(57)【要約】【課題】低電力無線通信システムを提供する。【解決手段】低通信レイテンシを必要とする適用形態を有するシステムなどの通信システムにおいて、無線通信のための平均電力を大幅に低下させる方法を提供する。本方法は、低電力無線通信回路（例えば非ヘテロダイン受信機）を用いて、無線通信回路の電力消費量が少ないことを利用して、通信要求を待つことができる。通信要求を受信しかつ有効にした後、通信システムは、より効率的な（しかしより高電力の）通信回路に切り替えることができる。それゆえ、感度の低下などの望ましくない妥協をすることなく、効率的な通信が達成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムであって、第１の無線通信装置を含み、該第１の無線通信装置が、
通信要求を受信しかつ該通信要求を受信した時点でウェイクアップ信号を供給するように構成された非ヘテロダイン受信機を含む第１の通信回路と、
動作状態及び省電力状態を有し、受信機、送信機またはトランシーバを含む第２の通信回路とを含み、該第２の通信回路が、前記非ヘテロダイン受信機から前記ウェイクアップ信号を受信した時点で、前記省電力状態から前記動作状態に切り替わることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記第２の通信回路の前記受信機、前記送信機または前記トランシーバが、ヘテロダイン受信機、ヘテロダイン送信機またはヘテロダイントランシーバからなることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記非ヘテロダイン受信機がトランシーバの一部であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記非ヘテロダイン受信機の前記トランシーバ内の送信機回路が、前記第２の通信回路と共有されることを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記第１の無線通信装置と通信する第２の無線通信装置をさらに含み、該第２の無線通信装置が、
前記通信要求を送信するように構成された送信機を含む第１の通信回路と、
動作状態及び省電力状態を有し、受信機、送信機またはトランシーバを含む第２の通信回路とを含み、該第２の無線通信装置の前記送信機が前記通信要求を送信した後、前記第２の無線通信装置の前記第２の通信回路が、省電力状態から動作状態に切り替わることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記第２の無線通信装置の前記第１の通信回路内の前記送信機が、トンネルダイオード、ガンダイオード、インパットダイオード及びトラパットダイオードからなる群から選択される負抵抗デバイスに基づく発振器を用いることを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記第２の無線通信装置の前記第１の通信回路が、非ヘテロダイン受信機をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記非ヘテロダイン受信機が、前記通信要求が前記第１の無線通信装置に向けられていることを判断することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記第２の通信回路が、前記通信要求が前記第１の無線通信装置に向けられていることを判断することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記通信要求が、同報メッセージを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記第２の通信回路内の前記受信機が、前記非ヘテロダイン受信機より高性能な無線受信機であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記通信要求が、振幅変調（ＡＭ）、周波数変調（ＦＭ）及び連続波（ＣＷ）方式のうちの１若しくは複数を用いて変調された信号にのせて伝えられることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記通信要求が、所定の周波数（ｆｓｃ）の副搬送波で変調されていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記通信要求が、或る閾値に関して、振幅シフト・キーイング（ＡＳＫ）、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）、パルス幅変調（ＰＷＭ）、パルス位置変調（ＰＰＭ）、パルス符号変調（ＰＣＭ）、パルス振幅変調（ＰＡＭ）及び直接シーケンス・スペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）、トーンの有無、並びに電圧の有無からなる群から選択される１若しくは複数の変調法を含む異種シグナリング方式で変調された信号にのせて伝えられることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１５】
前記第１及び第２の無線通信装置の一方が固定式機器であり、前記第１及び第２の通信装置の他方が携帯型機器であり、
前記通信要求が、或る閾値に関して、振幅シフト・キーイング（ＡＳＫ）、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）、パルス幅変調（ＰＷＭ）、パルス位置変調（ＰＰＭ）、パルス符号変調（ＰＣＭ）、パルス振幅変調（ＰＡＭ）及び直接シーケンス・スペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）、トーンの有無、並びに電圧の有無からなる群から選択される１若しくは複数の変調法によって変調された合成信号を含むことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記合成信号が、６０以上であるが１０，０００未満のシンボルを有するシンボル文字列を含むことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記合成信号が、２０シンボルより短いシンボル文字列を含むことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信システム。
【請求項１８】
前記非ヘテロダイン受信機が、ダイオード及びトランジスタからなる群から選択される検波器を含み、
前記ダイオードがさらに、ショットキーダイオード、トンネルダイオード、バックダイオード及びＭＩＭダイオードからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１９】
前記検波器の出力信号が、増幅器とフィルタとの組合せによって処理されることを特徴とする請求項１８に記載の無線通信システム。
【請求項２０】
前記増幅器とフィルタとの組合せが、ＡＣ結合増幅器及びフィルタを含むことを特徴とする請求項１９に記載の無線通信システム。
【請求項２１】
前記非ヘテロダイン受信機が、検波器及び再生回路を含むことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信システム。
【請求項２２】
前記非ヘテロダイン受信機が、ＲＦ増幅器と、その後に検波器とを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項２３】
前記ＲＦ増幅器が、再生回路を含むことを特徴とする請求項２２に記載の無線通信システム。
【請求項２４】
１若しくは複数の増幅器及び１若しくは複数のフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の無線通信システム。
【請求項２５】
前記ＲＦ増幅器が、トンネルダイオード、ガンダイオード、トラパットダイオード及びインパットダイオードからなる群から選択されるダイオードを含むことを特徴とする請求項２２に記載の無線通信システム。
【請求項２６】
前記非ヘテロダイン受信機が、所定の時間間隔で電力を供給されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項２７】
前記所定の時間間隔が、ローカル環境クロックと同期される時間に関して、または所定の擬似ランダムに選択された時間間隔で、定期的に発生することを特徴とする請求項２６に記載の無線通信システム。
【請求項２８】
前記ヘテロダイン受信機が、０．１％ないし５０％のデューティサイクルを有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項２９】
前記非ヘテロダイン受信機が、−４０ｄＢｍより良好な感度を有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３０】
前記第１の通信装置がセキュリティ・アクセス・デバイスの一部であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３１】
前記第１の通信装置がトラッキング・デバイスの一部であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３２】
前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路が１つのアンテナを共有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３３】
前記アンテナが多重アンテナであることを特徴とする請求項３２に記載の無線通信システム。
【請求項３４】
前記非ヘテロダイン受信機及び前記第２の通信回路の前記受信機が、互いに異なる搬送波周波数または周波数スペクトルを用いることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３５】
前記非ヘテロダイン受信機が、前記通信要求からの装置のタイプコードを受信することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３６】
前記通信要求が、固有のＩＤをさらに提供することを特徴とする請求項３５に記載の無線通信システム。
【請求項３７】
前記第２の通信回路の前記受信機が、ＲＦ増幅器、増幅器、局部発信器、電圧制御発振器、位相ロックループ、増幅器及び制御／シーケンシング・ロジック、調整器、電源及びアンテナからなる群から選択される１若しくは複数の素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３８】
前記通信要求を検出した時点で、前記非ヘテロダイン受信機が、より高利得で動作するかまたは予め選択されたフィルタまたは復調器を作動させることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３９】
前記非ヘテロダイン受信機が、前記通信要求を復調及び復号化することができ、前記通信要求が、合成信号内に与えられており、
前記非ヘテロダイン受信機が、複数の検出器ステージを含み、
前記合成信号が、エネルギーセンス（ＣＷ）変調法、続いて、以下の変調法、すなわち
ｍｍ．振幅変調（ＡＭ）
ｎｎ．シングルトーン変調
ｏｏ．デジタル符号変調
ｐｐ．時系列順の複数のトーン
ｑｑ．同時に複数のトーン
ｒｒ．周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）
ｓｓ．パルス符号変調（ＰＣＭ）
ｔｔ．オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）または振幅シフト・キーイング（ＡＳＫ）を用いた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）技術
のうちの１若しくは複数を用いた変調を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４０】
前記エネルギーセンス（ＣＷ）変調法による変調が第１の周波数で行われ、該第１の周波数が搬送波周波数であることを特徴とする請求項３９に記載の無線通信システム。
【請求項４１】
前記エネルギーセンス（ＣＷ）変調法による変調が第１の周波数で行われ、該第１の周波数が副搬送波周波数であることを特徴とする請求項３９に記載の無線通信システム。
【請求項４２】
前記エネルギーセンス（ＣＷ）変調法による変調が第１の周波数で行われ、続いて第２のエネルギーセンス（ＣＷ）変調法による変調が第２の周波数で行われ、前記第１及び第２の周波数が、搬送波周波数及び副搬送波周波数を含むことを特徴とする請求項３９に記載の無線通信システム。
【請求項４３】
前記合成信号が、データストリームをさらに含むことを特徴とする請求項３９に記載の無線通信システム。
【請求項４４】
前記合成信号が、デジタル符号を含むことを特徴とする請求項３９に記載の無線通信システム。
【請求項４５】
前記デジタル符号が、パルス符号変調（ＰＣＭ）技術を用いて符号化されることを特徴とする請求項４４に記載の無線通信システム。
【請求項４６】
前記デジタル符号が、個別受信機識別子を符号化することを特徴とする請求項４４に記載の無線通信システム。
【請求項４７】
前記デジタル符号が、装置タイプ、または通信の目的、またはコンテクスト情報のうちの１若しくは複数を符号化することを特徴とする請求項４４に記載の無線通信システム。
【請求項４８】
前記デジタル符号が、誤り検出または誤り訂正符号をさらに含むことを特徴とする請求項４４に記載の無線通信システム。
【請求項４９】
前記誤り訂正符号が、前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を含むことを特徴とする請求項４８に記載の無線通信システム。
【請求項５０】
前記非ヘテロダイン受信機が、前記通信要求を送信する無線通信装置の近接性を検出しかつ決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５１】
前記通信要求が、所定の周波数の副搬送波で変調されており、前記非ヘテロダイン受信機が、副搬送波周波数検出を提供する結晶共振器を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５２】
前記結晶共振器が、２０ＫＨｚないし５５０ＫＨｚの周波数で動作することを特徴とする請求項５１に記載の無線通信システム。
【請求項５３】
中央演算処理装置（ＣＰＵ）またはマイクロコンピュータユニット（ＭＣＵ）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５４】
前記中央演算処理装置または前記マイクロコンピュータユニットが、プログラミング可能な論理回路を含むことを特徴とする請求項５３に記載の無線通信システム。
【請求項５５】
各プログラミング可能な論理回路が、現場でプログラミング可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）及び複雑なプログラミング可能な論理デバイス（ＣＰＬＤ）からなる群から選択されることを特徴とする請求項５４に記載の無線通信システム。
【請求項５６】
前記ＣＰＵまたはＭＣＵが、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）によって実装されることを特徴とする請求項５４に記載の無線通信システム。
【請求項５７】
前記ＭＣＵが、ＣＰＵ及びアナログ・デジタル変換器を含むことを特徴とする請求項５３に記載の無線通信システム。
【請求項５８】
非ヘテロダイン受信機回路であって、
ＲＦ信号を検出するための少なくとも１つのダイオード検波器を有する低電力検出器と、
前記ダイオード検波器からの前記信号を増幅するための少なくとも１つのトランジスタを有する増幅器とを含み、
前記ダイオード検波器が、前記トランジスタのベース−エミッタ接合と直列に接続されていることを特徴とする非ヘテロダイン受信機回路。
【請求項５９】
前記ダイオード検波器が、前記少なくとも１つのトランジスタの前記ベース−エミッタ接合によって提供されることを特徴とする請求項５８に記載の非ヘテロダイン受信機回路。
【請求項６０】
ブートストラップ積分型検波器であって、
共通コレクタ増幅器の形態をとる少なくとも１つのトランジスタと、
前記トランジスタのエミッタに接続する少なくとも１つのバイアス用ダイオードとを含み、
前記トランジスタのベース−エミッタ接合が、伝導の閾値でバイアスされることを特徴とする検波器。
【請求項６１】
無線通信装置において、
