(57)【要約】  方法は、超広帯域信号のスペクトル線を除去し、且つパワースペクトル密度を整形する。まず、パルス列を生成する。次に、シンボルに従ってパルスを時間変調する。パルスを超広帯域信号として送信する前にパルスの極性をランダムに反転する。
2008533754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超広帯域信号のスペクトル線を除去しパワースペクトル密度を整形する方法であって、
パルス列を生成すること、
シンボルに従って前記パルスを時間変調すること、及び
前記パルスを超広帯域信号として送信する前に前記パルスの極性をランダムに反転することにより前記超広帯域信号のスペクトル線を除去し、且つパワースペクトル密度を整形すること
を含む、超広帯域信号のスペクトル線を除去しパワースペクトル密度を整形する方法。
【請求項２】
各シンボルは１つのパルスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
１つのシンボルにつき１つの前記パルスの前記変調は、パルス位置変調である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
１つのシンボルにつき１つの前記パルスの前記変調は、振幅変調である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
１つのシンボルにつき１つの前記パルスの前記変調は、振幅変調とパルス位置変調との組み合わせである、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記パルス振幅変調は、オン／オフキーイングで行われ、時間周期毎に、０は１つのパルスによって表現され、１はパルスがないことによって表現される、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
各シンボルは、個々のパルスの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
各シンボルのＮ個のパルスの組み合わせの前記極性は、シンボル間でランダム且つ独立して反転される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
各シンボルの個々のパルスの前記極性は、各シンボル内でも、シンボル間でも、ランダム且つ独立して反転される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
各シンボルの個々のパルスの前記極性は、各シンボル内ではランダムに反転され、シンボル間では同一に反転される、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記シンボルは、パルス位置変調によって変調される、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記シンボルは、振幅変調によって変調される、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記シンボルは、パルス位置変調と振幅変調との組み合わせによって変調される、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
パルスの組み合わせは、タイムホッピングシーケンスのパターンに従う、請求項７に記載の方法。
【請求項１５】
パルスの組み合わせは、直接シーケンススペクトル拡散のパターンに従う、請求項７に記載の方法。
【請求項１６】
異なるパルスシーケンスは、変調フォーマットのシンボルとして使用される符号語である、請求項７に記載の方法。
【請求項１７】
前記変調フォーマットは、Ｍ−ａｒｙ直交キーイング及びＭ−ａｒｙ双直交キーイングである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記パルスの前記極性の前記ランダムな反転によって、前記ＵＷＢ信号のスペクトルを所定の形状に整形すること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記変調はパルス振幅変調である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記変調はパルス位置変調である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記変調は、パルス振幅変調とパルス位置変調との組み合わせである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記変調は符号語を使用する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記変調は、Ｍ−ａｒｙ直交キーイング変調である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記パルスの前記極性の前記ランダムな反転によって、前記ＵＷＢ信号のスペクトルを所定の形状に整形すること
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項２５】
