(57)【要約】  本発明は、受信された信号の波形をサンプリングする少なくとも第１の組のサンプリングセルと；前記受信された信号の波形を所定の遅延δでサンプリングする少なくとも第２の組のサンプリングセルと；このようにしてサンプリングされた前記波形の間の相関に依存した情報を供給する少なくとも１つの相関器と；を有するような超広帯域信号受信機に関するものである。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
・受信された信号の波形をサンプリングする少なくとも第１の組のサンプリングセルと、
・前記受信された信号の波形を所定の遅延δでサンプリングする少なくとも第２の組のサンプリングセルと、
・このようにしてサンプリングされた前記波形の間の相関に依存した情報を供給する少なくとも１つの相関器と、
を有するような超広帯域信号受信機。
【請求項２】
請求項１に記載の受信機において、前記第１及び第２の組のサンプリングセルによる信号収集が、これらセルの組に各々関連付けられた遅延要素の２つの別個の鎖列により制御されるような受信機。
【請求項３】
請求項１に記載の受信機において、前記第１及び第２の組のサンプリングセルのセルによる信号収集が、遅延要素の単一の鎖列により制御されるような受信機。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載の受信機において、前記遅延δがプログラム可能であるような受信機。
【請求項５】
請求項４に記載の受信機において、前記遅延δが通信セッションの間において一定であるような受信機。
【請求項６】
請求項４に記載の受信機において、前記遅延δが通信セッションの間において所定の関係の適用により変化するような受信機。
【請求項７】
請求項１に記載の受信機において、前記相関器が並列セル相関器であるような受信機。
【請求項８】
請求項１に記載の受信機において、前記第１及び第２の組のサンプリングセル並びに前記相関器がモノリシック集積回路の形態で構成されるような受信機。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか一項に記載の受信機において、アンテナ増幅器を有さないような受信機。
【請求項１０】
・有用な情報を帯び且つ時間的に遅延δによりオフセットされた少なくとも２つの互いに相関されたインパルスを有する超広帯域信号を受信するステップと、
・前記受信された信号の第１のサンプリングステップと、
・前記受信された信号の前記遅延δでの第２のサンプリングステップと、
・前記２つのサンプリングされた信号の間の相関に依存した信号を供給するステップと、
を有するデータ伝送方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、伝送される信号がインパルスダブレットを有するような方法。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載の方法において、前記情報がオン／オフ符号化を用いて送信されるような方法。
【請求項１３】
請求項１０又は請求項１１に記載の方法において、前記情報が差動符号化を用いて送信されるような方法。
【請求項１４】
請求項１０又は請求項１１に記載の方法において、少なくとも１つの送信されるダブレットの前記インパルスが逆相であるような方法。
【請求項１５】
・請求項１ないし９の何れか一項に記載の少なくとも１つの超広帯域受信機と、
・所定の遅延δによりオフセットされた少なくとも２つの互いに相関されたインパルスのマルチプレットを送信するように構成された少なくとも１つの送信機と、
を有するデータ伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超広帯域（ＵＷＢ）受信機に関すると共に、このような受信機を実施化することによりデータを伝送する方法及びシステムにも関する。
【背景技術】
【０００２】
符号化及び検波は、全ての無線周波数通信システムにおける２つの重要な要素である。
【０００３】
狭帯域システムにおいては、情報は正弦波形の高周波数キャリアを変調することにより符号化され、これにより空き空間における放射及び伝搬を容易化する。
【０００４】
斯かる変調はキャリアの周波数に対して非常に遅いので、変調された信号は自身の略正弦状の波形を維持する。
【０００５】
