(57)【要約】  無線信号におけるスペクトル線を軽減するための方法および装置を提供する。最初に、二値符号化または三値符号化した複数のパルスから構成される符号語（３２０）が生成される。次いで、符号語に応じて複数の符号語変調ウェーブレット（３３０）が生成される。これらのウェーブレットは、ガウシアンモノパルス、繰り返されるサイクルの正弦波または他の成形されたインパルス信号であり得る。次いで、複数の符号語変調ウェーブレットは送信データのビットを用いて変調され、複数のデータ変調ウェーブレット（１０３０）が形成される。送信データが有効にランダムであるので、この変調は信号を白色化するように作用する。最後に、複数のデータ変調ウェーブレットが遠隔のデバイス（１２０）へ送信される。
2008508798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号におけるスペクトル線を軽減する方法であって、
複数のパルスを含む符号語を生成する符号語生成工程と、
同符号語に応じて複数の符号語変調ウェーブレットを生成する符号語変調ウェーブレット生成工程と、
同複数の符号語変調ウェーブレットを送信データのビットを用いて変調し、複数のデータ変調ウェーブレットを形成するデータ変調ウェーブレット形成工程と、
同複数のデータ変調ウェーブレットを送信するデータ変調ウェーブレット送信工程と、からなる方法。
【請求項２】
符号語変調ウェーブレット生成工程は複数のパルスの各々について第１のウェーブレット源および第２のウェーブレット源のうちの一方の出力を選択する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
符号語変調ウェーブレット生成工程は、
複数の非変調ウェーブレットを生成する工程と、
同複数の非変調ウェーブレットの各々を複数のパルスのうちの１つと混合する工程と、を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
符号語生成工程、符号語変調ウェーブレット生成工程、データ変調ウェーブレット形成工程およびデータ変調ウェーブレット送信工程は送信データにおける複数の連続的なデータ値に対して繰り返される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
複数のパルスは二値変調方式および三値変調方式のうちの一方を用いて符号化される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
データ変調ウェーブレットの各々は複数の連続的なサイクルの正弦波、ガウシアンモノパルス、単一サイクルの正弦波、および成形されたインパルス信号のうちの１つである請求項１に記載の方法。
【請求項７】
集積回路により実施される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
超広帯域トランシーバにより実施される請求項１に記載の方法。
【請求項９】
無線信号におけるスペクトル線を軽減する方法であって、
複数のパルスを含む符号語を生成する符号語生成工程と、
同符号語に応じて複数の符号語変調ウェーブレットを生成する符号語変調ウェーブレット生成工程と、
同複数の符号語変調ウェーブレットをスクランブル化された送信データ信号と混合し、複数のスクランブル化されたウェーブレットを形成するスクランブル化ウェーブレット形成工程と、
同複数のスクランブル化されたウェーブレットを増幅し、複数の増幅ウェーブレットを形成する増幅ウェーブレット形成工程と、
同複数の増幅ウェーブレットをスクランブル解除信号と混合し、複数のデータ変調ウェーブレットを形成するデータ変調ウェーブレット形成工程と、
同複数のデータ変調ウェーブレットを送信するデータ変調ウェーブレット送信工程と、からなる方法。
【請求項１０】
符号語変調ウェーブレット生成工程は複数のパルスの各々について第１のウェーブレット源および第２のウェーブレット源のうちの一方の出力を選択する工程を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
符号語変調ウェーブレット生成工程は、
複数の非変調ウェーブレットを生成する工程と、
同複数の非変調ウェーブレットの各々を複数のパルスのうちの１つと混合する工程と、を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
符号語生成工程、符号語変調ウェーブレット生成工程、スクランブル化ウェーブレット形成工程、増幅ウェーブレット形成工程、データ変調ウェーブレット形成工程およびデータ変調ウェーブレット送信工程は送信データにおける複数の連続的なデータ値に対して繰り返される請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
複数のパルスは二値変調方式および三値変調方式のうちの一方を用いて符号化される請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
元の送信データ信号を送信データ信号の遅延バージョンと混合し、スクランブル化された送信データ信号を形成する工程と、
スクランブル化された送信データ信号は元の送信データ信号の遅延バージョンであることと、を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
集積回路により実施される請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
超広帯域トランシーバにより実施される請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
無線信号におけるスペクトル線を軽減するための回路であって、
データビット・ストリームを受信し、データビットに対しスクランブル化関数を実行し、かつ、スクランブル化されたビット・ストリームおよびスクランブル解除信号を供給するためのデータ・スクランブラと、
複数の第１のキャリアパルスをスクランブル化されたビット・ストリームと混合し、スクランブル化されたデータストリームを生成するための第１のミキサと、
スクランブル化されたデータストリームを増幅し、増幅データストリームを供給するための増幅器と、
増幅データストリームをスクランブル解除信号と混合し、スクランブル解除されたデータストリームを生成するための第２のミキサと、からなる回路。
【請求項１８】
複数の第１のキャリアパルスを生成するための信号生成器を含む請求項１７に記載の回路。
【請求項１９】
信号生成器は、
複数の第２のキャリアパルスを生成するための第１のウェーブレット源と、
複数の第３のキャリアパルスを生成するための第２のパルス形成ネットワークと、
複数の第１のキャリアパルスのうちの１つ、または、複数の第２のキャリアパルスのうちの１つを繰り返し選択することによって、複数の第１のキャリアパルスを生成するためのスイッチと、を含む請求項１８に記載の回路。
【請求項２０】
スクランブル回路は、
データビット・ストリームを受信し、スクランブル解除信号として遅延ビット・ストリームを出力するための遅延回路と、
データビット・ストリームを遅延ビット・ストリームと混合し、スクランブル化信号を生成するための第３のミキサと、を含む請求項１７に記載の回路。
【請求項２１】
スクランブル解除されたデータストリームを送信するためのアンテナを含む請求項１７に記載の回路。
【請求項２２】
集積回路により実施される請求項１７に記載の回路。
【請求項２３】
