(57)【要約】アナログ波形が情報のマルチレベルを保有することを可能にする方法および装置が開示される。これは、アナログ波形の１つの周期におけるいくつかの情報領域をつなぐことによるパルス復号化通信システムにおいて情報容量拡張を可能にする。本発明は、２つ以上の不安定動作領域および２つ以上の安定動作領域を含む伝達関数を有する回路を提供するステップであって、該回路は動作点を有する、ステップと、第１の信号を用いて該回路を励起するステップであって、該動作点は、該第１の信号に応答して第１の該不安定領域に移動させられて、第１の振動を生成する、ステップと、該第１の信号と異なる第２の信号を用いて該回路を励起するステップであって、該動作点は、該第２の信号に応答して第２の該不安定領域に移動させられて、該第１の振動とは異なる第２の振動を生成する、ステップとを包含する。
2005509321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の不安定動作領域および２つ以上の安定動作領域を含む伝達関数を有する回路を提供するステップであって、該回路は動作点を有する、ステップと、
第１の信号を用いて該回路を励起するステップであって、該動作点は、該第１の信号に応答して第１の該不安定領域に移動させられて、第１の振動を生成する、ステップと、
該第１の信号と異なる第２の信号を用いて該回路を励起するステップであって、該動作点は、該第２の信号に応答して第２の該不安定領域に移動させられて、該第１の振動とは異なる第２の振動を生成する、ステップと
を包含する、パルスを生成するための方法。
【請求項２】
前記回路の第１の出力ターミナルで前記第１の振動を提供するステップと、該回路の第２の出力ターミナルで前記第２の振動を提供するステップとをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の出力ターミナルが前記第１の振動を提供している場合、前記第２の出力ターミナルに振動がなく、該第２の出力ターミナルが前記第２の振動を提供している場合、該第１の出力ターミナルに振動がない、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記不安定領域および前記安定領域は、代替の様態で構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記不安定領域は、前記安定領域によって抑制される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記回路は励起信号の振幅に敏感であり、前記動作点は、該振幅に応じて前記不安定領域のうちの１つに移動させられる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記回路は励起信号の傾斜に敏感であり、前記動作点は、該傾斜に応じて前期不安定領域のうちの１つに移動させられる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
第１のアナログ波形を受信するステップであって、該第１のアナログ波形の第１部は第１の傾斜を有する、ステップと、
２つ以上の不安定動作領域および２つ以上の安定動作領域を有することによって特徴付けられる回路に該第１のアナログ波形を適用するステップであって、該回路は動作点を有する、ステップと、
該第１の傾斜に応答して、第１のパルスを生成するために第１の該不安定領域に該動作点を移動させるステップと、
第２の該アナログ波形を受信するステップであって、該第２のアナログ波形の一部は該第１の部分に対応し、該第１の傾斜と異なる第２の傾斜を有する、ステップと、
該第２の傾斜に応答して、第２のパルスを生成するために第２の該不安定領域に該動作点を移動させる、ステップと
を包含するパルスを生成するための方法。
【請求項９】
前記第１のパルスは、前記回路の第１の出力ターミナルにおいて生成され、前記第２のパルスは、該回路の第２の出力ターミナルにおいて生成される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の出力ターミナルが前記第１のパルスを生成している場合、前記第２の出力ターミナルにパルスがなく、該第２の出力ターミナルが前記第２のパルスを生成している場合、該第１の出力ターミナルにパルスがなく、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記不安定領域および前記安定領域は、交互に構成される、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記不安定領域は、前記安定領域によって抑制される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
安定動作領域によって分けられた少なくとも２つの不安定動作領域を有する回路を提供するステップと、
該回路に第１のアナログ波形を適用し、それに応じて、第１の振動を生成するために第１の該不安定動作領域において動作するように該回路を移動させるステップと、
該第１の振動に基づいて第１のシンボルを生成するステップと、
該回路に第２のアナログ波形を移動させて、それに応じて、第２の振動を生成するために第２の該不安定動作領域において動作するように該回路を移動させるステップと、
該第２の振動に基づいて第２のシンボルを生成するステップと
を包含する、アナログ波形から情報を生成するための方法であって、