非ヘテロダイン受信機を用いて通信要求を受信するステップと、
前記通信要求を検出した時点で、ウェイクアップ信号を提供するステップと、
前記非ヘテロダイン受信機から前記ウェイクアップ信号を受信した時点で、第２の通信回路を省電力状態から動作状態に切り替えるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項６２】
前記第２の通信回路が、ヘテロダイン受信機、ヘテロダイン送信機またはヘテロダイントランシーバを含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記非ヘテロダイン受信機がトランシーバの一部であることを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６４】
前記非ヘテロダイン受信機において、前記通信要求が前記無線通信装置に向けられていることを判断するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６５】
前記第２の通信回路において、前記通信要求が前記無線通信装置に向けられていることを判断するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６６】
前記通信要求が、同報メッセージを含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６７】
前記第２の通信回路内の受信機が、前記非ヘテロダイン受信機より高性能の無線受信機であることを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６８】
振幅変調（ＡＭ）方式、周波数変調（ＦＭ）方式及び連続波（ＣＷ）方式のうちの１若しくは複数を用いて変調された信号にのせて、前記通信要求を伝えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６９】
所定の周波数（ｆｓｃ）の副搬送波で変調されている前記通信要求を伝えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項７０】
或る閾値に関して、振幅シフト・キーイング（ＡＳＫ）、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）、パルス幅変調（ＰＷＭ）、パルス位置変調（ＰＰＭ）、パルス符号変調（ＰＣＭ）、パルス振幅変調（ＰＡＭ）及び直接シーケンス・スペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）、トーンの有無、並びに電圧の有無からなる群から選択される１若しくは複数の変調法を含む異種シグナリング方式で変調された信号にのせて、前記通信要求を伝えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項７１】
前記無線通信装置がセキュリティ・アクセス・デバイスの一部であることを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項７２】
前記無線通信装置がトラッキング・デバイスの一部であることを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項７３】
前記非ヘテロダイン受信機が、エネルギーセンス、トーン及び擬似ランダム雑音変調または符号化技術からなる群から選択される変調を用いて、前記通信要求を復調及び復号化することができることを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項７４】
前記通信要求を検出した時点で、前記非ヘテロダイン受信機の前記動作モードをより高利得に変更するか、または予め選択されたフィルタまたは復調器を作動させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記通信要求を復調及び復号化するための前記非ヘテロダイン受信機を用いるステップをさらに含み、前記通信要求が合成信号内に与えられており、
前記非ヘテロダイン受信機が、複数の検出器ステージを含み、
前記合成信号が、エネルギーセンス（ＣＷ）変調法、続いて、以下の変調法、すなわち
ａ．振幅変調（ＡＭ）
ｂ．シングルトーン変調
ｃ．デジタル符号変調
ｄ．時系列順の複数のトーン
ｅ．同時に複数のトーン
ｆ．周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）
ｇ．パルス符号変調（ＰＣＭ）
ｈ．オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）または振幅シフト・キーイング（ＡＳＫ）を用いた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）技術
のうちの１若しくは複数を用いた変調を含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項７６】
前記エネルギーセンス（ＣＷ）変調法による変調が第１の周波数で行われ、該第１の周波数が搬送波周波数であることを特徴とする請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
前記エネルギーセンス（ＣＷ）変調法による変調が第１の周波数で行われ、該第１の周波数が副搬送波周波数であることを特徴とする請求項７５に記載の方法。
【請求項７８】
前記エネルギーセンス（ＣＷ）変調法による変調が第１の周波数で行われ、続いて第２のエネルギーセンス（ＣＷ）変調法による変調が第２の周波数で行われ、前記第１及び第２の周波数が、搬送波周波数及び副搬送波周波数を含むことを特徴とする請求項７５に記載の方法。
【請求項７９】
前記合成信号が、データストリームをさらに含むことを特徴とする請求項７５に記載の方法。
【請求項８０】
前記合成信号が、デジタル符号を含むことを特徴とする請求項７５に記載の方法。
【請求項８１】
前記デジタル符号が、パルス符号変調（ＰＣＭ）技術を用いて符号化されることを特徴とする請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
前記デジタル符号が、個別受信機識別子を符号化することを特徴とする請求項８０に記載の方法。
【請求項８３】
前記デジタル符号が、装置タイプ、または通信の目的、またはコンテクスト情報のうちの１若しくは複数を符号化することを特徴とする請求項８０に記載の方法。
【請求項８４】
前記非ヘテロダイン受信機において、前記通信要求を送信する無線通信装置の近接性を決定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
【０００２】
本願は、米国特許仮出願第６１／０７９，４３５号（特許文献１）に関連しかつ該出願に基づく優先権を主張する。特許文献１は、事実上、引用を以て本明細書の一部となす。
【０００３】
技術分野
【０００４】
本発明は、エネルギー量（エネルギーバジェット）の制約がある装置に適した改良無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００５】
近年では、数多くの携帯型アプライアンスにＲＦ通信機能が備えられており、それらは、機能性を向上させ、新たな応用展開の機会を提供している。しかし、問題は、ＲＦ通信のエネルギー要求が大きいせいで、電池の頻繁な交換または充電が必要であることである。電池寿命の短さが、新たな画期的な製品を創造するために必要とされる技術の実現を妨げる重大な障害となっている。
【０００６】
最近の信号処理の進歩は、スループット、感度、信号雑音比（ＳＮＲ）、及びビット誤り率（ＢＥＲ）などのＲＦ通信回路の設計性能における柔軟なトレードオフを可能にしている。
【０００７】
シャノン・ハートレーの定理から、所与の情報通信路（伝送路）容量に対して、帯域幅と送信電力との間のトレードオフが予測される（ウィキペディア：シャノン・ハートレーの定理）。一般的に、用いる帯域幅が広ければ広いほど低送信電力で済み、すなわち、データ転送速度が高速であればあるほど高送信電力が必要になる。通常、帯域幅効率と送信電力との間のトレードオフは、高速デジタル信号論理回路を用いて処理利得によって実現される。このアプローチは通信を実行している間の効率を向上させるが、受信機の動作期間が長いので総電力消費量は大きいままである。動作中、非同期伝送をリッスンするために、かなりの電力が消費される。この電力及びエネルギー負荷は、小型の携帯型機器において最も顕著であり、相反する物理法則のせいで低減することが非常に困難である。例えば、通信に参加する複数の無線機間の連続リンクのデューティサイクルを小さくするために、ポーリング方式通信が開発された。平均電力を低下させるために、他のアプローチ、例えばアクティブ通信及び一定の間隔をおいてのバースト同期ポーリングを用いることができる（例えば図１を参照。図１は、送信機及びヘテロダイン受信機または非ヘテロダイン受信機の典型的な平均電力消費量をデューティサイクル［％］の関数として示している）。
【０００８】
以下の詳細な説明において、「レイテンシ」なる語は、情報源で情報を送信する準備ができてから受信機で実際に情報を受信するまでの遅延（待ち時間）を指す。「非同期通信」なる語は、プロトコルの一種で、それによって送信装置が、ローカルの時刻の制約、またはクロック信号、または意図した受信装置の状態を顧みずに、時を選ばず、受信機との通信を開始するものを指す。すなわち、非同期通信では、送信装置は、受信機におけるタイミングと無関係に好きなように送信を開始する。
【０００９】
通信するのは稀であるが低レイテンシの非同期通信を要求するアプライアンスの場合、動作している無線機のデューティサイクルを小さくして平均電力消費量を減少させることは、競合するレイテンシ要求によって制約される。この現象は、機能的要求と電池寿命との競合の一例である。
【００１０】
本明細書の文脈の中では、「アプライアンス」なる語は、或る特定の機能または一連の機能を果たす装置または機器であって、その構造内に、後述するように、無線通信装置、無線通信システムまたは無線装置をさらに含むものを指す。この文脈におけるアプライアンスの一例は、ワイヤレス・ガレージドアオープナーである。
【００１１】
ヘテロダイン検波は、基準周波数を用いて電磁信号を検波する方式である。ヘテロダイン方式は、受信信号の搬送波（キャリア）周波数を異なる周波数に変換する過程において、非線形周波数混合効果を用いて、ローカルに生成される基準信号を受信信号に重ねる。基準信号源は、当分野において「局部発信器」（ＬＯ）としても知られている。受信信号と局部発信器からの信号を混合する非線形装置は、無線通信の分野では「混合器（ミキサ）」として知られている。ヘテロダインベースの受信機は、優れた選択性及び感度を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許仮出願第６１／０７９，４３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ヘテロダイン受信機における電力消費量の減少は、混合器を駆動する高周波数ＬＯを動作させるために必要な電力によって制限されている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、特に低通信レイテンシを必要とする適用形態において、無線通信のための平均電力を大幅に低下させる方法を提供する。一実施形態によれば、本方法は、非ヘテロダイン受信機を用い、電力消費量が少ないことを利用して、感度の低下などの望ましくない妥協をすることなく、低電力無線通信システムを実現する。
【００１５】
本発明は、非ヘテロダイン受信機を用いて、通信相手が当該受信機との通信を確立しようと試みているか否かを判断する。この過程で、受信機は、通信相手との通信を確立するために必要な情報を獲得し得る。受信装置は、その後、より高性能なヘテロダインベースの無線通信システム（より大きな電力を消費するシステムではあるが）の電源を「オン」にして、通信相手と通信する。
【００１６】
シャノン・ハートレーの定理は、指定されたＢＥＲで、データ転送速度を低下（すなわち、情報スループットの低下）を代償にして非ヘテロダイン受信機の感度を上げるための基礎を提供する。それゆえ、非ヘテロダイン受信機は、遠く離れた通信相手を正確に識別するのにより多くの時間を必要とすることがある。しかし、それより高性能な受信機、または送信機、またはトランシーバの電源がひとたび「オン」にされると、データは、より高速のデータ転送速度で、より低ＢＥＲで、交換され得る。
【００１７】
非ヘテロダイン受信機の相対的に悪いＢＥＲは、時には、選択された通信プロトコルが非ヘテロダイン受信機によって受信される信号への応答を必要とするときには特に、不用意に、より高性能な受信機（または送信機またはトランシーバ）の電源を「オン」にする結果を招くことがある。非ヘテロダイン受信機は、有効データ通信速度を増加させるか、またはＢＥＲを低下させるために、複数の、徐々に高度にかつ複雑になる変調法及びマッチング復調器（これらは、より大きな動作電力を必要とし得る）を採用することがある。それゆえ、本発明は、非ヘテロダイン受信機に利用される変調手順の階層により合成波形を提供するが、ここでは、通信プロトコルの一部として、順を追って１ビット当りのエネルギーが低くなる（ひいては、通信のデータ転送速度が高速になる）ように、複数の、順を追って動作電力が高くなるような、より高性能な無線通信回路が連続的に採用されている。この階層は、通信誤り、雑音または信号干渉によってトリガされるような、意図せぬ通信の確率を低下させる。この方法を途切れなく用いることで、つけっ放しであるが動作上待機状態にあれば別な方法で過剰な電力を消費するような無線装置回路の階層を連続的に採用することができるが、無線装置回路が低デューティサイクルで動作されている場合には、許容できないほどの通信遅延が生じることがある。
【００１８】
固定式機器と携帯型機器との通信の場合、両機器間で電池エネルギー負荷を交換することができる。それゆえ、一実施形態では、固定式機器は、携帯型機器の偽のウェイクアップの可能性を減少させるために長い情報ペイロードを持つ長い合成信号を送信し、そうすることで携帯型機器の電池エネルギーを節約することができる。さらに別の実施形態では、固定式機器は、より短い情報ペイロードを持つ短い合成信号を送信し、そうすることで自身の電池の消耗を減らす。この構成では、携帯型機器は、既に述べた実施形態と比べて偽のウェイクアップの可能性が高く、それによって電池の消耗が大きくなる。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、「超低電力」（ＥＬＰ）無線通信システム及び方法は、「多層」または「マルチティア」無線通信システムにおいて実現され得る。多層またはマルチティア無線通信システムにおいて、本発明は、通信プロトコルの一部として、順を追って通信のデータ転送速度が高速になるように、複数の、順を追って動作電力が高くなるような、より高性能な無線通信システムが連続的に採用されている階層を提供する。
【００２０】
本発明は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を考慮すると、よりよく理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】低電力送信機、ヘテロダイン受信機、及び非ヘテロダイン受信機におけるデューティサイクル［％］の関数としての無線通信システムの典型的な平均電力消費量を示す。
【図２】ＥＬＰ無線通信システムであって、電磁気通信リンクを介して互いに通信するアプライアンス１及び２１を示す。
【図３】本発明の一実施形態に従い、アプライアンス＃３に属するＥＬＰ無線装置２内のTier-1回路４及びTier-2回路３が１つの共通アンテナを共有している点を除いて、図２のＥＬＰ無線通信システムと類似であるＥＬＰ無線通信システムを示す。
【図４】本発明の一実施形態に従い、アプライアンス＃５内のＥＬＰ無線装置３２のTier-1回路３４に非ヘテロダイン受信機がなく、アプライアンス＃６内のＥＬＰ無線装置４２のTier-1回路４４に送信機がない第３のＥＬＰ無線通信システムを示す。
【図５】本発明の一実施形態に従い、アプライアンス＃７に属するＥＬＰ無線装置５２内のTier-1回路３４及びTier-2回路３が１つの共通アンテナを共有し、アプライアンス＃８に属するＥＬＰ無線装置４２内のTier-1回路４４及びTier-2回路２３が１つの共通アンテナを共有している点を除いて、図４のＥＬＰ無線通信システムと類似である第４のＬＰ無線通信システムを示す。