超広帯域トランシーバにより実施される請求項１７に記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動トランシーバ、集中型トランシーバおよび関連機器を含め、超広帯域（ＵＷＢ）システムなどの無線通信システムと、かかる無線通信システムに該当する方法とに関する。本発明の別の態様は、高速信号を供給するが、得られる信号スペクトルにおけるスペクトル線を最小限とすることの可能な無線トランシーバに関する。本発明の別の態様は、送信信号における望ましくない高調波を除去するための方法および回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
超広帯域（ＵＷＢ）信号では、大量のデータを非常に低いパワーで非常に迅速に送信することが可能である。ＵＷＢ信号では、信号のエネルギーが大きな周波数帯を通じて広がっているため、より小さな特定の周波数帯に対する干渉は著しく低減される。しかしながら、送信されたＵＷＢ信号の全パワースペクトル密度と、そのＵＷＢ信号のパワースペクトル密度の最も高いピークとの両方を低く保つことが望ましい。
【０００３】
図１は、超広帯域（ＵＷＢ）トランシーバにおいて用いることの可能な基本的なＵＷＢ送信機回路のブロック図である。図１に示すように、送信機回路１００は送信データのセットを得て、そのセットを信号生成器１１０へ供給する。信号生成器１１０はＵＷＢ信号を生成する。このＵＷＢ信号は、信号生成器１１０上で符号化された送信データを有する。また、信号生成器１１０は伝送用のアンテナ１２０へ、その符号化された信号を供給する。
【０００４】
図１に示す実施形態では、マッコークル（ＭｃＣｏｒｋｌｅ）による「電動式小型平面ＵＷＢアンテナ装置およびそのシステム（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｓｍａｌｌ  Ｐｌａｎａｒ  ＵＷＢ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｔｈｅｒｅｏｆ）」と題する特許文献１に開示されているものなど、ＵＷＢアンテナが用いられてよい。しかしながら、代替の実施形態では異なるアンテナ設計を用いることが可能である。
【０００５】
ＵＷＢトランシーバが機能するには、非常に高い周波数の信号を生成する必要がある。ＵＷＢトランシーバについて、１つの提案された実施形態では、約１０ＧＨｚまでの信号が生成される必要がある。しかしながら、そのような高い周波数の適切なＵＷＢ信号を生成する多くの手法では、望ましくない高調波が信号に発生するため、送信信号のパワースペクトル密度にスパイク（スペクトル線と呼ばれる）を生じることがある。
【０００６】
望ましくない高調波に関する１つの特定の原因は、非理想的な回路部品における信号リークによる。そのようなリーク電流および電圧によって、送信信号へ周期的な干渉またはノイズが発生することがある。また、送信信号における周期的なノイズによって、その信号に望ましくないスペクトル線が生成することがある。
【０００７】
現在のＦＣＣの規則の下では送信信号のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）によってＵＷＢデバイス用の送信パワーが制限されているので、このことによってＵＷＢデバイスの動作に問題を生じることがある。図２は、ＵＷＢデバイスの動作についての、ＦＣＣによる現在有効なパワースペクトル密度限界の形状を示すグラフである。最大限界は約３〜１０ＧＨｚの範囲とされ、この範囲の外側では増加は低下する。
【０００８】
ＦＣＣでは、ＵＷＢ信号のパワースペクトル密度のいずれの部分も、ＦＣＣの課す限界を超えることは許可されない。その結果、ＵＷＢ信号がそのパワースペクトル密度にスパイクを含む場合、そのスパイクがＦＣＣのパワー限界より小さくなるまで、ＵＷＢ信号の全送信パワーは低減される必要がある。このため、送信信号の全信号パワーが著しく低減されることがある。このように、ＵＷＢデバイスの送信する信号におけるスペクトル線（即ち、パワースペクトル密度におけるスパイク）によって、そのデバイスの有効性が低減されることがある。したがって、信号生成器１１０によって出力されアンテナ１２０によって送信される信号のパワースペクトル密度が可能な限り厳密に制御されることが、非常に重要である。
【０００９】
したがって、ＵＷＢトランシーバの生成するＵＷＢ信号のパワースペクトル密度におけるスパイクの大きさを低減することは望ましい。
【特許文献１】米国特許第６，５９０，５４５号明細書
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ＵＷＢデバイスの送信パワーを最大化し、依然として許容可能なＦＣＣ限界内にあるには、スペクトル線が可能な限り少なく、かつ、可能な限り小さい信号を生成することが望ましい。
【００１１】
［第１の代表的な実施形態］
図３は、図１の信号生成器の代表的な一実施形態のブロック図である。図１に示すＵＷＢトランシーバにおいては、そのような信号生成器が用いられ得る。図３に示すように、信号生成器１１０は局部発振器３１０、符号生成器３２０およびウェーブレット生成器３３０を備える。
【００１２】
局部発振器３１０は基準周波数の信号を、符号生成器３２０およびウェーブレット生成器３３０へ供給する。この実施形態では、局部発振器３１０はチップ周波数（即ち、符号語において値の生成される周波数）のクロック信号を生成する。しかしながら、代替の実施形態では、異なる周波数の異なる波形が用いられ得る。
【００１３】
開示の実施形態では、符号生成器３２０はＵＷＢ信号の伝送に用いられる一連の符号語に対応する符号ストリームを生成するように動作する。各符号語は、所与の符号語長の一連のパルスを含む。各パルスは値の特定のセットのうちの１つを有する。幾つかの代表的な符号語タイプは二値符号化（パルスの値は＋１または−１）および三値符号化（パルスの値は＋１，０または−１）である。幾つかの代表的な符号語長は、６，１２または２４である。しかしながら、代替の実施形態では、代替の符号語タイプおよび符号語長が用いられ得る。
【００１４】
開示の実施形態では、符号生成器３２０の生成した符号ストリームは矩形波であり、二値符号では＋１または−１に対応する値を有し、三値符号では＋１，０または−１に対応する値を有する。これらの正、負の値は＋ａボルト、−ａボルトに対応する。ここで、ａは指定の符号電圧である。０の値は０の電圧に対応する。
【００１５】
ウェーブレット生成器３３０は局部発振器３１０からタイミング信号を受信し、符号生成器３２０から符号語パルスを受信して、データ信号を送信する。データ信号には、送信されるデータビットが含まれる。ウェーブレット生成器３３０は、符号語および送信データの両方によって変調されるウェーブレットを形成する一連のウェーブレットを生成するように動作する。ウェーブレットの配向および配置は、送信データによって変調された、符号生成器３２０からのパルスの配向および配列に対応する。次いで、ウェーブレット生成器の出力した変調信号ストリームは、伝送のためアンテナ１２０へ送られる。ウェーブレット生成器３３０の形成したウェーブレットは符号生成器３２０から出力されたパルスと各々同じ幅であり（即ち、ウェーブレットはチップレートにて生成される）、符号パルスと同期される（即ち、各ウェーブレットは１つの符号パルスと時間的に一致する）。
【００１６】
動作時には、符号生成器３２０は繰り返された一連のＬ個のパルスを含む符号ストリームを出力する。ここで、Ｌは符号語長である。このパルスは長さＬの符号語に対応する所与の値であり、一定の符号ストリームによって符号語パルスが順々に生成される。したがって、１つの符号語が終了するとき、符号ストリームは単純に別の符号語を繰り返す。