前記変調はパルス振幅変調である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記変調はパルス位置変調である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記変調は、パルス振幅変調とパルス位置変調との組み合わせである、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記パルスの前記極性の前記ランダムな反転によって、前記ＵＷＢ信号のスペクトルを所定の形状に整形すること
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項２９】
前記パルスの前記極性の前記ランダムな反転によって、前記ＵＷＢ信号のスペクトルを所定の形状に整形すること
をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項３０】
数組のパルスを部分波形にグループ化すること、及び
前記部分波形の極性をランダムに反転する手段
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記部分波形の前記極性の前記ランダムな反転によって、前記ＵＷＢ信号のスペクトルを所定の形状に整形すること
をさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
情報を伝えるために、送信参照方式を使用してパルスのＮタプレットの部分波形の組の前記極性の前記ランダムな反転によって、前記超広帯域信号のスペクトルを所定の形状に整形すること
をさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
数組のシンボルをグループ化すること、
前記数組のシンボルのうちの第１の組の前記シンボルの極性をランダムに反転すること、及び
前記第１の組の前記シンボルの前記極性に従って、前記数組のシンボルのうちの次の組の極性を反転すること
をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項３４】
各シンボルは、前記データによって決まる極性のシーケンスを有するパルスの組み合わせから構成される部分波形を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３５】
前記変調することは、前記シンボルの下位部分に従う、請求項１に記載の方法。
【請求項３６】
前記変調することは、シンボルのグループに従う、請求項１に記載の方法。
【請求項３７】
前記シンボルの前記下位部分は拡散シーケンスのチップを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記シンボルの前記下位部分は符号語の要素を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記パルスの位相をランダム化することにより前記ＵＷＢ信号のスペクトルを整形すること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４０】
超広帯域信号のスペクトル線を除去しパワースペクトル密度を整形するシステムであって、
パルス列を生成する手段と、
シンボルに従って前記パルスを時間変調する手段と、
前記パルスを超広帯域信号として送信する前に該パルスの極性をランダムに反転することにより該超広帯域信号のスペクトル線を除去し、且つパワースペクトル密度を整形する手段と
を具備する、超広帯域信号のスペクトル線を除去しパワースペクトル密度を整形するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、包括的には、ワイヤレス通信に関し、詳細には、超広帯域（ＵＷＢ）システムを用いた通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
超広帯域（ＵＷＢ）システムは、近年、ワイヤレス無線通信システム用にかなり注目されてきている。近年、米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）は、限られた屋内及び屋外の用途にＵＷＢシステムを許可した。
【０００３】
ＩＥＥＥ８０２．１５．３ａ標準規格群は、短距離屋内通信システムでＵＷＢを使用するための性能要求を規定している。１０メートルで少なくとも１１０Ｍｂｐｓのスループットが必要とされる。これは、データ伝送レートが、それよりも大きくなければならないことを意味する。さらに、４メートルでは、少なくとも２００Ｍｂｐｓのビットレートが必要とされる。４８０Ｍｂｐｓを超えるレートがこれより短い距離でしか達成できない場合であっても、４８０Ｍｂｐｓを超えるレートに拡張できることが望ましい。これらの要求は、パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）の値の範囲を提供する。
【０００４】
