(57)【要約】  方法は、複数の変調シンボルタイムを有するＵＷＢシンボルにスペクトルキーイングにより符号化された情報の量を、複数の変調シンボルタイムの少なくとも１つにおいて同時に２つ以上の周波数帯域キャリアを動作することによって増大するように規定する。本発明の一態様において、キャリアなどの周波数リソースが、与えられた変調シンボルタイムの間に用いられると、それら周波数リソースは、そのＵＷＢシンボル内で再び用いられない。シンボルを伝送する方法は、伝送すべきデータを供給すること（３０２）と、ｎ個の周波数キャリアの１セットのうちのどの周波数キャリアがｎ個の変調シンボルタイムの各々においてオンに切り換えられるべきかを判定すること（３０４）と、変調シンボルタイムの各々において判定された周波数キャリアの各々をオンに切り換えること（３０６）とを含み、各周波数キャリアは、シンボルの伝送の間、１度だけオンに切り換えられる。
2007520143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報シンボルを発生する方法であって、
（ａ）ｘｉ周波数キャリアをｉ番目の時間期間においてｉ番目の所定時間長だけオンに切り換えること（０≦ｘｉ≦ｎ，１≦ｉ≦ｎ）、
（ｂ）ｎ−Σｘｉ＝０かどうかを判定すること、及び
（ｃ）（ｂ）の判定が否定ならば（ａ）から（ｂ）を繰り返すこと、
を含む（ｘｉは周波数キャリアの整数個を表し、ｎは利用可能な周波数キャリアの総数を表す）方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
（ｄ）（ｂ）の判定が肯定であれば或る時間期間待機することをさらに含む方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、前記時間期間の待機の後に（ａ）から(ｃ)を繰り返すことをさらに含む方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記時間期間は、情報シンボル間に割り付けられた所定の保護帯である、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、前記情報シンボルは、５００ＭＨｚよりも大なる周波数帯域幅を占める、方法。
【請求項６】
ｎ個の周波数キャリアのセットを有する送信機を用い、各々がｎ個の変調シンボルタイムを有するシンボルを伝送する方法であって、伝送すべきデータを供給することと、当該供給されたデータに少なくとも一部基づいて、前記セットのｎ個の周波数キャリアのうちどの周波数キャリアが前記ｎ個の変調シンボルタイムの各々においてオンに切り換えるべきかを判定し、各変調シンボルタイムが所定の時間量のものとすることと、（ｂ）において判定されるような周波数キャリアの各々を前記変調シンボルタイムの各々においてオンに切り換えることとを含み、各周波数キャリアは、前記変調シンボルタイムよりも大きくはない時間期間においてオンに切り換えるべきものとされ、各周波数キャリアは、前記シンボルの伝送の間において１回のみオンに切り換えられる、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、少なくとも１つの変調シンボルタイムは、オンとされる周波数キャリアを有しない、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、少なくとも１つの変調シンボルタイムは、オンとされる少なくとも２つの周波数キャリアを有する、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、ＢＰＳＫ変調が用いられる方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の方法であって、１つの変調シンボルタイムにおいてｎ個の周波数キャリアがオンとされると、他のｎ−１の変調シンボルタイムにおいて周波数キャリアはオンとされない、方法。
【請求項１１】
請求項６に記載の方法であって、前記伝送されるシンボルは、５００ＭＨｚよりも大なる周波数帯域幅を占める、方法。
【請求項１２】
