(57)【要約】多数のチップをもつコード長を選択する工程と、チップ内の非ゼロ値の位置を決めるルーラを選択する工程と、非ゼロ値を振幅パターンとオーバーレイする工程とを含む、良好な相関特性をもつコードシーケンスを発生させるための方法が、本発明によって提供される。１つの局面において、本発明は、この要求を満たすコードシーケンス発生方法に関するものであり、コード長を選択する工程を含み、このコード長は１組のチップで構成される。このチップはゼロ値もしくは非ゼロ値のいずれかをもつ。次に、非ゼロ値はルーラに従って配列される。本発明の他の実施例において、ルーラはそれ自体に対して直交する。他の実施例によれば、非ゼロ値はさまざまな振幅、好ましくは正または負の振幅であり、さらに好ましくは振幅パターンに従う。
2005536169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信信号を発生させる方法であって、この方法が、以下：
コード長を選択する工程であって、このコード長が複数のチップをもち、この複数チップの各チップが非ゼロ値とゼロ値のうちの１つであることを特徴とする工程と；
この複数チップ内に複数のゼロ値があり、ルーラに従って１つ以上の非ゼロ値が配列されるよう複数チップを配列させる工程とを含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、ルーラが、このルーラの時間シフトされたバージョンに対して実質的に直交することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、２つの非ゼロ値が隣接しないようチップが配列されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、非ゼロ値が正の値と負の値とのうちの１つであって、この正の値と負の値とがパルスの振幅に対応することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、この非ゼロ値が正の値と負の値とのうちの１つであることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、ルーラが、このルーラの時間シフトされた全バージョンに対して実質的に直交することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、複数チップを配列する工程が、パターンに従って少なくとも１つの正の値と少なくとも１つの負の値とを配列する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、このパターンが一群のパターンから選択されることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、一群のパターン内のいずれのパターンも、この一群のパターン内の他のどのパターンの時間シフトされた全バージョンに対して実質的に直交することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、２つの非ゼロ値が隣接しないよう値が配列されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、正の値と負の値とがパルスの振幅に対応することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項５に記載の方法であって、ルーラが、一群のルーラ内のいずれのルーラもこの一群のルーラ内の他のどのルーラの時間シフトされた全バージョンに対して実質的に直交する一連のルーラに属することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、複数チップを配列する工程が、パターンに従って少なくとも１つの正の値と少なくとも１つの負の値とを配列する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、このパターンが一群のパターンから選択されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、一群のパターン内のいずれのパターンも、この一群のパターン内の他のどのパターンの時間シフトされた全バージョンに対して実質的に直交することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、２つの非ゼロ値が隣接しないよう値が配列されることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、正の値と負の値とがパルスの振幅に対応することを特徴とする方法。
【請求項１８】
一組の通信信号シーケンスを発生させる方法であって、この方法が：
この組内の全通信信号コードがコード長をもち、このコード長が複数チップをもち、このチップのおのおのが値を持ち、この値が正の値、負の値、ゼロ値のうちの１つであるようにこの組を定める工程と；
少なくとも１つの正の値と少なくとも１つの負の値とがルーラに従って設けられ、このルーラが、このルーラの時間シフトされた全バージョンに対して実質的に直交し、このチップの少なくとも１つがゼロ値をもつようにこのチップを配列する工程と；
少なくとも１つの正の値と少なくとも１つの負の値とがパターンに従って設けられ、このパターンが、一群のパターン内の各パターンがこの一群のパターン内の他の各パターンの時間シフトされた実質的に全バージョンに対して実質的に直交するような一群のニ値パターンからのものであるようこのチップを配列する工程とを含む方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、ルーラが、一群のルーラ内の各ルーラがこの一群のルーラ内の他の各ルーラに対して実質的に直交する一連のルーラに属することを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、このコード長が２６個のチップであることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、一群のルーラが、１つのルーラが７個の非ゼロ値チップをもつ１つのルーラをもつことを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、一群のパターンが８個のパターンで構成されることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１９に記載の方法であって、２つの非ゼロ値が隣接しないようチップが配列されることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法であって、正の値と負の値とがパルスの最初の方向に対応することを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法であって、このコード長が３０個のチップであることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法であって、一群のルーラが、第１のルーラと第２のルーラとが４個の非ゼロ値チップをもつ第１のルーラと第２のルーラとをもつことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、一群のパターンが４個のパターンで構成されることを特徴とする方法。
【請求項２８】
無線通信システムであって、このシステムが：
無線送信機と；
無線受信機とを備えるものであって、
この送信機と受信機とが、コード長をもつ通信信号を用い、このコード長は複数チップをもち、この複数チップの各チップが、非ゼロ値とゼロ値のうちの１つであり、この複数チップ内に複数のゼロ値があり、この非ゼロ値のうち１つ以上がルーラに従って配列されるようにチップが配列されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２９】