２００２年２月に、ＦＣＣは、ＵＷＢ信号の電力制限値を提供する「First Order and Report」を公表した。使用可能な全周波数にわたる平均制限値は、屋内システムと屋外システムとで異なっている。これらの制限値は、図２を参照して、パワースペクトル密度（ＰＳＤ）マスク２００の形で与えられる。３．１ＧＨｚ〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域では、ＰＳＤは、−４１．２５ｄＢｍ／ＭＨｚに制限されている。このＰＳＤに対する制限値は、可能な各１ＭＨｚの帯域に対して満たしていなければならないが、これより小さな帯域幅に対しては必ずしも満たしている必要はない。
【０００５】
９６０ＭＨｚを超えて動作するシステムの場合、最も高い放射放出が発生する周波数ｆＭを中心とした５０ＭＨｚ帯域幅内に含まれるピーク放出レベルに対する制限がある。ＦＣＣは、測定に使用される実際の分解能帯域幅（ＲＢＷ）に応じたスライド制に基づくピーク制限を採用している。ピークＥＩＲＰ制限は、１ＭＨｚ〜５０ＭＨｚまで変動する分解能帯域幅で測定すると、２０ｌｏｇ（ＲＢＷ／５０）ｄＢｍである。ｆＭを中心とした１つのピーク測定値のみが必要とされる。その結果、ＵＷＢ放出は、１ＭＨｚより大きなＰＲＦに対しては平均により制限され、１ＭＨｚ未満のＰＲＦに対してはピークにより制限される。
【０００６】
これらのデータレート要求及び放出制限は、パルス形状の制約、全使用電力のレベルの制約、ＰＲＦの制約、並びにスペクトル線の位置及び振幅の制約となる。
【０００７】
ＵＷＢシステムでは、データを運ぶのに、電磁パルス列が使用される。図１は、１つのフレーム１０１、すなわちシンボル長につき１つのパルスと、８つのパルス１０２又はサブフレームのタイムホッピング（ＴＨ）シーケンスと、ＴＨマージンを含むサブフレーム１０３とを有するＵＷＢ信号の一例のシンボル構造１００を示している。この信号は、パルス位置変調（ＰＰＭ）マージン１１２及びＴＨマージン１１３と共に、フレーム長に等しいシンボル１１０及びサブフレーム１１１を含む。Ｎ個のパルスをグループ化してＮ個のフレーム継続期間から成る１つのシンボルを作成するのではなく、フレーム継続期間は、図１に示すように、１つのサブフレームあたり１つのパルスを有するＮ個のサブフレームに分割される。
【０００８】
多くのＵＷＢ信号は、パルス位置変調（ＰＰＭ）を変調に使用し、タイムホッピング（ＴＨ）拡散を多元接続に使用する。この結果は、ディザリングされたパルス列となる。このディザリングされた信号をＭ−ＰＰＭ信号としてみなすことによって、この信号のスペクトルを得ることができる。
【０００９】
変調シーケンスが、独立した等確率シンボル（equiprobable symbol）から構成される場合、非線形メモリレス変調のＰＳＤは、以下の式１によって与えられる。
【００１０】
【数１】
2008533754.tif 000003
【００１１】
ここで、Ｍはシンボル数を示し、Ｔｓはシンボル周期又はフレームであり、Ｓｉはこのコンステレーションのｉ番目のシンボルのＰＳＤである。
【００１２】
図２に示すように、ＰＰＭに固有のものとして、式（１）の第１項は、ＦＣＣマスク２００の外側にあるスペクトル線を生じる。２−ＰＰＭによる信号のスペクトルは、通例、ＰＲＦの間隔で配置されたスペクトル線を含む。その結果、これらのスペクトル線の振幅は、スペクトルの連続部分のレベルを超える１０＊ｌｏｇ１０（Ｔｓ−１）ｄＢとなる可能性がある。それは、ＩＥＥＥ８０２．１５ａによって規定された１００Ｍｂｐｓのデータレートの場合の８０ｄＢに対応する。
【００１３】
ＦＣＣ測定手順は、分解能帯域幅にわたるこれらのスペクトル線の電力を平均する。その場合でも、電力レベルが、依然として閾値より高い状態のままであり、したがって、ＦＣＣ制限値に違反したり、全電力の削減を必要としたりする。タイムホッピングは、一般に、所与の周波数帯域でスペクトル線の本数を削減することによってスペクトル線の問題を削減するのに使用される。しかしながら、ＴＨは、必ずしも、残りのスペクトル線の振幅を減衰させない場合がある。
【００１４】
タイムホッピングされた非周期的なパルス列では、個々の各パルスは、そのフレーム内で、Ｍ個の等確率の位置（equally probable positions）の１つになる可能性がある。この信号は、同じＰＲＦを有するＭ−ＰＰＭ信号と同じスペクトルｆＰＲ及び無相関の変調データを有する。Ｍを増加すると、ＰＰＭのコンステレーションは拡大され、したがって、フレーム内のパルス位置の個数が増大する。これらの位置が、フレーム内で一様な間隔で配置されている場合、Ｍ・ｆＰＲの倍数でないすべてのスペクトル線は消滅する。
【００１５】
Ｎ個のパルスをグループ化してＮ個のフレーム継続期間から成る１つのシンボルを作成する代わりに、図１に示すように、元のフレーム継続期間が、１つのサブフレーム１１１につき１つのパルスを有するＮ個のサブフレームに分割される。結果として、ＰＲＦは、Ｎ＊ｆＰＲとなる。したがって、この非周期的なＴＨパルス列は、１つのフレームにつきＮ個のパルスから構成され、各パルスは、１つのサブフレームの継続期間内でＭ個の位置を取ることができる。このパルス列のスペクトルは、ＰＲＦ＝Ｎ＊ｆＰＲを有するＭ−ＰＰＭ信号のものと同じである。その結果、Ｍ個のパルス位置が一様な間隔で配置されている場合に、スペクトル線は、Ｍ＊Ｎ＊ｆＰＲの間隔で配置される。Ｍが無限大になり、パルスの一様な分布と等価になると、すべてのスペクトル線は、無限間隔で発生し、したがって有効に消滅する。
【００１６】