【図６（ａ）】本発明の一実施形態に従い、アプライアンス＃９に属するＥＬＰ無線装置６２のTier-2回路６３に送信機がなく、アプライアンス＃１０に属するＥＬＰ無線装置７２のTier-2回路７３に受信機がない点を除いて、図５のＥＬＰ無線通信システムと類似である第５のＬＰ無線通信システムを示す。
【図６（ｂ）】別の実施形態に従い、アプライアンス＃１１が、Tier-2回路８３のトランシーバ機能を果たしかつTier-1回路８４のための送信機として機能する１つの共通送信機回路８８を用いる点を除いて、図５に示したＥＬＰ無線通信システムと類似である第６のＬＰ無線通信システムを示す。
【図６（ｃ）】別の実施形態に従い、アプライアンス＃１４（素子９１）が、１つの共通送信機回路９５を用いるTier-2回路９３及びTier-1回路９４を有する点を除いて、図６（ｂ）に示したＥＬＰ無線通信システムと類似である第７のＥＬＰ無線通信システムを示す。
【図６（ｄ）】別の実施形態に従い、ａ．アプライアンス＃１６に属するＥＬＰ無線装置９２内のTier-1回路９４及びTier-2回路９３が１つの共通アンテナを共有している点、及びｂ．アプライアンス＃１５が、Tier-2回路８３のトランシーバ機能を果たしかつTier-1回路８４のための送信機として機能する１つの共通送信機回路８８を用い、アプライアンス＃１６（素子９１）が、１つの共通送信機回路９５を用いるTier-2回路９３及びTier-1回路９４を有する点を除いて、図３に示したＥＬＰ無線通信システムと類似である第８のＬＰ無線通信システムを示す。
【図７】ＥＬＰ無線通信システムのTier-1回路において低電力非ヘテロダイン受信機１００が用いられるＥＬＰ無線通信システムを示す。
【図８（ａ）】ＲＦ搬送波周波数で直接変調されている信号を受信するためのＥＬＰ無線システムの一実施形態における低電力非ヘテロダイン受信機８００を示す。
【図８（ｂ）】低雑音ＲＦ増幅器１０３を含めた図８（ａ）のＥＬＰ無線システムの変形形態である。
【図９】本発明の一実施形態に従い、ＲＦ電波強度が強くかつ雑音または干渉源が弱い環境で用いるための、振幅変調（ＡＭ）受信機回路を含むＥＬＰ無線システムを示す。
【図１０】本発明の一実施形態に従い、副搬送波で変調される信号とともに使用するためのＥＬＰ無線システムを示す。
【図１１】本発明の一実施形態に従い、ＲＦ搬送波（ｆｃ）でＦＭ変調されている信号とともに使用するためのＥＬＰ無線システムを示す。
【図１２】本発明の一実施形態に従い、バルク材料周波数弁別器を用いてＦＭ変調されているＲＦ搬送波（ｆｃ）を復調するＥＬＰ無線システムを示す。
【図１３】非常に単純な環境での使用に適したＥＬＰ無線機を示す。
【図１４（ａ）】ＲＦ周波数搬送波で直接変調されている信号のスペクトルを示す。
【図１４（ｂ）】副搬送波で変調されている信号のスペクトルを示す。
【図１５（ａ）】連続波（ＣＷ）変調を含む包絡線変調ＲＦ搬送波変調方式を示す。
【図１５（ｂ）】周波数変調またはトーン変調を含む包絡線変調ＲＦ搬送波変調方式を示す。
【図１５（ｃ）】ＯＯＫ変調を用いたＰＣＭ符号化を含む包絡線変調ＲＦ搬送波変調方式を示す。
【図１５（ｄ）】ＯＯＫ変調を用いた直接シーケンスＰＮ符号化を含む包絡線変調ＲＦ搬送波変調方式を示す。
【図１５（ｅ）】ＣＷ及びＯＯＫ方式を含む複合変調方式を含む包絡線変調ＲＦ搬送波変調方式を示す。
【図１６（ａ）】連続波（ＣＷ）変調を含む副搬送波変調による包絡線変調信号を示す。
【図１６（ｂ）】周波数変調またはトーン変調を含む副搬送波変調による包絡線変調信号を示す。
【図１６（ｃ）】ＯＯＫ変調を用いたＰＣＭ符号化を含む副搬送波変調による包絡線変調信号を示す。
【図１６（ｄ）】ＯＯＫ変調を用いた直接シーケンスＰＮ符号化を含む副搬送波変調による包絡線変調信号を示す。
【図１６（ｅ）】ＣＷ、トーン及びＯＯＫ方式を含む複合変調方式を含む副搬送波変調による包絡線変調信号を示す。
【図１６（ｆ）】ＣＷ、副搬送波トーン検出及びＯＯＫ方式を含む複合変調方式を含む副搬送波変調による包絡線変調信号を示す。
【図１７（ａ）】本発明の一実施形態に従い、Tier-1非ヘテロダイン受信機のためのエア・インタフェースを提供するために用いられ得る合成信号変調方式の３つの例のうちの１つを示す。
【図１７（ｂ）】本発明の一実施形態に従い、Tier-1非ヘテロダイン受信機のためのエア・インタフェースを提供するために用いられ得る合成信号変調方式の３つの例のうちの１つを示す。
【図１７（ｃ）】本発明の一実施形態に従い、Tier-1非ヘテロダイン受信機のためのエア・インタフェースを提供するために用いられ得る合成信号変調方式の３つの例のうちの１つを示す。
【図１８】本発明の一実施形態に従い、図１７（ｂ）の信号を復調及び復号化するのに適した非ヘテロダイン受信機を示す。
【図１９】Tier-1受信機を実現するために用いることができる非ヘテロダイン受信機のブロック図である。
【図２０（ａ）】ＥＬＰトランシーバにおける通信論理の動作を説明する２つのフローチャートを含み、それぞれ本発明に従って、１つはTier-2回路を用いて宛先フィルタリングを行い（すなわち、通信要求がTier-2回路に向けられているか否かを判断し）、もう１つはTier-1回路を用いて宛先フィルタリングを行う。
【図２０（ｂ）】通信相手であるＥＬＰ無線通信システムとの通信を非同期的に開始しようとする或るアプライアンスの通信論理の動作を説明するフローチャートである。
【図２０（ｃ）】或るＥＬＰ無線通信システムを用い、動的環境において連続的にポーリングして通信相手であるＥＬＰ無線通信システムを検出し、該通信相手であるＥＬＰ無線通信システムと協力するような、或るアプライアンスの通信論理の動作を説明する別のフローチャートである。
【図２１】本発明の一実施形態に従い、或るＥＬＰトランシーバにおける通信論理を説明するフローチャートであって、ＥＬＰトランシーバのTier-1受信機は、タイミングシステムに基づき低デューティサイクルモードで動作している。
【図２２】本発明に従い、Tier-2回路が先ず受信動作から始めるようなＥＬＰトランシーバにおける通信論理のための２つのフローチャートを示す。
【図２３】本発明の一実施形態に従い、非ヘテロダイン受信機を説明する回路図である。
【図２４】本発明の一実施形態に従い、図２３の積分型ブートストラップ検波回路の動作を説明するコンピュータシミュレーションした信号波形を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、低レイテンシの非同期通信を維持しながら低い動作電力を実現する。本発明の１つの利点は、低電力受信機が非同期通信をサポートするために必要な感度及び通信帯域幅を有するような無線通信システムである。
【００２３】
上記したように、図１は、典型的な低電力送信機と、「ヘテロダイン」受信機と、「非ヘテロダイン」受信機に対して、平均電力消費量をデューティサイクルの関数として示している。望ましい無線受信機は、中程度から適度の平均電力消費量で動作する無線受信機であるが、それは許容可能なデューティサイクルを有しているので、通信過程における過度の遅延が回避される。レイテンシを犠牲にすることなしには、デューティサイクル方式によってヘテロダイン受信機の平均電力消費量を大幅に減少させることはできない。
【００２４】
数多くの従来の低電力アナログ無線受信機は、スーパーヘテロダインベースの受信機である。そのような受信機は、電力の大部分を、局部発信器（ＬＯ）及び混合器を動作させてＲＦ入力信号を中間周波数にダウンコンバートすることに費やす。これらの受信機においては、搬送波周波数が増加すると電力消費量が増加する。ＬＯを作り出すために位相ロックループ（ＰＬＬ）を使用すれば、電力負荷をさらに増加させることになる。受信機がさらに（例えば、直接シーケンス・スペクトラム拡散｛すなわち「ＤＳＳＳ」｝変調信号を受信するために）デジタル検出器を用いる場合には、相関器のための高速ロジックが電力消費量をさらに増加させる。
【００２５】
図２は、本発明の一実施形態に従うＥＬＰ無線通信システムを示している。図２に示すように、ＥＬＰ無線装置２及び２２は、リンクを介して互いに通信する。ＥＬＰ無線装置２及び２２は各々、完全なトランシーバであるTier-1回路（それぞれ符号４及び２４によって示される）を含み、ここで、受信機部分（すなわち受信機９または２９）は「非ヘテロダイン」である。ＥＬＰ無線装置２及び２２には、Tier-2回路３及び２３も含まれる。Tier-2回路３及び２３内の受信機６及び２６は、（感度、ＳＮＲ、帯域幅またはデータ転送速度に関して）より高性能のものであり、ヘテロダイン受信機によって実現することができる。従って、Tier-1受信機９及び２９は、受信機６及び２６よりも低電力である。
【００２６】
図３は、本発明の一実施形態に従い、Tier-1及びTier-2トランシーバ３及び４が１つの共通アンテナを共有している点を除いて、図２のシステムと類似であるＥＬＰ無線通信システムを示している。より一般的には、本発明のマルチティア無線機では、ＥＬＰ無線装置内のトランシーバは、１つの共通アンテナ、複数の別々のアンテナ、または１つの多重アンテナを用いることができる。
【００２７】
図４は、本発明の一実施形態に従い、第３のＥＬＰ無線通信システムを示している。図４は、ＥＬＰ無線装置３２及び４２を含むＥＬＰ通信システムを示している。図２のＥＬＰ無線装置２のTier-1回路４とは異なり、アプライアンス＃５のTier-1回路３４には、受信機が含まれていない。アプライアンス＃６のTier-1回路４４には、送信機が含まれていない。
【００２８】
図５は、本発明の一実施形態に従い、アプライアンス＃７（素子５１）のTier-1及びTier-2回路３４及び３が１つの共通アンテナを共有している点を除いて、図４のＥＬＰシステムと類似である第４のＬＰ無線通信システムを示している。同様に、アプライアンス＃８（素子４１）内のTier-1及びTier-2回路４４及び２３も１つの共通アンテナを共有している。
【００２９】
本発明の一実施形態では、Tier-1送信機８は、負抵抗デバイス（例えば、トンネルダイオード、ガンダイオード、トラパットダイオードまたはインパットダイオード）を含む発振器を用いることによってＲＦ搬送波を生成するために、非ヘテロダイン方式を用いることができる。
【００３０】
図６（ａ）は、本発明の一実施形態に従い、アプライアンス＃９（素子６１）のＥＬＰ無線装置６２のTier-2回路６３に送信機がなく、アプライアンス＃１０（素子７１）のＥＬＰ無線装置７２のTier-2回路７３に受信機がない点を除いて、図５のＥＬＰシステムと類似である第５のＬＰ無線通信システムを示している。それゆえ、ＥＬＰ無線装置６２のTier-2回路６３は、Tier-1回路３４の送信機８を用いる。同様に、ＥＬＰ無線装置７２のTier-2回路７３は、Tier-1回路４４の受信機２９を用いる。この非対称な構成は、特定のコンパクトかつ低コストの適用形態において有用であり得る。さらに、各アプライアンスは、Tier-1回路とTier-2回路間で非対称な構成を有している。
【００３１】
図６（ｂ）は、別の実施形態に従い、ＥＬＰ無線装置８２が、Tier-2回路８３及びTier-1回路８４の双方の送信機機能を果たす１つの共通送信機回路８８を用いる点を除いて、図５に示したＥＬＰ無線通信システムと類似である第６のＬＰ無線通信システムを示している。
【００３２】
図６（ｃ）は、ルーティング用途に有用であるような別の実施形態に従い、アプライアンス＃１４（素子９１）が、１つの共通送信機回路９５を用いるTier-2回路９３及びTier-1回路９４を有する点を除いて、図６（ｂ）に示したＥＬＰ無線通信システムと類似である第７のＥＬＰ無線通信システムを示している。
【００３３】
図６（ｄ）は、アプライアンス＃１５のＥＬＰ無線装置８２内のTier-1回路８４及びTier-2回路８３が１つの共通アンテナを共有し、アプライアンス＃１６のＥＬＰ無線装置９２内のTier-1回路９４及びTier-2回路９３も１つの共通アンテナを共有している点を除いて、図３に示したＥＬＰ無線通信システムと類似であるＥＬＰ無線通信システムの好適実施形態を示している。さらに、アプライアンス＃１５（素子８１）のＥＬＰ無線装置８２内のTier-1回路８４及びTier-2回路８３は、１つの共通送信機８８を共有している。同様に、アプライアンス＃１６（素子９１）のＥＬＰ無線装置９２内のTier-1回路９４及びTier-2回路９３も１つの共通送信機９５を共有している。この構成は、従って対称的であり、例えば大規模メッシュ・ネットワークに有用である。
【００３４】
図２〜図６の各実施形態では、Tier-1回路が適度の通信帯域幅を持っており、非ヘテロダイン受信機は、無線通信相手からの非同期通信の要求（リクエスト）を確実に検出する。要求は、次のパラメータ、すなわち、データ転送速度、感度、信号雑音比、ビット誤り率、スペクトル効率及び１ビット当りのエネルギーのうちの１若しくは複数によって決定されるようにTier-1回路より高性能であるTier-2（またはより高次の）無線回路を用いて実行される後続の通信を効率的に設定するために、必要な追加情報を提供し得る。
【００３５】
図７は、Tier-1回路内で低電力の非ヘテロダイン受信機１００が用いられるようなＥＬＰ無線通信システムを示している。図７に示すように、無線信号は、アンテナ１０１を介して非ヘテロダイン受信機によって受信され、例えば離散型または分散型の同調素子を含む通信路同調素子１０２によって同調される。同調された信号は、低雑音ＲＦ増幅器１０３（任意選択）によって増幅され、ダイオード検波器ベースのＲＦ復調器１０４によって復調される。そのような検波器は、ショットキーダイオード、トンネルダイオード、バックダイオード、または金属−絶縁体−金属（metal-insulator-metal：ＭＩＭ）ダイオードなどのダイオード検波器、及びトランジスタから選択することができる。復調された信号は、その後、１０５において増幅され、１０６によって雑音／干渉を減少させるようにフィルタリングされる（任意選択）。復調されかつフィルタリングされた信号は、符号化された情報を回復しかつそれが通信相手である無線装置からの有効なウェイクアップ信号であるかどうかを判断するためにデコーダ１０７において復号化されるベースバンド信号である。
【００３６】
図７に示すＥＬＰトランシーバの一実施形態では、ＲＦ増幅器１０３は、ＲＦ増幅器として機能するようにダイオードの電流−電圧特性の負勾配領域に沿って動作するような、トンネルダイオード、ガンダイオード、トラパットダイオードまたはインパットダイオードを含み得る。この実施形態は、消費電力が低くかつよりコンパクトなレイアウトでありながら、より高い受信機感度、優れた信号雑音比を提供する。
【００３７】
さらに、トンネルダイオードは非常に鋭い非線形領域を有するので、トンネルダイオードは図７のＥＬＰトランシーバにおいて鉱石検波器１０４などの検波器として用いられることもある。トンネルダイオードの変形形態（例えばバックダイオード及びＭＩＭ｛metal-insulator- metal｝ダイオード）も同様に検波器として用いることができる。
【００３８】
図７に示すＥＬＰトランシーバの一実施形態では、ＲＦ増幅器１０３は、再生回路（すなわち正帰還を用いる）増幅器からなるものであってよい。
【００３９】
図７では、通信コントローラ１０８及びTier-2トランシーバ１０９は、ＥＬＰ無線システムの素子であるがヘテロダイン受信機１００の素子ではないことを示すために、点線で描かれている。中央演算処理装置（ＣＰＵ）１１０は、全体的な制御を提供する演算器であるが、ＥＬＰ無線システムの一部ではない。
【００４０】
ＥＬＰ無線通信システムの一実施形態では、エネルギー量の範囲内で、プログラム制御下にあるＣＰＵ（または好適にはＭＣＵ｛マイクロコンピュータユニット｝）は、「通信コントローラ」１０８や「復号化及びウェイクアップ・ロジック」１０７の機能の一部を提供することができる。
【００４１】
効率的なデータ変調方式（例えば、効率的なアナログ・デジタル変換器｛ＡＤＣ｝を用いた振幅シフト・キーイング｛ＡＳＫ｝）を以てすれば、誤り訂正技術を用いようが用いまいが、シンボル期間当たりより多くのビットを送信することができる。Tier-1のブロードキャストがより短ければ、送信機の電池負荷を減らすことができる。
【００４２】