請求項６に記載の方法であって、前記伝送されるシンボルは、２ＧＨｚよりも大なる周波数帯域幅を占める、方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法であって、ｎ個の周波数キャリアは、ｎ個の隣接する周波数帯において信号を伝送し、ｎは整数である、方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法であって、ｎ個の周波数キャリアは、ｎ個の隣接していない周波数帯において信号を伝送し、ｎは整数である、方法。
【請求項１５】
ウルトラワイドバンドシンボルを伝送する方法であって、
（ａ）ｘｉ周波数キャリアをｉ番目の時間期間においてｉ番目の所定時間長だけオンに切り換えること（０≦ｘｉ≦ｎ，１≦ｉ≦ｍ）、
（ｂ）ｍ個の時間期間が満了したかどうかを判定すること、
（ｃ）（ｂ）の判定が否定ならば（ａ）から（ｂ）を繰り返すこと、
を含む（ｘｉは周波数キャリアの整数個を表し、ｎは利用可能な周波数キャリアの総数を表し、ｍは前記ウルトラワイドバンドシンボルの各々に含まれる時間期間の総数を表す）方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広く無線通信に関し、特に、ウルトラワイドバンド通信におけるスペクトルキーイングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）通信は、信号がラジオスペクトラムの大部分にわたり拡散し、これによりある特定の周波数における当該信号パワーが比較的に小さなものとされるラジオ通信の形態である。このようなシステムの帯域幅は、５００ＭＨｚを超えるのが普通であり、幾つかのＵＷＢシステムにおいては、当該帯域幅は例えば２ＧＨｚから１００ＧＨｚとされることがある。初期のＵＷＢシステムは、パルス位置変調を用いることにより、それらの信号に情報を伝えていた。このようなパルス位置変調は、ＵＷＢシステムとの関連で時間変調と称されることもある。
【０００３】
パルス位置すなわちパルスが発生する時期を少し変えることによって、情報をＵＷＢ信号に符号化しその後にＵＷＢ信号から取り出すことができる。例えば、少し早めのパルスは「ゼロ」と解釈することができ、少し遅れたパルスは「１」と解釈することができる。残念ながら、これは、伝送パルス当たり１ビットの情報を提供するに過ぎない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
必要なものは、ウルトラワイドバンドの信号伝達体系の情報内容を増大する方法及び装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
端的に言えば、スペクトルキーイングにより複数の変調シンボルタイムを有するＵＷＢシンボルに符号化される情報の量を、複数の変調シンボルタイムのうち少なくとも１つにおいて同時に２つ以上の周波数帯域キャリアを操作することによって増やすのである。本発明の一態様においては、キャリアなどの周波数リソースが、与えられた変調シンボルタイムの間で用いられると、それら周波数リソースは、当該ＵＷＢシンボル内で再び用いられない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
概して、本発明は、ウルトラワイドバンド信号伝達体系の情報内容を増大するための方法及び装置に関する。より具体的には、本発明は、１を超える数のキャリアが与えられた時間においてオンに切り換えられることの可能なウルトラワイドバンド通信システムにおけるスペクトルキーイングに関する。
【０００７】
「一実施例」、「或る実施例」又は同様の語句表現のここでの言及は、当該実施例に関連して記述される特定のフィーチャ、構造、動作又は特徴が本発明の少なくとも１つの実施例に含まれることを意味する。したがって、このようなフレーズ又は語句表現が本文に現れるのは、必ずしも全てが同じ実施例を指しているのではない。さらに、色々な特定のフィーチャ、構造、動作又は特徴を、１つ以上の実施例において適切な態様で組み合わせることができる。
【０００８】