しかしながら、ＵＷＢ信号の生成に使用できる実際的なパルス列を検討するには、いくつかの変更を行うことが必要となる。パルスが、各フレーム内で真に一様に分布している場合に、Ｍが増加すると、サブフレーム間の接合部で重なりが発生することがある。マージン又はガード間隔は、これらの重なりを除去する。
【００１７】
シンボルをＰＰＭによって変調するために、追加マージンがフレーム間に導入される。しかしながら、マージンを導入することによって、各サブフレーム内のパルス位置の一様な分布が破壊され、これは、スペクトル線に影響を与える。さらに、ＴＨシーケンスは、時間の制限を受け、図２に示すような信号及び望ましくないスペクトル線の周期性の原因となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって、これらの望ましくないスペクトル線を除去することができるシステム及び方法を提供する必要がある。さらに、信号のパワースペクトル密度の設計に影響を与えることが望ましい。
【００１９】
一般に、超広帯域（ＵＷＢ）システムは、低デューティサイクルを有する短い継続期間のパルス列を用いて通信する。したがって、この無線信号のエネルギーは、広い周波数レンジにわたって非常にまばらに拡散される。既知のシステムのほとんどすべては、多元接続用のタイムホッピング（ＴＨ）拡散等の拡散技法と、パルス位置変調（ＰＰＭ）等の変調フォーマットとを組み合わせて使用する。この組み合わせの結果、ＦＣＣ要求に違反することになったり、電力の大幅な削減を必要とすることになるスペクトル線が発生し、これは、性能及び信号のレンジを減少させる。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、ＰＰＭ及びＴＨシーケンス等の変調フォーマット及び拡散技法を使用してデータを送信することによって生じるスペクトル線を除去する方法を提供する。スペクトル線は、信号のパルスの極性をランダムに変更することによって除去される。以下では、用語「ランダム」は、当該技術分野で一般に使用される擬似ランダムを意味する。
【００２１】
同様に、信号のパルスの位相をランダム化することにより、帯域通過信号におけるスペクトル線を除去することができる。この発明に対し、極性のランダム化に対して提案されるすべての方法及び装置は、位相のランダム化に対する方法及び装置と等価であることが理解される。
【００２２】
パルスの極性を変更することは、トランシーバの性能に悪影響を与えるものではない。その理由は、信号の極性が情報を運ぶのに使用されないからである。情報を運ぶために極性が使用される場合、パルスの極性を変更するために使用されるシーケンスは、信号を復号するために受信機において既知でなければならない。信号のパルスの極性をランダムに変更することによって、スペクトルの離散的な周波数成分が消滅する。さらに、この極性のランダム化は、信号のスペクトルを整形するために使用することができる。
【００２３】
一方法は、超広帯域信号のスペクトル線を除去する。まず、パルス列が生成される。次いで、これらのパルスが、シンボルに従って時間変調される。それらのパルスを超広帯域信号として送信する前に、パルスの極性がランダムに反転される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
超広帯域（ＵＷＢ）無線信号のスペクトルの離散的な周波数成分の問題を解決するために、本発明は、信号の極性をランダムに反転する。その結果生じた、ランダムに反転された極性を有する信号は、ＦＣＣ規則に準拠している。極性のランダム化を、パルス、シンボルの下位部分（subpart）、シンボル全体及びシンボルのグループに適用することができる、ということが留意されるべきである。シンボルの下位部分は、拡散シーケンスのチップ及び変調方式の符号語の要素であってもよい。このようにランダムに極性を与えることにより、本発明はスペクトル線を除去し、信号のパワースペクトル密度を整形することができる。
【００２５】
超広帯域幅（ＵＷＢ）無線信号のスペクトルを整形するという問題を解決するために、本発明は、信号の極性をランダムに反転する。その結果生じた、ランダムに反転された極性を有する信号は、極性がランダム化されていない信号より、所定のスペクトルマスク、すなわち図２のＦＣＣパワースペクトル密度（ＰＳＤ）マスク２００により密接に近似することができる。
【００２６】
パルスの極性をランダム化するのに、２相位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）を使用することができる。また、ＢＰＳＫは、システムの複雑度も削減する。しかしながら、ＢＰＳＫでは、チャネルの状況が、信号の極性を変更して、データを破壊する可能性がある。
【００２７】
したがって、本発明は、情報を運ぶことなく、パルスの極性を反転して、信号のスペクトルを整形する。このように、変調信号のスペクトル特性を制御するためにゼロ平均情報シンボル（zero mean information symbol）を有することは不要である。極性の反転は、個々のパルス、又はシンボルの下位部分若しくはシンボルのグループに加えて、シンボル、すなわち一まとまりにして考えられる、シンボルを構成するパルスの組にも適用することができる。本発明によるこの変更の効果は、例えば、パルス位置変調（ＰＰＭ）、及び、ＵＷＢシステムで使用されるタイムホッピング（ＴＨ）拡散等の他のディザリング技法によって生じるスペクトル線を除去することである。