無線通信システム内にＣＰＵ１１０が設けられているような図７に示す本発明の実施形態によれば、ＣＰＵ１１０は、カスタム集積回路、あるいは１若しくは複数のプログラミング可能な論理回路によって実装され得る。適切なプログラミング可能な論理回路は、例えば、現場でプログラミング可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または複雑なプログラミング可能な論理デバイス（ＣＰＬＤ）を含み得る。カスタム集積回路による実装では、ＣＰＵ１１０は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として提供され得る。他の実施形態は、ＡＤＣ回路を備えたマイクロコンピュータユニット（ＭＣＵ）を含み得る。
【００４３】
一実施形態では、ＲＦ復調器１０４によって検出される十分に強い出力信号は、非同期通信を開始するために通信相手によって送信される要求を表すバイナリ信号として用いられ得る。図１３は、非常に単純な環境での使用に適したＥＬＰ無線機を示している。信号を検出した時点で、Tier-2（またはより高次の）トランシーバ１０９は、通信相手と通信するように作動され得る。作動には、Tier-2トランシーバ１０９を省電力状態（例えば「ディープスリープ」または「ハイバーネート」状態）から電源「オン」または通常動作状態へ移行させることが含まれる。
【００４４】
本発明の一実施形態では、非ヘテロダイン無線受信機１００は常に動作している。本発明の別の実施形態では、非ヘテロダイン無線受信機１００は、所定のスケジュールに基づき定期的に短期間「オン」にされる（すなわち、非作動状態から作動状態に置かれる）。この作動期間は、固定期間か、タイムベースがローカル環境時刻と同期されるような固定期間（図２１を参照）か、または予め決められた擬似ランダムに割り当てられた期間かのいずれかであり得る。例えば、非ヘテロダイン無線受信機の動作は、０．１％ないし５０％のデューティサイクルにあるように選択されることができる。
【００４５】
非ヘテロダイン受信機１００の感度は、ＥＬＰトランシーバが用いられる環境によって変わることがある。通常、感度は設計パラメータであり、幾つかの範囲の感度のうちの１つを用いることができる。例えば、本発明の一実施形態では、受信機感度は−４０ｄＢｍより良好であることができる。別の実施形態では、より制限的な条件が、受信機により高い（例えば−６０ｄＢｍより良好な）感度を与えることがある。
【００４６】
無線信号は、無線周波数搬送波（ｆｃ）で直接変調され得る。図８（ａ）は、ＲＦ周波数搬送波（ｆｃ）で直接変調されている信号を受信するためのＥＬＰ無線システムの一実施形態における低電力非ヘテロダイン受信機８００を示している。ＲＦ周波数搬送波で直接変調されている信号のスペクトルを図１４（ａ）に示す。非ヘテロダイン受信機１００と比較すると、非ヘテロダイン受信機８００にはＲＦ増幅器１０３が存在しない。検波器１０４は、ベースバンド信号を回復する。無線信号は搬送波信号で直接変調されているので、この時点で通信要求が検出され得る。感度を上げるために、回復された信号は、１０７で復号化される前に１０５によって増幅される。信号検出の結果によって、Tier-2トランシーバ１０９を用いるか否かが決定される。受信機１００（低電力ＲＦ増幅器１０３を含む）は、より高い粒度を提供する。マルチティア回路の各ティアは、同一または異なる搬送波周波数及び周波数スペクトルを用いるものであってよい。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＥＬＰ無線システムの変形形態であり、低雑音ＲＦ増幅器１０３を含んでいるので、より高い受信機感度が得られる。
【００４７】
図９は、本発明の一実施形態に従い、ＲＦ電波強度が強くかつ雑音または干渉源が弱い環境で用いるための、振幅変調（ＡＭ）受信機回路を含むＥＬＰ無線システムを示している。図９では、低雑音増幅器１０３、増幅器１０５及びフィルタ１０６を提供する必要がない。パーツがより少なく、方式がより単純であるので、この低コストシステムは、非同期通信要求に応答することができ、かつ高性能で電力効率の良いTier-2トランシーバを作動させることができる。
【００４８】
多くの場合、増幅器雑音を考慮して、信号は先ず副搬送波（サブキャリア）周波数（ｆｓｃ）で変調され、それがさらに搬送波信号で変調される。副搬送波で直接変調された信号のスペクトルを図１４（ｂ）に示す。図１０は、本発明の一実施形態に従い、副搬送波で変調された信号とともに使用するためのＥＬＰ無線システムを示している。図１０に示すように、図８（ａ）に関して既に上記した方法で、搬送波信号が、検波器１０４、増幅器１０５及びフィルタ１０６によって、それぞれ検出され、増幅され、フィルタリングされる。回復された信号１６０は、副搬送波（ｆｓｃ）で変調されているが、１６１によって復調される。第２の復調器１６１は、例えば周波数弁別器であってよい。第２の復調器１６１もまた、復調が副搬送波信号でなされる点を除いて、上記した復調器のうちの任意のものであってよい。
【００４９】
増幅器１０５は、従来の増幅器または正帰還を用いる再生回路であってよい。
【００５０】
要求情報を副搬送波周波数で変調すると、搬送波での直接変調によって或るレベルのロバストネスが与えられるが、それにもかかわらず変調方式は適度に単純であり、１／ｆ雑音を除去する。そのような雑音排除性は、増幅器が低電流で動作する状況では、特に重要である。副搬送波は、大きなパワーペナルティを発生させることなく、ヘテロダイン受信機を用いて復調されることができる。その理由は、副搬送波（ｆｓｃ）のための局部発信器は、ＲＦ搬送波（ｆｃ）よりもずっと低い周波数であり、従って、ＲＦ搬送波周波数に特有である大きなパワーペナルティを課さないからである。さらに、ヘテロダインベースの副搬送波復調器は、入力信号電力が十分に強いときのみ電力を供給され得る。
【００５１】
本発明によれば、低電力無線受信機は、ヘテロダイン原理を用いずに周波数変調（ＦＭ）ＲＦ搬送波を復調することができる。図１１は、本発明の一実施形態に従ってＦＭ変調されたＲＦ搬送波（ｆｃ）を復調するＥＬＰ無線システムを示している。図１１に示すように、信号は、周波数弁別器または急峻なエッジを有するフィルタ２０４によって復調される。周波数弁別器２０４は、個別部品またはバルク材料フィルタ（例えば弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタや圧電性結晶）によって実現され得る。図１２は、本発明の一実施形態に従い、バルク材料周波数弁別器を用いてｆｃを復調するＥＬＰ無線システムを示している。
【００５２】
高レベルの雑音または干渉が存在する環境では、上記した非ヘテロダイン受信機回路は偽のウェイクアップ・イベントを発生させることがあり、これはエネルギーを無駄にする不要なTier-2（またはより高次の）無線回路の作動につながる。そのような偽のウェイクアップ・イベントは、第１の復調器に適合する多くの変調方式のうちの任意のものを用いて情報を適切に変調することによって回避することができる。適切な変調方式には、以下のものが含まれるが、これらに限定されるものではない。
ａ．１若しくは複数の周波数を用いたＡＭ変調−増幅器、狭帯域フィルタ及び検波器を含む受信機を必要とする；
ｂ．ＡＭ変調されている搬送波の低速ＦＭ変調−例えば、受信機はＦＭ変調を検波し、搬送波で変調されている埋め込みデジタルデータを復号化する；
ｃ．ＡＳＫを用いたデジタルデータ符号化−この技術の下では、デジタルデータは搬送波信号の振幅変動として符号化される（例えば、４値の符号化方式は１シンボル当たり２ビットを表し、８値の符号化方式は１シンボル当たり３ビットを表す）；
ｄ．オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）を用いたデジタルデータ符号化−このＡＳＫの一般的な形態では、搬送波信号の存在がバイナリ「１」を符号化し、搬送波信号の不在（または振幅の減少）がバイナリ「０」を符号化する（「トーンの有無」）。電力を節約するために、デジタルデータは、低速論理回路または減速モードで動作する中央演算処理装置（例えばＣＰＵ１１０）を用いて復号化され得る；
ｅ．周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）を用いたデジタルデータ符号化−搬送波信号の周波数の離散変化としてデジタルデータが符号化される点を除いてＡＳＫと類似である技術；
ｆ．パルス幅変調（ＰＷＭ）−時間情報に変調したパルス幅を有する方形波が、波形の平均値の変化に従って検出され得る；
ｇ．パルス位置変調（ＰＰＭ）−パルス位置変調方式では、Ｍビットが、対応する２Ｍ個の可能な時間シフトのうちの１つ分だけ時間的にシフトされた１つの送信パルスで符号化される；
ｈ．パルス符号変調（ＰＣＭ）−パルス符号変調方式では、バイナリビットの符号語を用いて搬送波または副搬送波信号が（例えばＯＯＫ変調を用いて）変調される；
ｉ．パルス振幅変調（ＰＡＭ）−パルス振幅変調方式では、メッセージ情報が、一連の信号パルスの振幅で符号化される；
ｊ．ＰＮ符号化−典型的には、「直接シーケンス」符号化方式では、擬似ランダム雑音（ＰＮ）系列の複数のビットが、搬送波または副搬送波を（例えばＯＯＫ方式で）変調する。
ｐ１６
【００５３】
さらに、ｉ）パリティまたは誤り訂正符号（ＥＣＣ）符号化データや、ｉｉ）前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号化データなどの誤り訂正技術を用いて、送信データに対するロバストネスを強化することができる。
【００５４】
図１５（ａ）ないし図１５（ｅ）は、複数の包絡線変調ＲＦ搬送波変調方式を示しており、図１５（ａ）の連続波（ＣＷ）と、図１５（ｂ）の周波数変調またはトーン変調と、図１５（ｃ）のＯＯＫを用いたＰＣＭ符号化と、図１５（ｄ）のＯＯＫを用いた直接シーケンスＰＮ符号化と、図１５（ｅ）のＣＷ及びＯＯＫ方式を含む複合方式とを含む。図１５（ａ）ないし図１５（ｅ）では、ダイオード検波器（例えば、図７のダイオード検波器１０４）において変調された波形及び出力された波形が示されている。図１５（ｂ）〜図１５（ｄ）において、情報が搬送波包絡線上で変調されているところには、デジタル検出器（例えば、図７のデコーダ１０７）の出力波形も示されている。
【００５５】
図１５（ｃ）ないし図１５（ｅ）に示すパルス符号変調（ＰＣＭ）、振幅シフト・キーイング（ＡＳＫ）、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）などのデジタルデータ変調方式において、信号は、時間軸上に広がるシンボルの列を含むことに留意されたい。ＯＯＫ変調の場合、シンボルは「０」または「１」のいずれかに相当する。しかし、ＡＳＫ変調方式を用いる利便性の１つとして、線形受信機及び良好なＳＮＲを必要とするものの、各シンボル期間において２ビット以上の情報を送信することができることが挙げられる。
【００５６】
図１６（ａ）ないし図１６（ｆ）は、副搬送波変調による複数の包絡線変調信号を示しており、図１６（ａ）の連続波（ＣＷ）、図１６（ｂ）の周波数変調またはトーン変調と、図１６（ｃ）ＯＯＫを用いたＰＣＭ符号化と、図１６（ｄ）のＯＯＫを用いた直接シーケンスＰＮ符号化と、図１６（ｅ）のＣＷ、トーン及びＯＯＫ方式を含む複合変調方式と、図１６（ｆ）のＣＷ及びｆｓｃ周波数検出を伴い、低周波数トーン変調がなく、ＯＯＫ変調方式が続く複合変調方式（例えば、擬似ランダム雑音（ＰＮ）符号変調及びデータ）とを含む。復調器出力及びデコーダ出力信号も示されている。
【００５７】
本発明のマルチティア無線システムでは、シグナリング（すなわち波形）が最初に非ヘテロダイン受信機向けの「ウェイクアップ・フレンドリーな」変調を用いるように設計され得る。適切な変調には、エネルギーセンス（energy sense）、長いトーン及び長いＰＮ系列が含まれる。比較的単純な変調の機能は、非ヘテロダイン受信機をトリガして、その動作モードをより高利得に変更するか、または非ヘテロダイン受信機における電力消費量の増加という代償を払って異なるフィルタまたは復調器を作動させることである。
【００５８】
本発明のマルチティア無線システム内のＡＭ受信機は、１つの合成信号すなわち変調波形を提供するために複数の検波器を含み得る。適切な変調は、次の変調方式のうちの１若しくは複数（データは、典型的にはＯＯＫまたはＡＳＫとして符号化される）を含み得る。
ａ．エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）または副搬送波周波数検出（ノッチフィルタを用いて）；
ｂ．搬送波エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）、副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）；
ｃ．搬送波エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）、副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、データ；
ｄ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、データ；
ｅ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）；
ｆ．搬送波エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）、副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）；
ｇ．搬送波エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）、データ；
ｈ．搬送波エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）、副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）、データ；
ｉ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）、データ；
ｊ．搬送波エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）、シングルトーン；
ｋ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、シングルトーン；
１．搬送波エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）、シングルトーン、データ；
ｍ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、シングルトーン、データ；
ｎ．搬送波エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）、シングルトーン、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）；
ｏ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、シングルトーン、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）；
ｐ．搬送波エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）、シングルトーン、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）、データ；
ｑ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、シングルトーン、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）、データ。
ｒ．搬送波エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）、時系列順の複数のトーン；
ｓ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、時系列順の複数のトーン；
ｔ．搬送波エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）、時系列順の複数のトーン、データ；
ｕ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、複数のトーン、データ；
ｖ．搬送波エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）、時系列順の複数のトーン、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）；