該情報は、該第１のシンボルおよび該第２のシンボルを含む、
方法。
【請求項１４】
前記第１の振動および第２の振動は、それぞれ、１つ以上のパルスの群である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記アナログ波形は周期性である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記アナログ波形は、シヌソイド、ランプ、非対称、鋸歯状、正方形、およびチャネル最適化シンボルからなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記アナログ波形は周期性であり、該周期は、時間変動チャネル最適化シンボルを含む、異なる波形タイプの混合を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記回路の第１の出力ターミナルで前記第１の振動を提供するステップと、該回路の第２の出力ターミナルで前記第２の振動を提供するステップとをさらに包含する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の出力ターミナルが前記第１の振動を提供している場合、前記第２の出力ターミナルに振動がなく、該第２の出力ターミナルが前記第２の振動を提供している場合、該第１の出力ターミナルに振動がない、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記不安定領域および安定領域は、交互に構成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記不安定領域は、前記安定領域によって抑制される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記回路は、前記アナログ波形の振幅に敏感であり、前記動作点は、該振幅に応じて前記不安定領域のうちの１つに移動させられる、請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
前記回路は、前記アナログ波形の傾斜に敏感であり、前記動作点は、該傾斜に応じて前記不安定領域のうちの１つに移動させられる、請求項１３に記載の方法。
【請求項２４】
信号を受信するための入力と、
該信号に結合された回路であって、該回路は、少なくとも２つの不安定動作領域および少なくとも２つの安定動作領域を有する、回路と、
パルスを出力する該回路に結合された出力と、
を含む、パルスを生成するためのデバイスであって、
該回路は、第１のパルスを生成するために、該不安定動作領域のうちの１つを動作するように第１の信号検出に応答し、
該回路は、該第１のパルスとは異なる第２のパルスを生成するために、該不安定動作領域のうちの別の１つを動作するように第２の信号検出に応答する、デバイス。
【請求項２５】
前記安定動作領域および前記不安定動作領域は、交互に構成される、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記不安定動作領域は、前記安定動作領域によって抑制される、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記回路は前記信号の振幅に敏感である、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記回路は前記信号の傾斜に敏感である、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２９】
前記出力は、前記第１のパルスを出力するための第１の出力ターミナルおよび前記第２のパルスを出力するための第２の出力ターミナルを含む、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記回路は、前記第１の信号に応答して前記第１のパルスを生成する第１の回路部分を含み、前記第２の信号に応答して前記第２のパルスを生成する第２の回路部分を含む、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項３１】
前記出力は、実質的に前記第２のパルスを除いて前記第１のパルスを出力する前記第１の回路部分に結合された第１の出力ターミナルを含み、実質的に該第１のパルスを除いて該第２のパルスを出力する前記第２の回路部分に結合された第２の出力ターミナルを含む、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項３２】
前記第１の出力ターミナルおよび前記第２の出力ターミナルは、ノードにおいて電気的に通信状態であり、これよって、該ノードは前記第１のパルスおよび第２のパルスを生成する、請求項３１に記載のデバイス。
【請求項３３】
前記回路は、前記第１のパルスおよび第２のパルスとは異なる第３のパルスを生成するために少なくとも第３の回路部分をさらに含み、前記出力は、前記第１の回路部分に結合された第１の出力ターミナル、前記第２の回路部分に結合された第２の出力ターミナル、および前記第３の回路部分に結合された第３の出力ターミナルを含む、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項３４】