【００２８】
極性のランダム化を、極性を使用してデータを変調する変調フォーマットに加えて適用することができる。これにより、等確率シンボルがスペクトル線を除去し信号のスペクトルを整形する必要が軽減される。
【００２９】
極性のランダム化はまた、送信参照（transmit reference）（ＴＲ）方式の場合、たとえばシンボルの部分構造の極性間の差を使用する差分変調方式に加えて適用することができる。情報を、たとえば第１のパルスと第２のパルスとの差によって符号化することができる。データはまた、パルスのＮタプレット（tuplet）内の位相差によって符号化することも可能である。したがって、ランダム極性は、各Ｎタプレットのパルスすべての極性に適用される。この場合、信号の極性は、部分的にデータによって決まる。
【００３０】
極性のランダム化を、情報ビットの部分シーケンスを符号化するために直交又は擬似直交シーケンスを使用することを含む変調方式に加えて適用することも可能である。このフォーマットでは、符号語とも呼ぶ異なるシーケンスが異なるデータシンボルを指定する。
【００３１】
シンボルは以下の方法で構成される。ここではまず、本発明による入力ビットストリームから長さＭビットの部分シーケンスを選択する。この部分シーケンスを、ここでは、本発明による変調シンボルとして考慮する。シンボルは、直交又は擬似直交シーケンスの組うちの１つにマッピングされる。送信波形がすべて直交又は擬似直交であることを確実にするために、直交又は擬似直交シーケンスの組のサイズは少なくとも２Ｍである。部分シーケンスは、直交シーケンスのうちの１つを選択するインデックスとして使用される。たとえば、Ｍが３である場合、組は８つのシーケンスを有し、「０１１」という部分シーケンスは、その組の第４シーケンスを選択する。
【００３２】
ここで、極性のランダム化は、符号語の各要素、たとえばパルス、シンボル、シンボルの一部等に適用される。ランダム化シーケンスは、データシーケンスとは無関係である。
【００３３】
この原理を、たとえば送信参照検出を可能にして、（擬似）直交シーケンスの各要素が複数のパルスとして送信される場合に適用することができる。
【００３４】
極性ランダム化符号は、受信器において既知である。受信器は、極性ランダム化符号を使用して、符号を反転し情報を復調することができる。
【００３５】
このように、本発明による方法は、非等確率シンボル（non-equiprobable symbol）及び非対蹠的変調（non-antipodal modulation）方式によって同時に生じるスペクトル線の問題を解決する。さらに、信号の極性は、特に、ＵＷＢ信号のスペクトルを整形するのに使用することができる。
【００３６】
ランダムな極性反転
図３は、本発明に従って処理されるパルス列を含んだ信号３０１を示している。超広帯域ワイヤレス通信の目的でパルス位置変調（ＰＰＭ）及びタイムホッピング（ＴＨ）拡散を行った後の送信信号３０１のスペクトルは、図２に示すような望ましくないスペクトル線を含む。
【００３７】
図４は、パルスの極性が、スペクトル線を除去するために本発明に従ってランダムに反転された送信波形４０１を示している。
【００３８】
パルス列のスペクトル密度の離散的な部分は、以下の式（２）によって与えられる。
【００３９】
【数２】
2008533754.tif 000004
【００４０】
ここで、Ｍはシンボル数であり、Ｔｓはシンボル周期であり、ＳｉはＩ∈［０，Ｍ−１］のｉ番目のシンボルのパワースペクトル密度（ＰＳＤ）であり、Ｐｉはｉ番目のシンボルの確率である。
【００４１】
Ｍ個のシンボルＳｉの極性をランダムに変更することによって、式（２）は、２＊Ｍ個の対蹠的シンボル（antipodal symbol）から構成されるパルス列のスペクトル密度の離散的な部分として書き換えることができる。
【００４２】
対蹠的な各対のシンボルは、確率Ｐｉ／２及びフーリエ変換Ｓｉ及びＳｉを有する。その結果、スペクトル線は、以下の式（３）によって与えられるように消滅する。
【００４３】
【数３】
2008533754.tif 000005
【００４４】
本発明の背後にある主要なアイデアを考慮することができるいくつかの極性反転の実施の形態が存在する。この実施の形態には、以下のものが含まれる。
【００４５】
１つのシンボルにつき１つのパルス
パルス位置変調
パルス振幅変調
１つのシンボルにつき複数のパルス
パルス位置変調
シンボル継続期間内でのパルスのランダムな極性
シンボル間でのランダムな極性
シンボル継続期間におけるパルスの異なる極性から成る同一の組
パルス振幅変調
シンボル継続期間内でのパルスのランダムな極性
シンボル間でのランダムな極性
シンボル間でのシンボル継続期間におけるパルスの異なる極性から成る複数の同一
の組
異なる変調方式
シンボル継続期間内でのパルスのランダムな極性
シンボル間でのランダムな極性
シンボル継続期間におけるパルスの異なる極性から成る同一の組
スペクトル整形用のランダムな極性
シンボルの部分構造のランダムな極性−デュアルパルス波形
【００４６】
１つのシンボルにつき１つのパルス