本発明の実施例は、１つ以上のキャリアが与えられた時間においてオンに切り換えられることを可能とすることによって、前のスペクトルキーイング体系に対して有利な点を提供する。かかる前のスペクトルキーイング体系は、ＵＷＢシンボルを表すために利用可能なキャリアの並べ換えを用いる。本発明の実施例は、並べ替えに加えてキャリア周波数の組み合わせの効果を奏するものであり、これにより、より多くの情報ビットが同じ帯域幅内でパック（包含）されることが可能となる。ＵＷＢシンボルは、本発明の実施例が複数のキャリアを同時に「オン」にすることを許容する場合を除き、同じ数の「オン」キャリアにより表すことができる。
【０００９】
図１を参照すると、既知のウルトラワイドバンド通信システムにおけるシンボルの伝送のための１つの体系を表した周波数対時間の図が示される。より具体的には、図１は、２つのＵＷＢシンボルが伝送される例を示しており、当該ＵＷＢシンボルの各々は、３つの周波数帯域と３つの変調シンボルを有する。これは、一般にスペクトルキーイング（spectral keying）と呼ばれる。図１から分かるのは、各ＵＷＢシンボルが３つの変調シンボルタイム（すなわちｔ１，ｔ２及びｔ３）によって構成され、ＵＷＢシンボルが保護タイム又はガード時間帯（guard time）により互いに分離されていることである。この説明に役立つ実例において、１つのキャリア（すなわちｆ１，ｆ２又はｆ３）は、変調シンボルを伝送するようにオンに切り換えられることが可能である。キャリアがオンになると、そのＵＷＢシンボルにおいて再びオンに切り換わることができない。図１に示されているように、第１ＵＷＢシンボルは、時刻ｔ１の周波数帯域ｆ３と時刻ｔ２の周波数帯域ｆ１と時刻ｔ３の周波数帯域ｆ２とからなる。これを便宜上の表記でｆ３＠ｔ１、ｆ１＠ｔ２及びｆ２＠ｔ３と表現することができる。他の表記上の簡素化は、３つの変調シンボルタイムを｛３，１，２｝と表すことであり、３項の番号が３つのうちのどれがそれぞれ時刻ｔ１，ｔ２及び３においてオンになっているかを表していることが分かる。また図１を参照すれば、図示される第２のＵＷＢシンボルは、時刻ｔ１の周波数帯域ｆ２と、時刻ｔ２の周波数帯域ｆ３と、時刻ｔ３の周波数帯域ｆ１とからなる。上述した簡素化された表記により、第２のＵＷＢシンボルを｛２，３，１｝と表すこともできる。
【００１０】
図１に示されるように、１つのＵＷＢシンボルにパックされているビットの数を計算するために、ＢＰＳＫが変調のために用いられるとする。ＢＰＳＫ変調の結果として３つのビットがあり、並べ替えの結果としてｌｏｇ２（３！）＝２．５８ビットであることを示すことができる。したがって、情報ビットの総数は、５．５８である。前述から分かるように、図１に示されるようなスペクトルキーイングは、周波数キャリアの数がＵＷＢシンボルにおける変調シンボルの数に等しくｎによりその数が表される場合には、追加のｌｏｇ２（ｎ！）ビットとなる。
【００１１】
図２を参照すると、本発明によるＵＷＢシンボルの伝送のための体系を表す周波数対時間の図が示される。より具体的には、図２は、２つのＵＷＢシンボルが伝送される例を示しており、当該ＵＷＢシンボルの各々は、３つの周波数帯域及び３つの変調シンボルを有する。これは、高度スペクトルキーイング（enhanced spectral keying）と一般に呼ばれている。図２から分かるように、各ＵＷＢシンボルは、３つの変調シンボルタイム（すなわちｔ１，ｔ２及びｔ３）により構成され、これらＵＷＢシンボルは、保護タイムにより互いに分離されている。この本発明の説明に役立つ実例において、１を超える数のキャリア（すなわちｆ１，ｆ２，ｆ３）は、変調シンボルを伝送するためにオンに切り換えられることができる。本発明のこの実施例においては、与えられたＵＷＢシンボルにおいてキャリアがオンになると、そのＵＷＢシンボルにおいて再びオンになることができない。図２に示されるように、第１のＵＷＢシンボルは、時刻ｔ１の周波数帯域ｆ２及び周波数帯域ｆ３と、時刻ｔ２の周波数帯域ｆ１とからなり、時刻ｔ３では周波数帯域キャリアのどれもオンにならない。これを便宜上の表記で、｛（２，３），１，０｝と表現することができ、この表記の数は、当該３つのキャリアのうち、どの１つ又は複数がそれぞれ時刻ｔ１，ｔ２及びｔ３においてそれぞれオンに切り換えられているかを表しており、０は全ての周波数帯域キャリアが「オフ」状態にあることを表していることが分かる。また図２を参照すれば、図示される第２のＵＷＢシンボルは、時刻ｔ１においてオンになる周波数帯域キャリアがなく、時刻ｔ２の周波数帯域ｆ３と時刻ｔ３の周波数帯域ｆ１及び周波数帯域ｆ２とからなる。上述した簡素化された表記により、第２のＵＷＢシンボルを｛０，３，（１，２）｝と表すことができる。