【００１７】
送信データストリームと同様に、符号ストリームはウェーブレット生成器３３０へ供給される。ウェーブレット生成器３３０はこれらの信号を得て、変調信号ストリームを生成する。この変調信号ストリームは、符号ストリームのパルスの値および送信データストリームのデータによって変調された一連のウェーブレットを含む。
【００１８】
ウェーブレットストリームは、符号語および現在のデータビットの両方によって変調される。異なる実施形態では実際の変調順序は変化することがあるが、実質的には、この動作は、現在のデータビットによって変調される符号語を用いてウェーブレットストリームを変調することと考えられる。このように、符号語のパルスの値は、データビットがディジタル「１」である場合には＋１倍され、データビットがディジタル「０」である場合には−１倍される。
【００１９】
２つの例について検討する。「−１  １  １  −１  −１  １」からなる長さ６の二値符号語が用いられる場合、データ変調符号語は、現在のデータビットが論理的な「１」であるときには「−１  １  １  −１  −１  １」となり、現在のデータビットが論理的な「０」であるときには「１  −１  −１  １  １  −１」となる。同様に、「１  −１  ０  １  １  −１  −１  ０  −１  １  ０  １」からなる長さ１２の三値符号語が用いられる場合、現在のデータビットが論理的な「１」であるときにはデータ変調符号語は、「１  −１  ０  １  １  −１  −１  ０  −１  １  ０  １」となり、現在のデータビットが論理的な「０」であるときには「−１  １  ０  −１  −１  １  １  ０  １  −１  ０  −１」となる（反転されるヌルのウェーブレットは、反転されても変化しないままである）。代替の実施形態では、他の符号語が用いられ、論理的な「１」に対応する符号語の配向と、論理的な「０」に対応する符号語の配向とは逆転され得る。いずれにせよ、データレートはチップレートの１／Ｌである。ここで、Ｌは符号語長である。
【００２０】
符号生成器３２０の生成した符号パルスおよびウェーブレット生成器３３０の生成したウェーブレットは、局部発振器３１０の生成したタイミング信号によって同期を保たれる。また、各データビットが１つの符号語をオーバラップするように、符号パルスおよびウェーブレットは送信データと同期される。チップレートはデータレートのＬ倍であるので、このことは可能である。
【００２１】
データレートが１１４ＭＨｚである一実施形態では、局部発振器は１．３６８ＧＨｚで動作し、チップレートは１．３６８ＧＨｚである。別の実施形態では、データレートは２２８ＭＨｚであり、局部発振器は２．７３６ＧＨｚで動作し、チップレートは２．７３６ＧＨｚである。代替の実施形態では、異なるタイミング信号、データレートおよびチップレートが用いられる。例えば、１つの代替の実施形態では、１．３ＧＨｚのタイミング信号と、１．３１３，１．３２６，１．３５２ＧＨｚの可変チップレートが用いられる。
【００２２】
一実施形態では、各ウェーブレットはガウシアンモノパルスによって形成され、別の実施形態では、各ウェーブレットは３つの連続的な正弦波の繰り返しによって形成される。いずれの場合も、互いが互いの反転である２つの異なる配向を有し、二値変調または三値変調を可能とするように、ウェーブレットが形成される。しかしながら、代替の実施形態では、代替のウェーブレット設計が用いられ得る。また、互いの反転である二相ウェーブレット配向を有することによって一定の利点が得られるが、幾つかの実施形態では、信号反転でない二相ウェーブレット配向が用いられ得る。
【００２３】
図４は、図３の符号生成器の代表的な一実施形態のブロック図である。図４に示すように、符号生成器３２０はシフトレジスタ４１０を備える。
シフトレジスタ４１０は選択された符号語に対応する一連の矩形パルスを生成する。これらのパルスはタイミング信号（局部発振器３１０の生成したタイミング信号など）によって時間的に同期され、符号信号によってセットされる。この符号信号は符号長およびその符号語に対する値の両方を示してもよい。１つの符号語の生成が完了した後、シフトレジスタ４１０はサイクルを戻し、同じ符号語の送信を再び開始する。この処理は必要な回数だけ繰り返される。
【００２４】
幾つかの実施形態では、シフトレジスタ４１０は単一の符号語を有し、その符号語が常に用いられる。この場合、符号信号入力は不要である。他の実施形態では、シフトレジスタ４１０は、符号信号に応じて、同じ長さまたは異なる長さの様々な符号語を生成することが可能である。符号語長が変化しない場合、符号信号が符号語長に関する情報を含む必要はない。
【００２５】
図５は、図３のウェーブレット生成器の第１の代表的な実施形態のブロック図である。図５に示すように、ウェーブレット生成器３３０は第１のウェーブレット源５１０、第２のウェーブレット源５２０、非反転増幅器５３０、反転増幅器５４０、スイッチ５５０および符号変換器５６０を備える。この特定の実施形態は二値符号語を用いるように構成されるが、代替の実施形態では、他の符号語タイプが用いられ得る。
【００２６】
図５に開示の実施形態では、第１のウェーブレット源５１０および第２のウェーブレット源５２０は各々、第１および第２の配向を交互に取る一連のウェーブレット（例えば、アップパルス、続いてダウンパルス、続いてアップパルス、など）を生成する。２つの交互のウェーブレットが生成されるので、第１、第２のウェーブレット源５１０，５２０の各々においても、２つの可能な動作モードが存在する。即ち、偶数のタイミングサイクルで第１のウェーブレットを生成し、奇数のタイミングサイクルで第２のウェーブレットを生成する動作モードと、偶数のタイミングサイクルで第２のウェーブレットを生成し、奇数のタイミングサイクルで第１のウェーブレットを生成する動作モードとが存在する。
【００２７】
非反転増幅器５３０は送信データを受信し、第１のウェーブレット源５１０へ第１の制御信号を供給する。反転増幅器５４０は送信データを受信し、その送信データを反転し、第２のウェーブレット源５２０へ第２の制御信号を供給する。この実施形態では、反転増幅器５３０および非反転増幅器５４０は、送信データ信号に同じ遅延を供給するように配列される。
【００２８】
スイッチ５５０はスイッチング制御信号に応じて動作し、タイミング信号の各サイクルにおいて第１、第２のウェーブレット源５１０，５２０のうちの１つを選択する。
符号変換器５６０は符号語をスイッチング制御信号に変換するように動作する。スイッチング制御信号は、所望の変調ウェーブレットストリームを信号ストリームとして生成するのに適正なウェーブレットを選択するように、スイッチ５５０に指示する。
【００２９】
動作時には、第１、第２のウェーブレット源５１０，５２０はそれぞれ、送信データ信号の非反転コピーと、送信データ信号の反転コピーとを受信する。それらのウェーブレット源は各々他方の受信した信号の逆転した信号を受信するので、第１のウェーブレット源５１０および第２のウェーブレット源５２０は２つの異なる動作モードで動作する。換言すると、第１のウェーブレット源５１０が第１のウェーブレット配向（例えば、アップパルス）を有するウェーブレットを生成しているとき、第２のウェーブレット源５２０は第２のウェーブレット配向（例えば、ダウンパルス）を有するウェーブレットを生成している。また、第１のウェーブレット源５１０が第２のウェーブレット配向を有するウェーブレットを生成しているとき、第２のウェーブレット源５２０は第１のウェーブレット配向を有するウェーブレットを生成している。
【００３０】