上述したように、シンボル全体の極性のランダム化によって、パワースペクトル密度のスペクトル線が除去される。これらのシンボルは、特定の波形を有する。ここでは、単一のパルスがこの波形を構成する。変調信号のパワースペクトル密度は、そのパルスのパワースペクトル密度に依存する。
【００４７】
パルス位置変調
図５は、２ＰＰＭによる一例のパルス列５００を示している。この列は、以下のように時間ディザリングされたパルスによって構成される。このパルスは、その元の位置に論理０を符号化する。このパルスは、遅延されて、論理１を符号化する。
【００４８】
２−ＰＰＭを使用してディザリングされたパルス列のパワースペクトル密度の離散的な部分は、以下の式（４）によって与えられる。
【００４９】
【数４】
2008533754.tif 000006
【００５０】
図６は、この信号のスペクトルを示している。図７は、個々のパルスの極性をランダムに反転した後のこの信号を示している。シンボルの極性をランダムに変換した後のパワースペクトル密度の離散的な部分は、以下の式（５）によって与えられる。
【００５１】
【数５】
2008533754.tif 000007
【００５２】
図８に示すように、このような方法で極性を反転することによって、すべての離散的なコンポーネント、すなわちスペクトル線は消滅し、スペクトルは連続的になる。
【００５３】
図９は、本発明による、ディザリングされたＵＷＢ信号のスペクトル線を除去するシステム及び方法９００を示している。このシステムは、パルスジェネレータ９１０、変調器９２０、及びアンテナ９３１に直列に接続された反転器９３０を含む。生成パルスは、データシンボル９４０に従って、時間で、すなわちマルチユーザアクセスのためのタイムホッピングシーケンスによって、且つ、変調のためのＰＰＭによってディザリングされ９２０、その結果生成されたパルスの極性は、擬似乱数（ＰＲＮ）９５０に従って反転される。
【００５４】
パルス振幅変調
パルス振幅変調は、オン／オフキーイング（ＯＯＫ）変調によって行われる。このＯＯＫ変調は、ＰＡＭの特別な場合である。図１０に示すように、時間周期Ｔｐごとに、「０」は１つのパルスによって表現され、「１」はパルスがないことによって表現される。
【００５５】
ＯＯＫ変調された信号のパワースペクトル密度の離散的な部分は、以下の式（６）によって与えられる。
【００５６】
【数６】
2008533754.tif 000008
【００５７】
図１１は、この信号のスペクトルを示している。
【００５８】
図１２は、シンボルの極性をランダムに変更した後に、パワースペクトル密度の離散的な部分が、以下の式（７）によって与えられるように除去されることを示している。
【００５９】
【数７】
2008533754.tif 000009
【００６０】
図１３は、この信号のスペクトルを示しており、図１４は、この結果を達成する本発明によるシステム及び方法を示している。
【００６１】
１つのシンボルにつき複数のパルス
各シンボルの波形も、個々のパルスの組み合わせによって構成することができる。
【００６２】
パルス位置変調
シンボル継続期間内でのパルスのランダムな極性
ここでは、シンボルは、Ｎ個のパルスの組み合わせである。シンボル内でも、シンボル間でも、パルスの極性をランダム且つ独立して変更することによって、スペクトル線が除去される。図１５は、ランダムなパルスの極性を反転する前の信号１５０１及び反転した後の信号１５０２を示している。
【００６３】
シンボル間でのパルスのランダムな極性
ここでは、シンボルは、Ｎ個のパルスの組み合わせである。シンボル間で極性をランダム且つ独立して変更することによって、スペクトル線が除去される。図１６は、極性反転前の信号１６０１及び反転後の信号１６０２を示している。
【００６４】
シンボル継続期間におけるパルスの異なる極性から成る同一の組
この場合、シンボルは、Ｎ個のパルスの組み合わせである。シンボル内のパルスの極性は、コンステレーションのＭ個のシンボルのそれぞれについてランダムに変更される。したがって、極性パターンは、コンステレーションのシンボルごとに影響を受ける。図１７は、ランダムな極性反転前の信号１７０１及び反転後の信号１７０２を示している。
【００６５】
パルス振幅変調
ここでは、シンボルは、その振幅が変化するＴＨシーケンスによって構成される。
【００６６】
シンボル継続期間内でのパルスのランダムな極性
シンボルは、Ｎ個のパルスの組み合わせである。図１８に示すように、シンボル内でも、シンボル間でも、パルスの極性をランダム且つ独立して変更することによって、スペクトル線が除去される。
【００６７】
シンボル間でのパルスのランダムな極性
シンボルは、Ｎ個のパルスの組み合わせである。図１９に示すように、シンボル間で極性をランダムに変更することによって、スペクトル線が除去される。図１９は、ランダムな極性反転前の信号１９０１及び反転後の信号１９０２の信号を示している。
【００６８】
シンボル継続期間におけるパルスの異なる極性から成る同一の組
シンボルは、Ｎ個のパルスの組み合わせである。シンボル内のパルスの極性は、図２０に示すように、コンステレーションのＭ個のシンボルのそれぞれについてランダムに変更される。したがって、極性パターンは、コンステレーションのシンボルごとに影響を受ける。
【００６９】
異なる変調方式
