(57)【要約】  多帯域超広帯域通信システムなどの無線通信システムにおいて、データが複数の周波数帯域でパルスの位相によって伝送される。信号が、少なくとも周波数帯域の１つで、少なくとも一部の時間の間に、所定の位相で伝送され、他の周波数帯域で伝送される信号の位相の正確な検出を可能にするために用いられてよい。周波数帯域の１つが、参照帯域として指定されてよく、その参照帯域の一定位相でパルスが伝送されてよい。より一般的には、その他の周波数帯域で、参照帯域におけるパルスの位相と既知の関係を有する位相でパルスが伝送されてよい。
2007535264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データが複数の周波数帯域でパルスの位相によって伝送される通信システムであって、信号が、少なくとも周波数帯域の１つで、少なくとも一部の時間の間に、所定の位相で伝送される通信システム。
【請求項２】
受信器において、周波数帯域の前記１つで前記信号が伝送される所定の位相の知識が、他の前記複数の周波数帯域のパルスの位相を検出するために使用される、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記周波数帯域の１つが参照帯域に指定され、前記他の周波数帯域で、前記参照帯域における前記パルスの前記位相と既知の関係を有する位相でパルスが伝送される、請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
パルスが前記参照帯域の一定位相で伝送される、請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
パルスが前記参照帯域で、所定の時間間隔に、所定の位相で伝送される、請求項３に記載の通信システム。
【請求項６】
前記指定された参照帯域が一定のままである、請求項３、４または５に記載の通信システム。
【請求項７】
前記指定された参照帯域が時間の経過に伴い変更する、請求項３、４または５に記載の通信システム。
【請求項８】
複数の参照帯域が指定される、請求項３〜７のいずれかに記載の通信システム。
【請求項９】
前記通信システムが超広域帯無線通信システムである、前記請求項のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１０】
多帯域無線通信システムでデータを送受信する方法であって、第１周波数帯域において、所定の位相でパルスを伝送することと、他の複数の周波数帯域において、伝送データを符号化する前記パルスの前記位相でパルスを伝送することと、受信器において、前記他の周波数帯域で伝送された前記パルスを復号することであって、前記第１周波数帯域で少なくとも一部の時間の間に伝送された前記パルスが、前記他の周波数帯域で伝送されたパルスを復号する際に位相参照として用いられることとを含む方法。
【請求項１１】
前記他の複数の周波数帯域で、前記第１周波数帯域におけるパルスの位相と既知の関係を有する位相でパルスを伝送することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１周波数帯域の一定位相でパルスを伝送することを含む、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１周波数帯域で、所定の時間間隔に、所定の位相でパルスを伝送することを含む、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１周波数帯域が一定なままである、請求項１０から１３の一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１周波数帯域が時間の経過に伴い変更される、請求項１０から１３の一項に記載の方法。
【請求項１６】
複数の第１周波数帯域が指定される、請求項１０から１５の一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記通信システムが超広帯域無線通信システムである、請求項１０から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
多帯域無線通信システムで使用される送信器であって、
それぞれの周波数帯域において、複数の周波数で信号を生成するための周波数生成器と、
前記複数の周波数において、変調パルスを生成するための複数の変調器とを含み、
前記複数の変調器が、前記複数の周波数の第１で、少なくとも一部の時間の間に所定の位相をもつ変調パルスを生成し、他の前記複数の周波数で、伝送されるべきデータによって判定された各位相をもつ変調パルスを生成するように適合された送信器。
【請求項１９】