送信及び受信間に存在し得る複数伝搬経路は、受信される信号が、変化する振幅及び位相ずれのエコーを重畳した結果となるようにさせる。しかしながら、伝送された信号の波形の正弦波状の性質は、この重畳が略正弦状のままとなることを保証する。
【０００６】
このような状況において、当該信号は、受信に際し、受信機内でローカルに発生され得る基準信号に対する相関により検波することができる。何故なら、該基準信号の波形は正弦状であることが分かっているからである。
【０００７】
超広帯域通信システムにおいては、通信は使用されるキャリアの周波数のものに匹敵する速度で行うことができるか、又は非正弦状インパルスキャリアを使用することができる。何れの方法においても、変調された信号の波形は外観が正弦状ではなくなる。
【０００８】
キャリアとして非常に短い持続時間のインパルスを使用することは、非常に高速度の伝送を達成することのみならず、潜在的に簡略化された電子回路装置を有することを可能にする。何故なら、このようなシステムにおける信号の処理は時間ドメインで信号を操作することに本質的に依存し、斯様な操作は大規模集積（ＶＬＳＩ）回路にモノリシックに組み込むことが容易であるからである。
【０００９】
このような利点にも拘わらず、超広帯域システムは開発が困難である。何故なら、信号インパルスの前記短い持続時間が、斯かる信号インパルスが極端に高速で発生されることを要すると共に、検波に際して非常に精細な時間精度を必要とするからである。
【００１０】
エネルギ検波方法は満足のゆくものではない。何故なら、エネルギ検波器は所望の信号とノイズとの間を区別することができず、相対的に低い感度を示すからである。
【００１１】
特許文献１（該特許の内容は、参照により本明細書に組み込まれるものとする）は、受信される信号の波形がわかると共に基準信号を発生する必要があるような超広帯域データ伝送システムを記載している。従って、該システムは相対的に複雑である。
【００１２】
過去において、下記の刊行物、即ち２００４年５月１８〜２１日のＵＷＢＳＴ及びＩＷＵＷＢＳＴのジョイント２００４国際ワークショップの文献第９６〜１００頁の“ＵＷＢ伝送基準システムにおけるマルチユーザ干渉及びフレーム間干渉”及び２００３年１１月１６〜１９日の２００３年ＩＥＥＥ会議文献第１４７〜１５１頁の“一般化された伝送基準ＵＷＢシステム、超広帯域システム及び技術”（これら文献の内容は参照により本明細書に組み込まれるものとする）も超広帯域インパルスダブレット（doublets）を伝送することを提案しており、これらインパルスは相関されると共に、正確に既知の遅延により分離されている。
【００１３】
上記ダブレットのインパルスが受信機に到達した場合、両インパルスは同じ波形変形を受けており、これらは相関されたままである。
【００１４】
受信部は、受信された信号の遅延されたコピーを生成するための遅延線を含み、該遅延線により導入される遅延は上記ダブレットのインパルス間のものと同一である。相関器は、これら２つの信号を入力し、検波された信号を発生する。
【００１５】
該方法は、基準信号を発生する困難さは除去するが、上記遅延線を実施化するのは複雑である。加えて、上記遅延は容易にはプログラム可能ではなく、且つ、上記遅延線は長さを有し、これは小型の回路内に組み込むのを事実上不可能にさせる。
【００１６】
【特許文献１】米国特許第6763057号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、簡素な構成のものでありながら、良好な性能を示すような超広帯域受信機を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
従って、本発明は、その態様の一つにおいて、
・受信された信号の波形をサンプリングするための少なくとも第１の組のサンプリングセルと、
・前記受信された信号の波形を所定の遅延δでサンプリングするための少なくとも第２の組のサンプリングセルと、
・このようにしてサンプリングされた波形の間の相関に依存した情報を供給する少なくとも１つの相関器と、
を有するような超広帯域信号受信機を提供する。
【００１９】
このような受信機は、受信された信号が期間δによりオフセットされた少なくとも２つの互いに相関されたインパルスを有するならば、該受信された信号の波形を発生することを省略するのを可能にする。
【００２０】