スイッチング制御信号は、スイッチ５５０にウェーブレット源５１０，５２０の適正なシーケンスを選択させ、適正なデータ変調符号語に対応する配向のウェーブレットを有するウェーブレットストリームを作成させるように、作成される。換言すると、長さ６の２値符号語が「１  −１  −１  −１  １  １」である場合、スイッチング制御信号は、この変調ウェーブレットのシーケンスを供給する第１、第２のウェーブレット源のいずれかを連続的に選択するようなものである（符号語の「１」は第１のウェーブレット配向を示し、符号語の「−１」は第２のウェーブレット配向を示す）。例えば、この符号語に対するスイッチング制御信号は「１  １  −１  １  １  −１」であり得る（即ち、第１のチップには第１のウェーブレット源５１０を、第２のチップには第１のウェーブレット源５１０を、第２のウェーブレット源５２０を、第４のチップには第１のウェーブレット源５１０を、第５のチップには第１のウェーブレット源５１０を、また、第６のチップには第２のウェーブレット源５２０を選択する）。
【００３１】
第１、第２のウェーブレット源５１０，５２０の動作が予測可能であるので、符号変換器５６０は符号語をスイッチング制御信号へ変換することが可能である。
この実施形態では、第１、第２のウェーブレット源５１０，５２０はチップレートにてウェーブレット配向を交互にするが、代替の実施形態では、これは異なって実施され得る。代替の一実施形態では、第１のウェーブレット源５１０はウェーブレットの第１の配向を有する一定のストリームを生成し、第２のウェーブレット源５２０はウェーブレットの第２の配向を有する一定のストリームを生成し得る。別の実施形態では、第１、第２のウェーブレット源５１０，５２０は各々、第１の配向のウェーブレットの生成および第２の配向のウェーブレットの生成を交互にするが、チッピングクロックのサイクル毎に異なった周波数で行う。
【００３２】
いずれにせよ、第１、第２のウェーブレット源５１０，５２０の出力が異なっており、かつ、予測可能である限り、第１、第２のウェーブレット源５１０，５２０の適正なシーケンスを選択し、符号語および送信データによって変調されたウェーブレットを含む望ましい信号ストリームを生成する符号変換器５６０によって、適正なスイッチング制御信号が生成される。
【００３３】
図５の実施形態は二値符号語を用いるように構成されるが、グランドに接続された、スイッチ５５０への第３の入力を含めることによって、三値符号語を使用するように修正され得る。そのような代替の一実施形態では、スイッチング制御信号も三値である。スイッチング制御信号の値が＋１または−１である場合、適正なウェーブレット源５１０または５２０に対応する入力が選択され、スイッチング制御信号の値が０であるとき、グランド電圧が選択され得る。
【００３４】
図６は、図３の符号生成器の第２の代表的な実施形態のブロック図である。図６に示すように、ウェーブレット生成器３３０はウェーブレット源６１０、第１のウェーブレットミキサ６２０および第２のウェーブレットミキサ６３０を備える。この特定の実施形態は、二値符号語または三値符号語を用いるように構成される。
【００３５】
ウェーブレット源６１０は、タイミング信号と同期される一連のウェーブレットを生成する。一実施形態では、各ウェーブレットは、チップレートのＮ倍の周波数を有する１つ以上の連続的なサイクルの正弦波を含む。ここで、Ｎはウェーブレット当たりのサイクル数である。この実施形態では、ウェーブレット源６２０はＮ倍位相ロックループ（ＰＬＬ）であることが可能である。しかしながら、代替の実施形態では、ウェーブレットに対し所望の正弦波を形成するために他の回路が用いられ得る。加えて、異なるスタイルのウェーブレットにおける他の実施形態では、他の種類のウェーブレット源が用いられ得る（例えば、ガウシアンモノパルス、単一サイクルの正弦波、または他の成形されたインパルス信号）。
【００３６】
第１のウェーブレットミキサ６２０は符号生成器３２０から出力された符号ストリームを送信データ信号と混合し、データ変調符号語のストリームを作成する。チップレートはデータレートのＬ倍であるので（ここで、Ｌは符号語長である）、送信データ信号の各データビットは符号ストリームのＬ個のパルス（即ち、符号語全体）を変調する。
【００３７】
第２のウェーブレットミキサ６３０は、第１のウェーブレットミキサ６２０から出力されたデータ変調符号語をウェーブレット源６１０からのウェーブレットストリームと混合する。符号ストリームおよびウェーブレットストリームは両方ともタイミング信号と同期されるので、最終的に各ウェーブレットは符号ストリームの単一のパルスと結合される。これには、用いられている符号語によって最初に変調され、次いで送信データビットによって変調されるウェーブレットのストリームからなる、信号ストリームを作成する効果がある。三値符号化を用いる代表的な一実施形態では、これらの変調ウェーブレットは、符号ストリームの＋１パルスに対応する非反転ウェーブレット、符号ストリームの０パルスに対応するヌルのウェーブレット、および符号ストリームの−１パルスに対応する反転ウェーブレットを含む。
【００３８】
図６には、第１のウェーブレットミキサ６２０が第２のウェーブレットミキサ６３０の前に配置されているように示すが、代替の設計では、これらの部品の位置は交換され得る。また、幾つかの実施形態では、２つの部品が単一の回路へ結合され得る。
【００３９】
図７は、本発明の開示の一実施形態による代表的な符号ストリーム、ウェーブレットストリームおよび信号ストリームのグラフである。詳細には、図７には、三値符号化を用いる単一長さの１２の符号語におけるストリームを示す。この実施形態は、ウェーブレットとして３つのサイクルの正弦波を用いる、図６のウェーブレット生成器を用いて実施され得る。
【００４０】
図７に示すように、符号ストリーム７１０は、符号語を構成する１２の連続的な値を示す（例えば、図７に開示の実施形態では、「１  −１  ０  １  １  −１  −１  ０  −１  ０  １  ０  １」）。
【００４１】
ウェーブレットストリーム７２０には１２の連続的なウェーブレットを示す。開示の実施形態では、各ウェーブレットは３つの連続的なサイクルの正弦波からなる。その結果として、ウェーブレットストリームは、単純に符号ストリームの周波数の３倍（即ち、チップレートの３倍）の正弦波である。しかしながら、代替の実施形態では、他のウェーブレットタイプ（例えば、ガウシアンモノパルス、単一サイクルの正弦波、または他の成形されたインパルス信号）が用いられ得る。
【００４２】
信号ストリーム７３０は、ウェーブレットストリーム７２０が符号ストリーム７１０によって変調された結果である。図７に示すように、信号ストリームは連続的に、非反転パルス、反転パルス、ヌルのパルス、非反転パルス、非反転パルス、反転パルス、反転パルス、ヌルのパルス、反転パルス、非反転パルス、ヌルのパルスおよび非反転パルスを含む。これは、符号ストリーム７１０によって形成された符号語の値、「１  −１  ０  １  １  −１  −１  ０  −１  ０  １  ０  １」に対応する。
【００４３】
図７には、長さ１２の符号語からなる１２のパルスおよび対応するウェーブレットを示すが、符号ストリーム７１０、ウェーブレットストリーム７２０および信号ストリーム７３０は、異なる長さの複数の符号語および使用する符号語を含む所望のデータ量を送信するのに必要なだけ長くても短くてもよい。また、長さ１２の符号語を開示するが、必要に応じて他の符号語長が用いられ得る。
【００４４】
