／４に設定することができる。しかしながら、本発明者らは、そのような固定された閾値は、送信機端と受信機との間の通信条件を考慮に入れないので、復号において誤りを生じる可能性があることに気が付いている。それゆえ、本発明者らは、それぞれリアルタイムの通信条件を考慮に入れる２つの確率密度を等しくすることに基づく、２つの解釈条件間に曖昧な範囲も重なりも存在しないようにする閾値決定方式を設計した。
【００５８】
第１及び第２の確率密度に関するいくつかの式を、光学に応用される数学の分野における既存の手法から導出することができる。さらに具体的には、本発明者らは、いわゆる「カイ二乗」理論によって生成される確率密度を選択しており、それは、本発明者らによってＵＷＢ伝送の分野に応用されるときに、送信信号が０に等しい値Ｖｋｉを搬送するための尤度を表す第１の確率密度ｐ０、及び送信信号が１に等しい値Ｖｋｉを搬送するための尤度を表す第２の確率密度ｐ１に関する以下の式を与える。
【００５９】
【数５】
2006087104.tif 000007
【００６０】
ただしΓはオイラー関数を表し、Ｉｊは第１種のｊ次ベッセル関数を表し、Ｎはその信号の伝送に悪影響を及ぼす雑音強度を表す第１のパラメータであり、Ｅは雑音がまったくないパルス系列によって搬送されることになる電力の量を表す第２のパラメータであり、ＭはＭ＝（２・Ｂ・Ｎｓ・Ｔｉ＋１）／２によって定義され、Ｂは、閾値が計算されるパルス系列の帯域幅である。
【００６１】
図６は、上記の２つの式において定義される確率密度を等しくすること、すなわちｐ０＝ｐ１を表しており、閾値Ｔｈｖｋがそれらの式に対して最適な解を与えるか、又は本発明を実施するために選択される実施形態によっては、近似解を与えるであろう。
【００６２】
本発明の特定の一実施形態によれば、その閾値は変数Ｍ１／２の多項式によって定義され、それは、上記の２つの式の解の近似であり、それらの式に対する最適な解を計算するのを避けることができるようにする。この多項式は、計算が複雑になること、及び復号を効率的にすることの間の適当なバランスを達成するために、二次に制限されることが好ましく、以下のように表すことができる。
【００６３】
【数６】
2006087104.tif 000008
【００６４】
ただしＬ＝Ｅ／Ｎである。この式は、本発明者らによって、復号精度に対する計算コストに関して最良の結果を与えるように選択されている。
【００６５】
この式は、Ｋが正の固定値であり、ｘが大きい値である場合に、ＩＭ−１（ｘ）の漸近的に等価なものとしてＫ・ｘ−１／２・ｅｘｐ（ｘ）を用いることにより、上記の２つの式から本発明者らによって導出された。Ｍ１／２の多項式の一次変数に含まれる項−１は、上記の２つの式の数学的な操作から生じ、本発明の他の準最適な実施形態の場合には省く(dispense)ことができる。この式によって、所定の閾値を比較的簡単に動的に更新できるようになり、それによりＭ及びＬの値の変化によって表される通信条件の起こり得る変化を考慮に入れることができるであろう。
【００６６】
上記の本発明の好ましい実施形態によれば、閾値Ｔｈｖｋを定義する多項式の一次の係数、すなわち（Ｍ−１）１／２の前にある係数は、ある表に示される（tabulated）曲線の縦座標によって与えられ、その表に示される曲線の横座標は、関連するパルス系列の伝送に関連付けられる第２のパラメータと第１のパラメータとの間のエネルギー比Ｌ＝Ｅ／Ｎによって構成され、その曲線が図７に示される。
【００６７】
こうして、上記の方式によって定義される最適な閾値の計算は、第１のパラメータＮ及び第２のパラメータＥに関する事前の知識を含み、それらのパラメータは、電力値がその閾値と比較されることになる受信パルス系列の伝送に影響を及ぼしている通信条件を表す。
【００６８】
図８は、第１のパラメータＮ及び第２のパラメータＥの推定値Ｎｅｋ及びＥｅｋを計算することができる方法を示す。この計算は、上記のような積分モジュールＩＮＴＭｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）によって供給される電力値ＰＷｋが、比較モジュールＣＭＰＭｋによって比較されることになる、最適な閾値Ｔｈｖｋを決定できるようにするためになされる。