ランダムな極性は、他の変調方式にも適用することができる。シンボルは、例えば、異なるＴＨシーケンスによって符号化することができる。ｍ番目のシンボルは、ｎｍ個のパルスの組み合わせである。
【００７０】
ランダムな極性を、ＴＨシーケンスを用いるシステム、タイムホッピングシーケンスを用いないシステム、他の直接拡散技法を用いるシステム、及びＭ−ａｒｙ双直交キーイング（M-ary bi-orthogonal keying）（ＭＢＯＫ）のような符号語を使用する変調フォーマットを用いるシステムに適用することも可能である。
【００７１】
ランダムな極性を、極性を使用して情報を符号化する変調フォーマットに加えて適用することができる。ランダムな極性を、たとえば送信参照システム（ＴＲ）の場合、シンボルの部分構造の極性の差を使用する差分変調方式に加えて適用することもできる。
【００７２】
シンボル継続期間内でのパルスのランダムな極性
図２１に示すように、シンボル内で、且つ、シンボル間でパルスの極性をランダム且つ独立して変更することによって、スペクトル線が消滅する。
【００７３】
シンボル間でのパルスのランダムな極性
図２２に示すように、シンボル間で極性をランダム且つ独立して変更することによっても、スペクトル線が消滅する。
【００７４】
シンボル継続期間におけるパルスの異なる極性から成る同一組
シンボル内のパルスの極性は、図２３に示すように、コンステレーションのＭ個のシンボルのそれぞれについてランダムに変更することができる。したがって、極性パターンは、コンステレーションのシンボルごとに影響を受ける。
【００７５】
スペクトル整形用のランダムな極性
上述したように、スペクトル線は、極性がシンボル間で変化すると消滅する。スペクトルの連続的な部分は、式（１）から導出することができる。極性が変化する前の信号のパワースペクトルは、次のようになる。
【００７６】
【数８】
2008533754.tif 000010
【００７７】
極性が変化した後の信号のパワースペクトルは、次のようになる。
【００７８】
【数９】
2008533754.tif 000011
【００７９】
シンボルｓｉ＋Ｍは、逆の極性を有するシンボルｓｉとなる。したがって、０〜Ｍ−１のｉについて、Ｓｉ＋Ｍ＝−Ｓｉとなる。
【００８０】
【数１０】
2008533754.tif 000012
【００８１】
式（８）から、信号のスペクトルは、シンボルのスペクトルの総和によって定義されることは明らかである。例えば、シンボルが、同じ波形を有する場合、信号のスペクトル特性は、この波形のスペクトル特性と同一である。
【００８２】
それは、例えば、ＰＡＭ方式及びＰＰＭ方式の場合である。ＰＰＭの場合、同じ波形は時間が遅延され、ＰＡＭの場合、波形は、異なるシンボルを生成するために異なる振幅と関連付けられる。
【００８３】
式（８）を考慮すると、シンボル間で極性をランダムに変更することによって、スペクトルを整形する効率的な方法が提供される。信号のスペクトル整形の作業は、シンボルの波形の設計によって決定される。
【００８４】
したがって、シンボルの波形は、信号全体のスペクトルを全面的に特徴付ける。この波形のスペクトルが零位（null）を含む場合、変調信号のパワースペクトル密度関数も、同じ零位を得る。
【００８５】
例えば、４つのパルスのＴＨシーケンスがシンボルの波形を構成する。変調は２ＰＰＭである。したがって、このＴＨシーケンスのフーリエ変換は、信号全体のパワースペクトル密度を規定する。これら４つのパルスの位置又は振幅に加えて、これら４つのパルスの極性も、そのスペクトルにおいて零位を生成するようスペクトルを整形するのに使用することができる。
【００８６】
図２４の例では、変調方式はＰＡＭである。ＴＨシーケンスはシンボルを構成する。極性はシンボル間でランダムである。したがって、このＴＨシーケンスを構成するパルスの極性シーケンスは、その信号のスペクトル特性を変更する。さらに、シンボルの極性のランダム化は、図２５に示すように、スペクトル線を除去する。
【００８７】
極性がシンボル間で異なる場合、且つシンボルが異なる波形を有する場合、式（９）から、信号のスペクトルが各シンボルの確率によって重み付けされるシンボルのスペクトルの合計によって定義されることが分かる。
【００８８】
【数１１】
2008533754.tif 000013
【００８９】
このように、シンボルの波形は、信号全体のスペクトルを全面的に特徴づける。シンボルの極性のランダム化により、これらの波形のスペクトルを設計することは、変調信号のパワースペクトル密度関数を設計することと等価である。さらに、このシンボルの極性のランダム化によりスペクトル線が除去される。
【００９０】
このシンボルの極性のランダム化はまた、直接シーケンススペクトル拡散（ＤＳＳＳ）等の他の拡散シーケンスに対して、且つ変調フォーマットが、たとえばＭ−ａｒｙ直交キーイング、Ｍ−ａｒｙ双直交キーイング及び相補符号キーイング（ＣＣＫ）変調等の符号語を使用する場合、使用することができる。
【００９１】
シンボルの部分構造のランダムな極性
ここでは、シンボルの波形は、時間ディザリングされたいくつかの同一の部分波形の組み合わせである（ＰＰＭ方式）。さらに、異なるパルス振幅変調（ＰＡＭ）方式を適用することもできる。これらの部分構造の極性をランダムに変更することによって、部分構造のパワースペクトル密度は、シンボルのパワースペクトル密度と同一となり、したがって、信号全体のパワースペクトル密度と同一となる。