図８は、本発明の開示の一実施形態による代表的な信号ストリームのグラフである。詳細には、図８には、二値符号化を用いて、長さ６の４つの符号語における信号ストリームを示す。この実施形態は、第１、第２のウェーブレット源５１０，５２０がセットパターン（スイッチング制御信号によって決定される）により選択され、所望の変調ウェーブレットを生成する、図５のウェーブレット生成器３３０を用いて実施される。
【００４５】
図８には、符号語を構成する連続的な６つの値「１  −１  −１  −１  １  １」を示す。送信データストリームのデータの各ビットは単一の符号語に与えられ、論理的な「１」では変更されず、論理的な「０」では反転される。次いで、データ変調符号語は、データ変調ウェーブレットおよび符号語変調ウェーブレットからなる信号ストリーム８３０を構成するようにウェーブレット生成器３３０に指示するスイッチング制御信号を生成するために用いられる（図３〜５に関して上述のように）。図８の実施形態では、ウェーブレットとしてガウシアンモノパルスが用いられるが、代替の実施形態では異なる波長が用いられ得る。
【００４６】
図８の代表的な信号ストリーム８３０は４つのビット（１  ０  ０  １）を含む。各ビットは、非反転符号語（一方のデータ値に対する）または反転符号語（他方のデータ値に対する）によって変調された、６つのウェーブレットによって表現される。
【００４７】
しかしながら、２つの回路は全く同一ではないので、第１、第２の符号源５１０，５２０の出力の間には少なくとも最小のオフセットが存在する。これらのオフセットは、第１、第２の符号源５１０，５２０によって出力される信号の電流または電圧の値のオフセットによって生じ得る。原因が何であるにせよ、ウェーブレットは第１、第２のウェーブレット源５１０，５２０からスイッチ５５０によって選択され、信号ストリームによって送信されるので、小さなオフセットは残存し、アンテナ１２０によって送信される信号の最終的なスペクトルに現われる。この信号のオフセットは、図８の信号ストリーム８３０において、他の全てのウェーブレットが電圧にて互いからわずかにオフセットされるという事実によって示される。しかしながら、理解を容易にするために、オフセット電圧８４０単独のグラフも示す。このオフセット電圧８４０は、連続するウェーブレットの電圧が体系的に異なる様子を示す。
【００４８】
オフセット電圧８４０のパターンは、符号変換器５６０から出力されるスイッチング制御信号の値によってセットされる。スイッチング制御信号は第１のウェーブレット源５１０が用いられるときと、第２のウェーブレット源５２０が用いられるときとをセットするので、いずれのオフセットがいずこに現れるかもセットする。
【００４９】
オフセット電圧８４０のグラフに見られるように、オフセット電圧８４０は、信号ストリームの全体を通じて一貫した大きさを有する繰り返し信号である。この繰り返し信号の結果は、アンテナ１２０によって送信される、得られる信号に現われるスペクトル線（即ち、周波数を通じたスペクトルパワー密度におけるスパイク）である。
【００５０】
この実施例では電圧オフセットを示すが、わずかな大きさの差、位相の差、または送信される信号に対する繰り返し干渉を生成する任意のものによって、同種の周期的な高調波が生じ得る。
【００５１】
図９は、一定の周期的なオフセットリークを有する信号ストリームについてのパワースペクトル密度対周波数の代表的なグラフである。図９に示すように、パワースペクトル密度９００は、オフセットリークによって生じるスパイク９１０（即ち、スペクトル線）を含む。
【００５２】
これらのスペクトルスパイク９１０によって、ＦＣＣの課す限界を満たすことが必要なデバイスにおける利用可能な総パワーが制限されることがある。パワースペクトル密度の一部がＦＣＣの限界を超えることは不可能であるので、スパイク９１０のうちの最も高いものは、許可される最大パワースペクトル密度以内に保たれる必要がある。その結果として、パワースペクトル密度の主な部分は比較的、非常に低いままであり、得られる伝送の総パワーは著しく制限される。
【００５３】
加えて、図５のウェーブレット生成器を用いない実施形態においてさえ、望ましくないスペクトル線が現われることがある。これはミキサの非理想的な性質のためである。いずれの実施形態においても、ミキサは用いられる必要がある。上述のように、ミキサを備える回路部品は理想的ではない。ミキサへの入力信号内のＤＣオフセットは、その部品を通じて望ましくないリークを生じることがある。
【００５４】
２つの入力信号Ｓ１およびＳ２を有するミキサについて検討する。理想的には、その出力は単純に積Ｓ１＊Ｓ２である。しかしながら、入力信号の各々は、その入力信号に関連したＤＣオフセットを有する場合があり、実際には入力信号はＳ１＋Ｖｏｆｆ−１およびＳ２＋Ｖｏｆｆ−２である。ここで、Ｖｏｆｆ−１は第１のＤＣオフセット電圧であり、Ｖｏｆｆ−２は第２のＤＣオフセット電圧である。これらの２つの信号の積は、実際には次のようになる：
【００５５】
【数１】
2008508798.tif 000003
【００５６】
オフセット電圧Ｖｏｆｆ−１およびＶｏｆｆ−２が０でない場合、項Ｓ１＊Ｖｏｆｆ−２およびＳ２＊Ｖｏｆｆ−１はミキサの出力に通常のオフセット値を加えることが可能である。また、図８のオフセット電圧８４０のように、オフセット電圧が通常であるとき、得られる信号のパワースペクトル密度に望ましくないスパイクを生じることがある。
【００５７】
上述のように、同種の周期的な干渉は、信号の位相および大きさのわずかな差、または繰り返し信号成分を作成する任意のものからも発生することがある。
［第２の代表的な実施形態］
代替の一実施形態では、信号生成器１１０の出力を有効にランダム化することによって、スペクトル線の存在を制限する。図１０は、本発明の実施形態によるワイヤレス送信機のブロック図である。図１０に示すように、送信機１０００は信号生成器１０１０、信号ミキサ１０３０およびアンテナ１２０を備える。
【００５８】
信号生成器１０１０は、図１の信号生成器１１０と同様に動作する。しかしながら、図１の回路と異なり、図１０の信号生成器１０１０の生成するウェーブレットストリームは、送信データストリームによって変調されていない。換言すると、信号生成器１０１０は単純に、繰り返された符号語によってのみ変調される、ウェーブレットのストリームを生成する。
【００５９】
信号ミキサ１０３０は信号生成器１０１０から出力される非変調信号ストリームを受信し、さらに送信データストリームによって符号語変調ウェーブレットを変調して、伝送用の信号ストリームを生成する。したがって、信号生成器１０１０の出力が「非変調」と呼ばれるときは、符号語による変調ではなく、送信データストリームによる変調を表す。
【００６０】
アンテナ１２０は、信号ミキサ１０３０の出力を遠隔のデバイスへ送信するように作用する。図１０に示す実施形態では、マッコークルによる「電動式小型平面ＵＷＢアンテナ装置およびそのシステム」と題する特許文献１に開示されているものなど、ＵＷＢアンテナが用いられてよい。しかしながら、代替の実施形態では異なるアンテナ設計を用いることが可能である。
【００６１】
示していないが、送信機１０００は伝送用の信号を準備するために、様々な他の回路を備えることが可能である。例えば、送信機１０００は様々なフィルタ、増幅器および他のバックエンド回路を備えることが可能である。
【００６２】
図１１は、図１０の信号生成器の代表的な一実施形態のブロック図である。図１０に示すＵＷＢトランシーバにおいては、そのような信号生成器が用いられ得る。図１１に示すように、信号生成器１０１０は局部発振器３１０、符号生成器３２０およびウェーブレット生成器１１３０を備える。
【００６３】