前記周波数生成器が単一のローカル発振器参照周波数生成器と、そこから、それぞれの周波数帯域の前記複数の周波数において前記信号を生成する手段とを含む、請求項１８に記載の送信器。
【請求項２０】
多帯域無線通信システムで使用される受信器であって、
それぞれの周波数帯域の複数の周波数において信号を生成するための周波数生成器と、
前記複数の周波数において伝送されたパルスの位相を検出する手段とを含み、
前記複数の周波数の最初において前記変調パルスが所定の位相をもち、前記位相検出手段が、前記複数の周波数の前記最初において少なくとも一部の時間の間に受信した前記変調パルスの前記所定の位相を参照しながら、他の前記複数の周波数において信号の位相を判定するように適合された受信器。
【請求項２１】
前記周波数生成器が単一のローカル発振器参照周波数生成器と、そこから、それぞれの周波数帯域の前記複数の周波数において前記信号を生成する手段とを含む、請求項２０に記載の受信器。
【請求項２２】
前記複数の周波数の前記第１における前記パルスの検出された位相に基づいて、他の前記複数の周波数における前記信号の周波数および／または位相を調整する手段を含む、請求項２１に記載の受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信に関し、特に、無線通信システムにおけるデータ符号化の方法に関する。より詳細には、本発明は、超広帯域（ＵＷＢ）無線通信システムで使用されるデータ符号化のシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超広帯域（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ）という用語は、いくつかの異なる無線通信システムを呼ぶのに用いられる。超広帯域（ＵＷＢ）通信システムの一形態では、送信器がデータを符号化して一連のパルスを生成し、これらパルスが無線周波数で伝送される。この場合、受信器の機能は、その伝送信号からデータを抽出することができるように、これらのパルスを検出することである。
【０００３】
ＵＷＢ通信システムの、特定目的に使用される一形態では、利用可能な帯域幅が複数の帯域に分割され、データ・シンボルも複数のパルスに分割され、一シンボルを成すその複数のパルスが異なる帯域で伝送される。データは、データを符号化して複数の帯域それぞれの搬送波信号の位相または極性に乗せることによって伝送される。したがって、各周波数帯域において、第１位相または極性で伝送されるパルスは第１バイナリ値を表し、第２位相または極性で伝送されるパルスは第２バイナリ値を表す。
【０００４】
文書「Ｇｅｎｅｒａｌ  Ａｔｏｍｉｃｓ−ＰＨＹ  ｐｒｏｐｏｓａｌ」（Ｎ．Ａｓｋａｒ，ＩＥＥＥ  ８０２．１５−０３／１０５ｒ０）に、このタイプのシステムの概略が記載されている。
【０００５】
したがって、かかるシステムにおける受信器では、当該の帯域で伝送されているデータを判定できるように、各周波数帯域における受信パルスの位相を検出する必要がある。このことに伴い生じる１つの問題は、送信器と受信器とに、極めて安定した、同一の参照周波数生成器をもたなければならないことである。しかし、これを達成することは、実際には極めて難しい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、一通信システムが提供され、このシステムでは、データが複数の周波数帯域でパルスの位相によって伝送され、この場合、信号が、少なくとも周波数帯域の１つで、少なくとも一部の時間の間に、所定の位相で伝送される。
【０００７】
本発明の一実施形態では、周波数帯域の１つが参照帯域として指定されてよく、その参照帯域の一定位相でパルスが伝送されてよい。より一般的には、その他の周波数帯域で、参照帯域におけるパルスの位相と既知の関係を有する位相でパルスが伝送されてよい。
【０００８】
本発明の他の実施形態では、周波数帯域の１つが参照帯域として指定されてよく、その参照帯域で、所定の時間間隔に、所定の位相でパルスが伝送されてよい。
【０００９】
指定された参照帯域は、一定なままでもよいし、また時間の経過に伴い変更してもよい。参照帯域が複数指定されてもよい。
【００１０】
所定の周波数帯域で所定の時間に伝送されるパルスの位相が前もって定まっていると、受信器がこれを他の伝送パルスの位相を検出する参照として使用することが可能になる。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、多帯域無線通信システム（multiband wireless communications system）でデータを送受信する方法が提供され、この方法は、少なくとも１つの参照周波数帯域において、所定の位相で一連のパルスを伝送することと、他の複数の周波数帯域において、伝送データを符号化する前記パルスの位相でパルスを伝送することと、受信器において、前記他の周波数帯域で伝送されたパルスを復号することであって、第１周波数帯域で伝送されたパルスが前記他の周波数帯域で伝送されたパルスを復号する際に位相参照として用いられることとを含む。