【００６９】
第１段階では、一連の電力値ＰＷｋは、受信装置（この例ではリードオンリーメモリＲＯＭ）内に予め記憶されている、基準フレームに属する基準データＲＤを表す基準パルス系列のフレーム内に連続して符号化されるデータを表すであろう。こうして、複数のシンボル復号ステップが、それぞれ基準フレーム内に含まれるパルス系列のうちの１つに関連付けられる一連の電力値ＰＷｋを生成するであろう。
【００７０】
その後、初期パラメータ推定ステップが、一連の電力値ＰＷｋと、基準フレームの構造の予備知識(previous knowledge)とに基づいて、第１のパラメータの推定値Ｎｅｋ及び第２のパラメータの推定値Ｅｅｋを生成するであろう。
【００７１】
たとえば、基準データフレームが、パルスが存在しないことにより、オン−オフキーイング方式に従って符号化される値「Ｓ０」を有するビットの整数Ｌ０と、パルスが存在することにより、オン−オフキーイング方式に従って符号化される値「Ｓ１」を有するビット数Ｌ１とを含む場合には、第１のパラメータＮの推定値Ｎｅｋ及び第２のパラメータＥの推定値Ｅｅｋは以下のように表すことができる。
【００７２】
【数７】
2006087104.tif 000009
【００７３】
及び
【００７４】
【数８】
2006087104.tif 000010
【００７５】
ただし各ＤＰｋｌ（ただしｌ＝１〜Ｌ０＋Ｌ１）は、本発明が具現される装置によって受信される基準パルス系列のうちの１つに関連して、アナログ／デジタルコンバータＡＤＣを介して、積分モジュールＩＮＴＭｋによって供給される一連の電力値のうちの１つである。
【００７６】
上記の式による第１のパラメータＮの推定値Ｎｅｋ及び第２のパラメータＥの推定値Ｅｅｋの計算はパラメータ推定手段ＰＥＭｋによって実行され、その後、その推定値Ｎｅｋ及びＥｅｋは、先に記載された下記の式を適用することにより閾値Ｔｈｖｋを生成するように構成される閾値計算手段ＴＣＭｋに供給される。
【００７７】
【数９】
2006087104.tif 000011
【００７８】
したがって、本発明のこの有利な実施形態では、全ての後続のデータフレームを復号できるようにするために必要とされるのは、基準パルス系列の１つのフレームを送信することだけである。
【００７９】
雑音レベルは基本的には温度に依存するので、雑音レベルが同じ通信中に一定であると見なすことができる場合には、第１のパラメータＮの推定値Ｎｅｋ及び第２のパラメータＥの推定値Ｅｅｋは、受信された基準パルス系列を解析した後に、１つの通信の総持続時間において一度だけ計算すればよい。しかしながら、ここで示される本発明の好ましい実施形態は、その推定値Ｎｅｋ及びＥｅｋを動的に調整できるようにし、それにより、通信している最中にデータ伝送に影響を及ぼしている通信条件の変化を考慮に入れることができるであろう。そのような動的な調整を達成するために、パラメータ推定手段は、以前の推定値の計算後に生成される少なくとも１つの新たな電力値ＤＰｋに基づいて、第１のパラメータＥ及び第２のパラメータＮの以前に計算された推定値Ｎｅｋ及びＥｅｋを更新するための、少なくとも１つのパラメータ調整ステップを実行することができるであろう。
【００８０】
そのようなパラメータ調整ステップの動作は以下のように説明することができる。
【００８１】
（ｌ＋１）番目のサンプルを構成する新たな電力値ＤＰｋｌ＋１が、関連する電力値ＰＷｋｌ＋１が現在の閾値Ｔｈｖｋｌ＋１よりも低いことが分かっており、たとえば比較モジュールＣＭＰＭｋによってＳ１の場合に値「０」を、Ｓ０の場合に値「１」を生成することにより表すことができる状況に対応する場合には、新たな推定値Ｎｅｋｌ＋１は以下の再帰式によって以前の値Ｎｅｋｌから推定することができる。
【００８２】
【数１０】
2006087104.tif 000012
【００８３】
雑音レベルは同じ通信中には概ね一定のままであるので、先に与えられた再帰式によって、第１のパラメータＮの推定値Ｎｅｋを計算できるようになり、サンプルの数ｌが非常に大きくなるときに誤差は０に向かうようになる。
【００８４】