局部発振器３１０および符号生成器３２０は、上述にて図３に関して開示したように動作する。
ウェーブレット生成器１１３０は局部発振器３１０からタイミング信号を受信し、符号生成器３２０から符号語ストリームを受信する。ウェーブレット生成器１１３０は、符号語変調ウェーブレットを形成する一連のウェーブレットを生成するように動作する。ウェーブレットの配向および配置は、符号生成器３２０からのパルスの配向および配列に対応する。次いで、ウェーブレット生成器の出力する符号語変調ウェーブレットは、送信データによって後に変調される非変調（データによって）の信号ストリームとして先へ送信される。ウェーブレット生成器３３０の形成したウェーブレットは符号生成器３２０から出力されたパルスと各々同じ幅であり（即ち、ウェーブレットはチップレートにて生成される）、符号パルスと同期される（即ち、各ウェーブレットは１つの符号パルスと時間的に一致する）。
【００６４】
動作時には、符号生成器３２０は各符号語に対し符号化された、一連のＬ個のパルスを含む符号ストリームを出力する。符号語を構成するパルスには、長さＬの符号語の値に相当する値が与えられる。
【００６５】
符号ストリームがウェーブレット生成器１１３０に供給され、ウェーブレット生成器１１３０は、符号語によって変調されるが送信データによっては変調されないウェーブレットストリームを生成する。このウェーブレットのセットは、何度も繰り返される同じ配向の同じ符号語から形成される。
【００６６】
符号語および送信データストリームの両方によって変調されるデータ変調信号ストリームを生成するために、符号語変調ウェーブレットストリームは、信号ミキサ１０３０にて送信データストリームと混合される。データレートはチップレートの１／Ｌであるため、送信データストリームのデータの各ビットは、用いられる符号語の長さと等しい数のウェーブレットに対してはアクティブなままである（即ち、符号語長が１２ならば、各データビットは１２のウェーブレットに対しアクティブなままである）。
【００６７】
さらに、送信データビット・ストリームは、各データビットが単一の符号語に対応するように、信号ストリームと整合される。このように、信号生成器１０１０から出力される符号語変調ウェーブレット（ベースの符号語によって変調された）のストリームは、データストリームによってさらに変調される。
【００６８】
符号生成器３２０の生成した符号パルスおよびウェーブレット生成器１１３０の生成したウェーブレットは、局部発振器３１０の生成したタイミング信号によって同期を保たれる。
【００６９】
データレートが１１４ＭＨｚである一実施形態では、局部発振器は１．３６８ＧＨｚで動作し、チップレートは１．３６８ＧＨｚである。別の実施形態では、データレートは２２８ＭＨｚであり、局部発振器は２．７３６ＧＨｚで動作し、チップレートは２．７３６ＧＨｚである。代替の実施形態では、異なるタイミング信号、データレートおよびチップレートが用いられる。例えば、１つの代替の実施形態では、１．３ＧＨｚのタイミング信号と、１．３１３，１．３２６，１．３５２ＧＨｚの可変チップレートが用いられる。
【００７０】
一実施形態では、各ウェーブレットはガウシアンモノパルスによって形成され、別の実施形態では、各ウェーブレットはＮ個の連続的な繰り返しの正弦波によって形成される（ここで、Ｎは正の整数である）。いずれの場合も、互いが互いの反転である２つの異なる配向を有し、二値変調または三値変調を可能とするように、ウェーブレットが形成される。しかしながら、代替の実施形態では、代替のウェーブレット設計が用いられ得る。また、互いの反転を表す二相ウェーブレット配向を有することによって一定の利点が得られるが、幾つかの実施形態では、反転でない二相ウェーブレット配向が用いられ得る。
【００７１】
図１０の実施形態では、送信データストリームが有効にランダムであるため、得られる変調データストリームを白色化し、望ましくない高調波を除去するように作用する。このため、得られる伝送におけるスペクトルのスパイクの存在が低減される。その結果として、信号オフセットは依然として変調された信号ストリームに存在するが、送信データストリームによって白色化されるため、それらが白色化されていない場合に生成し得るスペクトル線は低減される。このため、オフセットによって、図１の送信機において発生するのと同じような周波数スペクトルに対するスパイクは生じない。これによって、送信機がより高い送信パワーを用いることが可能となるが、送信パワーは依然としてＦＣＣによって課されるスペクトル制限内にある。
【００７２】
さらに、オフセットについて開示したが、スペクトル線を低減するこの方法は、任意の繰り返された信号エレメントまたは高調波に有効である。
図１２は、図１１のウェーブレット生成器の第１の代表的な実施形態のブロック図である。図１２に示すように、ウェーブレット生成器１１３０は第１のウェーブレット源１２１０、第２のウェーブレット源１２２０、スイッチ５５０および符号変換器５６０を備える。この特定の実施形態は二値符号語を用いるように構成されるが、代替の実施形態では、他の符号語タイプが用いられ得る。
【００７３】
図１２に開示の実施形態では、第１のウェーブレット源１２１０および第２のウェーブレット源１２２０は各々、第１および第２の配向を交互に取る一連のウェーブレット（例えば、アップパルス、続いてダウンパルス、続いてアップパルス、など）を生成する。２つの交互のウェーブレットが生成されるので、第１、第２のウェーブレット源１２１０，１２２０の各々においても、２つの可能な動作モードが存在する。即ち、偶数のタイミングサイクルで第１のウェーブレットを生成し、奇数のタイミングサイクルで第２のウェーブレットを生成する動作モードと、偶数のタイミングサイクルで第２のウェーブレットを生成し、奇数のタイミングサイクルで第１のウェーブレットを生成する動作モードとが存在する。いずれにせよ、動作モードが送信データに基づき動的に変更されることはない。動作モードは、送信データとは無関係に、固定であるかまたは可変である。
【００７４】
スイッチ５５０および符号変換器５６０は、上述にて図５に関して記載したように動作する。
動作時には、第１のウェーブレット源１２１０および第２のウェーブレット源１２２０は２つの異なる動作モードで動作する。換言すると、第１のウェーブレット源１２１０が第１のウェーブレット配向（例えば、アップパルス）を有するウェーブレットを生成しているとき、第２のウェーブレット源１２２０は第２のウェーブレット配向（例えば、ダウンパルス）を有するウェーブレットを生成している。また、第１のウェーブレット源１２１０が第２のウェーブレット配向を有するウェーブレットを生成しているとき、第２のウェーブレット源１２２０は第１のウェーブレット配向を有するウェーブレットを生成している。
【００７５】
この実施形態では、第１、第２のウェーブレット源１２１０，１２２０はチップレートにてウェーブレット配向を交互にするが、代替の実施形態では、これは異なって実施され得る。代替の一実施形態では、第１のウェーブレット源１２１０はウェーブレットの第１の配向を有する一定のストリームを生成し、第２のウェーブレット源１２２０はウェーブレットの第２の配向を有する一定のストリームを生成し得る。別の実施形態では、第１、第２のウェーブレット源１２１０，１２２０は各々、第１の配向のウェーブレットの生成および第２の配向のウェーブレットの生成を交互にするが、チッピングクロックのサイクル毎に異なった周波数で行う。
【００７６】