【００１２】
本発明の一実施形態では、参照周波数帯域の一定位相でパルスが伝送されてよい。より一般的には、その他の周波数帯域で、参照周波数帯域におけるパルスの位相と既知の関係を有する位相でパルスが伝送されてよい。
【００１３】
本発明の他の実施形態では、参照周波数帯域で、所定の時間間隔に、所定の位相でパルスが伝送されてよい。
【００１４】
指定された参照周波数帯域は、一定のままでもよいし、また時間の経過に伴い変更してもよい。参照周波数帯域が複数指定されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、無線通信システムの一部を成す、送信器１００の概略図である。特には、本発明は、本明細書では、多帯域超広帯域（ＵＷＢ）無線通信システムにおけるその適用例を具体的に参照しながら説明される。ＵＷＢシステムの定義は、信号が３．１から１０．６ＧＨｚまでの帯域で５００ＭＨｚ以上の帯域幅を占めることである。ＵＷＢシステムの一タイプでは、利用可能な帯域幅が、複数の別個の帯域に分割される。本発明のここで図に示した実施形態では、かかる帯域が９つあるが、その具体的な数は本発明の異なる実装形態において様々であってよい。
【００１６】
図１に示す送信器では、伝送されるべきデータが、送信器１００のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１０２で生成かつ／または処理される。次いで、データがタイミング生成器１０４に渡され、そこで９つの別個の周波数帯域に分割される。図１に示すように、第１帯域の伝送パス１０６はパルス整形器１０８を含み、この整形器で、第１伝送パス１０６から伝送されているデータからパルスが形成される。第１伝送パス１０６はさらに第１伝送ローカル発振器（transmitter local oscillator）（ＴＬＯ１）１１０を含み、このＴＬＯ１が利用可能な全帯域幅の第１帯域の周波数を生成する。
【００１７】
次いで、パルス整形器１０８からのパルスとローカル発振器１１０からの第１ローカル発振器信号とがゲート１１２に供給され、このゲートで、パルスがローカル発振器信号を変調するのに使用される。例えば、バイナリ「１」を表すパルスの場合、信号は第１ローカル発振器周波数で特定の位相で生成されてよく、バイナリ「０」を表すパルスの場合、ゲート１１２は反対の位相を有する信号を生成することができる。別の、より複雑な多重位相符号化方式（multi-phase coding schemes）も可能である。
【００１８】
他の伝送パスも同様に動作するが、煩雑にならないように、図１には第９伝送パス１１６だけが示してある。したがって、第９周波数帯域での伝送に割り振られたデータは、パルス整形器１１８に渡され、その結果得られるパルスがゲート１２２で第９伝送ローカル発振器（ＴＬＯ９）１２０からのローカル発振器信号と組み合わされて、その極性が伝送されるべきデータを表す第９帯域の周波数で信号を形成する。
【００１９】
知られているように、ローカル発振器周波数ＴＬＯ１〜ＴＬＯ９が必要条件を満たすようにするための措置が講じられなくてはならない。すなわち、ローカル発振器信号間の位相差および周波数差は一定でなければならない。例えば、ローカル発振器周波数ＴＬＯ１〜ＴＬＯ９はすべて、ローカル発振器信号間の所望の関係を確定する位相ロックループ（ｐｈａｓｅ  ｌｏｃｋｅｄ  ｌｏｏｐｓ）を有する、１つの標準ローカル発振器だけから得られてよい。
【００２０】
第９伝送パスのゲートによって生成された信号は、次いで加算器１２４で組み合わされ、その結果得られる信号が電力増幅器１２６で増幅され、伝送アンテナ１２８に渡される。
【００２１】
図２は、図１に示したタイプの送信器１００から伝送される信号を受信するように適合された受信器２００の形態を示す概略図である。
【００２２】
信号はアンテナ２０２で受信され、次いで増幅器２０４で増幅される。その結果得られる信号は、すべての周波数帯域での成分を含んでおり、次いで９つの受信パスに渡され、各受信パスがそれぞれ、それらの周波数帯域のうちの該当する１つにおいて信号を検出する。
【００２３】