ｗ．副搬送波エネルギーセンス（ＣＷ変調）、時系列順の複数のトーン、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）；
ｘ．搬送波エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）、時系列順の複数のトーン、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）、データ；
ｙ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、時系列順の複数のトーン、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）、データ；
ｚ．搬送波エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）、同時に複数のトーン；
ａａ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、同時に複数のトーン；
ｂｂ．搬送波エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）、同時に複数のトーン、データ；
ｃｃ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、同時に複数のトーン、データ；
ｄｄ．搬送波エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）、同時に複数のトーン、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）；
ｅｅ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、同時に複数のトーン、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）；
ｆｆ．搬送波エネルギーセンス（搬送波ＣＷ）、同時に複数のトーン、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）、データ；
ｇｇ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、同時に複数のトーン、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）、データ；
ｈｈ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）；
ｉｉ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）、データ；
ｊｊ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、シングルトーン、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）；
ｋｋ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、シングルトーン、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）、データ；
１１．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、時系列順の複数のトーン、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）；
ｍｍ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、時系列順の複数のトーン、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）、データ；
ｎｎ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、同時に複数のトーン、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）；及び
ｏｏ．副搬送波エネルギーセンス（副搬送波ＣＷ）、同時に複数のトーン、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）と組み合わせた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）、データ。
【００５９】
本発明の非ヘテロダイン無線受信機は、次の技術のうちの１若しくは複数を用いてさらに干渉信号をフィルタリングし得る。
ａ．１若しくは複数のトーンを用いてサブ変調されたＲＦ搬送波信号の使用、
ｂ．所望のトーンを選択するための１若しくは複数の狭帯域フィルタ（ナローフィルタ）の使用、
ｃ．圧電性結晶に基づき所望のトーンを選択するための１若しくは複数の狭帯域フィルタの使用、
ｄ．圧電性結晶に基づき不要なトーンを受け取り検出閾値を決定するための１若しくは複数の狭帯域フィルタの使用。
【００６０】
本発明の非ヘテロダイン無線受信機は、複数の個別符号を有するデジタルデータを搬送する変調信号を用いてさらに干渉信号をフィルタリングし得る。適切な符号には、次のうちの１若しくは複数が含まれる。
ａ．独立型パルス符号変調（ＰＣＭ）符号、
ｂ．個別受信機ＩＤに対応するパルス符号変調（ＰＣＭ）符号（インスタンスモデル）、
ｃ．情報タイプに対応するパルス符号変調（ＰＣＭ）符号（すなわち情報サブスクリプションモデル）。
【００６１】
本発明の非ヘテロダイン無線受信機は、誤り低減のための変調されかつデジタル符号化された信号を用いて、さらに干渉信号をフィルタリングし得る。任意の誤り訂正符号は、非ヘテロダイン無線受信機とともに用いられ得る。訂正符号のいくつかの例には、（ａ）前方誤り訂正（ＦＥＣ）を有するデータビットストリーム及び（ｂ）擬似ランダム雑音（ＰＮ）拡散符号を有するデータビットストリームが含まれる。
【００６２】
図面にはっきりと示されてはいないが、他の機能素子には、例えば電圧制御発振器（ＶＣＯ）が含まれ得る。ＶＣＯは、周波数変調（ＦＭ）回路、周波数合成において、並びに周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）及び位相変調（ＰＭ）などのデジタル用途において、習慣的に用いられる。共通、すなわちマルチティア無線システムによって共有され得る他の機能素子は、制御またはシーケンシング（順序付け）論理回路である。
【００６３】
以下は、同様に本発明のマルチティア階層的無線システムにおいて共有され得る機能素子の例である。
ａ．低雑音無線周波数（ＲＦ）増幅器、
ｂ．ＲＦ電力増幅器、
ｃ．局部発信器、
ｄ．電圧制御発振器（ＶＣＯ）、
ｅ．位相ロックループ（ＰＬＬ）、
ｆ．増幅器、
ｇ．制御／シーケンシング・ロジック及び制御／シーケンシング論理回路、
ｈ．電圧調整器、
ｉ．電源、
ｊ．アンテナ、
ｋ．フィルタ。
【００６４】
デジタル復号化は、ウェイクアップ（すなわちターン「オン」）信号のための受信機ＳＮＲを増加させる効果的な方法である。非常に小さな（最良の場合でも、たったの１ビット）データペイロードのみが受信される必要があるならば、別の検波器によって復号化されることができる変調のための中程度の通信帯域幅のトレードオフ（すなわち、シャノン・ハートレーの定理内でのＳＮＲの獲得）と、Tier-1及びTier-2双方の受信機通信路の通信範囲感度のマッチングとによって、液晶検波器ベースの受信機の適度の感度を増加させることができる。
【００６５】
図１７（ａ）、図１７（ｂ）及び図１７（ｃ）は、本発明の一実施形態に従って、Tier-1非ヘテロダイン受信機のためのエア・インタフェースを提供するために用いられ得る合成信号変調方式の３つの例を示している。このエア・インタフェースの１つの利点は、ロバストでかつ柔軟性がある一方で、簡素でかつ実装が容易であることである。これら３つの例は、既に図１５（ａ）、図１６（ｅ）及び図１６（ｆ）として示したような、複合変調方式である。図１７（ａ）では、複合変調は、長いＣＷパルスをＲＦ搬送波信号上で直接変調し、続いて、ＰＣＭ／ＯＯＫ変調によりＰＣＭ符号化データがＯＯＫによってＲＦ搬送波上で変調される。図１７（ｂ）では、複合変調方式は、長いＣＷパルスを副搬送波信号上で変調し、続いて、或る周期の周波数変調またはトーン変調を副搬送波信号上で、その後ＰＣＭ／ＯＯＫ変調を副搬送波信号上で変調する。図１７（ｃ）では、複合変調方式は、長いＣＷパルスを副搬送波信号上で変調し、その後、副搬送波信号での低周波数トーン変調を行わずに直接ＰＣＭ／ＯＯＫ変調する。この方法は、検出のために副搬送波のトーンそのものを用いる。３つの場合全てにおいて、長いＣＷパルスは、たとえ信号雑音比状態が悪くても、低電力アナログ検波器（例えばダイオード検波器）によって容易に分解されることができる。周波数変調またはトーン変調も、周波数弁別器を用いて容易に検出されることができる。これらのアナログ検波器による検出が成功すると、信号のＰＣＭ／ＯＯＫ部分におけるデジタルデータを受信するようにデジタル検出器が作動され得る。
【００６６】
あるいは、ＰＣＭ／ＯＯＫ変調方式の代わりに、データは、任意の振幅変調または位相／周波数変調されたベースバンド信号においても符号化され得る。デジタルデータ符号化は、より高い信頼性を提供する。データパケットは、誤り検出、誤り訂正またはその両方のために、１若しくは複数のデータ完全性技術、例えば、パリティ、ハミング、あるいは誤り訂正符号（ＥＣＣ）または前方誤り訂正（ＦＥＣ）を用いて、符号化され得る。
【００６７】
図１８は、本発明の一実施形態に従って、図１７（ｂ）の信号を復調及び復号化する際に用いるのに適したＥＬＰ受信機を示している。図１８に示すように、副搬送波変調信号は、電力検出器１８０１、トーン検出器１８０２及びデジタル検出器１８０３を用いて、順次に復調及び復号化される。各検出器はそれより前の復調または復号化回路より複雑であるが、各検出器は前の復調または復号化回路よりも多くの電力を要求（例えば、より高電流を要求）している。電力検出器１８０１は、長い副搬送波ＣＷパルスを検出する。トーン検出器１８０２は、信号のトーン変調部分を検出する。デジタル検出器１８０３は、信号のＰＣＭ／ＯＯＫ部分を復号化する。
【００６８】
図１８に示すように、最初は、電力検出器１８０１のみに電力が供給される。トーン検出器１８０２及びデジタル検出器１８０３は共に、省電力状態にある。長い副搬送波ＣＷパルスが（例えばダイオード検波器を用いて）検出されると、電力検出器１８０１は、トーン検出器１８０２の出力を上げる（パワーアップさせる）。（例えば周波数弁別器を用いて）トーン検出器１８０２によって周波数変調を検出することで、真正な通信要求が受信されることをさらに保証する。トーン検出器１８０２は、その後、デジタル検出器１８０３の出力を上げる。図１８に示すように、デジタル検出器１８０３は、符号化されることになる個々のビットを識別するためのビットスライサ１８１１と、シフトレジスタ１８１２と、受信したビットとストアされた所定の符号語とのマッチングのための比較器／相関器１８１３と、受信信号をさらに処理するためにより複雑な回路（例えば、ヘテロダイン受信機、ＭＣＵまたはＡＤＣなどのTier-2受信機）の出力を上げるための論理回路１８１４とを含む。比較器／相関器１８１３は、受信データを、受信機に割り当てられた識別コードと比較するために用いられることもある（ＩＤは、ＰＮ符号の形であってもよい）。マッチすることは、通信要求がその受信機に向けられていることを示している。その後、Tier-2受信機は、要求された通信の実行を引き継ぐことができる。
【００６９】
一実施形態では、電力検出器１８０１は、低電流レベル（例えば約０．１μＡ）で動作する。トーン検出器１８０２は、動作のために相対的により大きな電流（例えば〜１０μＡ）及び相対的により長い期間（例えば１ｍｓ）を必要とする。デジタル検出器１８０３は、動作のためにさらに大きな電流（例えば４０μＡ）及びさらに長い期間（例えば約１０ｍｓ）を必要とする。所要電力のこの漸進的増加は、非常に低デューティサイクルにおいてではあるが、総電力フットプリントの増加をずっと小さいものにする。
【００７０】
図１９は、本発明のさらに別の実施形態に従って、図１７（ｃ）の信号を復調及び復号化する際に用いるのに適したＥＬＰ受信機を示している。（注：図１８及び図１９のに同種の素子には同じ符号が割り当てられているので、以下の段落では繰り返しを避けるためにそれらの動作について説明しない。）図１９に示すように、副搬送波変調信号は復調器１８０２ａを用いて順次に復調及び復号化され、ｆｓｃトーン復号化／ウェイクアップ論理回路は１８０２ｂであり、デジタル検出器は１９０３である。１８０２ａは、副搬送波を復調し、やはりウェイクアップ論理回路１８０２ｂによって用いられるベースバンド信号を生成する。１８０２ｂも、副搬送波のエネルギーを測定する。１８０２ｂは、本質的に、副搬送波周波数ｆｓｃ向けに同調されている狭帯域フィルタからの副搬送波エネルギーを測定することに留意されたい。ｆｓｃが、図１８に示す実施形態で用いられるトーン変調よりも、通常ずっと高い周波数であり、トーン検出器１８０２ｂによって処理されるので、測定が早いことは、当業者には理解されるであろう。１つの例示的な実施形態では、副搬送波周波数ｆｓｃは約１００ｋＨｚであり得るが、図１８のトーン変調は約１０ｋＨｚであり得る。トーン復号化及びウェイクアップ論理回路１８０２ｂは、ビットスライサ１８１１及びデジタル検出器１９０３の出力を上げる。デジタル検出器１９０３は、外部クロック信号１９０５を受信するシフトレジスタ１８１２を含む。図１８と同様に、相関器１８１３及びウェイクアップ論理回路１８１４は、信号のＰＮ部分を復号化し、ＣＰＵ及びTier-2無線機の出力を完全に上げる。これに加えて、デジタル検出器１９０３内のシフトレジスタ１８１２は、ＣＰＵによってさらに処理されるためにメモリにストアされることができるような合成波形であるＰＮ符号に続くデータペイロードを受信するデータバッファ１９０４を作り出す。
【００７１】
図１９に示した実施形態に従うＥＬＰ受信機回路にはスイッチ１９１０も含まれており、スイッチ１９１０は、アンテナ１０１からの信号が、通信路同調素子１０２を通過した後、検波器１０４を通過する前に、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１０３によって予め増幅されることができるようにする。真正な通信要求が受信されかつTier-2受信機の出力が完全に上がったことが確認された時点で、スイッチ１９１０が作動される。この配置は、低エネルギー消費量で、通信のためのＳＮＲが高められるが、その理由は、ＬＮＡ１０３の出力は、信号が非ヘテロダイン受信機の全てのステージ（段）によって有効にされたときにしか上がらないからである。ＳＮＲが高められると、より大きな通信路容量が生じるので、より高い受信データビットレートと、優れたＢＥＲを得ることができる。
【００７２】
図２０（ａ）は、ＥＬＰトランシーバにおける通信論理回路の動作を説明するための２つのフローチャートを含み、それぞれ本発明に従って、１つはTier-2回路を用いて宛先フィルタリングを行い（すなわち、通信要求がTier-2回路に向けられているか否かを判断し）、もう１つはTier-1回路を用いて宛先フィルタリングを行う。図２０（ａ）（ｉ）に示すように、ステップ２００１において、ＥＬＰトランシーバは、休止状態（例えば、Tier-1回路内のエネルギー検出器のみに電力を供給されているリッスンモード）にある。ＥＬＰトランシーバは、エネルギー検出器の出力値が閾値を超えるまでこの状態のままである（ステップ２００２）。図２０にステップ２００４〜２００８として示すような手順２００３において、ＥＬＰトランシーバは、受信信号において次の信号特徴量を分解するように次に高いレベルの検出器を作動させる。ステップ２００４では、次に高いレベルの検出器が作動され、それによりタイマー及び閾値も必要に応じて設定され得る（ステップ２００５）。次の信号特徴量を分解することなくタイマーが期限切れとなったら、この次のレベルのＥＬＰ検出器は停止され、ＥＬＰトランシーバはステップ２００１へ戻る。ステップ２００７では、タイマーが期限切れとなる前に、この次のレベルの検出器は、そこに割り当てられた信号特徴量が分解された（すなわち、検出器の閾値に到達する）かどうかを判断する。検出器の閾値に到達したとき、タイマーはリセットされ（ステップ２００８）、ＥＬＰトランシーバは、第３のレベルの検出を作動させる。このようにして、信号に関する規則に応じて、多くの連続的により複雑な検出器があり得、各検出器は、連続的な信号特徴量の検出を実行する。そのような検出器は各々、手順２００３に関して上記した形式の手順（図２０（ａ）（ｉ）に手順２００９として示されている）に従うことになるであろう。デジタルデータの復号化（例えばＰＣＭ／ＯＯＫ符号化データまたはＡＳＫ符号化データ）がTier-1回路において行われることもある（ステップ２０１０）。
