(57)【要約】【課題】  改良されたワイヤレス通信システムを提供する。【解決手段】  基地局通信装置（２０３）が搬送波ベースの送信器（２０７）およびウルトラワイドバンド受信器（２０８）を備えたワイヤレス通信システムおよび方法が提供される。移動体通信装置（２２０）が、搬送波ベースの受信器（２２３）およびウルトラワイドバンド送信器（２２８）を備える。搬送波通信が、基地局通信装置（２０３）から移動体通信装置（２２０）への順方向チャネルで実行され、ウルトラワイドバンド通信が、移動体通信装置（２２０）から基地局通信装置（２０３）への逆方向チャネルで実行される。その結果、移動体通信装置（２２０）の電力要件が大幅に低減する。
2005518690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送波ベースの送信器を備えるとともに、ウルトラワイドバンド受信器をさらに備えた基地局通信装置と、
搬送波ベースの受信器を備えるとともに、ウルトラワイドバンド送信器をさらに備えた移動体通信装置と
を備え、
搬送波通信が、前記基地局通信装置から前記移動体通信装置への順方向チャネルで実行され、ウルトラワイドバンド通信が、前記移動体装置から前記基地局通信装置への逆方向チャネルで実行される
ワイヤレス通信システム。
【請求項２】
前記ワイヤレス通信システムは、
無線システム
を含む
請求項１記載のワイヤレス通信システム。
【請求項３】
前記ワイヤレス通信システムは、
携帯電話システム
を含む
請求項１記載のワイヤレス通信システム。
【請求項４】
前記ワイヤレス通信システムは、
衛星電話システム
を含む
請求項１記載のワイヤレス通信システム。
【請求項５】
前記ワイヤレス通信システムは、
ページャシステム
を含む
請求項１記載のワイヤレス通信システム。
【請求項６】
前記基地局通信装置は、陸線に接続される
請求項１記載のワイヤレス通信システム。
【請求項７】
搬送波ベースの送信信号を使用して基地局通信装置から移動体通信装置への通信を実行するステップと、
ウルトラワイドバンド送信パルス列を使用して前記移動体通信装置から前記基地局通信装置への通信を実行するステップと
を含むワイヤレス通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、包括的にワイヤレス通信システムに関し、特に２つの異なる無線技術を使用する非対称ワイヤレス通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
［発明の背景］
多くの種類の現代式通信システムが開発されてきた。
人気が高い通信システムの一種は、ワイヤレス無線周波（ＲＦ）通信である。
ワイヤレスＲＦ通信システムは、無線周波を装置間で送信することによって動作する。
ワイヤレス通信システムは、利便性、非常に高度の移動性、経済性（陸線が不要）、および長距離という利点を提供する。
ワイヤレス通信システムは、移動体通信装置、たとえば無線通信装置、携帯電話、衛星電話、双方向ページャ、個人情報端末（ＰＤＡ）、ワイヤレスモデムを備えたラップトップコンピュータ等を含みうる。
【０００３】
ワイヤレス通信システムは、１つまたは複数の基地局と、基地局を介して互いに、または他の通信装置と通信する１つまたは複数の移動体通信装置と、を含むことができる。
移動体通信装置は通常、バッテリにより電源供給され、送信器および受信器を備える。
移動体通信装置は、最も近い基地局との無線連絡を維持しながら自由に移動することが可能である。
さらに、ワイヤレス通信システムは、電話回線等の陸線によってともにリンクされた複数の基地局を含むことができる。
これにより、地理的に離れたユーザが、移動体通信装置間で、また基地局通信装置間で信号を中継することで通信することが可能になる。
【０００４】
図１は、基地局通信装置１０５および移動体通信装置１１５を備えた従来技術によるワイヤレス通信システムを示す。
従来技術による基地局１０５は、搬送波ベースの送信器１０６および搬送波ベースの受信器１０７を備える。
同様に移動体通信装置１１５も、搬送波ベースの送信器１１６および搬送波ベースの受信器１１７を使用する。
搬送波ベースの送信器および受信器とは、変調ＲＦ搬送波を使用する装置のことである。
変調ＲＦ搬送波は、音声およびデータを含む、情報を送信器と受信器の間で通信するために使用することができる。
【０００５】
従来技術によるワイヤレスＲＦ通信システムにはいくつかの欠点がある。
従来技術において、移動体通信装置１１５の最も大きな制約の１つは電源、すなわちバッテリであった。
通常のバッテリは長時間にわたって送受信するのに十分な電力を蓄えない。
したがって、バッテリの電力の貯蔵は常に、移動体通信装置１１５の懸案事項である。