いずれにせよ、第１、第２のウェーブレット源１２１０，１２２０の出力が異なっており、かつ、予測可能である限り、第１、第２のウェーブレット源１２１０，１２２０の適正なシーケンスを選択し、符号語によって変調されたウェーブレットを含む望ましい信号ストリームを生成する符号変換器５６０によって、適正なスイッチング制御信号が生成され得る。
【００７７】
図１２の実施形態は二値符号語を用いるように構成されるが、グランドに接続された、スイッチ５５０への第３の入力を含めることによって、三値符号語を使用するように修正され得る。そのような代替の一実施形態では、スイッチング制御信号も三値である。スイッチング制御信号の値が＋１または−１である場合、適正なウェーブレット源１２１０または１２２０に対応するスイッチ５５０の入力が選択され、スイッチング制御信号の値が０であるとき、グランド電圧に接続されているスイッチの入力が選択され得る。
【００７８】
図１３は、図１０のウェーブレット生成器の第２の代表的な実施形態のブロック図である。図１３に示すように、ウェーブレット生成器１３３０はウェーブレット源６１０およびウェーブレットミキサ１３３０を備える。この特定の実施形態は、二値符号語または三値符号語を用いるように構成される。
【００７９】
ウェーブレット源６１０は、上述にて図６に関して記載したように動作する。
ウェーブレットミキサ１３３０は、符号生成器３２０から出力された符号ストリームをウェーブレット源６１０からのウェーブレットストリームと混合する。符号ストリームおよびウェーブレットストリームは両方ともタイミング信号と同期されるので、各ウェーブレットは符号ストリームの単一のパルスと結合される。これには、用いられている符号語によって変調されるウェーブレットのストリームからなる、信号ストリームを作成する効果がある。三値符号化を用いる代表的な一実施形態では、これらの変調ウェーブレットは、符号ストリームの＋１パルスに対応する非反転ウェーブレット、符号ストリームの０パルスに対応するヌルのウェーブレット、および符号ストリームの−１パルスに対応する反転ウェーブレットを含む。
【００８０】
図１４は、本発明の開示の一実施形態による代表的な信号ストリームのグラフである。詳細には、図１３には、二値符号化を用いて、長さ６の４つの符号語における信号ストリームを示す。この実施形態は、第１、第２のウェーブレット源１２１０，１２２０が選択されて所望のウェーブレットを生成する、図１２のウェーブレット生成器を用いて実施される。
【００８１】
図１４には、符号語を構成する連続的な６つの値「１  −１  −１  −１  １  １」を示す。送信データストリームのデータの各ビットは単一の符号語に与えられ、論理的な「１」では変更されず、論理的な「０」では反転される。次いで、データ変調符号語は、データ変調および符号語変調されたウェーブレットの信号ストリーム１４３０を生成するために用いられる。図１４の実施形態では、ウェーブレットとしてガウシアンモノパルスが用いられるが、代替の実施形態では異なるウェーブレットのタイプが用いられ得る。
【００８２】
図１４の信号ストリーム１４３０は４つのビット（１  ０  ０  １）を含む。各ビットは、非反転符号語（一方のデータ値に対する）または反転符号語（他方のデータ値に対する）によって変調された、６つのウェーブレットによって表現される。
【００８３】
上述のように、２つの回路は全く同一ではないので、第１、第２の符号源１２１０，１２２０の出力の間には少なくとも最小のオフセットが存在する。しかしながら、（有効にランダムな）送信データはウェーブレットが形成される前ではなく後にデータストリームへ変調されるので、オフセットの値は符号語から符号語へランダムに配向される。理解を容易にするために、オフセット電圧１４４０単独のグラフも示す。このオフセット電圧１４４０によって、オフセット電圧の分布が認識可能なパターンを有しないことを示す。
【００８４】
オフセット電圧１４４０のパターンは、符号変換器５６０から出力されるスイッチング制御信号の値によってセットされる。スイッチング制御信号は第１のウェーブレット源１２１０が用いられるときと、第２のウェーブレット源１２２０が用いられるときとをセットするので、いずれのオフセットがいずこに現れるかもセットする。
【００８５】
しかしながら、オフセット電圧１４４０のグラフに見られるように、送信データによってオフセット電圧１４４０の大きさも変化する。送信データが１つの値（例えば、論理的な「１」）を有するとき、所与の符号語に対するオフセット電圧パターンは第１の配向を有する。また、送信データが他の値（例えば、論理的な「０」）を有するとき、所与の符号語に対するオフセット電圧パターンは第２の配向を有する。
【００８６】
送信データの値が有効にランダムであるので、オフセットパターンも有効にランダムである。このオフセットのランダム分布の結果として、オフセットは繰り返しパターンを有さず、アンテナ１２０によって送信される、得られる信号に、有意なスペクトル線（即ち、周波数を通じたスペクトルパワー密度におけるスパイク）を生じない。
【００８７】
この実施例では電圧オフセットを示すが、わずかな大きさの差、位相の差、または送信される信号に対する繰り返し干渉を生成する任意のものによって、同種の周期的な高調波が生じ得る。しかしながら、送信データが信号へ混合される前に現われる任意の高調波も、送信データの混合における白色化の効果によって低減される。
【００８８】
図１５は、有効にランダムな周期的なオフセットリークを有する信号ストリームについてのパワースペクトル密度対周波数の代表的なグラフである。図１５に示すように、パワースペクトル密度１５００は、オフセットリークによって生じるスパイク（即ち、スペクトル線）を含まない。
【００８９】
スペクトルのスパイクが存在しないので、パワースペクトル密度１５００が許容される最大パワースペクトル密度に達するまで、送信信号の総パワーを増大させることが可能である。その結果として、得られる伝送の総パワーは、図１に記載の回路より大きい。
【００９０】
図１６は、本発明の実施形態による、スクランブル回路を用いる代替の送信機の設計である。図１６に示すように、送信機１６００は第１の信号生成器１０１０、アンテナ１２０、スクランブル回路１６３０、第１のミキサ１６４０、増幅器１６５０および第２のミキサ１６６０を備える。
【００９１】
第１の信号生成器１０１０は、上述にて図１０および１１に関して記載した信号生成器１０１０のように動作する。
アンテナ１２０は図１のアンテナのように動作する。詳細には、アンテナ１２０は、マッコークルによる「電動式小型平面ＵＷＢアンテナ装置およびそのシステム」と題する特許文献１に開示のＵＷＢアンテナであり得る。しかしながら、代替の実施形態では異なるアンテナ設計を用いることが可能である。
【００９２】
スクランブル回路１６３０は送信データストリームを受信し、スクランブル化された送信データ信号と、スクランブル解除信号との、２つの信号を生成する。スクランブル化されたデータ信号は送信データ信号の白色化バージョンであり、スクランブル解除信号は、スクランブル化された送信データ信号と混合して送信データを抽出することが可能な信号である。
【００９３】
第１のミキサ１６４０は、図１０のミキサ１０３０のように動作する。上述のように、第１のミキサ１６４０は第１の信号生成器１０１０から、符号語によって変調されるが送信データによっては変調されないウェーブレットストリームを受信する。その結果として、この符号語変調ウェーブレットストリームがスクランブル化された送信データ信号と混合されるとき、結果は、スクランブル化された送信データ信号の値に応じて、符号語変調ウェーブレットストリームの非反転バージョンか、または反転したバージョンである。また、スクランブル化された送信データ信号はデータレート（チップレートの１／Ｌ）で供給されるので、スクランブル化された送信データ信号の各ビットは符号語を形成するウェーブレットを全て変調する。