したがって、第１受信パス２０６では、第１受信ローカル発振器（ＲＬＯ１）２０８が第１帯域内の周波数でローカル発振器信号を生成し、このローカル発振器信号が第１ミキサ２１０に渡され、また９０度位相調整器２１２を介して第２ミキサ２１４にも渡される。ミキサ２１０、２１４は、第１受信パス２０６に渡される受信信号を受け取るように接続されており、したがって、第１ローカル発振器周波数におけるその信号の同相成分および直交成分を検出する。同相成分および直交成分がどちらも検出され、受信信号の位相がローカル発振器信号の位相に対して９０度である可能性が回避され、受信信号の位相がローカル発振器信号の位相に対して９０度である場合は、受信信号は検出されなくてよい。
【００２４】
ミキサ２１０、２１４の出力がそれぞれ、積分器２１６、２１８に渡され、積分された出力がそれぞれ、ブロック２２０、２２２に渡され、各ブロックで、サンプル／ホールド機能とアナログ／デジタル変換機能が実施される。ＵＷＢ通信システムで達成されてよい高データ・レートの結果として、これらのブロックでは信号を適切な高レートでサンプリングする必要がある。例えば、サンプリング周期は１００ｐｓ〜１ｎｓ程度でなければならないことがある。
【００２５】
したがって、ブロック２２０、２２２は、第１ローカル発振器周波数における信号の同相成分および直交成分をそれぞれ表すデジタル出力を生成する。これらの信号は、次いでデジタル信号プロセッサ２２４に渡される。それとともに、第１ローカル発振器周波数における信号の同相成分および直交成分を表すデジタル出力は、その周波数で受信される信号の適切な指標となる。
【００２６】
この場合も、受信器２００は９つのかかる受信パスを含むが、煩雑にならないように、そのうちの第１および第９だけを図２に示してある。
【００２７】
第９受信パス２２６で、第９受信器ローカル発振器（ＲＬＯ９）２２８は、第９周波数帯域の周波数でローカル発振器信号を生成し、これが対応する第１ミキサ２３０と、９０度位相調整器２３２を介して対応する第２ミキサ２３４とに渡される。前の場合と同様に、第１および第２ミキサ２３０、２３４の出力はそれぞれ、積分器２３６、２３８に渡され、次いで、サンプル／ホールド機能とアナログ／デジタル変換機能を実施するブロック２４０、２４２に渡される。
【００２８】
したがって、第１受信パス２０６の場合と同様に、ブロック２４０、２４２は第９周波数帯域における信号の同相成分および直交成分を表すデジタル信号を生成する。この場合も、これらのデジタル信号はデジタル信号プロセッサ２２４に渡される。
【００２９】
受信信号が正しく検出されるようにするために、受信器のローカル発振器ＲＬＯ１〜ＲＬＯ９が、送信器１００のローカル発振器ＴＬＯ１〜ＴＬＯ９の周波数および位相に十分に近い周波数および位相をもつ必要がある。したがって、送信器のローカル発振器周波数ＴＬＯ１〜ＴＬＯ９の生成を参照しながら上記で説明したように、ここでもローカル発振器周波数ＲＬＯ１〜ＲＬＯ９が必要条件を満たすようにするための措置が講じられなくてはならない。例えば、送信器の場合と同様に、ローカル発振器周波数ＲＬＯ１〜ＲＬＯ９はすべて、ローカル発振器信号間の所望の関係を確定する位相ロックループを有する、１つの標準ローカル発振器だけから得られてよい。
【００３０】
本発明のこの実施形態によれば、このことは、周波数帯域の１つを使用して既知データを伝送することで達成される。例えば、本発明のこの好ましい実施形態では、周波数帯域の１つが、バイナリ「１」の固定ストリームを伝送するために使用される。このことは、信号が受信器２００で受信され、デジタル信号プロセッサ２２４がその伝送信号を検出するときに、デジタル信号プロセッサ２２４が、バイナリ「１」の固定ストリームが実際にその受信パスで検出されるようにするために、当該周波数帯域のローカル発振器によって生成されるローカル発振器信号の位相および／または周波数を調整することができることを意味する。
【００３１】
さらに、前記１つの周波数帯域のローカル発振器とその他の周波数帯域のローカル発振器との間で既知の周波数および位相関係が維持されるようにするために、他の受信パスのローカル発振器が先の調整に対応して調整されてよい。ローカル発振器信号間の所望の関係を確定する位相ロックループを有する、標準ローカル発振器が１つだけの場合、この標準ローカル発振器を調整することにより、すべてのローカル発振器が自動的に調整されることになる。しかし、代替として、すべてのローカル発振器が原則として個別に調整されてもよいが、これは実際には不便である。
【００３２】
図３は、受信器２００のローカル発振器ＲＬＯ１〜ＲＬＯ９の制御の目下の好ましい方法を示す流れ図である。
【００３３】
処理のステップ３０１で、受信信号が検出される。検出処理の一部として、受信器は周波数帯域の１つで伝送されるデータについての所定の情報を使用する。上記で述べたように、本発明のここで図に示す実施形態では、第１周波数帯域が所定のデータの伝送用に選択され、具体的には、この周波数帯域が、一連のパルスであって、その位相がすべてデータ「１」あるいは他のいずれかの既知シーケンスを表す一連のパルスを伝送するために使用される。