上記“相関器”なる用語は広義に解釈されるべきであり、少なくとも２つの波形の間の類似性に依存する値の信号を供給することができるような全ての装置を広くカバーするものである。
【００２１】
上記遅延δは、例えば、伝搬経路の関数として選択することができ、かくして、受信に際し、上記２つのインパルスは、これらの受信を妨害し得るような態様では重ね合わされない。
【００２２】
例示として、該遅延δは１０ナノ秒（ｎｓ）から５０ｎｓの範囲内に入る。
【００２３】
本発明の一実施例において、上記第１及び第２の組のサンプリングセルによる信号収集は、これらセルの組に各々関連づけられた２つの別個の遅延要素の鎖列（chain）により制御される。
【００２４】
斯かる遅延要素の別個の鎖列の存在は、第２の組のサンプリングセルによる信号収集が、例えば水晶装置により簡単且つ正確な態様で制御されるのを可能にする。
【００２５】
本発明の他の実施例において、第１及び第２の組のサンプリングセルによる信号収集は、遅延要素の単一の鎖列により制御される。
【００２６】
例示として、上記遅延は通信セッションの間において一定である。
【００２７】
本発明の他の実施例では、上記遅延は他の例としてプログラム可能であり、例えば何れかの１つの通信セッションにおいて、該遅延は一定とすることができるか、又は該遅延は所定の関係を適用して変化することができる。
【００２８】
各伝送システムが当該伝送システムに割り当てられた自身の遅延δを有する場合、従来の狭帯域伝送における周波数分割に類似した態様で、複数の同時的伝送が可能である。
【００２９】
上記遅延δは、関連する送信機及び受信機に対し同一の既知の関係を適用してプログラム可能とすることができる。
【００３０】
本発明の利点は送信機と受信機との間の同期の容易さである。何故なら、同期が確立されるには、当該インパルスがサンプリングタイムウインドウ内に入るだけで十分であるからである。
【００３１】
このサンプリングウインドウは、好ましくは、数十ナノ秒の期間を有する一方、前記インパルスの持続時間は例えば数百ピコ秒程度である。この程度の大きさは構成を大幅に容易化すると共に、複雑さの低減及び電力消費の低減に効果的に貢献する。
【００３２】
或る実施例では、本発明の受信機はアンテナ増幅器を有する必要がなく、これにより、構成を一層容易化すると共に、電力を一層低減する。
【００３３】
本発明は、その態様の他のものにおいて、
・有用な情報を帯び、時間的に遅延δによりオフセットされた少なくとも２つの互いに相関されたインパルスを有する超広帯域信号を受信するステップと、
・該受信された信号の第１サンプリングステップと、
・該受信された信号の遅延δによる第２サンプリングステップと、
・これら２つのサンプリングされた信号の間の相関に依存する信号を供給するステップと、
を有するようなデータを伝送する方法を提供する。
【００３４】
上記サンプリングの速度は、好ましくは、上記受信された信号のインパルスに含まれる最大周波数の２倍以上とする。例示として、該サンプリング周波数は、約２０ＧＨｚのように、１０ギガヘルツ（ＧＨｚ）より大きくすることができる。
【００３５】
伝送される信号がインパルスダブレットを有する場合、情報は例えばオン／オフ符号化（ＯｎＯｆｆＫｅｙ）を用いて又は差動符号化を用いて送信することができる。この場合、受信機は対応する復号手段を有する。
【００３６】
本発明の変形実施例においては、ダブレット内で伝送されるインパルスは、伝送されるべき二進状態に依存して同相又は逆相の何れかとすることができ、これにより、送信機の電子回路は複雑になるが、信号対雑音比の改善をもたらす。
【００３７】
サンプリングセルの各組は、例えば１００ないし３００のサンプリングセルを有する。
【００３８】
前記第１及び第２の組のサンプリングセル並びに相関器は、有利には、特に相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）技術を用いたモノリシック集積回路の形態で構成される。
【００３９】
本発明は、その態様の他のものにおいて、
・上述したような少なくとも１つの超広帯域受信機と、
・所定の遅延によりオフセットされた少なくとも２つの互いに相関されたインパルスのマルチプレット（multiplets）、特には互いに相関されたインパルスのダブレット、を送信するように構成された少なくとも１つの送信機と、
を有するようなデータ伝送システムも提供する。