請求項２８に記載の無線通信システムであって、ルーラが、このルーラの時間シフトされたバージョンに対して実質的に直交することを特徴とする無線通信システム。
【請求項３０】
請求項２９に記載の無線通信システムであって、２つの非ゼロ値が隣接しないようチップが配列されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３１】
請求項３０に記載の無線通信システムであって、非ゼロ値が正の値と負の値とのうちの１つであって、この正の値と負の値とがパルスの振幅に対応し、この非ゼロ値が正の値と負の値とのうちの１つであることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３２】
請求項２８に記載の無線通信システムであって、正の値と負の値とがパルスの振幅に対応することを特徴とする無線通信システム。
【請求項３３】
請求項３２に記載の無線通信システムであって、ルーラが、このルーラの時間シフトされた全バージョンに対して実質的に直交することを特徴とする無線通信システム。
【請求項３４】
請求項３３に記載の無線通信システムであって、複数チップを配列する工程が、パターンに従って少なくとも１つの正の値と少なくとも１つの負の値とを配列する工程をさらに含むことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３５】
請求項３４に記載の無線通信システムであって、このパターンが一群のパターンから選択されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３６】
請求項３５に記載の無線通信システムであって、一群のパターン内のいずれのパターンも、この一群のパターン内の他のどのパターンの時間シフトされた全バージョンに対して実質的に直交することを特徴とする無線通信システム。
【請求項３７】
請求項３６に記載の無線通信システムであって、２つの非ゼロ値が隣接しないようこの値が配列されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３８】
請求項３２に記載の無線通信システムであって、ルーラが、一群のルーラ内のいずれのルーラもこの一群のルーラ内の他のどのルーラの時間シフトされた全バージョンに対して実質的に直交する一連のルーラに属することを特徴とする無線通信システム。
【請求項３９】
請求項３８に記載の無線通信システムであって、複数チップを配列する工程が、パターンに従って少なくとも１つの正の値と少なくとも１つの負の値とを配列する工程をさらに含むことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４０】
請求項３９に記載の無線通信システムであって、このパターンが一群のパターンから選択されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項４１】
請求項４０に記載の無線通信システムであって、一群のパターン内のいずれのパターンも、この一群のパターン内の他のどのパターンの時間シフトされた全バージョンに対して実質的に直交することを特徴とする無線通信システム。
【請求項４２】
請求項４１に記載の無線通信システムであって、２つの非ゼロ値が隣接しないようこの値が配列されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項４３】
請求項４２に記載の無線通信システムであって、正の値と負の値とがパルスの振幅に対応することを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
発明の背景
混みあった周波数スペクトル内の通信帯域が徐々に乏しくなって価値ある必需品になるに従い、利用可能な帯域をさらに効率的に利用できるようにするための方法を開発する上で大きな努力が払われてきた。同時に、無線接続および有線接続の両方を通して大きなデータ転送を行うという要求は、最新技術の進歩を上回るほどの速さで高まっている。
【０００２】
無線通信における高速データ伝送は、マルチパス干渉と相互干渉の問題で悩まされてきた。マルチパス干渉は、信号が信号そのものの反射バージョンと干渉する場合に発生する。相互干渉は、信号が、異なる送信機からの信号と干渉する場合に発生する。
【０００３】
同次ユーザの数を増やす試み（チャネル化）には、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、周波数分割多重アクセスといったよく知られた技術がある。これらの技術ではさまざまなコード化技術が用いられており、複数のユーザが同時に同一の周波数帯域を使えるようにすることで複数ユーザに対処する。例えば、従来のスペクトラム拡散符号分割多重アクセス（ＳＳ−ＣＤＭＡ）あるいは直接シーケンスＣＤＭＡシステムでは、データで要求される最小値を超える送信データで占められる帯域を「広げる」ため、送信機で発生させた擬似雑音（ＰＮ）符号語を利用する。従来のＳＳ−ＣＤＭＡシステムは、一群の直交もしくは偽直交の拡散コードを、一群のコードに同期させたパイロット拡散コードとともに利用する。各ユーザは広がり関数として拡散コードの１つに割り当てられる。こういった拡散スペクトルシステムの説明がなされたものの１つとして、ギルーセンらによる「衛星もしくは地上中継器を用いた拡散スペクトル多重アクセス通信システム」という件名の米国特許Ｎｏ．４，９０１，３０７がある。
【０００４】
米国特許Ｎｏ．５，３５３，３５２でデントらは、個々の情報信号が共通ブロック誤差修正コードを用いてコード化されるセルラーシステムといった無線通信に対する多重アクセス技術を開示している。この情報信号には、選択された相関性をもつ１組のスクランブルマスクから取られた単独のスクランブルマスクもしくはシグナチュアシーケンスを割り当てられる。２つのマスクの排他的論理和演算とブロックコード内の任意の符号語との相関が一定の大きさであり、マスク組や比較されている個々のマスクと独立するよう、このスクランブルマスクの組が選択される。１つの実施例において、任意の２つのマスクがモジュロ二算術を用いて加算された場合、この和のウォルシュ変換により最大限平坦なウォルシュスペクトルが得られる。
【０００５】
米国特許Ｎｏ．５，８６２，１８２でアワターらは、補足コードを用いてＯＦＤＭ無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）システムにおける情報のコード化／伝送の強化について開示している。補足コードは位相ベクトルに変換され、その結果得られた位相ベクトルはその後、個々の搬送信号を変調するために用いられる。変調された信号はその後、受信機に向けて送信され、この受信機が受信信号を復調してコード化された情報を回復させる。
【０００６】
米国特許Ｎｏ．６，００５，８４０でアワターらは、補足コード化と変調とを組合せ、実行時の複雑さを減少させるため、数学的構造を類似化させるＯＦＤＭ送信機システムに対する複合型補足エンコーダ・変調ＷＬＡＮシステムを開示している。さらに、この複合型補足エンコーダ・変調システムは拡張性をもたらすよう改造が可能であり、これにより送信機がさまざまな送信環境で作動できるようになる。
【０００７】
上述の技術は、典型的には、マルチパス効果を緩和させるために顕著な処理対策が取られない限り、厳しいマルチパス環境では劣った性能しか得られない。さらに、このシステムではデータ転送率が制限される。例えば、この技術は無線ビデオ通信に対しては最適ではない。
【０００８】
干渉することなく利用可能な通信帯域を広げるという取り組みの結果、超広帯域（「ＵＷＢ」）信号を用いるインパルス無線技術の開発が行われた。インパルス無線システムはまず一連の特許で説明されたが、これには、ラリーＷ．フラートンに与えられた米国特許Ｎｏ．４，６４１，３１７（１９８７年２月３日発行）、４，８１３，０５７（１９８９年３月１４日発行）、４，９７９，１８６（１９９０年１２月１８日発行）、５，３６３，０５７（１９９４年１１月８日）、およびラリーＷ．フラートンらに与えられた米国特許５，６７７，９２７（１９９７年１０月１４日発行）、５，６８７，１６９（１９９７年１１月１１日発行）、５，８３２，０３５（１９９８年１１月３日発行）がある。これらの特許はここでは引用によって組み込まれている。