この問題は、データが通信されていないときであっても絶えず信号を送信し、貴重な電力が無駄になることによって悪化する場合が多い。
【０００６】
従来技術の別の欠点は、確実に送信された信号をノイズと区別できるようにするため、搬送波ベースの送信器に比較的大きい電力出力が必要なことである。
これは、ＲＦ信号の受信、およびＲＦ信号中の任意の情報の復元に程々の電力量しか必要としない搬送波ベースの受信器とは対照的である。
移動体通信装置１１５のバッテリの寿命が比較的短いことを鑑みて、比較的大きい送信電力は適当でない。
したがって、従来技術による移動体通信装置１１５では、必要な電力を供給するために、バッテリを大きく、かつ重くしなければならない。
【０００７】
さらに別の欠点は、従来技術による移動体通信装置１１５が、従来技術による基地局通信装置１０５とお概ね同じ送信電力および受信電力を供給しなければならないことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、依然として、ワイヤレス通信システムにおける改良が当該技術分野において必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［発明の概要］
ワイヤレス通信システムは、搬送波ベースの送信器を備えるとともに、ウルトラワイドバンド受信器をさらに備えた基地局通信装置を備える。
ワイヤレス通信システムは、搬送波ベースの受信器を備えるとともに、ウルトラワイドバンド送信器をさらに備える移動体通信装置をさらに備える。
ウルトラワイドバンド送信に必要な電力は、搬送波送信に必要な電力よりもはるかに少ない。
したがって、移動体通信装置が消費する電力が低くなる。
これとは反対に、ウルトラワイドバンド受信に必要な電力は、搬送波受信に必要な電力よりもはるかに多いため、基地局通信装置から移動体通信装置への通信は、搬送波送信によって実行される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［詳細な説明］
図２は、本発明の一実施形態による非対称ワイヤレス通信システム２００のブロック図である。
ワイヤレス通信システム２００は２つの異なる無線技術を使用する。
ワイヤレス通信システム２００は、少なくとも１つの基地局通信装置２０３および少なくとも１つの移動体通信装置２２０を含む。
基地局通信装置２０３は、搬送波ベースの送信器２０７およびウルトラワイドバンド受信器２０８を備える。
移動体通信装置２２０は、搬送波ベースの受信器２２３およびウルトラワイドバンド送信器２２８を備える。
【００１１】
搬送波ベースの送信器２０７および搬送波ベースの受信器２２３は、当該技術分野において知られているように、搬送波の変調および復調を行う従来の送信器／受信器である。
送信器２０７および受信器２２３は、ヘテロダイン、スーパーヘテロダイン、直接変換無線、または他の任意の種類の搬送波ベースの無線を含むことができる。
【００１２】
図３は、周波数領域におけるウルトラワイドバンドパルスのグラフである。
ウルトラワイドバンド受信器２０８およびウルトラワイドバンド送信器２２８は、ワイドバンドパルス列を使用して通信する。
搬送波ベースの通信と異なり、ウルトラワイドバンド送信は、振幅の小さな多数のパルスを使用する。
パルスは厳密に時間間隔が決められ、一般にパルス幅は約１サイクルである。
したがって、パルス幅はかなり短く、ウルトラワイドバンド幅のパルスである。
その結果、各パルスは広い周波数スペクトルを含むことができる。
ウルトラワイドバンド送信の帯域幅は、中心周波数の１００％よりも広い場合がある。
【００１３】
さらに、パルスは非常に低い電力で送信される。
パルスは一般に、通常のバックグラウンドノイズとお概ね同じ電力レベルで送信される。
さらに、ウルトラワイドバンド送信は、情報を非常に小さなパルスに詰め込むため、通常、ごくわずかな時間だけ動作する。
ウルトラワイドバンド送信器は、従来の搬送波ベースの送信器のように絶えず、または頻繁に送信し続けない。
その結果、非常に低い送信電力レベルを使用する送信技術になる。
結果として、ウルトラワイドバンド送信は妨害および遮断に対して高い耐性を有する。
【００１４】
ウルトラワイドバンド送信器は、データを符号化するためにパルス位置変調（ＰＰＭ）を使用する。
ＰＰＭでは、２つ（時間の経過順に）の異なるパルス位置が使用される。
受信器は、従来のＰＰＭ技法によりパルスを受信し、パルスの中の情報を復号化することができる。
【００１５】
ウルトラワイドバンド通信の送信器および受信器は、アラバマ州ＨｕｎｔｓｖｉｌｌｅのTime Domain社から入手することが可能である。
【００１６】
ウルトラワイドバンド送信器の最も著しい利点は、必要とする送信電力が非常に低い、通常、最大で約５０マイクロワットであることである。