【００７３】
ＥＬＰトランシーバのTier-1回路によって分解される全ての信号特徴量が分解されると、Tier-1回路はディセーブルにされる（ステップ２０１１）。ステップ２０１２では、Tier-2回路が作動させられる。作動後に、ＥＬＰトランシーバは、Tier-2回路を用いてメッセージをブロードキャストして通信要求について問い合わせを行い、自身のステータス情報を通信リクエスタに供給し得る（ステップ２０１３）。Tier-2回路は、その後、通信リクエスタからのメッセージの受信（ステップ２０１４）を待つ。ステップ２０１５では、宛先フィルタリングが行われる（すなわち、リクエスタは、このＥＬＰトランシーバがその意図した通信相手であるか否かを示すためにメッセージを送信し得る）。ＥＬＰトランシーバとの通信が意図されていなければ、ステップ２０１９で、Tier-2回路が停止され、Tier-1回路が再び作動されるので、ＥＬＰトランシーバは状態２００１へ戻り得る。そうでなければ、ＥＬＰトランシーバは、通信リクエスタとのメッセージ交換を開始する（ステップ２０１６）。通信が完了すると、Tier-2回路は停止される（ステップ２０１７）。これらの通信システムにおいては、ＥＬＰトランシーバは、ステップ２０１６で実行される通信を介して要求されるサービスを提供するアプライアンスの一部である。ステップ２０１８では、アプライアンスは、要求されたサービスを提供する（例えば、ガレージドアを開ける）。宛先フィルタリングのためにより高出力のTier-2受信機が用いられるので、当業者は、図２０（ａ）（ｉ）に関与する論理ステップが、上記のように、或る領域のより多くの電力消費量を受信装置に与えることを理解するであろう。
【００７４】
図２０（ａ）（ｉｉ）は、Tier-1回路を用いて宛先フィルタリングを行うようなＥＬＰトランシーバにおける通信論理回路のためのフローチャートである。図２０（ａ）（ｉｉ）では、ステップ２００１〜２００９によって示されるように、図２０（ａ）（ｉ）と実質的に同じ方法で信号特徴量の検出を進めることができる。Tier-1回路を用いてデジタルデータが交換されるとき（ステップ２０５１）、通信リクエスタは、デジタルデータ内に、その意図した通信相手及び／または通信要求に関する他のコンテクスト情報を指定することができる。これは、例えば、一般的なブロードキャスト・イベント、通知、警告メッセージ、または近接性発見メッセージなどの通信の目的を符号化するメッセージを含むものであってよい。ステップ２０５２では、ＥＬＰトランシーバは、それが意図した通信相手であるか否かと、応答する必要があるか否かとを（コンテクスト情報に基づいて）判断する。否であれば、ＥＬＰトランシーバはステップ２００１へ戻る。そうでなければ、Tier-1回路は停止され（ステップ２０１１）、Tier-2回路は作動される（ステップ２０１２）。Tier-2回路を用いた宛先フィルタリングは行われないので、ステップ２０１３〜２０１５は除外される。それに続く動作は、実質的に上記したステップ２０１６〜２０１９に従う。当業者は、図２０（ａ）（ｉｉ）に関与するステップが、或る領域のより多くの電力消費量を送信装置に、より少ない電力消費量を受信装置に、それぞれ与えることを理解するであろう。
【００７５】
Tier-1回路における宛先フィルタリングは、偽のウェイクアップの呼び出し（コール）を回避するのにより効率的であり得るが、それにはTier-1レベルでのより複雑なデジタルデータ処理回路が必要とされる。データペイロード内の付加的なコンテクスト情報は、Tier-2回路を用いることによって応答する必要性をさらに最小限に抑えることができ（例えば、繰り返しのブロードキャストであったり優先度が低かったりすれば、一方向の通知）、あるいはTier-2回路との通信を促進するための情報（例えば、ＲＦ通信路、暗号化方法、時間遅延、タイムスロットなど）を提供することができる。
【００７６】
図２０（ｂ）は、送り先のアプライアンスとコンタクトを取ろうとする或るＥＬＰ無線通信装置の動作を説明するためのフローチャートである。ＥＬＰ無線装置は、マルチティア・アーキテクチャを用い、それによってTier-1送信機は送り先のアプライアンスとの最初の通信を確立する。ＥＬＰ無線装置は、最初に、遠く離れたＥＬＰ無線装置との通信が必要になるのを待つ（ステップ２０６０）。ＥＬＰ無線装置は、通信する必要があれば、Tier-1送信機の出力を上げ（ステップ２０６１）、複数のパラメータを設定する（ステップ２０６２）。ＥＬＰ無線装置は、合成信号を形成して通信相手に送信する（ステップ２０６３）。ＥＬＰ無線装置は次に、Tier-2無線機を用いて受信メッセージをリッスンする（ステップ２０１２）。「パケット−リッスン間隔（Packet-Listen interval）」タイマーが開始され（２０６４）、その期間中Tier-2無線機は、潜在的な通信相手からの応答信号の受信を待ちかつリッスンする。通信相手からの応答が受信されたら、意思決定ステップ（２０６６）により、ＥＬＰ無線装置はTier-2メッセージ・シーケンスの実行（２０６６）に経路指定され、その後、Tier-2無線機はオフにされ（ステップ２０１７）、装置またはアプライアンスの機能が実行される（例えば、ガレージドアを開けるか、または別の装置をロック解除する）。アプライアンスの機能が完了した後に、ＥＬＰ無線システムはステップ２０６０へ戻る。
【００７７】
ステップ２０６６において、所定時間内にＥＬＰ通信相手からのデータが受信されなければ、Tier-2無線機はオフにされ（ステップ２０１７）、「リトライ・カウント（Retry-Count）」カウンタがインクリメントされる（２０６７）。「リトライ・カウント」が、「リトライ・リミット（Retry-limit）」パラメータによって設定された限界に達したら、通信相手は到達不可能であると考えられ、機能設計要件により例外処理が行われ、ＥＬＰ無線装置はステップ２０６０へ戻る。リトライカウンタがその限界に到達しない限り、ＥＬＰ無線機は、（２０６１）で始まるTier-1送信機に電力を供給する新しいシーケンスをリトライ（再試行）する前に、「リトライ遅延間隔（retry delay interval）」が経過するのを待つ（ステップ２０７０）。
【００７８】
図２０（ｃ）は、Tier-1受信機を備えた別のＥＬＰ無線通信装置との近接性を検出しかつ該別のＥＬＰ無線通信装置と通信することができるＥＬＰ無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。これは、複数の装置が通信範囲に出たり入ったりするときに装置同士の相対位置に関与する動的環境に特有である。フローチャートによって説明されている手順は、パラメータ「パケット−リッスン間隔（packet-listen interval）」及び「近接ポーリング間隔（proximity poll interval）」をセットすることによって開始する（ステップ２０７０）。近接ポーリング間隔が経過するのを待った（ステップ２０７１）後、Tier-1送信機はオンにされ（ステップ２０６１）、合成信号が送信される（ステップ２０６３）。Tier-2無線機はオンにされ（２０１２）、「パケット−リッスン間隔」にわたって、通信範囲内の或る通信相手からの潜在的な通信をリッスンしようと試みる（２０６４）。この期間中に別のＥＬＰ無線装置からの有効な応答が受信されたら（２０６５）、Tier-2メッセージ・シーケンスを実行する決定がなされ（２０６６）、Tier-2無線機をオフにし（２０１７）、設計要件によりアプライアンスの機能を実行する（ステップ２０１８）。有効な応答が届かなければ、Tier-2無線機は直ちにオフにされ（ステップ２０１７）、システムはステップ２０７１へ戻って次の近接ポーリング間隔が経過するのを待つ。
【００７９】
図２１は、本発明の一実施形態に従い、低デューティサイクルでのTier-1受信機の動作に関与するタイミングシステムに基づくＥＬＰトランシーバの動作を説明するためのフローチャートを示している。図２１に示すように、ＥＬＰトランシーバには、外部タイミングメッセージにおいて受信される時間ベースの信号が含まれる。ＥＬＰ無線通信トランシーバの一実施形態では、そのような外部タイミングは、通信相手若しくはローカル環境内の別の装置またはクロックによって提供され得る。最初に、ステップ２１０１において、ＥＬＰトランシーバは、クロック同期をセットする。クロック同期タイマーが期限切れとなったら（ステップ２１０２によって確認されるように）、ＥＬＰトランシーバはTier-2受信機回路を作動させ、受信機タイマーをセットする（ステップ２１０３）。Tier-2受信機タイマーが期限切れとなる前に（ステップ２１０４によって確認されるように）、Tier-2受信機はタイミングメッセージをチェックする（ステップ２１０５）。タイミングメッセージを受信せずにTier-2受信機タイマーが期限切れとなったら、ＥＬＰトランシーバはTier-2受信機を停止し（ステップ２１０８）、ステップ２１０２へ戻る。そうでなければ（すなわち、タイミングメッセージが受信されたら）、受信機タイミングクロックが、タイミングメッセージにおいて受信される環境時刻と同期するように同調され（ステップ２１０７）、Tier-2受信機回路が停止され（ステップ２１０８）、ＥＬＰトランシーバはステップ２１０２へ戻る。
【００８０】
クロック同期の動作と同時に、Tier-1受信機回路は、「ポーリング割り込み（poll interrupt）」周期毎に（環境のタイムベースと同期したままでいるクロックを用いて）周期的に作動され、ＥＬＰウェイクアップ合成波形ブロードキャストのためにポーリングを行う（「ポーリング割り込み」；ステップ２１１０〜２１１２）。環境内の他のＥＬＰトランシーバが該ＥＬＰトランシーバのTier-1受信機をオンにしたときにブロードキャストが開始されることを確実にすることは、ブロードキャストを行う側の責任である。Tier-1回路が作動される（ステップ２００１）前に、ステップ２１１２において、Tier-1受信機回路のためのデューティサイクルタイマーは、Tier-1回路が当該周期の間、確実に動作可能なままであるようにセットされる。デューティサイクルタイマーが期限切れとなる前に、Tier-1回路は、図２０（ａ）に関して上記した方法で、信号特徴量を分解し、Tier-1デジタルデータ処理を行う。従って、図２０（ａ）で行われる信号分解のステップに対応する図２１のTier-1回路における信号分解のステップ（例えばステップ２００１〜２０１２）には、同じ符号が与えられている。Tier-1受信機における一連の動作が完了すると、Tier-2受信機は作動され、Tier-2受信機タイマーがセットされる（ステップ２１１４）。Tier-2受信機タイマーは、Tier-2受信機回路宛先フィルタリングが行われる間隔を提供する。具体的には、意図した通信相手を識別する通信リクエスタからメッセージが受信される。ステップ２１１５及び２１１６では、通信リクエスタからのメッセージを受信せずにTier-2受信機タイマーが期限切れとなったら、ＥＬＰトランシーバはステップ２１１３へ戻る。そうでなければ（すなわち、そのようなメッセージが受信される）、ＥＬＰトランシーバはTier-2受信機タイマーをリセットし（ステップ２１１７）、それが意図した通信相手かどうかを判断する（ステップ２１１８）。もしそうであれば、データ通信（ステップ２０１６）及び要求されたサービスの実行（ステップ２０１８）が、上記の図２０（ａ）に関連して説明した方法で行われる。ＥＬＰトランシーバは、その後、ステップ２１１３へ戻る。
【００８１】
図２１の方法を用いると、低電力Tier-1回路ですら常に電力を供給される必要がない。所定のデューティサイクルにもよるが、さらに大幅な省電力を実現することができる。
【００８２】
図２２は、図２０（ａ）及び図２０（ｂ）のアプローチを組み合わせたＥＬＰトランシーバ内の通信論理回路のためのフローチャートを示しているが、そのTier-2回路は先ず、本発明の一実施形態に従い、通信発信元である通信相手によってブロードキャストをリッスンすることから始める。これは、受信機がTier-2通信に参加したいか否かを判断することができるように、発信元が膨大なコンテクスト情報をブロードキャストすることを要求する適用形態に有用である。図２２（ａ）は、Tier-2回路を用いて宛先フィルタリングを行うＥＬＰトランシーバのためのフローチャートを示している。同様に、図２２（ｂ）は、Tier-1回路を用いて宛先フィルタリングを行うＥＬＰトランシーバの動作を説明するためのフローチャートを示している。図２０（ａ）、図２０（ｂ）及び図２１のステップに対応する図２２（ａ）及び図２２（ｂ）のステップには、同じ符号が付されている。従って、これらのステップの詳細な説明は省略する。
【００８３】
図２３は、本発明の一実施形態に従う非ヘテロダイン受信機の回路図である。この回路は、低電力検出器及び増幅器ステージ３４１と、ＡＣ結合増幅器ステージ３５１、３６１及び３７１と、ブートストラップ積分型検波器ステージ３８０と、増幅器ステージ３９０とを含む。ステージ３４１、３５１、３６１及び３７１は各々、電源３８４によって供給される電力によってエネルギーが与えられる。図２３に示す実施形態では、この電源電圧は３．６Ｖである。交流結合増幅器ステージの使用は、直流オフセット及びドリフトの除去、直流増幅の複雑さの排除及び増幅回路の低周波数雑音の抑制に起因する所望の信号増幅を実現するためのより単純な方法を提供する図２３に記載の実施形態の重要な特性である。
【００８４】
低電力ＲＦ検波器及び増幅器ステージ３４１は、図２３に示されており、直流電源３８４からの同一バイアス電流を用いて検波器及び増幅器の動作を実現する。この実施形態は、高い信号利得及び感度、優れた雑音指数並びに電池負荷電流の節約をもたらす。１つの付加的利点は、電子部品がより少なく、従って回路の製造費用がより低いことである。本発明の一実施形態では、低電力検出器及び増幅器ステージ３４１は、図２３に示したように配置される共通ベース構成においてバイアスされるシングルダイオード３４２及びトランジスタ３４４を利用する。この構成では、アンテナからの信号の負電圧スイングが、非ヘテロダイン受信機によって獲得される。本発明の他の実施形態は、後述するように、複数のダイオードを用いることができる。結合して一体にしたＲＦ検波器及び増幅器回路３４１は、トランジスタ３４４とダイオード検波器３４２との間でバイアス電流を再利用し、動作電流の必要量を減少させる。さらに、この構成では、検波器３４２及びトランジスタ３４４は最適にインピーダンス整合されるが、その理由は、トランジスタのベース−エミッタ（ＢＥ）ダイオードはダイオード検波器３４２と同じ電流で動作しているからである。それゆえ、両者は、互いにほとんど同じ動的抵抗を示す。整合インピーダンスは、ダイオード検波器３４２とトランジスタ３４４との間のより効率的なエネルギー伝達をもたらし、より高い電力利得を可能にし、所与の低レベルのバイアス電流に到達できる本質的に最も低い雑音指数を達成する。その結果、低電力検出器及び増幅器３４１のＳＮＲは、ありふれた技術によって得られる回路に比べて、かなり高められる。この回路は、他のタイプのトランジスタ（例えば、ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴなど）を用いて実現することもできる。
【００８５】
本発明の別の実施形態では、低電力検出器及び増幅器ステージは、複数のアンテナからの複数の信号を結合するようにトランジスタ３４４のエミッタ電流を分けることによってバイアスされることができるような２つ以上の検波器ダイオードを含み得る。そのような検波器及び増幅器ステージは、次のもの、すなわち、全方向式ＲＦ通信、アンテナダイバーシチ、空間ダイバーシチなどのうちの１若しくは複数を実現するために有用である。
【００８６】
本発明の別の実施形態では、低電力検出器及び増幅器回路３４１は、ダイオード検波器３４２を省略し得る。トランジスタ３４４のベース−エミッタ接合は、ダイオード検波器３４２の代わりになるように非線形伝達関数を提供し、その一方で（クラスＡ−Ｂモードで操作する）トランジスタ増幅器としても働く。この構成は、３ｄｂ電力結合損失を伴わない。さらに、この実施形態においてはダイオード検波器に電力を供給するためのバイアス電圧が存在しないので、節約された電圧を用いて、代わりにトランジスタ増幅器のコレクタ負荷抵抗を増大させ、なお一層の高利得を与えることもできる。これには、部品コストの低下という利点もある。