【０００９】
インパルス無線とは、短い低デューティサイクルのパルスに基づく無線システムのことである。最大帯域幅の実施例において、得られる波形は中心周波数ではパルス当り１サイクルに近づく。さらに狭い帯域幅の実施例において、帯域外発射または帯域内スペクトル平坦性、あるいは時間領域ピーク出力またはバーストオフ時間減衰といった望みの特性に合わせるために帯域を制御するよう、通常はスペクトル成形とともに各パルスがサイクルのバーストで形成される。その結果、インパルス無線送信機は、何よりも多重アクセス通信、レーダ、測位での適用で用いるため、雑音に似た通信信号を発生させるために非常にわずかな電力しか使わない。多重アクセス通信での適用において、インパルス無線システムは、不必要な信号を拒絶するため、部分的に処理ゲインに依存している。達成できる処理ゲインが極端に高いため、インパルス無線システムは、連続正弦波形を用いるシステムの性能を制限する不必要な信号や干渉に対して比較的影響を受けにくい。また、インパルス無線システムの処理ゲインが高いことから、他の知られた拡散スペクトルシステムの処理ゲインで通常達成されるよりもかなり高いダイナミックレンジが得られる。
【００１０】
インパルス無線通信システムは、時間ホップコードに従って、正確に制御された時間間隔でパルスを送受信する。このように、時間ホップコードにより、高速度で情報通信を行うための単方向性データ経路として考えうる通信チャネルが決まる。これらのチャネルにより情報を伝達するため、典型的なインパルス無線トランスミッタは位置変調を用いるが、これは時間変調の１つの形式であり、変調情報信号の瞬時サンプルに基づいて時間パルスの位置決めを行うものである。変調情報信号は、例えば、二進信号といった複数状態情報信号である。このような構成において、変調器が、変調情報信号と、通信チャネルを決める特定時間ホップコードとにより、パルス毎に複数パルスの相対位置を変化させる。
【００１１】
通常の拡散スペクトルシステムと異なり、インパルス無線システムは、典型的には、エネルギー拡散のために時間ホッピングコードを用いない。この理由は、モノサイクルパルスそれ自体が固有の広い帯域をもつためである。その代わり、インパルス無線システムは、主にチャネル化のために時間ホップコードと、周波数領域でのエネルギー平滑化と、干渉抑圧とを用いる。
【００１２】
実際上、適切な自己相関および相互相関特性をもつ特徴的な時間ホップコードを用いて復号誤差が最小化される。通信システムにおける複数ユーザ間およびレーダと位置決め利用における複数目標反射間における最小干渉のため、任意の２つの時間ホップコード間の相互相関性は低くなければならない。同時に、時間ホップコードの自己相関はピークが急峻であり、サイドローブは小さくなければならない。最大ピークの時間ホップコード自己相関は、マルチパスのチャネルで最良の性能を示すとともに、通信、レーダ、位置決め利用に対して最適な取得・同期特性をもたらす。
【００１３】
既知の相関特性をもつさまざまなコード体系が利用可能である。例えば、インパルス無線システムに対して、かつて、代数コード、二次合同（ＱＣ）コード、双曲合同（ＨＣ）コード、光学コードが提案された。一般的に、既知の仮定に基づき、コード体系は最大のパルス一致数を保証する、すなわちコードが繰り返される期間中の任意の所定時間枠もしくは時間枠シフトに対して適合する。例えば、ＨＣコードは任意の副枠もしくは枠シフトに対して最大２つの適合が保証される。
【００１４】
特殊なコード化技術を用いて時間および／または非時間パルス特性を特定し、あるスペクトルおよび／または相関特性のパルストレーンを作る。上述のとおり、コード化により独立通信チャネルを確立する方法が得られる。特に、任意の２つのコードで作った２つのパルストレーン間のパルス一致数は、インパルス無線受信機に同時に到達する２つのパルストレーン間の時間オフセットにかかわらず、ある最大数（例えば、４）を越えないよう一群の時間ホップコードを設計することができる。信号取得を簡単にするためにもコード化は用いられる。特に、コード化技術を用いて、望みのメインローブ対サイドローブ比をもつパルストレーンを作り、取得アルゴリズム探索空間を小さくすることができる。
【００１５】
超広帯域無線の単純形式により、ＵＷＢインパルスの比較時間位置もしくは極性、すなわちＵＷＢインパルスの振幅の最初の方向、あるいはそれらの両方で情報を伝達する。ＵＷＢチャネルでさらに多くの情報を伝達することが望まれる場合、ＵＷＢインパルスをさらに頻繁に送信することを試みることは技術的に明らかである。しかし、パルスが伝達されるマルチパス環境のインパルス応答よりも短いパルス間の時間間隔でインパルスが送信される場合、受信機でパルスが相互に干渉し合い、それによって復調誤差が生じる。逆説的には、ＵＷＢインパルスのある間隔未満でパルスをさらに頻繁に送ることでチャネルを通してさらに多くの情報を送ろうとする場合、この自己ジャミング効果のため、このチャネルが伝達する情報が少なくなる。これはマルチパスの問題である。
【００１６】
マルチパス問題における基本的な困難さは、信号と、それ自体の時間シフトされたコピーとの干渉に起因する。信号の干渉性コピーは時間シフトされているが、その理由は、復調しようとする信号のコピーよりも送信機から受信機までの経路が長い、あるいは短いためである。
【００１７】
複数システムを同時に調整なしに空気中に置くことが望まれる場合があるが、その場合、異なるチャネルからの信号が特定の受信機で相互に干渉し合い、それによりビット誤差が生じる。これはマルチパス問題と同様のものであり、逆説的にいうと、空気中にさらに多くのチャネルを設けることにより特定の空間を通して合計でさらに多くのデータを移動させようとする場合、このジャミング効果により実際に受信されるデータが少なくなる。これはチャネル化の問題として知られるものである。チャネル化問題における基本的な困難さは、望みの信号と、他のチャネルで使用される信号との干渉に起因する。
【００１８】
よく知られた複数のコード化方法により、お互いに直交するコードシーケンスが作られるが、これは、あるコードシーケンスに対して、このコードシーケンスと、それ自体の時間シフトされたコピーとの間の相関量が限られるということを意味する。これらの方法には、バーカーコード、カサミコード、ゴールドコード、最小サイドローブレーダーコードがある。これらの方法で作られるコードシーケンスの直交性はマルチパス環境下の信号取得にとって有利であると考えられるものの、これらの方法では所定長さで限られた数のコードしか作られない。このため、これらのコードを用いるチャネル数が限られる。チャネル化を多くするためのかつての試みには、使用されるコードシーケンス長さを大きくすることが含まれていた。これにより、利用可能なコードの数を増やすことでチャネル数を増やすことができる。しかし、コードの長さが大きくなるほど、信号取得のために必要な走査時間が長くなる。
【００１９】
この分野での利用のためウォルシュ・ハダマードコードの研究が行われた。完全な自己相関値と相互相関値の両方をもって時間どおりに配列された場合、ウォルシュ・ハダマードコードが望みの相関性を示すということがよく知られている。しかし、時間どおりに配列されない場合、自己相関性が低下する。
【００２０】
さらに、データ信号を変調・復調するために用いられる時間ホップコードでは、送信端と受信端の両方にタイミング機構が必要である。こういった機構のため、装置の複雑さや費用、消費電力が大きくなる。信号取得と送受信同期の問題で複雑さが増す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
これにより、高データ処理動作に対する厳しいマルチパス環境下においてシーケンス組でチャネル化のオプションを改善するような短いコードシーケンス組をもたらしうる斬新な通信コードシステムが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