安定領域によって第２の不安定領域と分けられた第１の不安定領域を有する回路であって、該回路はアナログ波形を受信するための入力ターミナルを有し、該回路は第１の出力ターミナルおよび第２の出力ターミナルを有する、回路と、
該第１および第２の出力ターミナルを受信するように結合された復号器と
を含む、アナログ波形から情報を生成するためのデバイスであって、
該回路は、該第１の出力ターミナルで第１の振動を生成するために、第１のアナログ波形を受信することに応答して、該第１の不安定領域で動作するように構成され、
該第１の振動を検出することに応答して、該復号器は第１のシンボルを生成し、
該回路は、該第２の出力ターミナルで第２の振動を生成するために、第２のアナログ波形を受信することに応答して、該第２の不安定領域で動作するように構成され、
該第２の振動を検出することに応答して、該復号器は第２のシンボルを生成する、デバイス。
【請求項３５】
前記第１の振動および第２の振動はそれぞれ１つ以上のパルスの群を含む、請求項３４に記載のデバイス。
【請求項３６】
前記回路は前記アナログ波形の振幅に敏感である、請求項３４に記載のデバイス。
【請求項３７】
前記回路は前記アナログ波形の傾斜に敏感である、請求項３４に記載のデバイス。
【請求項３８】
前記回路は、前記第１の出力ターミナルおよび前記第２の出力ターミナルが電気的に接続状態にあるノードをさらに含む、該ノードは前記第１の振動および第２の振動を生成する、請求項３４に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用文献）
本願は、１９９９年１０月２８日に出願された米国出願第０９／４２９，５１９号の「Ａ  ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ  ＵＳＩＮＧ  ＰＵＬＳＥ  ＤＥＣＯＤＩＮＧ」、１９９９年１０月２８日に出願された米国出願第０９／４２９，５２７号の「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ  ＰＵＬＳＥＳ  ＦＲＯＭ  ＡＮＡＬＯＧ  ＷＡＶＥＦＯＲＭＳ」、および２００１年３月１３日に出願された米国出願第０９／８０５，８４５号の「ＣＩＲＣＵＩＴＲＹ  ＷＩＴＨ  ＲＥＳＩＳＴＩＶＥ  ＩＮＰＵＴ  ＩＭＰＥＤＡＮＣＥ  ＦＯＲ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ  ＰＵＬＳＥＳ  ＦＲＯＭ  ＡＮＡＬＯＧ  ＷＡＶＥＦＯＲＭＳ」に関係しており、これら全てが本発明の譲受人によって保有されており、本明細書中に全ての目的のために参考として援用される。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
本発明は、概して、パルス変換に対する波形に関しており、より詳細には、特にパルスのシーケンスに対する任意のアナログ波形を変換するための技術に関する。パルスジェネレータは、ＤＣコントローラおよび他のアプリケーションとして周知である。しかし、一般的なパルスジェネレータは、パルスのトリガーが終了したときに、所望しない過渡応答または擬似の過渡応答を生成し得る従来の発振器または単安定のマルチバイブレータの適応である。このような過渡応答は、トレーリングパルスと混同され得、故に、パルスをカウントすると、意図されるパルスカウントの表示とは異なる。
【０００３】
一般的なパルスジェネレータは、閾値に関連したトリガーに応答する。すなわち、トリガーポイントを規定した所定の閾値を越えるレベル入力が適用される場合、パルスが発生される。閾値上の入力間隔は、一般に、パルストレインの間隔または発振器周期に対応している。
【０００４】
古典的なファンデルポール（ｖｄＰ；ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｐｏｌ）発振器は、単純な非線形回路であり、パルスジェネレータとして使用するために有用な起点になる。しかし、古典的なｖｄＰ発振器は、容易にはコントロール可能にならない。
【０００５】
単純、かつ、多様なアプリケーションにおける必要性に対応する回路部が必要とされる。例えば、同時係属中および共同所有の米国出願第０９／４２９，５２７号において、アナログ波形からパルスを生成するための方法および装置が開示される。本出願は、本発明の実施形態において、通信システムで使用される２つの情報領域を有するアナログ波形を開示する。第１の情報領域は、不安定領域に対する回路の動作起点に振動を実質的にすぐに作成させる一方で、第２の情報領域は、不安定領域の外部にある回路の動作起点に振動を実質的に即座に停止させる。
【０００６】
しかし、従来の通信システムにおいて、所与のチャネルを介して転送される情報の容量を増すために、例えばＱＡＭといった多様なマルチレベルシグナリングスキームが使用される。当然ながら、これは、通信システムのノイズパフォーマンスを犠牲にして為される。
【０００７】
電子技術の発展に伴って、変調の周波数における無線周波数信号の転送が、広範なスペクトル（可聴域からマイクロ波周波数まで）を超えて可能性および実用性共に有することがここで決定される。しかし、マルチレベルシグナリングスキームを用いるこの性能をうまく利用する変調および復調技術は今までなかった。
【０００８】
前述の必要性に対処するパルス方法および装置を有することが所望される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（発明の要旨）
