(57)【要約】【課題】  超広帯域無線通信方法及び装置、より詳細には、受信部を介して入力された信号を通じて得られるチャンネル情報を送信部に印加して超広帯域チャンネル状態によって送信部でのデータ転送方法を変化させる方法及び装置を提供する。【解決手段】  データをチャンネル情報と共にチャンネルコーディング及びUWB信号変調過程を経て転送し、転送されたUWBは受信されて復調及びチャンネルデコーディングを経てデータを受信し、受信されたUWB信号に基づいてチャンネル情報を生成して通信相手機器を制御する無線通信方法。チャンネルエンコーダ、変調部、RFモジュール、復調部、チャンネルデコーダ、及びチャンネル情報を生成し、そのチャンネル情報により前記チャンネルエンコーダ、変調部、RFモジュール、復調部、及びチャンネルデコーダを制御する制御部を含む無線通信装置。【選択図】  図２
2004336764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信されたUWB信号を復調し、チャンネルデコーディングしてUWB信号生成のための情報を含んでいる第１チャンネル情報を抽出する段階と、
前記第1チャンネル情報によってチャンネルコーディング及び変調してUWB信号を生成する段階と、
前記生成されたUWB信号を転送する段階と、を含むチャンネル情報を用いた超広帯域無線通信方法。
【請求項２】
前記生成されるUWB信号には第２チャンネル情報をさらに含めることを特徴とする請求項１に記載のチャンネル情報を用いた超広帯域無線通信方法。
【請求項３】
前記第２チャンネル情報は前記受信されたUWB信号の信号対雑音比により求められることを特徴とする請求項２に記載のチャンネル情報を用いた超広帯域無線通信方法。
【請求項４】
前記第２チャンネル情報は前記受信されたUWB信号のビットエラー率によって決定されることを特徴とする請求項２に記載のチャンネル情報を用いた超広帯域無線通信方法。
【請求項５】
前記第１チャンネル情報を用いて前記生成されるUWB信号の送信出力を決定することを特徴とする請求項１に記載のチャンネル情報を用いた超広帯域無線通信方法。
【請求項６】
前記第１チャンネル情報を用いて前記生成されるUWB信号のチャンネルコーディング率を決定することを特徴とする請求項１に記載のチャンネル情報を用いた超広帯域無線通信方法。
【請求項７】
第１チャンネル情報を用いて前記生成されるUWB信号の変調次数を決定することを特徴とする請求項１に記載のチャンネル情報を用いた超広帯域無線通信方法。
【請求項８】
第１チャンネル情報を用いて前記生成されるUWB信号のパルス間隔を決定することを特徴とする請求項１に記載のチャンネル情報を用いた超広帯域無線通信方法。
【請求項９】
データ及びチャンネル情報に剰余ビットを付加してチャンネルコーディングするチャンネルエンコーダと、
チャンネルコーディングされたデータ及びチャンネル情報を所定の変調方式で変調するUWB信号を生成する変調部と、
前記生成されたUWB信号を送受信するRFモジュールと、
受信されたUWB信号を復調する復調部と、
復調されたUWB信号をチャンネルデコーディングしてチャンネル情報とデータとを抽出するチャンネルデコーダと、
前記チャンネル情報を用いて前記チャンネルエンコーダ、前記変調部または前記RFモジュールを調整する制御部と、を含む超広帯域無線通信装置。
【請求項１０】
前記制御部は前記受信されたチャンネル情報から前記RFモジュールに送信されるUWB信号の送信電力を決定することを特徴とする請求項９に記載の超広帯域無線通信装置。
【請求項１１】
前記制御部は前記受信されたチャンネル情報から前記前記チャンネルエンコーダのチャンネルコーディング率を決定することを特徴とする請求項９に記載の超広帯域無線通信装置。
【請求項１２】
前記制御部は前記受信されたチャンネル情報を用いて前記変調部の変調次数を決定することを特徴とする請求項９に記載の超広帯域無線通信装置。
【請求項１３】
前記制御部は前記受信されたチャンネル情報を用いて前記変調部により生成されるUWB信号のパルス間隔を決定することを特徴とする請求項９に記載の超広帯域無線通信装置。
【請求項１４】
前記制御部は前記受信されるUWB信号に基づいて生成されるUWB信号に含まれるチャンネル情報を生成することを特徴とする請求項９に記載の超広帯域無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超広帯域無線通信方法及び装置に係り、より詳細には受信部を通じて入力された信号を通じて得られるチャンネル情報を送信部に印加して超広帯域チャンネル状態によって送信部でのデータ転送方法を変化させる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、無線通信技術の急速な発展と共に無線機器等の普及で人の生活方式に多くの変化を与えているが、特に、別の周波数資源の確保なしに既存の無線通信サービスと共存しつつ高速広帯域の無線通信を可能にする超広帯域(Ultra Wideband:以下、“UWB”と称する）通信が、最近、活発に研究されている。