（要旨）
本発明は、この要求を満たすコードシーケンス発生方法に関するものであり、コード長を選択する工程を含み、このコード長は１組のチップで構成される。このチップはゼロ値もしくは非ゼロ値のいずれかをもつ。次に、非ゼロ値はルーラに従って配列される。本発明の他の実施例において、ルーラはそれ自体に対して直交する。
【００２３】
他の実施例によれば、非ゼロ値はさまざまな振幅、好ましくは正または負の振幅であり、さらに好ましくは振幅パターンに従う。
【００２４】
振幅パターン群を用いてコードシーケンス組を発生させるが、ここで群内の各パターンは同群内の他の任意のパターンに対して直交する。さらに、ルーラ群を用いてコードシーケンス組を発生させるが、ここで群内の各ルーラは同群内の他の任意のルーラに対して直交する。また、本発明により発生させたコードシーケンス組は一群のルーラと１つの振幅パターンを含む。
【００２５】
さらに、ＵＷＢインパルス無線信号に対してコードシーケンス組が発生される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（発明の詳細な説明）
ここで説明する本発明で発生される通信信号シーケンスは２つの別個の形の情報をもつ：すなわち、コード内のゼロおよび非ゼロエントリの構成が位置情報、すなわちシーケンス内の非ゼロ値の位置の情報をもち、コード内の非ゼロエントリ間の信号パターンが振幅情報をもつ。このようにデータをもつことでデータ処理量が増加する。
【００２７】
この開示を読めば当業者にとって明らかになることであるが、ここで説明する方法は多数のさまざまな形態の無線周波数通信で適用可能であり、それには上で引用した拡散スペクトルあるいは多重アクセスシステム；搬送波ベースの狭帯域、広帯域、超広帯域システム；搬送波のない超広帯域システムが含まれる。
【００２８】
ここで「コード」という用語を用いているが、この用語は、コード化に関する多数の公開資料で見られる用語法で若干異なる。ここで「コード」は、通常の場合、シーケンス組のことであり、ここでの説明において、「コード」は個々のシーケンスをさすために用いられる。シーケンス組は「コード群」と呼ばれる。
【００２９】
本発明によるコードはある長さをもつチップまたは間隔の集合体であり、この集合体におけるチップ数がコードシーケンスの長さを決める。コードシーケンスを構成する少なくとも１つのチップにゼロ値が与えられる条件で、チップにはゼロ値もしくは非ゼロ値が与えられる。信号発生の目的に対して、非ゼロ値は送信エネルギーが存在することで示され、逆にゼロ値は送信エネルギーがないことで示される。チップ値は好ましくは、２つの非ゼロ値が隣接するチップを占有しないよう定義される。
【００３０】
ゼロエントリおよび非ゼロエントリはルーラによりシーケンス内に置かれる。コードのルーラは、コード内の非ゼロ値の位置を決めるテンプレートであり、１つおきの値がゼロ値である。図１は、代表的なコードルーラ１００を示したものである。
【００３１】
ルーラ１００はチップ１０５のシーケンス上に置かれ、各チップは長さｎをもつ。パルス法が用いられる場合、チップ１０５の長さは、典型的には、信号の望みの帯域、特に望みのデータ速度、チップ速度、あるいはパルス幅でまず決められる。単純化のため、図１は、長さ６のコードを示している；言い換えると、このコードは６個のチップ１０５で構成される。この方法は任意の数のチップを仮定して用いられるということを理解すべきである。さらに、説明目的のためだけであるが、ルーラ１００は４つの非ゼロ値１１０ａ〜ｄで構成されているが、ルーラを構成する非ゼロ値の数は任意の数であり、システムの設計要求事項で示されるということは、この説明の利点とともに当該分野の当業者により理解されうる。非ゼロ値１１０ａ〜ｄは「１」で示されるが、１という数字の利用は数や量もしくはスカラー値を示すことを意図するのではなく、単に非次元の非ゼロ値を示すということに注意すること。
【００３２】
各非ゼロ値１１０ａ〜ｄのルーラ１００内の位置は、それに対応するインデックス１１５で与えられる。例えば、最初の非ゼロ値１１０ａはインデックス０  １１５ａで現れ、２番目の非ゼロ値１１０ｂはインデックス１  １１５で現れ、さらにこれが続く。このように、長さｎでｋ個の非ゼロ値をもつルーラはその非ゼロエントリのインデックスで示すことができる。
【００３３】
振幅パターン２００をルーラ１００に適用することで情報の第２次元が追加され、少なくとも１つの非ゼロ値１１５ａ〜ｄを振幅パターンに従って正の値または負の値のいずれかに変換する。振幅パターンは、何よりも振幅に関して無線波信号で表される負の値および／または正の値の組である。例えば、インパルス無線システムの関係で振幅パターンはパルスの位相もしくは極性で表されるが、ここで負の極性方向のパルスは単純に正の極性方向のパルスの位相から１８０度外れている。さらに、振幅パターンは大きさの変動する値のシーケンスであるが、ここで大きさの変動はコードに応じたものである。このように、振幅パターンは、電磁気正弦信号の位相または大きさ、あるいはその両方で表現された振幅状態のシーケンスである。図２は、振幅パターン２００をルーラ１００上にオーバーレイした結果を示す。非ゼロ値２１０ａ〜ｄはここで振幅パターン２００の対応する符号に応じた符号をとる。このようにルーラ１００はコードの非ゼロエントリ１１０ａ〜ｄの位置を決め、振幅パターン２００はコードの非ゼロ値２１０ａ〜ｄの符号を決める。
【００３４】
図３を参照すると、コード長が規定され３１０、非ゼロ値がルーラ３２０に従ってチップ内に置かれる。最後に、非ゼロ値は振幅パターン３３０でオーバーレイされる。
【００３５】
（コード群）
通信システムにおいて多数のコードをお互いに近くにおいて使用することが好ましいことがよくあるが、その理由は、何よりも、チャネル化増加により多重コードが相互干渉することを緩和することを助けるためである。本発明の基本的技術を取り込んでコード群が作製される。
【００３６】
好ましくは、ルーラと振幅パターンとを別個に設計することでコード群が作製される。本発明によれば、少なくとも２クラスのコード群ができる。そのようなコード群クラスの１つをここで「単ルーラコード群」と呼ぶが、その理由は、これらのコード群が、全コードで同一のルーラを分け合うためである。このプロセスを明確に規定するため、使用される各振幅パターンがルーラと共存可能でなければならない。例えば、ルーラが３０個のチップと４個の非ゼロ値とで規定される場合、共存可能な振幅パターンは４個のメンバーを内包する。
【００３７】
さらに、コード群はそのチップおよび非ゼロ値の数、すなわち「（ｎ，ｋ）ルーラ群」で示されるが、ここでｎはチップの数であり、ｋは非ゼロ値である。例えば、３０個のチップと４個の非ゼロ値とをもつルーラは「（３０，４）ルーラ群」と呼ばれる。
【００３８】
単ルーラコード群の例は図４を参照して教示される。代表的なルーラ４００であるｒは６チップの長さをもちｉ（ｒ）＝（０，１，３，５）で与えられる４個の非ゼロ値を内包するが、ここでｉ（ｒ）はルーラ４００内の非ゼロ値の位置を規定するインデックス１１５の組である。さらに、代表的な共存可能振幅パターン４０５群はＰであり、ここで、Ｐ＝｛ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４｝は次の式で与えられる。
【００３９】
ｐ１＝（＋１，＋１，＋１，＋１）
ｐ２＝（＋１，−１，＋１，−１）
ｐ３＝（＋１，＋１，−１，−１）
ｐ４＝（＋１，−１，−１，＋１）
その後、ルーラ４００上に各振幅パターン４０５ａ〜ｄをオーバーレイすることでできるコード群４１５をコード１からコード４  ４１０ａ〜ｄで示す。
【００４０】
多重ルーラコード群も同様に可能であるが、この場合、多数の共存可能ルーラと振幅パターンとを組み合わせた対を用いて群を構成するコードを作製する。多重ルーラ群を形成するため、ルーラ群の各ルーラを振幅パターン群の共存可能振幅パターンでオーバーレイし、そこで得られたコードを単コード群に凝縮させる。