これと比較して、通常の搬送波ベースの送信器は、通常のハンドヘルドワイヤレス装置の場合で概ね１〜１００ミリワットを必要としうる。
【００１７】
ウルトラワイドバンド通信システムのマイナス面は、送信器に大量の電力を必要とする代わりに、ウルトラワイドバンド通信システムの電力要件が受信器に集中することである。
受信器は、埋め込まれたデータの復元に複数の高速相関器および高速処理を必要とする。
したがって、通常のウルトラワイドバンド受信器は、ウルトラワイドバンド信号の受信および復号化に約５０ミリワットを必要とする。
これと比較して、搬送波ベースの受信器が必要とするのは約１ミリワットである。
【００１８】
このように多くの受信電力が必要な１つの理由は、送信されたパルスのウルトラワイドバンド性質によるものである。
パルスは、約１〜約３ギガヘルツ（ＧＨｚ）の帯域幅にわたって広がる。
したがって、ウルトラワイドバンド受信器は、パルスに埋め込まれたデジタルデータの復号化に、かなりの量の信号処理およびフィルタリングを必要とする。
【００１９】
動作にあたり、基地局通信装置２０３からの通信は、従来の搬送波ベースの送信信号を使用して移動体通信装置２２０に送信される。
これは、たとえばＡＭ変調またはＦＭ変調を含みうる。
これとは対照的に、移動体通信装置２２０から基地局通信装置２０３への通信は、ウルトラワイドバンド送信パルス列を使用して行われる。
【００２０】
本発明による非対称送受信能力は、任意のワイヤレス通信システムに適用することが可能である。
本発明は、無線システム、携帯電話システム、衛星電話システム、ワイヤレスモデムを備えたラップトップコンピュータ、双方向ページャ、ＰＤＡ等に適用することが可能である。
本発明は、移動体通信装置２２０がバッテリ電力、または燃料電池等、容量の限られた任意の内蔵電源を使用する場合に最も有益である。
さらに、本発明は、１つまたは複数の基地局通信装置２０３を使用する任意のワイヤレス通信システムに適用される。
本発明によれば、基地局通信装置２０３が送信電力および受信電力の大部分を提供するように、送信および受信の電力要件の大部分を移動体装置からシフトすることができる。
【００２１】
本発明は、従来技術による装置が通常、専ら搬送波ベースのシステム、あるいは専らウルトラワイドバンドシステムを使用するという点で、従来技術によるワイヤレスシステムと異なる。
しかし、一方向の通信に一方の種類を使用し、逆方向の通信に他方の種類を使用する本発明のように、両方の有利な組み合わせを使用するものはない。
【００２２】
したがって、本発明によるワイヤレス通信システム２００は、低電力送信能力を得ながら、同時に、低電力受信能力を移動体通信装置２２０に保持する。
これにより、大部分の電力要件が移動体通信装置２２０から基地局通信装置２０３にシフトされる。
基地局通信装置２０３は通常、交流（ＡＣ）電力線等、外部の連続電源に接続されるため、このシフトは許容可能なものである。
そのために、移動体通信装置２２０のバッテリの寿命が長くなり、移動体通信装置２２０の重量およびサイズを低減することが可能である。
【００２３】
図４は、本発明の一実施形態によるワイヤレス通信システムにおける通信方法のフローチャート４００である。
ステップ４０６において、基地局通信装置２０３から移動体通信装置２２０への通信が、搬送波ベースの送信を使用して行われる。
【００２４】
ステップ４０９において、移動体通信装置２２０から基地局通信装置２０３へのワイヤレス通信が、ウルトラワイドバンド送信を使用して行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】基地局通信装置および移動体通信装置を備える従来技術によるワイヤレス通信システムである。
【図２】本発明の一実施形態による非対称ワイヤレス通信システムのブロック図である。
【図３】周波数領域におけるウルトラワイドバンドパルスのグラフである。
【図４】本発明の一実施形態によるワイヤレス通信システムにおける通信方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００２６】
２００・・・ワイヤレス通信システム、
２０３・・・基地局通信装置、
２０７・・・送信器、
２０８・・・ウルトラワイドバンド受信器、
２２０・・・移動体通信装置、
２２３・・・受信器、
２２８・・・ウルトラワイドバンド送信器、
【図１】
2005518690.tif 000003
【図２】
2005518690.tif 000004
【図３】
2005518690.tif 000005
【図４】
2005518690.tif 000006
【国際調査報告】
2005518690.tif 000007
2005518690.tif 000008