【００４０】
本発明は、限定するものでない本発明の実施例の下記の詳細な説明を精読し、添付図面を精査することにより一層良好に理解され得るであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
図１に示す超広帯域データ伝送システム１は、送信機２と、該送信機２から到来する信号を受信するように構成された受信機３とを有している。
【００４２】
本発明の一態様によれば、送信機２は、各々が少なくとも２つのインパルスを有するようなインパルスマルチプレット、特にはダブレット内に正確に分かっている遅延δにより分離された２つのインパルス６及び７を持つ図２に示すようなインパルスダブレットを送信する。
【００４３】
図示の例において、２つのインパル６及び７は逆相であり、例えば図３に示すような二進信号の立ち上がり及び立ち下がり縁４及び５の各々において発生される。
【００４４】
上記インパルスは、高速ステップリカバリダイオード（ＳＲＤ）回路により発生することができる。
【００４５】
上記送信機及び受信機のアンテナは、オプションとして、例えば２コーン（円錐）、ディスク／コーン又は進行波型の指向性広帯域アンテナとする。
【００４６】
２００４年John
Wiley and Sons, Ltd., の編集者Ian Oppermann、Matti ヘメレイネン、Jari、Lianttiによる著作“ＵＷＢ、理論及び応用”ISBN
0-470-86917-8を有効に参照することができ、該著作の内容は参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【００４７】
上記送信機により送信される情報は、例えばオン／オフ符号化又は差分符号化等の種々の方法で符号化することができる。
【００４８】
受信機３は、図４に一層詳細に示す受信機回路９を有している。
【００４９】
該受信機回路９は、図５に示すように構成されたサンプリングセル１６の第１の組１０と、例えば該第１の組と同様に構成されたサンプリングセル１６の第２の組１０’とを有し、これら２つの組は前記アンテナから到来する信号１１を並列に受信する。
【００５０】
受信機回路９は、更に、後に詳述するように第１及び第２の組のサンプリングセルによりサンプリングされた波形の間の相関に依存する検波信号１４を供給する並列セル相関器１３を有している。
【００５１】
高速波形をサンプリングすることが可能なサンプラは、刊行物“ギガヘルツ波形サンプリング及びデジタル化回路の設計及び実施化”に記載されており、該刊行物の内容は参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【００５２】
サンプリングは収集信号１５に基づいて実行され、この信号１５は第２の組１０’に到達する前に遅延要素２２により期間δだけ遅延される。
【００５３】
例示として、収集信号１５は水晶装置により発生され、各サンプリングサイクルは相関器１３がサンプリングされた波形の間の可能性のある相関に関連する情報を供給した後に生じる。
【００５４】
例示として、遅延要素２２はプログラム可能であり、これにより通信チャンネルが生成されるのを可能にする。
【００５５】
一つの通信セッションの間において、遅延δは一定とするこができるか、又は受信機により既知の所定の関係の適用により遅延δが送信機において変化する場合は該遅延δは可変とすることができる。
【００５６】
サンプリングセル１６は、図４の例における各組１０又は１０’では連続して遅延τを生じる遅延要素１８の鎖列により制御され、かくして、遅延要素１８の該鎖列に入力された収集信号１５は伝搬してセル１６による順次のサンプリングを起動する。
【００５７】
このように、各組１０又は１０’は、当該サンプリングされる信号の波形に対応する電圧Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｎ及びＶ’１、Ｖ’２、…、Ｖ’ｎを該収集信号の遅延要素１８の鎖列に沿う伝搬の期間にわたり記録するように作用する。
【００５８】
図６は、図２のダブレットが送信された後に受信される信号の一例を示している。
【００５９】
図６は、該信号が伝搬の結果としてどの様に変形されたかを示している。
【００６０】
図７は、サンプリングセルの第１及び第２の組１０及び１０’においてサンプリングされた信号を示している。