【００４１】
例えば、２つの代表的ルーラｒ１とｒ２とで構成される代表的なルーラ群を考えると、各ルーラは２０個のチップと６個の非ゼロ値をもち、非ゼロ値の位置は次の式で規定される：
ｉ（ｒ１）＝（０，２，７，１３，１６，１７）であり、
ｉ（ｒ２）＝（０，５，７，１５，１８，１９）であり、
ここでｉ（ｒ）は、非ゼロ値が設けられるルーラｒを構成するチップのインデックス組である。さらに代表的な振幅パターンＰ１＝｛ｐ１，１，ｐ１，２｝とＰ２＝｛ｐ２，１，ｐ２，２｝を考えるが、ここでＰ１はルーラｒ１に適用される振幅パターンであり、Ｐ２はルーラｒ２に適用される振幅パターンであり、ここで
ｐ１，１＝（＋１、−１，−１，−１，−１，−１）
ｐ１，２＝（＋１、＋１，−１，−１，＋１，＋１）
さらに
ｐ２，１＝（＋１、＋１，＋１，−１，＋１，−１）
ｐ２，２＝（＋１、−１，＋１，−１，−１，＋１）
上記の定義を適用すると、図５に示す多重ルーラコード群が得られる。コード１  ５０５ａは振幅パターンｐ１，１をルーラ１でオーバーレイした結果であり、コード２  ５０５ｂは振幅パターンｐ１，２をルーラｒ２でオーバーレイした結果である。同様に、コード３  ５０７ａは振幅パターンｐ２，１をルーラｒ１でオーバーレイした結果であり、コード４  ５０７ｂは振幅パターンｐ２，２をルーラｒ２でオーバーレイした結果である。振幅パターンとルーラとの任意の組合せでコードが得られるということは明らかである。ここでは、明瞭さおよび簡潔さのため、可能性のある４つの組合せについてだけ説明する。
【００４２】
本発明は、１つのルーラと関連付けられた振幅パターンを用いて構成された１つの振幅パターンと群だけについて多重パターンを用いて構成された群を含むものであるということに注意すること。
【００４３】
（相関性）
通信信号コードの開発において、設計で考慮すべきことには、マルチパス効果による劣化や、他の無線からの信号による干渉による信号の劣化に対する信号の耐性が含まれる。コードシーケンスがマルチパス効果の影響を受ける程度は、信号が同一信号の時間シフトされたコピーと相関する程度、すなわち自己相関を計算することで計算される。同様に、コードシーケンスが干渉効果の影響を受ける程度は、信号が他のコードシーケンスの時間シフトされたバージョンと相関する程度、すなわち相互相関を計算することで計算される。したがって、コード設計の目標は、望みの自己相関性および相互相関性を処理するコードを見出す、あるいは作製することである。
【００４４】
長さｎの２つのシーケンスａおよびｂの相関関数は他のシーケンスＲ（ａ，ｂ）であり、次の式で与えられる
【００４５】
【数１】
2005536169.tif 000003
【００４６】
シーケンスインデックスは０で始まると仮定される。また、０未満またはｎ−１超のインデックスに対してｂを左右にゼロ詰めするという規則を採用する。相関関数は、全ての可能性のある相対シフトでシーケンスａおよびｂ間のベクトル相関を測るものである：Ｒ（ａ，ｂ）（τ）は（ベクトルとみなされる）シーケンスａと、左にτ単位だけ線形シフトされた（同様にベクトルとみなされる）シーケンスｂとの間の角度のコサインである。分母の項は、コードａおよびｂが異なる数の非ゼロ項をもつということを説明するための正規化項であることに注意すること。
【００４７】
相関関数の上記の定義には変形例があるということを追記しておく。例えば、いわゆる周期相関関数は次の式で定義される
【００４８】
【数２】
2005536169.tif 000004
【００４９】
ここで、
【００５０】
【数２Ａ】
2005536169.tif 000005
【００５１】
は加算モジュロｎを示す。これには、線形シフトを円形シフトに置き換えるという効果がある。ある場合で有用な相関関数の他のものとしては次がある
ＲＣ（ａ，ｂ）＝Ｒ（ａ，ａｂ）
ここで記号ａｂはコードａおよびｂの連結を示す。明確化のため、上記の相関の第１の定義を用いる。しかし、望みの相関性をもつ本発明によるコード群の構築は、上で定義された他の相関関数に対して若干の修正を行ったもので通常有効であるが、これはここの説明における利点とともに当業者によって理解されうる。
【００５２】
値が−１と＋１のいずれかとなる振幅コードを用いて低相互相関コード群を構築する際に観察されることの１つは、本発明により構成される２つのコードの相関の絶対値が、常に対応するルーラの相関以下であるということである。数学的表記は次のとおりである：
全てのτに対して、
【００５３】
【数３】
2005536169.tif 000006
【００５４】
（３）。
この関係が成り立つ理由は難しくない。例えば、２つのルーラシーケンスの相関を決定することが望まれると仮定すると、ルーラが非ゼロ値の位置に「１」という値を含むと仮定する。これにより、ルーラは「０」および「１」のシーケンスとして考えることができ、そのためこれら２つのルーラの相関は「０」および「１」の合計になる。さらに振幅パターンがルーラ上にオーバーレイされると仮定すると、合計中の「１」の一部は「−１」と変更されるが、合計中の全てのゼロはゼロのままである。これにより、振幅パターンをオーバーレイすれば合計値だけが小さくなる。最悪の場合、ルーラに対する相関合計の中の「１」は、振幅パターンがオーバーレイされる場合、「−１」に変更される。
【００５５】
このため、本発明で構成される２つのコードの相関は、それらのルーラの相関のマイナスより小さくならない。この議論は相関関数がコードエントリの積の合計であるという事実だけに基づいていることから、条件（２）は、上述の相関関数の全ての変数の形態に適用される。
【００５６】
当業者であれば理解されうることであるが、低相関性をもち本発明により構成されるコード群は、デジタルエンコードされたデータを移送させる通信システムを実行する際に有利である。条件（２）はここで、本発明により構成される低相関コード群の構築に適用される。理想的な低相関コード群は、以下に示す２つの特性を両方もつコード群である：
ａ）全ての非ゼロτに対してＲ（ｃｉ，ｃｉ）（τ）＝０、すなわち群の任意のコードがそれの任意の非ゼロシフトに対して直交する、
ｂ）ｉ≠ｊの全てのτに対してＲ（ｃｉ，ｃｊ）（τ）＝０、すなわち群の任意の２つの別コードが全シフトにおいてお互い直交する。
【００５７】
不運なことであるが、これらの特性を同時に満たす非自明なコード群は存在しない。したがって、次善の策は、これらの特性に可能な限り近い群を作ることである。例えば、ａ）およびｂ）の代わりに、コード群Ｆが次の改良条件を満たすとする：
ｃ）全ての非ゼロτに対して｜Ｒ（ｃｉ，ｃｉ）（τ）｜≦εであり、ここでεは受入れ可能な小さな正の値であり、すなわち群Ｆの任意のコードがそれの任意の非ゼロシフトに対してε近似で直交する、
ｄ）ｉ≠ｊの全てのτに対して｜Ｒ（ｃｉ，ｃｊ）（τ）｜≦εであり、ここでεは受入れ可能な小さな正の値であり、すなわち群Ｆの任意の２つの別コードが全シフトにおいてお互いにε近似で直交する。
コード群Ｆがこれら２つの条件を満たす場合、コード群Ｆはε近似シフト直交である。当該分野の当業者であれば、εの実際の大きさは所定の適用の要求事項によるということが理解されうる。
【００５８】
コード群の「シフト直交」に関する２つの他の考え方は、ピークサイドローブ（ＰＳＬ）計測ＲＰＳＬおよび統合サイドローブ（ＩＳＬ）計測ＲＩＳＬである。コード群Ｆ＝｛ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｍ｝に対するピークサイドローブ計測は次の式で定義される
ＲＰＳＬ（Ｆ）＝ｍａｘ｛ＲＰＳＬ（ｃｉ，ｃｊ）：１≦ｉ，ｊ≦ｍ｝
ここで
ｉ≠ｊに対して、ＲＰＳＬ（ｃｉ，ｃｊ）＝ｍａｘ｛｜Ｒ（ｃｉ，ｃｊ）（τ）｜：−ｎ＋１≦τ≦ｎ−１｝
さらに
ＲＰＳＬ（ｃｉ，ｃｉ）＝ｍａｘ｛｜Ｒ（ｃｉ，ｃｉ）（τ）｜：−ｎ＋１≦τ≦ｎ−１，τ≠０｝
群Ｆに対する統合サイドローブ計測は次の式で定義される
ＲＩＳＬ（Ｆ）＝ｍａｘ｛ＲＩＳＬ（ｃｉ，ｃｊ）：１≦ｉ，ｊ≦ｍ｝
ここで
ｉ≠ｊに対して、
【００５９】
【数４】
2005536169.tif 000007