【００１２】
特筆するに、本発明のこの高度スペクトルキーイングは、オンに切り換えられる周波数キャリアがないＵＷＢシンボルタイム内での変調シンボルタイムを意図するものの、結果として各ＵＷＢシンボルにおいて３つの「オン」のキャリアが依然として存在するので失う変調情報がない。また、キャリアｆ１，ｆ２及びｆ３は、互いに隣接する周波数帯域において伝送するものとしたり、或いは任意の量だけ互いにに分離させられるものとすることができる。さらに、ここでの３つのキャリア及び３つのタイムスロットの選択は、例証目的であり、キャリア又はタイムスロットの数についての限定を意図するものではない。
【００１３】
本発明による当該高度スペクトルキーイングにより形成される１つのＵＷＢシンボルにおける情報ビットの数を計算するため、ここでは例証する目的で３つの周波数キャリアと３つの変調シンボルタイムがある場合を考えるが、或る時刻においてオンとなる唯一の周波数キャリアとの組み合わせが判定され、或る時刻においてオンとなる２つの周波数キャリアの最大値との組み合わせが判定され、或る時刻においてオンとなる３つの周波数キャリアの最大値との組み合わせが判定される。組み合わせの数は、「total」を生成するように加算され、ｌｏｇ２（total）の値が判定される。
【００１４】
上述の組み合わせは、以下に列挙される。或る時刻においてオンとなる唯一の周波数キャリアとの組み合わせは、{1,2,3},{1,3,2},{2,1,3},{2,3,1},{3,1,2},及び{3,2,1}のトータルで６つである。或る時刻においてオンに変わる２つの周波数キャリアの最大値との組み合わせは、
{(1,2),3,0}, {(1,2),0,3}, {3,(1,2),0}, {0,(1,2),3}, {3,0,(1,2)}, {0,3,(1,2)}
{(1,3),2,0}, {(1,3),0,2}, {2,(1,3),0}, {0,(1,3),2}, {2,0,(1,3)}, {0,2,(1,3)}
{(2,3),1,0}, {(2,3),0,1}, {1,(2,3),0}, {0,(2,3),1}, {1,0,(2,3)}, 及び{0,1,(2,3)}
のトータルで１８個である。或る時刻においてオンとなる３つの周波数キャリアの最大値との組み合わせは、{(1,2,3),0,0}, {0,(1,2,3),0}, {0,0,(1,2,3)}のトータルで３つである。６，１８及び３を加算することにより、２７の組み合わせの総数が得られる。追加の情報ビットの総数は、前のスペクトルキーイング体系による２．５８に対し、ｌｏｇ２（２７）＝４．７５である。
【００１５】
この分野の当業者で本開示の利益を得る者であれば、本発明によるＵＷＢシンボルにおいて符号化されたデータの量は、周波数キャリアの数が増えるほど著しく増大することが分かる。
【００１６】
本発明の一実施例においては、図３に示されるように、ｎ個の周波数キャリアのセットを有するトランスミッタによりシンボルを伝送する方法であって、各シンボルがｎ個の変調シンボルタイムを有し、伝送されるべきデータを供給するステップ３０２と、供給されたそのデータの少なくとも一部に基づいて、ｎ個の周波数キャリアのうち（該当するものがあれば）どれが当該ｎ個の変調シンボルタイム（各変調シンボルタイムは所定の時間量のもの）の各々においてオンとなるべきかを判定するステップ３０４と、当該変調シンボルタイムの各々において先に判定されたような周波数キャリアの各々をオンに切り換えるステップ３０６とを含み、各周波数キャリアが、変調シンボルタイムのものと実質的に同じ時間期間においてオンに切り換えられ、各周波数キャリアが当該シンボルの伝送の間に１回だけオンに切り換えられるようにした方法としている。ここでのデータは、当該シンボルの特定の部分においてオンとなるように種々の周波数キャリアをアサインすることによって伝送されるべきシンボルに符号化され、これらの部分は、ここでは、変調シンボルタイムと称される。本発明によるシンボル伝送方法は、ＵＷＢシンボルの高度スペクトルキーイングと呼ばれることもある。