本発明に従って、公知であるが任意のアナログ波形と共に、可変の動作起点を有する回路を励起すること、かつ、代替の不安定動作領域および安定動作領域によって特徴付けられる伝達関数を有することを含む入力アナログ波形に応答して振動を生成するための方法および装置が提供される。本発明による回路またはデバイスは、非線形動作を示すように（すなわち、不安定動作領域のうちの１つを経る電流および電圧の禁止中に振動するように）作成され得るマルチＮ形状またはＳ形状を有する振動の形態である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、添付の図面と共に以下の詳細な説明を参照することによってより理解される。
【００１１】
図１Ａおよび１Ｂを参照して、本発明によって考慮される回路は、図１Ａに示されるようにＳ形状の外観または図１Ｂに示されるＮ形状の外観のいずれかを有する伝達関数を示す。本発明の目的のため、回路の「伝達関数」は、任意の２つの回路の状態変数間の関係について言及する。例えば、電子回路は、電流および電圧の２つの状態変数を関係付ける、回路のＩ−Ｖ曲線によって特徴付けられる。このような曲線は、１つの状態変数（例えば、電圧）が変えると、他の状態変数（例えば、電流）はどのように変化するかを表す。
【００１２】
一般的な場合を考慮すると、図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、２つの状態変数は、ｘおよびｙで表される。図１Ａおよび図１Ｂにおける伝達関数１０２は共に、２つのカテゴリに分類され得る区分的関数を含む。傾斜がポジティブ（すなわち、
【００１３】
【数１】
2005509321.tif 000003
）である区分的関数は、ネガティブの傾斜（すなわち、
【００１４】
【数２】
2005509321.tif 000004
）が「不安定」領域部分１０４を構成するのに対して、伝達関数の「安定」領域部分１０６を構成する。
【００１５】
回路は、伝達関数１０２に位置された「動作起点」を有する。回路の出力の本質は、その動作起点の位置に依存する。動作起点が不安定領域１０４にある場合、回路は振動性の挙動を示す。動作起点が安定領域１０６に移動されると、回路は、概して、時間変動を示すが、非振動性の挙動である。動作起点は、駆動関数によって操作され、動作起点を不安定領域内の異なる位置に移動させることによって、選択可能な振動の数を生成し得る。この理由のために、この回路は、「操作された」振動として言及され得る。一般に、図１Ａにおける伝達関数および駆動関数は、連立方程式
【００１６】
【数３】
2005509321.tif 000005
によって規定される。
【００１７】
２つの式（１）および（２）は、駆動関数と伝達関数との間の関係を図１Ｂに描くために使用される。連立方程式は、
【００１８】
【数４】
2005509321.tif 000006
のように示す。
【００１９】
いずれの場合も、ｆ（ｔ）は駆動関数である。パラメータεおよびкは、回路パラメータに依存する。関数
【００２０】
【数５】
2005509321.tif 000007
は、２つの状態変数ｘとｙとの間の関係を記載する。伝達関数１０２に従う任意の時間における動作起点の位置は、上述される連立方程式において
【００２１】
【数６】
2005509321.tif 000008
を設定することによって決定され得る。
【００２２】
ここで、図２を参照すると、回路構成は、どのように連立方程式（１）および（２）が利用され得るかを概略的に示す。回路ブロック２０２における入力電流Ｉおよび入力電圧Ｖに関する伝達関数は、マルチＳ形状特性を有する。回路ブロック２０２は、入力２０７および２１１、ならびに、複数の出力電圧ポートＶｏｕｔ、Ｖｏｕｔ２、．．．、ＶｏｕｔＮを含む。容量性の素子２０４（例えば、キャパシタ、バラクターなど）は、一端が入力２０７に接続される。任意のアナログ波形ソース２１５は、入力２１１と容量性素子２０４の他端との間に接続され、回路と完全に一体にされる。
【００２３】
回路２０２に関連付けられるＩ−Ｖ特性（すなわち、伝達関数）において、出力電圧ポートの数は「不安定」領域の数に対応する。言い換えると、回路２０２においてＮ個の不安定領域がある場合、Ｎ個の出力電圧ポートがある。また、以下にさらに説明されるように、それぞれの不安定領域ｋは、関連付けられる出力電圧ポートＶｏｕｔを有する。
【００２４】
図２に示される回路構成において、回路の伝達関数上の動作起点の位置は、アナログ波形ソース２１５によって生成されるアナログ波形の傾斜の関数である。より詳細には、電圧および容量性素子２０４の変化のレートは、回路２０２の動作起点が伝達関数の不安定領域または安定領域にあるかどうかで決定する。動作起点が安定領域にある場合、各ポートＶｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、．．．、ＶｏｕｔＮにおける出力電圧は、単に任意のアナログ波形ソース２１５の関数になる。いずれのポートにおいても振動性の挙動はない。しかし、本発明に従って、動作起点がｋｔｈ不安定領域に追い込まれる場合、出力電圧ポートＶｏｕｔは、振動性の挙動の実質的に即座の発生を示す。さらに、本発明に従って、他の出力電圧ポートは、静かなままである。
【００２５】
連立方程式（３）および（４）は、図３において示される回路構成によって明確にされ得る。図３において、回路ブロック３０２の入力電流Ｉおよび入力電圧Ｖに関係する伝達関数は、マルチＮ形状プロフィールを有する。この構成は、図２に示される２つの回路構成としてみなされ得る。