【００９４】
代替の実施形態では、第１のミキサ１６４０は第１の信号生成器１０１０内に配置されてもよい。第１のミキサ１６４０は（ウェーブレットミキサ６３０が用いられる場合）、符号生成器３２０とウェーブレットミキサ６３０との間に配置されてもよく、ウェーブレットミキサ６３０内の単一のブロックとして形成されてもよい。
【００９５】
増幅器１６５０は伝送用の信号ストリームを準備するために、信号ストリームに対しバックエンド増幅を実行する。開示の実施形態では、増幅器１６５０は差動増幅器である。しかしながら（ウェーブレットミキサ６２０が用いられる場合）、ウェーブレット生成器３３０における第１のミキサ１６４０およびウェーブレットミキサ６２０内の潜在的なクロックリークのため、送信信号にスペクトル線を生じる一定の信号部分が作成され得る。
【００９６】
第２のミキサ１６６０は増幅器１６５０から出力を受信し、その出力をスクランブル回路１６３０からのスクランブル解除信号と混合する。スクランブル解除信号はスクランブル化された送信データと混合されるときに送信データ信号を与えるようにセットされているので、第２のミキサ１６６０の出力は有効に、信号生成器の出力と混合された送信データ信号（即ち、送信データの反転バージョンまたは非反転バージョン）となる。
【００９７】
図１０の送信機は、望まれないオフセットを有効にランダムな送信データと混合することによって望まれないオフセットのスペクトルの影響を除去するが、図１６の実施形態では、信号ストリームへさらなるランダムな層を加え、送信信号のスペクトルに対する望ましくない高調波の影響をさらに減少させる。
【００９８】
また、この白色化の導入によって、より多くのデバイスの実施が可能となる。例えば、第１の信号生成器１０１０と第１のミキサ１６４０との組み合わせは、第２の信号生成器１６７０として機能的に動作すると考えられる。この第２の信号生成器１６７０は、送信データ信号を受信する代わりにスクランブル化された送信データ信号を受信することを除き、図３の信号生成器１１０と同様に動作する。
【００９９】
第２の信号生成器１６７０は、上述にて図３〜６に関して記載した回路を用いて、符号語およびスクランブル化されたデータ信号の両方によって変調されるウェーブレットストリームを生成することが可能である。また、このスクランブル化されたデータ変調ウェーブレットのストリームは全て、図８の例によって説明した周期的信号部品を有するが、有効にランダムなスクランブル解除信号が信号を白色化し、得られる送信信号におけるスペクトル線を著しく低減させる。
【０１００】
動作時には、第１の信号生成器１０１０は、符号語によって変調されたウェーブレットのストリームを、符号ストリームに生成する。図１０の実施形態の信号生成器のように、このウェーブレットのストリームは同じ繰り返された符号語によって変調されるが、如何なる手法であっても送信データによっては変調されない。
【０１０１】
送信データがスクランブル回路１６３０へ供給され、スクランブル回路１６３０はスクランブル化された送信データ信号およびスクランブル解除信号を生成する。スクランブル化された送信データ信号は、ランダムシーケンスまたは擬似ランダムシーケンスを用いて送信データを白色化することによって作成される。次いで、スクランブル化された送信データは第１の信号生成器１０１０の出力した信号ストリームと混合され、ランダムシーケンスが生成される。
【０１０２】
このランダムシーケンスは増幅器１６５０を通じ、次いで第２のミキサ１６６０へ至り、第２のミキサ１６６０においてスクランブル解除信号と混合され、送信データ信号が抽出される。スクランブル化された送信データは有効なランダムシーケンスであるので、スクランブル解除信号もランダムであるか、または少なくとも偽似ランダムである。
【０１０３】
図１７は、本発明の一実施形態による図１６のスクランブル回路のブロック図である。図１７に示すように、スクランブル回路１７００は遅延部１７１０およびスクランブラ・ミキサ１７２０を備える。
【０１０４】
遅延部１７１０は単純なフリップフロップ遅延部（例えば、Ｄフリップフロップ）であることも、より複雑な遅延回路であることも可能である。遅延部１７１０は送信データ信号を１データビットだけ遅延させ、遅延送信データ信号を生成するように動作する。
【０１０５】
スクランブラ・ミキサ１７２０は送信データ信号を遅延したスクランブルデータ信号と混合し、スクランブル化された送信データ信号を生成するように作用する。データが有効にランダムであるので、第ｎ番目のビットを第（ｎ−１）番目のビットと混合することによって、得られるスクランブル化された送信データ信号が本質的に白色化される。
【０１０６】
また、遅延送信データ信号をスクランブル解除信号として用いることも可能である。これによって、遅延した信号はその遅延した信号自体と有効に混合され、スクランブル化された送信データ信号が元の形式に復元される（即ち、送信データに復元される）。遅延送信データ信号のデータの各ビットが同じ大きさの正の電圧または負の電圧によって表現されるので、このことは真である。その結果として、送信データの現在のビットに同じ遅延データビットの２つのコピーが掛けられるとき（第２のミキサ１６６０にて有効に起こるように）、結果は元の信号の値に有効に１を掛けるということである（即ち、それらは変化しない）。遅延データのビットが正の電圧によって表現される場合、２つの正の電圧の積は正の二乗の大きさである。また、遅延データのビットが負の電圧によって表現される場合、２つの負の電圧の積も正の二乗の大きさである。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】ＵＷＢトランシーバにおいて用いることの可能な基本的な超広帯域送信機回路のブロック図。
【図２】ＵＷＢデバイスの動作についての、ＦＣＣによる現在有効な相対パワースペクトル密度限界を示すグラフ。
【図３】図１の信号生成器の代表的な一実施形態のブロック図。
【図４】図１の符号生成器の代表的な一実施形態のブロック図。
【図５】図３のウェーブレット生成器の第１の代表的な実施形態のブロック図。
【図６】図３のウェーブレット生成器の第２の代表的な実施形態のブロック図。
【図７】本発明の開示の一実施形態による代表的な符号ストリーム、ウェーブレットストリームおよび信号ストリームのグラフ。
【図８】本発明の開示の一実施形態による代表的な信号ストリームのグラフ。
【図９】一定の周期的なオフセットリークを有する信号ストリームについてのパワースペクトル密度対周波数の代表的なグラフ。
【図１０】本発明の実施形態による代表的な無線送信機のブロック図。
【図１１】図１０の信号生成器の代表的な一実施形態のブロック図。
【図１２】図１１のウェーブレット生成器の第１の代表的な実施形態のブロック図。
【図１３】図１０のウェーブレット生成器の第２の代表的な実施形態のブロック図。
【図１４】本発明の開示の一実施形態による代表的な信号ストリームのグラフ。
【図１５】有効にランダムな周期的なオフセットリークを有する信号ストリームについてのパワースペクトル密度対周波数の代表的なグラフ。
【図１６】本発明の実施形態による、スクランブル回路を用いる代表的な無線送信機のブロック図。
【図１７】図１６のスクランブル回路の代表的な一実施形態のブロック図。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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