【００６０】
さらに
ｉ≠ｊに対して、
【００６１】
【数５】
2005536169.tif 000008
【００６２】
これらの計測は以下の方法におけるε近似のシフト直交に関係する：
１．ＲＰＳＬ≦εの場合、コード群Ｆはε近似でシフト直交する。
【００６３】
２．コード群Ｆがε近似でシフト直交する場合、ＲＩＳＬ≦εになる。
【００６４】
これらの考え方は本発明、特に単ルーラコード群の設計に対して適用するのが有利である。例えば、ｎ個のチップとｋ個の非ゼロ値をもつ代表的なルーラ、すなわち（ｎ，ｋ）ルーラは次の条件を満たす
全てのτ≠０に対して、Ｒ（ｒ，ｒ）（τ）≦ε  （３）
言い換えると、ルーラｒは急峻なピーク自己相関関数をもつ。条件（３）がルーラだけから構成される１コード群Ｒ＝｛ｒ｝はε近似シフト直交を示すことに注意すること。ここで、任意長の振幅パターンＰ＝｛ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｍ｝に対して、条件（２）から次の式が得られる
全てのτ≠０と全てのｉおよびｊに対して、
｜Ｒ（ｃｉ，ｃｊ）（τ）｜≦ε
であり、ここで、ｃｉ＝ｃ（ｒ，ｐｉ）はルーラｒと振幅パターンｐとで作製されるコードである。これにより、上記の条件ｃ）が満たされ、条件ｄ）の一部が満たされる。条件ｄ）の残りのケースは、τ＝０である。コードｃｉおよびｃｊが同一のルーラを共有するため、次の
Ｒ（ｃｉ，ｃｊ）（０）＝Ｒ（ｐｉ，ｐｊ）（０）＝ｐｉ・ｐｊ
で、２つの振幅パターンｐｉおよびｐｊの通常の点乗積が得られる。したがって、振幅パターンそのものが直交（すなわち、ｐｉ・ｐｊ＝０）する場合
Ｒ（ｃｉ，ｃｊ）（０）＝０
ここで両方の条件ｃ）とｄ）とが完全に満たされる。このように、群Ｆ＝｛ｃｉ，ｃ２，・・・ｃｍ｝がε近似シフト直交となる。この構成で用いられるフリップ振幅パターンは完全に直交しなくともよいことに注意すること；ε近似シフト直交性で必要とされることは次の式が全てである
全てのｉ≠ｊに対して、｜ｐｉ・ｐｊ｜≦ε  （４）
ここで、条件（４）を満たす振幅パターンはε近似直交となる。ε近似シフト直交性の場合のようにコードシーケンスの全シフトが近似的に直交する必要はないということに注意すること。
【００６５】
まとめると、良好な自己相関・相互相関性をもつ本発明による単ルーラコード群を構築するため、急峻なピークの自己相関関数で１組のε近似直交振幅シーケンスをルーラにオーバーレイすることが好ましいということが言える。この効果は、信号が時間どおりにオフセットされる場合、低サイドローブの急峻なピーク自己相関関数をもつルーラにより振幅パターンの自己相関性を向上させるというものである。
【００６６】
配列される際に良好な相関性を持つ振幅シーケンスの例として、制限なしに、ハダマードシーケンス、カサミシーケンス、ベーカーシーケンス、ウォルシュシーケンス、ゴールドシーケンスといったものがある。本説明の利点について関係する当業者により理解されるとおり、ルーラに対して、例えば、最適ゴロムルーラを用いて、これらの、さらに他のよく知られた直交シーケンスが振幅パターンとして利用される。
【００６７】
さらに、同様の考え方で多重ルーラ群が構築される。Ｒ＝｛ｒ１，ｒ２，・・・，ｒＫ｝を本発明によるコードルーラ群とする。振幅パターン群Ｐｋを各ルーラｒｋと関連付けることにより、その結果得られるコード群はε近似シフト直交になる。得られるコード群がε近似シフト直交になることを保証するため、ルーラ組Ｒと振幅パターンＰとに適当な条件をつけるのが有利である。ルーラに対しては、条件（３）の代わりに、次の要求事項が課される：
ルーラ群Ｒ＝｛ｒｉ，ｒ２，・・・ｒＫ｝がε近似シフト直交となること。  （５）
Ｋ＝１の場合、上記の単ルーラ条件（３）に変形されることに注意すること。各ルーラｒｋ∈Ｒが、ε近似直交の振幅パターン群Ｐｋ＝（ｐ１，ｋ，ｐ２，ｋ，・・・，ｐｍｋ，ｋ）の各要素と関連付けられる。その後、単ルーラの場合と同じ議論で、条件（２）は、Ｃ（ｒ１，ｒ２，・・・，ｒＫ；Ｐ１，Ｐ２，・・・ＰＫ）として定義されるコード群がε近似直交であることを保証する。さまざまなルーラと関連付けられた振幅パターンはこの構成ではお互いに関連性をもつ必要はなく、実際には全てのルーラに対して同一の振幅パターンを使用してもよいということに注意すること。まとめると、低相関性をもつ本発明による多重ルーラコード群を構築するため、ルーラ内でε近似シフト直交群を形成する１組のルーラを得ることが好ましいということが言える。その後、ε近似直交の振幅パターンもしくは振幅パターン組を各ルーラと関連付ける。
【００６８】
図６を参照して例を示す。代表的なルーラｒ１  ６０２やｒ２  ６０４は１６チップ長で以下のとおり定義される非ゼロ位置をとる：
ｉ（ｒ１）＝（０，１，４，１０）
ｉ（ｒ２）＝（０，２，７，１５）
ここでｉ（ｒ）は、非ゼロ値が設けられるチップのインデックス組である。ルーラ群Ｒ＝｛ｒ１，ｒ２｝がε近似シフト直交であり、ε＝１／４であることを直接証明できる。代表的振幅パターン群６０５  Ｐ＝｛ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４｝は長さ４のウォルシュ・ハダマード直交−１および＋１コードの組であり、次の式で与えられる
ｐ１＝（＋１，＋１，＋１，＋１）
ｐ２＝（＋１，−１，＋１，−１）
ｐ３＝（＋１，＋１，−１，−１）
ｐ４＝（＋１，−１，−１，＋１）
Ｐはε近似直交であり、ε＝０であることに注意すること。各ルーラ６０２，６０４を振幅パターン群内６０５の各振幅パターンと関連付けることにより、コード群６１０が得られる。コード群６１０は、ε近似シフト直交の８個のコード群であり、これもε＝１／４である。
【００６９】
図６Ｃを参照してさらに例を論じるが、ここで代表的ルーラｒ１  ６２２およびｒ２  ６２４は３０チップの長さをもち、以下の式で定義される非ゼロ位置をとる
ｉ（ｒ１）＝（３，６，１５，２３）
ｉ（ｒ２）＝（７，１２，１４，１８）
ここでｉ（ｒ）は、非ゼロ値が設けられるチップのインデックス組である。代表的振幅パターン群６２５  Ｐ＝｛ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４｝は長さ４のウォルシュ・ハダマード直交−１および＋１コードの組であり、次の式で与えられる
ｐ１＝（＋１，＋１，＋１，＋１）
ｐ２＝（−１，−１，＋１，＋１）
ｐ３＝（−１，＋１，＋１，−１）
ｐ４＝（＋１，−１，＋１，−１）
得られたコード群は優れた自己相関性と相互相関性とを示す。
【００７０】
この（３０，４）ルーラ群において、最大でも２３番目のチップ６２７の後に現れるチップ内に非ゼロ値が設けられないようルーラが設計されるということに注意すること。各コードシーケンスがルーラを設計する符号である場合、コードを用いる際に全ての非ゼロ値がシーケンス開始のできるだけ近くで現れるようにすることが好ましい。後のチップに非ゼロ値、すなわちエネルギーがないことで、システムが長時間にわたって、サンプリングや保持、データ転送や、「符号管理」としても知られるパイプラインアドバンスといった符号デコード作業を行うことが可能になする。非ゼロ値が現れなくなった後にチップを選定することは、符号の長さ、チップ幅、システム速度に基づく設計上の選定である。
【００７１】
（他の生成方法）
上で示した設計規則は、本発明による低相関コード群を生成するための十分な条件を与えているものの、これらの条件は必要ではないということに注意すべきである。実際上、代表的コード群６１０が該当するケースである。コード群６１０はε近似シフト直交であり、ε＝１／６であるが、ルーラ組はそうではない。このため、上記の設計規則は、本発明による低相関コード群が作製される唯一の方法ではない。
【００７２】
コンピュータによる探索は、望みの相関性をもつコード群を発生させるために用いることが可能な他の方法である。しかし、長さｎと非ゼロパルス数ｋとが大きくなるほど、（ｎ，ｋ）コード数が急激に大きくなる。実際に、正確には
【００７３】
【数５Ａ】
2005536169.tif 000009