新たな電力値ＤＰｋｌ＋１が、関連する電力値ＰＷｋｌ＋１が現在の閾値Ｔｈｖｋｌ＋１よりも高いことが分かっており、たとえば比較モジュールＣＭＰＭｋによってＳ１の場合に値「１」を、Ｓ０の場合に値「０」を生成することにより表すことができる状況に対応する場合には、新たな推定値Ｅｅｋｌ＋１は以下の再帰式によって以前の値Ｅｅｋｌから推定することができる。
【００８５】
【数１１】
2006087104.tif 000013
【００８６】
ただし、Ｎは、初期推定ステップ中に生成される一定の推定値、又は現在の推定値Ｎｅｋｌのいずれかによって構成されるであろう。
【００８７】
先に与えられた再帰式によれば、ｌが或る高い値を有するとき、すなわち多数のサンプリングの後に、実行される調整によって引き起こされる変化は無視することができるであろう。
【００８８】
それゆえ、本発明者らは、再帰的な利得が一定であり、結果として、新たなサンプルそれぞれの調整への影響が、先行するサンプルと同じになる別の再帰式を提案する。
【００８９】
【数１２】
2006087104.tif 000014
【００９０】
ただしＡは所定の実数値である。
【００９１】
この再帰式によれば、第２のパラメータＥの実数値の変化を追跡できるようになり、そのような変化は、送信機が受信機に対して移動するか、又はその逆の結果として伝搬条件が変化するときに生じる。
【００９２】
本発明の特定の一実施形態によれば、第１のパラメータＮの推定値Ｎｅｋ及び第２のパラメータＥの推定値Ｅｅｋに関する上記の調整は、アナログ／デジタルコンバータＡＤＣに新たなアナログ電力値ＰＷｋを供給するのを防ぎ、それゆえパラメータ推定手段ＰＥＭｋが新たな入力値ＤＰｋを受信するのを防ぐ制御スイッチＳＷｋによって選択的に禁止することができる。
【００９３】
そのような制御スイッチＳＷｋは論理制御モジュールＬＣＭｋによって供給される制御信号Ｃｎｔｋによって制御されるであろう。スイッチＳＷｋは、たとえば、初期パラメータ推定ステップを実行してから、クロック信号Ｃｋｓの所定の数のパルスに対応する所定の持続時間が経過した後に開くことができる。また、上記の実施形態のいずれか、又はそれらが累積された変形形態によれば、スイッチＳＷｋは、第１のパラメータＮの推定値Ｎｅｋ及び第２のパラメータＥの推定値Ｅｅｋが概ね一定のままであるように見える場合に開くこともでき、そのような条件は、一連の推定値間の一連の差が所定の差閾値よりも低いままである場合に成り立つ場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明が用いられる通信システムを示す機能図である。
【図２】図１に示されるような通信システムにおいて送信される搬送信号を構成するパルス系列を示すクロノグラムである。
【図３】図２に示されるようなパルス系列を生成するために用いることができるパルスモデルを示すクロノグラムである。
【図４】複数のパルス系列を含むデータフレームを示すクロノグラムである。
【図５】本発明の変形形態が具現される受信機に含まれるシンボル復号手段を示すブロック図である。
【図６】本発明に従って閾値を計算することができる方法を示す図である。
【図７】本発明の１つの具体的な実施形態による、そのような閾値を計算するために用いることができる、表に示される関数を示す図である。
【図８】本発明の好ましい実施形態によるパラメータ推定手段を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９５】
ＤＥＣ  シンボル復号手段、ＤＰｋ  電力値、Ｅｅｋ  第２のパラメータの推定値、ＥＮＣ  シンボル符号化手段、Ｎｅｋ  第１のパラメータの推定値、ｐｊ  パルス、ＰＷｋ  電力値、ＲＣＤ  受信機（信号を受信するように構成される装置）、ＳＹＳＴ  通信システム、Ｔｈｖｋ  閾値、ＴＲＤ  送信機、Ｔｓｇｋ  パルス系列、Ｖｉ  整数値。
【図１】
2006087104.tif 000015
【図２】
2006087104.tif 000016
【図３】
2006087104.tif 000017
【図４】
2006087104.tif 000018
【図５】
2006087104.tif 000019
【図６】
2006087104.tif 000020
【図７】
2006087104.tif 000021
【図８】
2006087104.tif 000022