【００２６】
回路ブロック３０２は、入力３０７および３１１を含む。回路は、複数の出力電圧ポートＶｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、．．．、ＶｏｕｔＮを含む。図２に示されるように、容量性の素子２０４の代わりに、図３の回路構成は、出力３０７の一端に接続された誘導性素子３０４を含む。任意のアナログ波形ソース２１５は、入力３１１と誘導性素子３０４との間に接続され、回路を完全にする。
【００２７】
図１と同様に、回路に関連付けられるＩ−Ｖ特性（すなわち、伝達関数）において、回路ブロック３０２の出力電圧ポートの数は「不安定」領域の数に対応する。回路３０２において、Ｎ個の不安定領域があると、Ｎ個の出力電圧ポートがある。図２の回路と同様に、それぞれの不安定領域ｋは、関連付けられた出力電圧ポートＶｏｕｔを有する。
【００２８】
図２の回路構成とは違って、図３の回路の伝達関数についての動作起点の位置は、アナログ波形ソース２１５によって作成されたアナログ波形の振幅の関数である。より詳細には、アナログ波形ソースおよびインダクタの両方を通って現れる電圧Ｖの振幅は、回路３０２の動作起点が伝達関数の不安定領域にあるか、安定領域にあるかどうかを決定する。動作起点が安定領域にある場合、各ポートＶｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、．．．、ＶｏｕｔＮにおける出力電圧は、任意のアナログ波形ソース２１５の単なる関数である。いずれのポートにおいて振動性の挙動はない。しかし、発明に従って、動作起点がｋｔｈの不安定領域に追いたてられる場合、出力電圧ポートＶｏｕｔは、振動性の挙動の実質的に即座の発生を示す。さらに、本発明に従って、他の出力ポートは静かなままである。
【００２９】
図２および３におけるそれぞれの回路構成の入力インピーダンスは反応性（すなわち、周波数依存性）である。図４および５を参照して、図２および３の回路構成と等価な構成は、それぞれ、抵抗性入力インピーダンスを有することが示される。図４および５に示される回路の利点は、入力インピーダンスが入力信号の周波数のインピーダンスである。
【００３０】
図４を参照して、図示される回路構成は、図２に示される構成と等価である。回路ブロック４０２は入力４０７および４１１および複数の出力電圧ポートＶｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、．．．、ＶｏｕｔＮを含む。抵抗性素子４０４は、入力４０７の一端に接続される。任意のアナログ波形ソース２１５は、入力４１１と抵抗性素子４０４の一端との間に接続される。各出力電圧ポートＶｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、．．．、ＶｏｕｔＮは、再び入力４０７のポートに結合する関連付けられたインダクティブＬ１、Ｌ２、．．．、ＬＮを有し、回路を完全にする。
【００３１】
動作起点は、図２と同様な様態（すなわち、アナログ波形の傾斜の関数として）で追い立てられる。回路ブロック４０２のマルチＳ形状の伝達関数は、回路ブロック２０２の関数と同じである。しかし、状態変数は異なる。回路ブロック４０２の状態変数は、ＶおよびＶＮである。Ｖは入力４０７および４１１を通る入力電圧であり、ＶＮは
【００３２】
【数７】
2005509321.tif 000009
として表され得る。ここで、Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、．．．、ＶｏｕｔＮは、回路ブロック４０２の出力ポートにおける出力電圧である。
【００３３】
図５は、図３に示される回路構成と等価である抵抗性入力インピーダンスを有する回路構成を表す。回路ブロック５０２は、入力５０７および５１１を含む。回路は、複数の出力電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、．．．、ＶｏｕｔＮを含む。抵抗性素子５０４は、入力５０７の一端に接続される。任意のアナログ波形ソース２１５は、入力５１１と抵抗性素子５０４の他端との間に接続される。各出力電圧ポートＶｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、．．．、ＶｏｕｔＮは、再び入力４０７のポートに結合する関連付けられた容量性素子Ｌ１、Ｌ２、．．．、ＬＮを有し、回路を完全にする。
【００３４】
図３の回路のようにこの回路の動作起点は、アナログ波形の振幅によって追い立てられる。この場合のマルチＮ形状の伝達関数は、ＶＮが等式（５）によって定義される場合、ＶＮおよびＶに関する。回路のトポロジーは、電圧出力に対する入力５０７に接続するインダクタの全てがキャパシタＣ１．．．ＣＮによって置き換えられることを除くと、図４のトポロジーと同じである。
【００３５】
シミュレーションおよび実際の回路経験は、図２および５に示される回路構成を実現するように実行される。下記は、典型的な回路および実験結果である。
【００３６】
図６は、図２に記載される回路構成をシミュレートするために使用されるダブルＳ形状Ｉ−Ｖ伝達関数を示す。シミュレーションは、等式（１）および（２）によって記載される動態に従う。状態変数ｘおよびｙをＩおよびＶに置き換えて、回路パラメータを含むことによって、等式（１）および（２）は、