【００９２】
シンボルの波形は、時間ディザリングされたいくつかの異なる部分波形の組み合わせでもあり得る。これらの波形の極性をランダムに変更することによって、シンボルのパワースペクトル密度は、これらの波形のパワースペクトル密度、したがって信号全体のパワースペクトル密度の平均である。
【００９３】
このモードは、狭帯域システムとの干渉を低減するために、特定の周波数において零位でマルチユーザを検出するＴＨシーケンスの設計に使用することができる。
【００９４】
このモードはまた、直接シーケンススペクトル拡散（ＤＳＳＳ）等の他の拡散シーケンスに対して、且つ符号語が、Ｍ−ａｒｙ直交キーイング、Ｍ−ａｒｙ双直交キーイング及び相補符号キーイング（ＣＣＫ）変調等の変調に使用される場合、使用することができる。
【００９５】
図２６に示す例では、部分波形は、逆の極性を有する２つのパルスをグループ化したものである。図２７は、グループ化された２つのパルスをそれぞれ有する４つの部分波形から構成されたＴＨシーケンスを示している。図２８に示すように、このＴＨシーケンスのパワースペクトル密度は、スペクトル線を有せず、零位を周期的に含む。１つは、８０２．１１ａ標準規格との抵触を回避するための５ＧＨｚ、すなわちノッチ２８００にあるものである。
【００９６】
したがって、ランダムな極性逆転は、スペクトル線を除去し、スペクトルの連続的な部分を整形し、マルチユーザ受信機の柔軟な設計を可能にする。この部分波形は、シンボルのスペクトル特性とは独立してＴＨシーケンスを生成するのに使用することができる。
【００９７】
本発明を、好ましい実施の形態の例によって説明してきたが、本発明の精神及び範囲内において、さまざまな他の適応及び変更を行い得ることが理解されるべきである。したがって、本発明の真の精神及び範囲内に入るこのようなすべての変形及び変更を包含することが、添付した特許請求の範囲の目的である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明に従って変更されるパルス列信号のタイミング図である。
【図２】従来技術のＵＷＢ信号のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）のグラフである。
【図３】変更前のパルス列のタイミング図である。
【図４】本発明による変更後のパルス列のタイミング図である。
【図５】１つのシンボルにつき１つのパルスを有するパルス列の図である。
【図６】変更されていない図５の信号の従来技術のＰＳＤの図である。
【図７】ランダムに反転されたパルスの極性を有する図５のパルス列の図である。
【図８】本発明による図７の信号のＰＳＤの図である。
【図９】本発明による、ランダムに反転されたパルス用システムのブロック図である。
【図１０】変更前のパルス振幅変調によって生成されたパルス列の図である。
【図１１】図１０の信号のＰＳＤの図である。
【図１２】変更後のパルス振幅変調によって生成されたパルス列の図である。
【図１３】図１２の信号のＰＳＤの図である。
【図１４】図１２の信号を生成するシステムのブロック図である。
【図１５】本発明によるシンボル継続期間内のパルスの変更前及び変更後のパルス列の図である。
【図１６】本発明によるシンボル間の変更前及び変更後のパルス列の図である。
【図１７】本発明によるシンボル継続期間内の変更前及び変更後のパルス列の図である。
【図１８】シンボル継続期間内の変更前及び変更後のパルス列の図である。
【図１９】シンボル間の変更前及び変更後のパルス列の図である。
【図２０】シンボル継続期間内の変更前及び変更後のパルス列の図である。
【図２１】シンボル継続期間内の変更前及び変更後のパルス列の図である。
【図２２】シンボル間の変更前及び変更後のパルス列の図である。
【図２３】シンボル継続期間内の変更前及び変更後のパルス列の図である。
【図２４】シンボル継続期間内及びシンボル間の変更前及び変更後のパルス列の図である。
【図２５】変更後の図２４の信号のＰＳＤの図である。
【図２６】逆の極性の２つのパルスを有する部分波形の図である。
【図２７】４つの部分波形を有するタイムホッピングシーケンスの図である。
【図２８】図２７の信号のＰＳＤの図である。
【図１】
2008533754.tif 000014
【図２】
2008533754.tif 000015
【図３】
2008533754.tif 000016
【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】
2008533754.tif 000023
【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】
2008533754.tif 000029
【図１７】
2008533754.tif 000030
【図１８】
2008533754.tif 000031
【図１９】
2008533754.tif 000032
【図２０】
2008533754.tif 000033
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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