【０００３】
UWBは短いパルス(wavelet)を用いて情報を送受信する通信方法であって、非常に短いパルスを用いるために周波数領域でUWB信号を観察すれば、帯域幅が数GHz程度に非常に広い。すなわち、超広帯域を用いるので、UWB信号は周波数領域で雑音レベル以下の電力レベルを有するので他の通信機器に影響を与えずに使用できるという特徴を有する。一方、UWBはパルスのデューティ・サイクルが非常に小さいために、UWB信号を用いた通信は転送速度が非常に速く、多重接続に用いられ、かつ多重経路による干渉影響を少なく受けるという特徴を有する。
【０００４】
UWBは様々な分野に使用されうるが、現在議論されている活用分野の１つは約数〜数十m程度の領域での高速近距離通信である。実際にUWBが実用化されるならば、AV家電間で高画質デジタル放送やDVDなど超高画質映像を無線ストリーミングデータで転送可能になる。
【０００５】
図１Ａは、個人領域ネットワーク(Personal Area Network:以下、“PAN”と称する)での超広帯域無線通信環境を概略的に示す図面である。
PAN Aには3つのデバイス10、12、14がある。このようなデバイスとしてはHDTVやDVDなどがある。デバイス1 10とデバイス2 12の間ではデータストリーミングがなされうる。また、デバイス1 10とデバイス3 14の間でデータストリーミングがなされうる。前者のデータストリーミングだけなされても良く、後者のデータストリーミングが同時になされても良い。２つのストリーミングデータが同時に転送される場合に１つのストリーミングは他の機器に対しては周波数領域から見る時、雑音として現れる。図１Ａから分かるように、デバイス1 10とデバイス2 12間の電気的な距離よりデバイス1 10とデバイス3 14間の電気的な距離がさらに遠い。このような環境ではCDMA通信と同様に遠近問題(Near-Far Problem)が発生しうる。すなわち、近い距離のデバイス間のデータストリーミングと遠い距離のデバイス間のデータストリーミングを送る電力強度が同一である場合、近い距離の転送の場合には必要以上の電力を使用し、他のデバイスには不要な干渉信号を過度に作り得る。一方、１つのネットワーク間のデバイス間のデータ転送であれば、特定のデバイスがコーディネータの役割をして、これら間の転送を調整できるが、２つ以上のPANの無線領域が干渉を起こす場合において、このようなコーディネータの役割は期待し難い。
【０００６】
図１Ｂは、２つのPANが無線領域で相互影響を及ぼす場合を示す図面である。
PAN Aには３つのデバイス10、12、14があり、PAN Bには２つのデバイス20、22がある。各デバイスは相互無線でデータストリーミングをしている。この際、PAN Aのデバイス3 14とPAN Bのデバイス5 22は相手のデータストリーミングによって干渉を大きく受ける位置にある。すなわち、デバイス5 22はデバイス4 20とデータストリーミングするに当たってデバイス3 14とデバイス1 10間で送受信されるストリーミングデータによる干渉を受けることがある。このように隣接した他のデバイス間の通信は無線チャンネル環境を悪化させうる。
【０００７】
したがって、前記のような状況に対応してデバイスはデータを送受信するに当たって、できればエラー率がある程度保証される限度で最小限の電力でデータを転送する必要性がある。一方、多くの無線チャンネルで多くのデータストリーミングが存在する場合には電力制御だけでは足りない場合もあるので、このような場合にはデータの転送率を変化させる必要もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前記のような必要性のために案出されたものであって、本発明の目的は、データが超広帯域無線通信チャンネル情報を用いてチャンネル環境によって超広帯域無線通信を行う方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明に係る超広帯域無線通信方法は、受信されたUWB信号を復調し、チャンネルデコーディングしてUWB信号生成のための情報を含んでいる第1チャンネル情報を抽出する段階と、前記第1チャンネル情報によってチャンネルコーディング及び変調してUWB信号を生成する段階、及び前記生成されたUWB信号を転送する段階を含む。
【００１０】
前記生成するUWB信号には第2チャンネル情報をさらに含みうる。前記第2チャンネル情報は、前記受信されたUWB信号の信号対雑音比(SNR)により求められ、前記第2チャンネル情報は前記受信されたUWB信号のビットエラー率によって決定されうる。
【００１１】
望ましくは前記第1チャンネル情報を用いて前記生成されるUWB信号の送信出力を決定し、前記第1チャンネル情報を用いて前記生成されるUWB信号のチャンネルコーディング率を決定し、かつ前記第1チャンネル情報を用いて前記生成されるUWB信号の変調次数を決定しうる。その他に前記第1チャンネル情報を用いて前記生成されるUWB信号のパルス間隔をも決定しうる。