【００３７】
【数８】
2005509321.tif 000010
として書き換えられ得る。εは、回路寄生性のために小さいパラメータであり、通常、キャパシタ２０５よりもかなり小さくなる。Ψ（Ｉ）は、図６に示されるダブルＮ形状の伝達関数を示す関数である。ダブルＳ形状の伝達関数は、安定領域６０２で始まり、６１０で終わる。２つの不安定領域６０４および６０８と１つの安定領域６０６がある。図６に示されるように、安定領域および不安定領域は、代替の様態で構成される。
【００３８】
図２と関係して記載されるように、動作起点は、アナログ波形ソースＶＳの傾斜によって追い立てられる。図６に示される伝達関数の近接するインスペクションは、回路が振動させられるＶＳのポジティブの傾斜部分およびＶＳのネガティブの傾斜部分があることを示す。これは、Ｉ＞０面およびＩ＜０面の両方において不安定領域があるという事実のためである。等式（６）および（７）から、ｄＶ／ｄｔ＝０の設定は、Ψ（Ｉ）を交差する水平線６２０を生成する。交点は、伝達関数に沿って回路の動作起点を構成する。ｄＶ／ｄｔおよびｄＩ／ｄｔを０に等しく設定すること（すなわち、一般的に、状態変数の時間の第１の誘導体を０に設定すること）によって、定常な状態の解または漸近的な解を見ることと等価である。水平線６２０は、
【００３９】
【数９】
2005509321.tif 000011
によって定義される。ＶＳが変化すると、それは、誘導的なｄＶＳ／ｄｔ（すなわち、ＶＳの傾斜）になり、そして線６２０は、図６に示されるように垂直に沿って配置される。ある特定のポジティブの傾斜値について、線は、セグメントＤＢに沿って伝達関数と交差し、そのことにより、回路に振幅を生成させる。同様に、ある特定のネガティブ傾斜値について、線は、セグメントＡＦに沿って伝達関数と交差し、そのことにより、回路に振幅を生成させる。
【００４０】
図７は、組み合わせられた式（６）および（７）を用いるシミュレーションの結果を示す。アナログ波形ＶＳ（ｔ）はシヌソイドであり、図７において点線のトレース７１０として示される。伝達関数Ψ（Ｉ）は、図６に示されている。電流Ｉは、図７において実線のトレース７１２として示されている。上述したように、電流トレースは、ＶＳのネガティブの傾斜Ｍ１がある特定の範囲内にある場合、振幅（スパイク７２０）を示す。同様に、電流トレースは、ＶＳのネガティブの傾斜Ｍ２がある特定の範囲内にある場合、振幅（スパイク７４０）を示す。図７におけるスパイク７２０および７４０の群は、それぞれ、動作点を不安定領域６０８および６４０に移動させた結果である。
【００４１】
次に、図８Ａを参照すると、図３に示される回路ブロック３０２の実施形態の例示的な実施形態例が示されている。ここで、Ｎは、２に等しい。同様に、回路３０２は、二重のＮ形状Ｉ-Ｖプロファイルを有する伝達関数を表す。回路は、２つの回路部分を含む。例示的な実施形態において、各回路部分は、ＬＭ７１２１オペアンプを含む。ポジティブフィードバックパスは、電圧ディバイダーとして構成される抵抗器Ｒ１およびＲ２によって提供される。入力３０７は、各オペアンプのポジティブ入力に接続されている。入力３１１は接地されている。各オペアンプの出力は、出力電圧ポートＶｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、．．．、ＶｏｕｔＮのうちの１つに対応する。この例示的な実施形態において、２つの出力電圧ポートは、Ｖｏｕｔ１およびＶｏｕｔ２である。
【００４２】
各回路部分の典型的な回路パラメータは、以下のとおりである。ＶＣＣおよびＶＤＤは、それぞれ、３Ｖおよび−１．５Ｖである。ＶＯＦＦは、０．７５Ｖである。ＲＦは、１ｋΩである。Ｒ１は、６８ｋΩであり、Ｒ２は、１０Ωである。これらは、典型的な回路パラメータであり、本発明の一実施形態を例示するものに過ぎず、限定するものとして解釈されるべきではない。回路部分は、過度の実験なしに、異なるパラメータで設計され、依然として、本発明による回路動作を達成し得ることが理解される。
【００４３】
図８Ａの回路のＩ−Ｖ特性（伝達関数）は、図９に示される。Ｉ−Ｖ特性は、不安定領域である、２つのセグメント９０２および９０４を含む。３つの、安定領域であるセグメント９０６、９０８、および９１０である。回路は、安定領域と不安定領域が交互に配置されるように構成される。
【００４４】
図１０は、図８Ａの回路から得られるトレースのうちいくつかを示す。トレースＡは、ソース２１５によって生成されるアナログ波形である。トレース１は、図８Ａにおける入力８２９においてプローブされる信号である。図１０に示すパルス１０１０および１０４０の群は、それぞれ、不安定領域９０４および９０２に、動作点を強制的に動かすことによって、生成される。これは、図８Ａの回路のおよびＶｏｕｔ１およびＶｏｕｔ２における信号を観察することによって確認され得る。振幅は、動作点が不安定領域９０２にある場合、Ｖｏｕｔ１においてのみ観察される。同様に、振幅は、動作点が不安定領域９０４にある場合、Ｖｏｕｔ２の出力においてのみ観察される。そうでない場合、Ｖｏｕｔ１およびＶｏｕｔ２は、サイレントである。この動きは、図１０に示すトレースによって見ることができる。
【００４５】
図８Ａは、２つの不安定領域を有する回路を示す。より一般的な構成は、図８Ｂに示される。ここで、Ｎ個の回路部分は、Ｎ個の不安定領域を有する回路ブロック３０２を提供するように組み立てられる。各回路部分の出力は、Ｎ個の出力電圧ポートＶｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、．．．、ＶｏｕｔＮのうちの１つに対応する。