【００６１】
例示として、相関器１３は、図８に概念的に示される並列セル相関器であり、電圧を乗算した積Ｖ１＊Ｖ’１、Ｖ２＊Ｖ’２、…、Ｖｎ＊Ｖ’ｎを生成することができる複数のセル２０を有すると共に、これら積の和を計算する。
【００６２】
上記電圧は、例えばギルバートセルにより乗算される。
【００６３】
図９は、第１及び第２の組のサンプリングセルにおいてサンプリングされた２つの波形を並列配置態様で示している。検波信号１４は、これらの類似性に依存する。
【００６４】
勿論、本発明は上述した実施例に限定されるものではない。
【００６５】
例えば、サンプリングセル１６の組１０及び１０’は、図１０に示すような遅延要素の単一の鎖列により制御することもできる。
【００６６】
第１及び第２の組１０及び１０’の間の或る数の遅延要素１８は、前記遅延δを発生すると共に第２の組１０’による該遅延δでのサンプリングを制御するように作用する。
【００６７】
本発明のデータ伝送システムは、例えば短距離にわたりデジタルデータを伝送するため（例えば、ブルートゥース（登録商標）技術の置換として）、センサにネットワーク内で通信させるため、又は電話機又は他の携帯装置に取り付けるため等の多数の用途を見付けることができる。
【００６８】
適切ならば、当該受信機は、受信される信号がインパルストリプレット又は他のマルチプレットを有する場合、３以上の組のサンプリングセルを有することができる。
【００６９】
上記相関器におけるサンプリングされた波形に対応する電圧の処理は、ギルバートセルを用いることによる以外に、例えば大きさ、
【００７０】
【数１】
2008529376.tif 000003
を評価することにより実行することもできる。
【００７１】
適切ならば、前記サンプリングセルは、例えば情報をアナログ形態というよりデジタル形態で記憶することができる等の一層複雑であるようなセルとすることができる。
【００７２】
また、受信機と送信機との間の接続は、有線によるものとすることもできる。
【００７３】
請求項を含み当該説明を通して、“有する”なる用語は、そうでないと言わない限り、“少なくとも１つを有する”と同義語であると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】図１は、本発明の一実施例によるデータ伝送システムの図である。
【図２】図２は、インパルスダブレットを示す図である。
【図３】図３は、インパルスダブレットを発生するために使用することが可能な信号を示す図である。
【図４】図４は、本発明による受信機の一実施例の詳細を示す部分ブロック図である。
【図５】図５は、一組のサンプリングセルを示す図である。
【図６】図６は、受信された信号の一例を示す。
【図７】図７は、サンプリングされた信号の一例を示す。
【図８】図８は、並列セル相関器の構造を示す図である。
【図９】図９は、２組のサンプリングセルに記録された波形の並列配置を示す。
【図１０】図１０は、サンプリングセルの変形構成を示す。
【符号の説明】
【００７５】
１  超広帯域データ伝送システム
２  送信機
３  受信機
６  インパルス
７  インパルス
９  受信機回路
１０  第１の組のサンプリングセル
１０’第２の組のサンプリングセル
１１  受信された信号
１３  相関器
１４  検波信号
１５  収集信号
１６  サンプリングセル
１８  遅延要素
２０  セル
２２  遅延要素
【図１】
2008529376.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008529376.tif 000007
【図５】
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【図６】
2008529376.tif 000009
【図７】
2008529376.tif 000010
【図８】
2008529376.tif 000011
【図９】
2008529376.tif 000012
【図１０】
2008529376.tif 000013
【国際調査報告】
2008529376.tif 000014
2008529376.tif 000015
2008529376.tif 000016
2008529376.tif 000017
2008529376.tif 000018
2008529376.tif 000019