【００１７】
本発明によれば、シンボルは、オンに切り換えられる周波数キャリアのない１つ以上の変調シンボルタイムを有するようにしてもよい。同様に、本発明によれば、１シンボルは、少なくとも２つの周波数キャリアがオンに切り換えられる少なくとも１つの変調シンボルタイムを有してもよい。代表的実施例においては、伝送されるシンボルは５００ＭＨｚよりも大なる周波数帯域幅を占める。本発明の幾つかの実施例では、伝送シンボルは２ＧＨｚよりも大なる周波数帯域幅を占める。代表的実施例は、或るシンボルの伝送後次のシンボルの伝送の始まりまで保護タイム（ガードタイム）と呼ばれる時間期間、待機することを含む。
【００１８】
本発明の一実施例は、情報シンボルを発生する方法であって、（ａ）ｘｉ周波数キャリアをｉ番目の時間期間においてｉ番目の所定時間長だけオンに切り換えること（０≦ｘｉ≦ｎ，１≦ｉ≦ｎ）、（ｂ）ｎ−Σｘｉ＝０かどうかを判定すること、及び（ｃ）（ｂ）の判定が否定ならば（ａ）から（ｂ）を繰り返すこと（ｘｉは周波数キャリアの整数個を表す）を含む方法である。このような実施例において、各ｉ番目の時間期間は、変調シンボルタイムとも呼ばれることがあり、情報シンボルはｎ個の変調シンボルタイムによって構成される。本発明のこの実施例においては、周波数キャリアの数及び変調シンボルタイムの数は同じである。代替実施例では、周波数キャリアの数は整数ｎによって表すことができ、変調シンボルタイム期間の数は、整数ｍによって表すことができる。ここでのｎとｍは異なる。このような実施例においては、ｎ−Σｘｉ＝０かどうかを判定するのではなく、変調シンボルタイム期間の数がＵＳＢシンボル当たり総数ｍのタイム期間に達しているかどうかを判定することになる。
【００１９】
本発明の代表的実施例では、変調シンボルタイムの始まりにおいてオンに切り換えられ、その変調シンボルタイムの終わりにおいてオフに切り換えられる。但し、本発明の代替実施例では、周波数キャリア操作及び変調シンボルタイム境界の同一の時間的位置合わせを必要とはせず、周波数キャリア操作と変調シンボルタイム境界との何らかの位置合わせミスがあるシンボルを認識するように何らかの調整がなされる。
【００２０】
本発明の色々な実施例は、パルス位置変調ＵＷＢによって可能なものよりも多くの情報をＵＷＢシンボルにおいて提供し、さらに以前に提案されたスペクトルキーイング体系により可能なものよりも多くの情報をＵＷＢシンボルにおいて提供する方法及び装置を含むものである。周波数キャリアの組み合わせを活用することにより、与えられた時間内で送信可能なＵＷＢ情報ビットの数を、追加の周波数資源（リソース）を必要とすることなく増大させることができる。
【００２１】
本発明の幾つかの実施例の効果は、本発明による通信システムにおいてより高いデータレートを達成することができるというものである。
【００２２】
本発明の幾つかの実施例の効果は、こうしたスケールが利用可能なキャリアの数に指数関数的に増大するというものである。
【００２３】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるのではなく、付記された請求項の範囲内でありとあらゆる実施例を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】既知のウルトラワイドバンド通信システムにおけるシンボル伝送のための一体系を示す周波数対時間の図。
【図２】本発明によるウルトラワイドバンド通信システムにおけるシンボル伝送のための或る体系を示す周波数対時間の図。
【図３】本発明による方法を示すフロー図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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