【００４６】
本発明によって教示されるように、マルチＮ形状伝達関数を生成するために、他の従来の回路設計および構成を用いることは、十分に当業者の技術の範囲内であることが観察された。図８Ａおよび８Ｂの回路は、本発明の典型的な実施形態を示す例に過ぎない。
【００４７】
ここで図１１に戻ると、図５に示される回路ブロックの実施形態の図解の例のため、Ｎは２に等しくなる。図１１の回路は、ダブルＮ形状プロファイルを有するＶＮ−Ｖ伝達関数を示す。回路は、２つの回路部分を含む。図１１に示される例示の実施形態において、各回路部分は、ＬＭ７１２１オペアンプを含む。ポジティブフィードバックパスは、容量性素子Ｃ１（Ｃ２）を介して提供される。ネガティブフィードバックパスは、電圧ディバイダとして構成される抵抗Ｒ１およびＲ２によって提供される。入力５０７は、各オペアンプのポジティブ入力に結合される。入力５１１は、グランドに結合される。各オペアンプの出力は、出力電圧ポートＶｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、．．．、ＶｏｕｔＮのうちの１つに対応する。この例示の実施形態において、２つの出力電圧ポートはＶｏｕｔ１およびＶｏｕｔ２である。
【００４８】
この場合、ＶＮ＝（Ｖ−Ｖｏｕｔ１）＋（Ｖ−Ｖｏｕｔ２）である。各回路部分の典型的な回路パラメータは、次のようになる：抵抗値Ｒ、Ｒ１、およびＶ２はそれぞれ、１．２ｋΩ、６８Ω、および１０Ωである。キャパシタＣ１およびＣ２は、同様の値を有し、その値は１５０ｐＦである。バイアシング（ｂｉａｓｉｎｇ）電圧ＶＣＣ、ＶＤＤ、およびＶＯＦＦは、それぞれ、３．５Ｖ、−１．５Ｖ、および１．０Ｖである。これらは、典型的な回路パラメータであり、本発明の実施形態を単に説明するために示され、限定されるべきでない。回路部分は、異なるパラメータで設計され得、かつ、過渡の実験に従って回路動作をさらに達成する。
【００４９】
図１２は、図１１の回路を特徴付けるダブルＮ形状の伝達関数を示す。伝達関数は、代替の様態で構成される、２つの不安定領域１２０２および１２０４、ならびに、３つの安定領域１２０６、１２０８  および１２１０を含む。
【００５０】
図１３は、回路の多様なノードをプローブすることによって得られるトレースを示す。トレースＡは、アナログ波形ソース２１５からの入力波形である。トレース１は、ターミナル１１２０における電圧である。動作起点が任意の不安定領域にある場合は、常に、ターミナル１１２０において振動が観測される。この特定の場合のため、振動１３１０および１３４０は、動作起点がそれぞれ不安定領域１２０２および１２０４にある場合に生じる。トレース２は、Ｖｏｕｔ１においてプローブされ、トレース３はＶｏｕｔ２においてプローブされる。Ｖｏｕｔ１において、動作起点が不安定領域１２０２にある場合、振動だけが現れることが予測され、不安定領域にない場合、静止を示す。同様に、Ｖｏｕｔ２において、動作起点が不安定領域１２０４にある場合、振動だけが現れる。
【００５１】
図１Ｂおよび３に戻って、図１４を参照すると、情報を転送し、受信するために、本発明による回路がどのように利用されるかという説明に議論が変化する。図１ＢのマルチプルＮ形状伝達関数を考慮すると、それに対応する回路３０２は、例えば、図３に概略的に示される。本発明による回路は、２つ以上の不安定動作領域および２つ以上の安定動作領域を含む伝達関数を有し、各不安定領域は、固有振動性の出力を作る。適用された波形の振幅は、回路の動作起点を回路の不安定動作状態１０４および安定動作状態１０６に移動する「強制的に移動する（ｆｏｒｃｉｎｇ）」因子として役立つ。従って、回路は、図１４に示される波形の波形振幅Ａ１およびＡ２は、回路を不安定動作領域のうちの１つに移動させるように調整され、振動性の出力（例えば、パルス）を生成する。
【００５２】
このことは、情報の符号化および復号化の基盤を形成する。本発明による回路は、複数の安定領域によって分けられた複数の不安定領域によって特徴付けられるように設計され得る。励起信号の振幅の関数として、動作起点が移動させられる回路の場合では、励起信号（例えば、正方形の波形）のセットは、異なる情報シンボルを表すように固有振幅をそれぞれ有して提供され得る。励起信号を回路に印加することは、対応するパルスのグループを生成する。このようなパルスの各グループのそれぞれは、順に、情報のシンボル（例えば、アルファベッに由来するキャラクタ）に対応する。
【００５３】
図１５を参照すると、本発明の技術を用いた情報の符号化および復号化に基づいた通信システムは、例に示されるように、転送端末（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ  ｅｎｄ）（一連の正方形の波形１５１０Ａ（より一般的に、アナログ波形）における情報１５０２を符号化するための符号器１５１２）において含む。他の波形は、シヌソイド波形に限定されないが、トライアングル波形、鋸歯状の波形、およびそのような波形を含み、本明細書中に用いられ得る。
【００５４】