【００７４】
個の（ｎ，ｋ）コードになるため、最速のコンピュータを用いて徹底的な探索技術を使ったとしても、ｎやｋが比較的小さな値に対してしか実行できない。
【００７５】
申請者は、両作製方法を通して、上記の（３０，４）ルーラ群が、最短シーケンスをもつ多重ルーラ群の様態であるということを見出した。この理由から、（３０，４）は、符号時間の方が短いため全コードシーケンスを符号として使うスキームを使う際に特に利点がある。符号は高速で送信できるため、データ処理量を向上させることに寄与し、同時に、チャネル化の向上と、マルチパス干渉に対する耐性とをもたらす。申請者は、本発明による２個のルーラと４個の振幅パターンとを用いてコードシーケンスの（３０，４）群を開発した。図６Ｃは、典型的な２個ルーラ（３０，４）コード群を示す。
【００７６】
さらに、信号ルーラ群（２６，７）は最短の信号ルーラシーケンスである。（２６，７）コード群は、本発明による１個のルーラと８個の振幅パターンとを用いて作製されたが、これにより８個のコードシーケンスがもたらされる。図６Ｄは、典型的な（２６，７）コード群を示す。
【００７７】
（利用される代表的装置）
このようなコードの利用のための装置について、図７および８を参照しながら論じる。提示した装置は超広帯域無線システムに関するものである；しかしながら、当業者であれば理解しうるとおり、上記の方法を実行するため、他のＲＦ技術を備えるシステムを設計することもできるということに注意すること。
【００７８】
ここで以下に説明する装置において、非ゼロ値は、上で定義したとおり、超広帯域インパルスの存在で示すことができ、ゼロ値は超帯域インパルスがないことで示すことができる。ニ相振幅パターンは、「フリップ変調」としても知られる他のパルスに対するあるパルスの逆変換によって示すことができるが、これは２０００年３月２９日に申請された「インパルス無線通信システムにおけるフリップ変調のための装置、システム、方法」という件名の、共同所有され同時継続中の米国特許申請番号９／５３７，６９２で説明されており、これはここでは参照によって取り入れられている。
【００７９】
（送信機）
図７を参照すると、上記の発明を有利に実行するサブ搬送波チャネルをもつインパルス無線通信システムのインパルス無線送信機７０２の代表的実施例を示す。
【００８０】
送信機７０２は、周期タイミング信号７０７を発生させる時間ベース７０４を備える。時間ベース７０４は、典型的には、ピコ秒（ｐｓ）オーダーの高タイミング精度と低ジッタをもつ電圧制御オシレータ（ＶＣＯ）等を備える。ＶＣＯ中心周波数を調整するための電圧制御は、送信機の名目的パルス繰り返し率を規定するために用いられる望みの中心周波数に対する較正を行うよう設定される。周期タイミング信号７０７がタイミング発生器７０８に供給される。
【００８１】
タイミング発生器７０８は、コードソース７１２に同期信号７１０を供給し、変調コード化タイミング信号７１８を発生させるため、内部発生サブ搬送波信号（光学的）および情報信号７１７とともにコードソース出力７１４を利用する。
【００８２】
コードソース７１２は、適切なコードを保存し、コード信号７１４としてコードを出力するため、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）等の保存装置を備える。
【００８３】
情報源７２０は情報信号７１７をタイミング発生器７０８に供給する。情報信号７１７は、音声、データ、画像等を示すデジタルビット、アナログ信号、あるいは復号信号を含む任意の形態の情報であってもよい。
【００８４】
パルス発生器７２２は、出力パルスを発生させるトリガとして変調コード化タイミング信号７１８を用いる。出力パルスは、送信アンテナ７２４に連結された送信ライン７２７を通して送信アンテナ７２４に送信される。出力パルスは、送信アンテナ７２４で伝播電磁パルスに変換される。本実施例において、電磁パルスは放射信号と呼ばれ、この電磁パルスは、無線周波数での実施例において、空気といった伝播媒体を通して図８に示すようなインパルス無線受信機８０２に伝播する。好ましい実施例において、放射信号は広帯域あるいは超広帯域で、モノサイクルパルスに近づく。
【００８５】
しかし、放射信号は、パルスのフィルタ処理によりスペクトル的に修正を行うことが可能である。このフィルタ処理により、通常、各モノサイクルパルスで時間領域においてさらに多くのゼロ交差（より多くのサイクル）をもたせることになる。この場合、インパルス無線受信機は、効率的な変換のため相互相関器でテンプレート信号として同様の波形を用いることができる。
【００８６】
（受信機）
図８は、本発明に関連して用いられるインパルス無線通信システムに対するインパルス無線受信機８０２（これ以降、受信機と呼ぶ）の代表的実施例を示す。さらに詳細には、図８に示すシステムはデジタルデータを受信するためのものであり、ここで１つ以上のパルスが各データビットに対して送信される。
【００８７】
受信機８０２は、伝播インパルス無線信号８０７を受信するための受信アンテナ８０４を備える。受信アンテナ８０４からの受信信号８０８は、ベースバンド信号８１２を生成させるため、相互相関器もしくはサンプラ８１０に連結される。相互相関器もしくはサンプラ８１０は、信号対雑音比を最適化させるため、任意の必要なフィルタとともに複数の統合機能を含む。
【００８８】
受信機８０２はまた、タイミング発生器８１４を含むが、このタイミング発生器８１４は受信機時間ベース８１８から周期タイミング信号８１７を受信する。この時間ベース８１８は、受信信号８０８へのロックオンを行うため、ロックループで要求されるとおり、時間、周波数あるいは位相について調節可能かつ制御可能である。タイミング発生器８１４は、コードソース８２２に同期信号８２０を供給し、コードソース８２２からコード制御信号８２４を受信する。タイミング発生器８１４は、コード化タイミング信号８２７を発生させるため、周期タイミング信号８１７とコード制御信号８２４とを用いる。本発明において、コード化タイミング信号は、受信されるコードシーケンスで用いられるルーラに関する情報を提供する。テンプレート発生器８２８はコードタイミング信号８２７により作動を開始し、理想的には受信信号８０８の各パルスと実質的に等価な波形をもつテンプレート信号パルスのトレーンを生成させる。ある信号を受信するためのコードは、伝播信号８０７を発生させるため発信トランスミッタ７０２で用いられるのと同じコードである。これにより、テンプレートパルストレーン８３０のタイミングは、受信信号パルストレーン８０８のタイミングと一致し、受信信号８０８を相関器８１０で同期サンプリングさせることが可能になる。相関器８１０、理想的には乗算器をもち、それに続いて、パルス間隔に渡って乗算器の積を合計するための短期積算器をもつ。
【００８９】
相関およびサンプリング処理の他の例および詳細については、共同所有する特許４，６４１，３１７と、４，７４３，９０６と４，８１３，０５７と４，９７９，１８６で見ることができるが、これらはここでは引用によって組み込まれており、さらに共同所有され同時継続中の１９９９年７月１６日に申請された「広帯域インパルス無線受信機に対するベースバンド信号変換器装置」という件名の申請０９／３５６，３８４で見ることができるが、これもここでは引用によって組み込まれている。
【００９０】
ベースバンド信号８１２とも呼ばれる相関器８１０の出力は、任意のサブ搬送波復調器（図示されていない）に連結させることができるが、この復調器はサブ搬送波からサブ搬送波情報信号を復調する。任意のサブ搬送波処理の目的は、これが使用される場合、低周波数雑音およびオフセットへのイミュニティを向上させるため、ＤＣ（ゼロ周波数）から情報信号を取り出すことである。
【００９１】
ベースバンド信号８１２あるいはサブ搬送波復調器の出力は、その後、第１の復調段階８３４に送られる。この復調段階は、「ランプ・ビルダ」としても知られる複数のパルス加算器８５２ａ〜ｄで構成される。ベースバンド信号８１２は加算器８５２ａ〜ｄのおのおのに導通される。コード制御信号８５８はコードソース８２２から各加算器８５２ａ〜ｄに送られる。各加算器８５２ａ〜ｄの出力は第２の復調段階８６２に送られる。