【００８７】
図２３に示した低電力検出器及び増幅器３４１を含む本発明の１つの例示的な実施形態では、抵抗Ｒ１７、Ｒ３１及びＲ３４、並びにトランジスタ３４４に供給されるバイアス電流に適した値は、３０ｄＢの総利得を達成するように選択され得る。
【００８８】
本発明のさらに別の実施形態では、低電力検出器及び増幅器３４１には、トランジスタ３４４のエミッタに並列接続されることができる複数のダイオード検波器３４２が含まれるので、他のダイオードの動作インピーダンスによる信号のスプリアスな分流に起因するゲインペナルティがほとんどなく回路の電力感度を高める。別の構成は、直列に接続された複数のダイオード検波器を用い得るが、これは、より高い駆動電圧を必要とするとしても、電池負荷電流を節約する。その結果として、トランジスタ３４４のより低いコレクタ電圧が、トランジスタステージ利得に使用可能である。別の構成は、より小さな動作電圧のために複数のダイオード検波器を並列接続し得る。そのような構成は、より低いバイアス電圧（例えば３．６Ｖ）が望ましい適用形態に特に適している。
【００８９】
図２３に示したブートストラップ積分型検波器３８０は、図のように接続されかつ電圧源３８４によって電力を供給されるトランジスタ３８１及び３８２を含む。図２３に示す実施形態では、トランジスタ３８１のベース端子におけるバイアス電圧は、３８２のベース−エミッタ電圧（ＶＢＥ）によって確立されかつ抵抗器Ｒ３２によってバイアスされるバイアス電圧によって、検波器の出力にブートストラップされる。抵抗器Ｒ３２はまた、ＡＣ信号をトランジスタ３８２のベース−エミッタ接合と短絡させないようにし、それによってＡＣ信号をバイアス負荷から分離する。このバイアス配置は、ダイオードの電圧−電流（Ｖ／Ｉ）特性曲線においてダイオードのカットイン点に動作点を非常に近付けることによって、３８１のベース−エミッタ接合の感度を高める。図２３に示す実施形態では、Ｒ３５の両端で「フォロア」として一端にトランジスタ３８２、他端にダイオード３８２が配線接続されている（すなわち、ベース端子の電圧がエミッタ端子の電圧に「追従（フォロー）する」）。その結果、ＡＣ信号の積分によってトランジスタ３８１のエミッタ端子の電圧が上昇しているときですら、トランジスタ３８１のベース−エミッタ接合は、接合の伝導開始時に一定電圧でバイアスされることになる。この効果は、ＡＣ信号がブートストラップ積分型検波器３８０に入る際にピーク間エネルギーのより大きな部分を獲得するトランジスタ３８１のベーススイングをもたらす。キャパシタＣ４３及び抵抗器Ｒ３５は、信号の積分を可能にする時定数を回路に導入する。入力信号がないときには、この回路の消費電流は無視できる。
【００９０】
図２４は、図２３のブートストラップ積分型検波器によってもたらされる効果のシミュレーション結果を示している。２４０１は、キャパシタＣ３７より前にある点において測定されるような予め選択された副搬送波周波数ｆｓｃを有するＡＣ信号の経時的な波形を示している。波形２４０２はトランジスタ３８２のベース端子における電圧を示し、波形２４０３はトランジスタ３８１のエミッタ端子における電圧を示している。過渡効果は別として、所与の時間における波形２４０２と２４０３との電圧差は概ね一定であることに注目されたい。図２４に示す本発明の実施形態では、この値は約０．６Ｖに相当し、これは典型的なシリコンダイオードの伝導エッジ電圧である。特定の用途に用いられるトランジスタの特定の型及びタイプに応じて、他の電圧値を用いることもできる。
【００９１】
図２４は、ピークピーク値Ｖｉが約４００ｍＶであるＡＣ信号をピーク値Ｖｉが約９３０ｍＶである信号に統合することができることを示している。比較すると、完全なダイオード検波器というものがもしあれば、同じＡＣ信号入力に対して２００ｍＶの出力しか生み出さないであろう。それゆえ、図２３に示すブートストラップ積分型検波器は、最新の装置によって得ることができる最良の感度の数倍の改善をもたらす。
【００９２】
１つの動作モードにおいて、ＥＬＰ無線通信システムは２つのアプライアンスＡ及びＢを含む。第１のアプライアンス（すなわちアプライアンスＡ）の非ヘテロダイン受信機は、第２のアプライアンス（すなわちアプライアンスＢ）によって送信された通信要求メッセージからアプライアンスＢのクラスを復号化して識別することができる。アプライアンスＢからのメッセージは、ブロードキャストされることができ、幾つかのアプライアンスのうちどの１つと通信しようとするのかを指定することができるか、またはアプライアンスＡが属する一般的クラス（タイプ）を指定することができる。アプライアンスＡは、非ヘテロダイン受信機を用いてメッセージを受信した時点で、より高性能な無線システムを用いてアプライアンスＢとの通信を開始する。
【００９３】
簡単に言うと、ＥＬＰトランシーバ内のTier-1非ヘテロダイン受信機は、効率的な通信のために、互換性のある潜在的通信相手がＥＬＰトランシーバのTier-2無線回路をウェイクアップさせることができるように、低コストのページャ受信機として用いられ得る。そのようなシステムの例には、セキュリティ・アクセス・デバイス及びトラッキング・デバイスが含まれる。セキュリティ・アクセス・デバイスでは、例えば電池式ドアオープナーは、ワイヤレスキーからの働きかけを待つことができる。ＥＬＰトランシーバの所要電力は小さいので、ドアオープナーを動作させる電池は、再充電または交換することなしに、１年以上電力を供給することができる。同様に、トラッキング・デバイスは、動産管理に用いられ得るものであり、その所在地の問い合わせを待っている。この場合もやはり、所要電力が小さいので、そのようなトラッキング・デバイスの電池は、以前可能であったよりも相当に長い時間にわたって稼働する。
【００９４】
従って、本発明は、低通信レイテンシで、無線通信電力フットプリントの平均値を大幅に低下させることによって、低通信デューティサイクルの適用形態のための効率的なエネルギーフットプリントを提供する。電池式の適用形態では、本発明は、電池の再充電または交換の間隔をかなり長くするか、または、本発明は、より小型、より低定格、またはより安価な電池の使用を可能にすることもできる。本発明は、従って、利用可能なＲＦスペクトル及びＲＦ範囲をより効率的に用いるオンデマンド非同期通信を提供する。その結果として、ベースシステムは、飽和状態にならず、さらに多くの装置がより高い装置群密度で共存することを可能にする。ＥＬＰトランシーバの所要電力が小さいので、そのようなＥＬＰトランシーバを含むポータブルな適用形態は、従来にない、より低電力または低コストの動力源（例えば、太陽光、振動発電、熱電対列）によって電力を供給することができる。
【００９５】
一部の適用形態では、本発明は、ロバストな、低レイテンシの非同期通信のみならず、複数の通信回路間での平均エネルギー量の非相称的な再分配も可能にする。例えば、Tier-1送信機の動作時間または電力レベルは調節可能なので、受信機（例えばＡＭ受信機）は、より高い帯域幅及び／またはより大きな増幅で動作することができる。
【００９６】
本発明は、赤外線域及び光学帯域の電磁波を含む多種多様な電磁波通信システムに適用可能である。
【００９７】
当然に理解されるように、全て本発明から逸脱することなしに、本発明は他の実施形態及び異なる実施形態が可能であり、その幾つかの詳細はあらゆる点で当業者にとって明らかであるような変形形態が可能である。従って、本明細書に含まれる図面及び説明は、事実上、制限的なものではなく例示的なものと見なされるべきである。
【図１】
2011527873.tif 000003
【図２】
2011527873.tif 000004
【図３】
2011527873.tif 000005
【図４】
2011527873.tif 000006
【図５】
2011527873.tif 000007
【図６（ａ）】
2011527873.tif 000008
【図６（ｂ）】
2011527873.tif 000009
【図６（ｃ）】
2011527873.tif 000010
【図６（ｄ）】
2011527873.tif 000011
【図７】
2011527873.tif 000012
【図８（ａ）】
2011527873.tif 000013
【図８（ｂ）】
2011527873.tif 000014
【図９】
2011527873.tif 000015
【図１０】
2011527873.tif 000016
【図１１】
2011527873.tif 000017
【図１２】
2011527873.tif 000018
【図１３】
2011527873.tif 000019
【図１４（ａ）】
2011527873.tif 000020
【図１４（ｂ）】
2011527873.tif 000021
【図１５（ａ）】
2011527873.tif 000022
【図１５（ｂ）】
2011527873.tif 000023
【図１５（ｃ）】
2011527873.tif 000024
【図１５（ｄ）】
2011527873.tif 000025
【図１５（ｅ）】
2011527873.tif 000026
【図１６（ａ）】
2011527873.tif 000027
【図１６（ｂ）】
2011527873.tif 000028
【図１６（ｃ）】
2011527873.tif 000029
【図１６（ｄ）】
2011527873.tif 000030
【図１６（ｅ）】
2011527873.tif 000031
【図１６（ｆ）】
2011527873.tif 000032
【図１７（ａ）】
2011527873.tif 000033
【図１７（ｂ）】
2011527873.tif 000034
【図１７（ｃ）】
2011527873.tif 000035
【図１８】
2011527873.tif 000036
【図１９】
2011527873.tif 000037
【図２０（ａ）】
2011527873.tif 000038
【図２０（ｂ）】
2011527873.tif 000039
【図２０（ｃ）】
2011527873.tif 000040
【図２１】
2011527873.tif 000041
【図２２】
2011527873.tif 000042
【図２３】
2011527873.tif 000043
【図２４】
2011527873.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月11日(2011.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムであって、第１の無線通信装置を含み、該第１の無線通信装置が、
非同期通信要求を受信しかつ該通信要求を受信した時点でウェイクアップ信号を供給するように構成された非ヘテロダイン受信機を含む第１の通信回路と、
動作状態及び省電力状態を有し、受信機、送信機またはトランシーバを含む第２の通信回路とを含み、該第２の通信回路が、前記非ヘテロダイン受信機から前記ウェイクアップ信号を受信した時点で、前記省電力状態から前記動作状態に切り替わることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記第２の通信回路の前記受信機、前記送信機または前記トランシーバが、ヘテロダイン受信機、ヘテロダイン送信機またはヘテロダイントランシーバからなることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記非ヘテロダイン受信機がトランシーバの一部であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記非ヘテロダイン受信機の前記トランシーバ内の送信機回路が、前記第２の通信回路と共有されることを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記第１の無線通信装置と通信する第２の無線通信装置をさらに含み、該第２の無線通信装置が、
前記通信要求を送信するように構成された送信機を含む第１の通信回路と、
動作状態及び省電力状態を有し、受信機、送信機またはトランシーバを含む第２の通信回路とを含み、該第２の無線通信装置の前記送信機が前記通信要求を送信した後、前記第２の無線通信装置の前記第２の通信回路が、省電力状態から動作状態に切り替わることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記第２の無線通信装置の前記第１の通信回路内の前記送信機が、トンネルダイオード、ガンダイオード、インパットダイオード及びトラパットダイオードからなる群から選択される負抵抗デバイスに基づく発振器を用いることを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記第２の無線通信装置の前記第１の通信回路が、非ヘテロダイン受信機をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記非ヘテロダイン受信機が、前記通信要求が前記第１の無線通信装置に向けられていることを判断することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記第２の通信回路が、前記通信要求が前記第１の無線通信装置に向けられていることを判断することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記通信要求が、同報メッセージを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記第２の通信回路内の前記受信機が、前記非ヘテロダイン受信機より高性能な無線受信機であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記通信要求が、振幅変調（ＡＭ）、周波数変調（ＦＭ）及び連続波（ＣＷ）方式のうちの１若しくは複数を用いて変調された信号にのせて伝えられることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記通信要求が、所定の周波数（ｆｓｃ）の副搬送波で変調されていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記通信要求が、或る閾値に関して、振幅シフト・キーイング（ＡＳＫ）、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）、パルス幅変調（ＰＷＭ）、パルス位置変調（ＰＰＭ）、パルス符号変調（ＰＣＭ）、パルス振幅変調（ＰＡＭ）及び直接シーケンス・スペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）、トーンの有無、並びに電圧の有無からなる群から選択される１若しくは複数の変調法を含む異種シグナリング方式で変調された信号にのせて伝えられることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１５】
前記第１及び第２の無線通信装置の一方が固定式機器であり、前記第１及び第２の通信装置の他方が携帯型機器であり、
前記通信要求が、或る閾値に関して、振幅シフト・キーイング（ＡＳＫ）、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）、パルス幅変調（ＰＷＭ）、パルス位置変調（ＰＰＭ）、パルス符号変調（ＰＣＭ）、パルス振幅変調（ＰＡＭ）及び直接シーケンス・スペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）、トーンの有無、並びに電圧の有無からなる群から選択される１若しくは複数の変調法によって変調された合成信号を含むことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記合成信号が、６０以上であるが１０，０００未満のシンボルを有するシンボル文字列を含むことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記合成信号が、２０シンボルより短いシンボル文字列を含むことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信システム。
【請求項１８】
前記非ヘテロダイン受信機が、ダイオード及びトランジスタからなる群から選択される検波器を含み、
前記ダイオードがさらに、ショットキーダイオード、トンネルダイオード、バックダイオード及びＭＩＭダイオードからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１９】