符号化された情報１５１０Ａ（すなわち、アナログ波形）は、従来の転送デバイス１５１４に供給される。符号化された情報１５１０Ａは、チャネル１５２２を介する転送に適したチャネル−最適化転送信号１５２０Ａを生成するように変換される（例えば、転送前のキャリア信号または単なる振幅を用いて変調される）。例えば、転送デバイスは、無線転送サブシステムであり得、符号化された情報は、搬送波に変調され、無線信号として転送される。別の例として、転送デバイスは、電話回線を介して転送するモデムであってもよい。
【００５５】
受信デバイス１５１６は、受信された信号１５２０Ｂを検出し、符号化された情報１５１０Ｂ（すなわち、アナログ波形）を複製するために受信された信号を変換（例えば、復調）する。受信された情報は、復号化ユニット１５１８Ａの先端端末（ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ）に供給される。パルスの各グループは、次に、情報シンボルを産出するためにアルファベットにおけるキャラクタにマッピングされる。本発明の一実施形態において、パルスの各グループの数は、情報１５０４を回復するために単にカウントされる。例えば、１のパルスカウントは、定義によって、第１のシンボルを表し得、２のパルスカウントは、第２のシンボルなどにマッピングする。パルスカウンティング回路は公知である。決定デバイスのさらなるインプリメンテーションは、２００１年３月１３日に出願された同時係属中かつ共同所有の米国出願第０９／８０５，８５４号に見出され得る。
【００５６】
本発明の特有の実施形態が記載されてきたが、多様な変更、代替物、代替の構成および等価物はまた発明の範囲内に含まれる。記載される発明は、複数のデータ処理環境内で自由に動作するが、ある特有のデータ処理環境内で動作することは限定されない。本発明は、特有の実施形態の面から記載されてきたが、本発明の範囲が記載される特有の実施形態に限定されないことは、当業者に明白になるべきである。
【００５７】
さらに、本発明は、ハードウェアおよびソフトウェアの特定の組み合わせを用いて記載されてきており、ハードウェアおよびソフトウェアの他の組み合わせが本発明の範囲内にあることは認められるべきである。本発明は、ハードウェアのみ、および、ソフトウェアのみにインプリメントされてもよいし、その組み合わせを用いてもよいし、性能の目的および本発明に関連しない他の判断基準に依存してもよい。
【００５８】
従って、明細書および図面は、制限された意味というよりも、例示として考慮されるべきである。しかし、追加、差し引くこと、置換、および他の改変が特許請求の範囲に示される本発明のより広い意図および範囲から逸脱することなくなされることは明白であり得る。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明によって考慮されるプロファイルを有する２つの典型的な伝達関数を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明によって考慮されるプロファイルを有する２つの典型的な伝達関数を示す。
【図２】図２は、回路の多様な安定領域と不安定領域との間に動作点を移動させるための回路構成の概略図である。
【図３】図３は、回路の多様な安定領域と不安定領域との間に動作点を移動させるための回路構成の概略図である。
【図４】図４は、抵抗性入力インピーダンスを有する本発明に従う典型的な回路構成を示す。
【図５】図５は、抵抗性入力インピーダンスを有する本発明に従う典型的な回路構成を示す。
【図６】図６は、図２において示される回路の伝達関数である
【図７】図７は、等式６および７のシミュレーションによって得られるトレースである。
【図８Ａ】図８Ａは、マルチプルＮ形状の伝達関数を有する回路の例を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、マルチプルＮ形状の伝達関数を有する回路の例を示す。
【図９】図９は、図８Ａに示される回路の変換曲線である。
【図１０】図１０は、多様なアナログ波形に対する図８Ａの回路の応答を示す。
【図１１】図１１は、本発明による回路の他の例を示す。
【図１２】図１２は、図１１の回路の変換を示す。
【図１３】図１３は、多様なアナログ波形に対する図１１の回路の応答を示す。
【図１４】図１４は、振幅を変化すると共に波形の例を示す。
【図１５】図１５は、本発明による通信システムのブロック図をである。
【図１Ａ】
2005509321.tif 000012
【図１Ｂ】
2005509321.tif 000013
【図２】
2005509321.tif 000014
【図３】
2005509321.tif 000015
【図４】
2005509321.tif 000016
【図５】
2005509321.tif 000017
【図６】
2005509321.tif 000018
【図７】
2005509321.tif 000019
【図８Ａ】
2005509321.tif 000020
【図８Ｂ】
2005509321.tif 000021
【図９】
2005509321.tif 000022
【図１０】
2005509321.tif 000023
【図１１】
2005509321.tif 000024
【図１２】
2005509321.tif 000025
【図１３】
2005509321.tif 000026
【図１４】
2005509321.tif 000027
【図１５】
2005509321.tif 000028
【国際調査報告】
2005509321.tif 000029
2005509321.tif 000030
2005509321.tif 000031