【００９２】
ベースバンド信号８１２はまた、低帯域フィルタ８４２（ロックループフィルタ８４２とも呼ばれる）に出力される。低帯域フィルタ８４２、時間ベース８１８、タイミング発生器８１４、テンプレート発生器８２８、相関器８１０を備える制御ループを用いてフィルタリングされた誤差信号８４４を発生させる。フィルタリングされた誤差信号８４４は、受信信号８０８の位置に対して周期タイミング信号８２７の時間位置を決めるため、調整可能時間ベース８１８の調整を行う。受信機の実施例において、受信機７０２および受信機８０２の機能の一部あるいはその全てを共有することで実質的な経済性が達成できる。この中には、時間ベース８１８、タイミング発生器８１４、コードソース８２２、アンテナ８０４等が含まれる。
【００９３】
少なくとも２つの操作方法がある。コード群が、２つのルーラと、振幅パターンとして４個のウォルシュコード群とを用いる８個のコードで構成されると仮定する。第１に、コードシーケンスを用いて、同時コロケート操作無線の８個のネットワーク間でチャネル化を行い、ここで８個のコードシーケンスのおのおのが通信無線の異なる組（ネットワーク）に割り当てられる。さらに、８個のコード群内の１つのコードシーケンスだけを受信機８０２で用いると仮定する。ベースバンドへの変換中、コードシーケンスのルーラパターンは、コードソース８２２から派生するコード化タイミング信号８２７で一致させる。他のルーラパターンは第１復調段階８３４での処理を行うことができないようにする。ベースバンド信号８１２は第１復調段階８３４に送られるが、ここで、例えば、１つの加算器８５２ｂを制御して、コードシーケンスの振幅パターンによりパルスを追加する。他の全ての加算器は作動しない。
【００９４】
第２の方法を用いて、通信信号のデータ処理量を向上させる。このケースに対して、全ての無線は同一のネットワーク内にあると仮定する。８個のコードシーケンス全てが受信機８０２で受信され、各コードシーケンスがデータ段階もしくは符号を示すと仮定する。同様に、コード化タイミング信号８２７を用いてあるコードシーケンスに対する適切なルーラを検知する。第１復調段階はここで、各ルーラに対して１つのグループ、各グループに４個の加算器をもつ２つの加算器グループをもつようになる。ベースバンド信号８１２は８個の加算器８５２ａ〜ｄの全てに送られ、これらの加算器はまた、アクティブなルーラと関連付けられたエネイブルにより、４個の振幅パターンのうちの１つとしてコードソース８２２からコード制御信号を受信する。ある時間に送信される符号は、加算器８５２ａ〜ｈで示される最大量のエネルギーで示される。各加算器８５２ａ〜ｈの出力は第２段階復調器に送られ、この復調器が、加算器８５２ａ〜ｈで集められた最大振幅（捕獲エネルギーを示す）に基づいて送信される符号を選択する。この場合、８方向振幅ソートのウィナが８ビットの復調データを決定する。さらに、２つのビットをさらに搬送するため、全コードシーケンスをフリップもしくは四相シフトすることができる。
【００９５】
当業者においては明らかなことであるが、８個のコードを用いて８個の独立チャネルを設け、比較的穏健なデータ搬送能力のおのおの、あるいは８個のコード全てを用いて非常に顕著なデータ搬送能力をもつ単チャネル、あるいは中間程度の任意の数の組合せをもたらすこともできる。例えば、それぞれ４個のコードを用いる２チャネル、あるいはそれぞれ２個のコードを用いる４チャネルといったものである。
【００９６】
（他の無線システム）
関連する当業者には理解されうることであるが、上記の方法は、搬送波タイプの狭帯域および広帯域システムを含む広範な通信システムで有利に利用することができる。当業者は、チップの非ゼロ値は搬送波エネルギーの存在で示すことができ、ゼロ値はあるチップ内でエネルギーがないことで示されるということを認めるであろう。
【００９７】
同様に、上記の方法は、多帯域技術として知られる技術を用いてＵＷＢ無線の他の形態で利用できる。多帯域ＵＷＢ無線の１つのバージョンではＵＷＢパルスを用いて正弦搬送波をパルスゲートもしくは時間ゲートを行い、それによりＵＷＢパルス搬送波を生成するが、これはラリックの米国特許６，０２６，１２５で説明されたものと同様のものである。搬送信号の周波数はその後、パルス毎に変えられ、搬送波が取りうる周波数は利用可能なＵＷＢスペクトルを細区分したものである。多帯域効果を達成する他の方法は、ＵＷＢ囲い込み搬送波を出力するため、適切な周波数の正弦波で搬送波を囲い込むことである。同様に、搬送周波数はパルス毎に変えられ、搬送波が取りうる周波数は利用可能なＵＷＢスペクトルを細区分したものである。コード内のエネルギーの有無を制御するため、適切な時間で搬送波発生器を励起することで上記のコード化方法が実行できる。
【００９８】
（利用方法）
情報がパルスのおのおので搬送され、パルス毎に復調される際にコードシーケンスが利用される。しかし、１つのパルスの代わりに、信号がコード化シーケンスであり、シーケンスコードが低自己相関関数をもつも場合、自己相関の定義は、遅延がシーケンス長に正確に対応する場合を除き、信号そのものの遅延バージョンで信号が破壊されないということである。上で論じたことは、マルチパス問題を緩和するため良好な自己相関性を全てのコード群がもつとともに、コードが全て、他の全てのコードとの間で良好な相互相関をもつような戦略を示唆している。これにより、コードの数ほどの非調整チャネルが可能になる。
【００９９】
各チャネルのデータ搬送能力は、チャネルが変調できるよう用いられる基本コード化シーケンスで決定される。例えば、基本シーケンスは情報を搬送するよう逆変換しても、逆変換しなくともよい、あるいは情報を搬送するよう時間でシフトしても、しなくてもよい。コードの振幅は情報を搬送するため変化させる。これらの処理は同時に行われる。
【０１００】
（結論）
上述の、さらに関連する図面で示されるとおり、本発明は通信信号シーケンスを発生するための方法と、そのような信号シーケンスを用いるためのシステムとに関するものである。本発明の特定の実施例を説明したが、特に先行技術に照らして、当業者によって改造ができることから、本発明はそれらに限定されるものではない。したがって、本発明の考え方および適用範囲を具現化する特性あるいは改良を具体化する任意の改造をカバーするためよう添付の請求項で意図される。
【０１０１】
本発明のこれらの、さらに他の特徴、観点、利点については、説明と、付属する特許請求の範囲、添付図面により、さらによく理解されるが、この図面としては以下のものがある：
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】図１は、本発明による代表的コードシーケンスのレイアウトの記述である。
【図２】図２は、本発明による代表的コードシーケンスのレイアウトの記述である。
【図３】図３は、本発明の１つの実施例による方法のフローチャートである。
【図４】図４は、代表的ルーラおよび代表的振幅パターンを示す。
【図５】図５は、本発明による代表的コードシーケンスを示す。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明による代表的な一群のルーラと、代表的な一群の振幅パターンを示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明による代表的コードシーケンスを示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明による（３０，４）コード群を示す。
【図６Ｄ】図６Ｄは、本発明による（２６，７）コード群を示す。
【図７】図７は、代表的パルス無線送信機の機能図である。
【図８】図８は、代表的パルス無線受信機の機能図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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