前記検波器の出力信号が、増幅器とフィルタとの組合せによって処理されることを特徴とする請求項１８に記載の無線通信システム。
【請求項２０】
前記増幅器とフィルタとの組合せが、ＡＣ結合増幅器及びフィルタを含むことを特徴とする請求項１９に記載の無線通信システム。
【請求項２１】
前記非ヘテロダイン受信機が、検波器及び再生回路を含むことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信システム。
【請求項２２】
前記非ヘテロダイン受信機が、ＲＦ増幅器と、その後に検波器とを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項２３】
前記ＲＦ増幅器が、再生回路を含むことを特徴とする請求項２２に記載の無線通信システム。
【請求項２４】
１若しくは複数の増幅器及び１若しくは複数のフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の無線通信システム。
【請求項２５】
前記ＲＦ増幅器が、トンネルダイオード、ガンダイオード、トラパットダイオード及びインパットダイオードからなる群から選択されるダイオードを含むことを特徴とする請求項２２に記載の無線通信システム。
【請求項２６】
前記非ヘテロダイン受信機が、所定の時間間隔で電力を供給されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項２７】
前記所定の時間間隔が、ローカル環境クロックと同期される時間に関して、または所定の擬似ランダムに選択された時間間隔で、定期的に発生することを特徴とする請求項２６に記載の無線通信システム。
【請求項２８】
前記ヘテロダイン受信機が、０．１％ないし５０％のデューティサイクルを有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項２９】
前記非ヘテロダイン受信機が、−４０ｄＢｍより良好な感度を有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３０】
前記第１の通信装置がセキュリティ・アクセス・デバイスの一部であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３１】
前記第１の通信装置がトラッキング・デバイスの一部であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３２】
前記第１の通信回路及び前記第２の通信回路が１つのアンテナを共有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３３】
前記アンテナが多重アンテナであることを特徴とする請求項３２に記載の無線通信システム。
【請求項３４】
前記非ヘテロダイン受信機及び前記第２の通信回路の前記受信機が、互いに異なる搬送波周波数または周波数スペクトルを用いることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３５】
前記非ヘテロダイン受信機が、前記通信要求からの装置のタイプコードを受信することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３６】
前記通信要求が、固有のＩＤをさらに提供することを特徴とする請求項３５に記載の無線通信システム。
【請求項３７】
前記第２の通信回路の前記受信機が、ＲＦ増幅器、増幅器、局部発信器、電圧制御発振器、位相ロックループ、増幅器及び制御／シーケンシング・ロジック、調整器、電源及びアンテナからなる群から選択される１若しくは複数の素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３８】
前記通信要求を検出した時点で、前記非ヘテロダイン受信機が、より高利得で動作するかまたは予め選択されたフィルタまたは復調器を作動させることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３９】
前記非ヘテロダイン受信機が、前記通信要求を復調及び復号化することができ、前記通信要求が、合成信号内に与えられており、
前記非ヘテロダイン受信機が、複数の検出器ステージを含み、
前記合成信号が、エネルギーセンス（ＣＷ）変調法、続いて、以下の変調法、すなわち
ｍｍ．振幅変調（ＡＭ）
ｎｎ．シングルトーン変調
ｏｏ．デジタル符号変調
ｐｐ．時系列順の複数のトーン
ｑｑ．同時に複数のトーン
ｒｒ．周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）
ｓｓ．パルス符号変調（ＰＣＭ）
ｔｔ．オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）または振幅シフト・キーイング（ＡＳＫ）を用いた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）技術
のうちの１若しくは複数を用いた変調を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４０】
前記エネルギーセンス（ＣＷ）変調法による変調が第１の周波数で行われ、該第１の周波数が搬送波周波数であることを特徴とする請求項３９に記載の無線通信システム。
【請求項４１】
前記エネルギーセンス（ＣＷ）変調法による変調が第１の周波数で行われ、該第１の周波数が副搬送波周波数であることを特徴とする請求項３９に記載の無線通信システム。
【請求項４２】
前記エネルギーセンス（ＣＷ）変調法による変調が第１の周波数で行われ、続いて第２のエネルギーセンス（ＣＷ）変調法による変調が第２の周波数で行われ、前記第１及び第２の周波数が、搬送波周波数及び副搬送波周波数を含むことを特徴とする請求項３９に記載の無線通信システム。
【請求項４３】
前記合成信号が、データストリームをさらに含むことを特徴とする請求項３９に記載の無線通信システム。
【請求項４４】
前記合成信号が、デジタル符号を含むことを特徴とする請求項３９に記載の無線通信システム。
【請求項４５】
前記デジタル符号が、パルス符号変調（ＰＣＭ）技術を用いて符号化されることを特徴とする請求項４４に記載の無線通信システム。
【請求項４６】
前記デジタル符号が、個別受信機識別子を符号化することを特徴とする請求項４４に記載の無線通信システム。
【請求項４７】
前記デジタル符号が、装置タイプ、または通信の目的、またはコンテクスト情報のうちの１若しくは複数を符号化することを特徴とする請求項４４に記載の無線通信システム。
【請求項４８】
前記デジタル符号が、誤り検出または誤り訂正符号をさらに含むことを特徴とする請求項４４に記載の無線通信システム。
【請求項４９】
前記誤り訂正符号が、前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を含むことを特徴とする請求項４８に記載の無線通信システム。
【請求項５０】
前記非ヘテロダイン受信機が、前記通信要求を送信する無線通信装置の近接性を検出しかつ決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５１】
前記通信要求が、所定の周波数の副搬送波で変調されており、前記非ヘテロダイン受信機が、副搬送波周波数検出を提供する結晶共振器を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５２】
前記結晶共振器が、２０ＫＨｚないし５５０ＫＨｚの周波数で動作することを特徴とする請求項５１に記載の無線通信システム。
【請求項５３】
中央演算処理装置（ＣＰＵ）またはマイクロコンピュータユニット（ＭＣＵ）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５４】
前記中央演算処理装置または前記マイクロコンピュータユニットが、プログラミング可能な論理回路を含むことを特徴とする請求項５３に記載の無線通信システム。
【請求項５５】
各プログラミング可能な論理回路が、現場でプログラミング可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）及び複雑なプログラミング可能な論理デバイス（ＣＰＬＤ）からなる群から選択されることを特徴とする請求項５４に記載の無線通信システム。
【請求項５６】
前記ＣＰＵまたはＭＣＵが、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）によって実装されることを特徴とする請求項５４に記載の無線通信システム。
【請求項５７】
前記ＭＣＵが、ＣＰＵ及びアナログ・デジタル変換器を含むことを特徴とする請求項５３に記載の無線通信システム。
【請求項５８】
非ヘテロダイン受信機回路であって、
ＲＦ信号を検出するための少なくとも１つのダイオード検波器を有する低電力検出器と、
前記ダイオード検波器からの前記信号を増幅するための少なくとも１つのトランジスタを有する増幅器とを含み、
前記ダイオード検波器が、前記トランジスタのベース−エミッタ接合と直列に接続されていることを特徴とする非ヘテロダイン受信機回路。
【請求項５９】
前記ダイオード検波器が、前記少なくとも１つのトランジスタの前記ベース−エミッタ接合によって提供されることを特徴とする請求項５８に記載の非ヘテロダイン受信機回路。
【請求項６０】
ブートストラップ積分型検波器であって、
共通コレクタ増幅器の形態をとる少なくとも１つのトランジスタと、
前記トランジスタのエミッタに接続する少なくとも１つのバイアス用ダイオードとを含み、
前記トランジスタのベース−エミッタ接合が、伝導の閾値でバイアスされることを特徴とする検波器。
【請求項６１】
無線通信装置において、
非ヘテロダイン受信機を用いて非同期通信要求を受信するステップと、
前記通信要求を検出した時点で、ウェイクアップ信号を提供するステップと、
前記非ヘテロダイン受信機から前記ウェイクアップ信号を受信した時点で、第２の通信回路を省電力状態から動作状態に切り替えるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項６２】
前記第２の通信回路が、ヘテロダイン受信機、ヘテロダイン送信機またはヘテロダイントランシーバを含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記非ヘテロダイン受信機がトランシーバの一部であることを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６４】
前記非ヘテロダイン受信機において、前記通信要求が前記無線通信装置に向けられていることを判断するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６５】
前記第２の通信回路において、前記通信要求が前記無線通信装置に向けられていることを判断するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６６】
前記通信要求が、同報メッセージを含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６７】
前記第２の通信回路内の受信機が、前記非ヘテロダイン受信機より高性能の無線受信機であることを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６８】
振幅変調（ＡＭ）方式、周波数変調（ＦＭ）方式及び連続波（ＣＷ）方式のうちの１若しくは複数を用いて変調された信号にのせて、前記通信要求を伝えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６９】
所定の周波数（ｆｓｃ）の副搬送波で変調されている前記通信要求を伝えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項７０】
或る閾値に関して、振幅シフト・キーイング（ＡＳＫ）、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）、パルス幅変調（ＰＷＭ）、パルス位置変調（ＰＰＭ）、パルス符号変調（ＰＣＭ）、パルス振幅変調（ＰＡＭ）及び直接シーケンス・スペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）、トーンの有無、並びに電圧の有無からなる群から選択される１若しくは複数の変調法を含む異種シグナリング方式で変調された信号にのせて、前記通信要求を伝えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項７１】
前記無線通信装置がセキュリティ・アクセス・デバイスの一部であることを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項７２】
前記無線通信装置がトラッキング・デバイスの一部であることを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項７３】
前記非ヘテロダイン受信機が、エネルギーセンス、トーン及び擬似ランダム雑音変調または符号化技術からなる群から選択される変調を用いて、前記通信要求を復調及び復号化することができることを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項７４】
前記通信要求を検出した時点で、前記非ヘテロダイン受信機の前記動作モードをより高利得に変更するか、または予め選択されたフィルタまたは復調器を作動させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記通信要求を復調及び復号化するための前記非ヘテロダイン受信機を用いるステップをさらに含み、前記通信要求が合成信号内に与えられており、
前記非ヘテロダイン受信機が、複数の検出器ステージを含み、
前記合成信号が、エネルギーセンス（ＣＷ）変調法、続いて、以下の変調法、すなわち
ａ．振幅変調（ＡＭ）
ｂ．シングルトーン変調
ｃ．デジタル符号変調
ｄ．時系列順の複数のトーン
ｅ．同時に複数のトーン
ｆ．周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）
ｇ．パルス符号変調（ＰＣＭ）
ｈ．オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）または振幅シフト・キーイング（ＡＳＫ）を用いた擬似ランダム雑音（ＰＮ符号）技術
のうちの１若しくは複数を用いた変調を含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項７６】
前記エネルギーセンス（ＣＷ）変調法による変調が第１の周波数で行われ、該第１の周波数が搬送波周波数であることを特徴とする請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
前記エネルギーセンス（ＣＷ）変調法による変調が第１の周波数で行われ、該第１の周波数が副搬送波周波数であることを特徴とする請求項７５に記載の方法。
【請求項７８】
前記エネルギーセンス（ＣＷ）変調法による変調が第１の周波数で行われ、続いて第２のエネルギーセンス（ＣＷ）変調法による変調が第２の周波数で行われ、前記第１及び第２の周波数が、搬送波周波数及び副搬送波周波数を含むことを特徴とする請求項７５に記載の方法。
【請求項７９】
前記合成信号が、データストリームをさらに含むことを特徴とする請求項７５に記載の方法。
【請求項８０】
前記合成信号が、デジタル符号を含むことを特徴とする請求項７５に記載の方法。
【請求項８１】
前記デジタル符号が、パルス符号変調（ＰＣＭ）技術を用いて符号化されることを特徴とする請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
前記デジタル符号が、個別受信機識別子を符号化することを特徴とする請求項８０に記載の方法。
【請求項８３】
前記デジタル符号が、装置タイプ、または通信の目的、またはコンテクスト情報のうちの１若しくは複数を符号化することを特徴とする請求項８０に記載の方法。
【請求項８４】
前記非ヘテロダイン受信機において、前記通信要求を送信する無線通信装置の近接性を決定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【国際調査報告】
2011527873.tif 000045
2011527873.tif 000046
2011527873.tif 000047