【００３４】
ステップ３０２で、受信器が第１周波数帯域で伝送されるパルスから一連のデータ「１」を正確に検出するように、第１周波数帯域の、すなわちここで図に示す実施形態では第１ローカル発振器ＲＬＯ１のローカル発振器信号の位相および周波数が調整される。
【００３５】
ステップ３０３で、前のステップでの調整に対応した調整が、他の周波数帯域のローカル発振器信号の、すなわちここで図に示す実施形態ではローカル発振器ＲＬＯ２〜ＲＬＯ９の位相および周波数に対してなされる。上記で述べたように、本発明の好ましい実施形態では、すべてのローカル振動子が単一のローカル発振器から得られる。したがって、第１ローカル発振器ＲＬＯ１の位相および周波数を調整することによって、それに対応した調整が他のローカル発振器ＲＬＯ２〜ＲＬＯ９に対して自動的になされることになる。
【００３６】
次いで、ステップ３０４で、ローカル発振器ＲＬＯ２〜ＲＬＯ９に対して既に調整がなされているので、各周波数帯域で伝送されるデータは、概して従来型の方法で検出される。すなわち、サンプリング、ホールディング、アナログ／デジタル変換ブロックが、各周波数帯域の一対のパスで、それらの周波数帯域における受信信号の同相成分および直交成分を表す信号を生成する。次いで、デジタル信号プロセッサ２２４がこれらの信号を分析して、その周波数帯域で伝送されるパルスの極性を判定し、そうしてそれらのパルスによって伝送されたデータを抽出する。このデータは次いで、元のデータ・シーケンスを再構成するために使用されてよい。
【００３７】
本発明は、本明細書では、周波数帯域の１つが参照帯域として指定され、その参照帯域の一定位相でパルスが伝送されてよい実施形態を参照しながら説明されている。より一般的には、その他の周波数帯域で、参照帯域におけるパルスの位相と既知の関係を有する位相でパルスが伝送されてよい。
【００３８】
本発明の他の実施形態では、周波数帯域の１つが、参照帯域として指定されてよく、パルスがその参照帯域で、所定の時間間隔に、所定のパルスで伝送されてよい。次いで、それらのパルスの１つが伝送されるとき、位相および周波数の正しい関係を維持するために、受信器で任意の調整がなされてよい。所定の時間間隔は、必要な検出確度を維持するのに十分な頻度でその調整がなされるように選択されてよい。
【００３９】
指定された参照帯域は、一定のままでもよいし、また時間の経過に伴い変更してもよい。また、参照周波数帯域が複数指定されてもよい。
【００４０】
本発明はまた、本明細書では、伝送データが受信器でローカル発振器の位相および／または周波数を調整することによって検出される実施形態を参照しながら説明されている。しかし、本発明では、必要な調整がデジタル領域でなされる実施形態もまた可能である。すなわち、デジタル信号プロセッサ２２４が、ブロック２２０、２２２、２４０、２４２などから受信された信号を調整できるように適合されてよい。具体的には、デジタル信号プロセッサ２２４が、指定された参照帯域の既知の位相のパルスを正確に検出するために必要とされるはずの調整を判定するように適合されてよい。この判定から、デジタル信号プロセッサ２２４は、他の周波数帯域で受信された信号から得られるデジタル信号に対して、先の調整に対応した調整を行うこともでき、次いでその調節された信号を使用して、それら他の周波数帯域で受信されたパルスの位相を検出することができる。
【００４１】
したがって、本明細書で説明されるシステムおよび方法により伝送データの正確な検出が可能になる。その結果、周波数帯域の１つが、少なくとも一部の時間に既知データ、すなわち本発明の図で示した実施形態ではバイナリ「１」の固定ストリームを伝送するのに使用されているので、その間はデータ伝送に利用できない。しかし、その構成は、周波数生成に課される要件が大いに軽減されるという利点をもつ。すなわち、送信器内のローカル発振器のどんな変調差も受信器で埋め合わされてよい。さらに、受信器内のローカル発振器での絶対周波数確度について軽減された要件もある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による、無線通信システムの一部を成す送信器の概略図である。
【図２】本発明による、システム内の受信器の概略図である。
【図３】本発明による、システムの動作方法を示す流れ図である。
【図１】
2007535264.tif 000003
【図２】
2007535264.tif 000004
【図３】
2007535264.tif 000005
【国際調査報告】
2007535264.tif 000006
2007535264.tif 000007