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明に係る超広帯域無線通信装置は、データ及びチャンネル情報に剰余ビットを付加してチャンネルコーディングするチャンネルエンコーダと、チャンネルコーディングされたデータ及びチャンネル情報を所定の変調方式で変調してUWB信号を生成する変調部と、前記生成されたUWB信号を送受信するRFモジュールと、受信されたUWB信号を復調する復調部と、復調されたUWB信号をチャンネルデコーディングしてチャンネル情報とデータとを抽出するチャンネルデコーダ、及び前記チャンネル情報を用いて前記チャンネルエンコーダ、前記変調部または前記RFモジュールを調整する制御部を含む。
【００１３】
前記制御部は、前記受信されたチャンネル情報から前記RFモジュールに送信されるUWB信号の送信電力を決定し、前記受信されたチャンネル情報から前記前記チャンネルエンコーダのチャンネルコーディング率を決定し、かつ前記受信されたチャンネル情報を用いて前記変調部の変調次数を決定しうる。その他、前記制御部は前記受信されたチャンネル情報を用いて前記変調部により生成されるUWB信号のパルス間隔をも決定しうる。また、前記制御部は、前記受信されるUWB信号に基づいて生成されるUWB信号に含まれるチャンネル情報を生成しうる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、UWB信号が転送される無線チャンネルでチャンネル環境に合う転送方法を選択することができて、信頼性があり、他のデバイスへの干渉信号を最小化しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る望ましい実施例を詳細に説明する。以下でUWB通信を行う１つのデバイスを基準に説明する。
図2は、本発明の一実施例に係る超広帯域無線通信装置のブロック図である。
図2の超広帯域無線通信装置は大きく送信モジュール、受信モジュール及び制御モジュールに分けられる。
【００１６】
送信モジュールは、データをチャンネルコーディングしてビットストリームを生成するチャンネルエンコーダ210と、チャンネルエンコーダ210で生成されたビットストリームをUWB信号に変調する変調部220、及び変調されたUWB信号を無線で送信するためのRFモジュール300を含む。
【００１７】
受信モジュールは、無線で転送されるUWB信号を受信するためのRFモジュール300と、RFモジュール300で受信したUWB信号を復調してビットストリームを生成する復調部320と、ビットストリームでデータを復元するチャンネルデコーダ310とを含む。
一方、制御部100は前記送信モジュール及び受信モジュールのための制御信号を生成してチャンネル環境によって超広帯域無線通信装置を適応的に動作可能にする。
【００１８】
まず、送信過程を説明する。送信しようとするデータと所定の方式で求められるチャンネル情報がUWBチャンネルを通じて転送される過程で発生するビットエラーを復旧するために適当な剰余ビットを添加してチャンネルコーディングを行う。チャンネルコーディングは、チャンネルエンコーダ210により行われるが、チャンネルエンコーダ210は所定チャンネルコーディング率(channel coding rate)によってチャンネルコーディングを行う。チャンネルコーディング率は情報ビットと剰余ビットとを含む情報ビットの割合で定義され、したがってチャンネルコーディング率が１である場合には剰余ビットが全くないことを意味し、チャンネルコーディング率が小さくなるほど剰余ビット比率が増加して無線チャンネル環境で発生するビットエラーを復旧できる可能性が大きくなる。
【００１９】
チャンネルコーディングされたビットストリームは変調部220でUWB信号として作られる。UWB信号はBPSK方式のような2相変調方式やQPSK方式のような4相変調方式または多相変調方式を用いて生成でき、パルス位置変調方式を利用でき、かつ前記方法を組合わせて変調しても良い。このように多様な変調次数によって１つのパルスが示す情報量が変わる。例えば、2相変調の場合には１ビットを表現でき、4相変調の場合には2ビットを、8相変調の場合には3ビットを表現しうる。また、パルス位置変調方式を用いる場合にも1ビットを表現でき、パルス位置変調方式と2相変調方式とを組合わせる場合には2ビットを１つのパルスで表現しうる。その他にも様々な方式で１つのパルスに情報を載せられるが、以下で変調次数とは、１つのパルスに載せる情報の量(ビット数)を意味する。変調次数が高い場合には多量の情報を送れるが、この場合には無線チャンネルでビットエラーが発生する確率が高まるので、両者間には適切なトレードオフが必要である。例えば、64QAMにより変調した場合には6ビットのデータを一気に送れるが、1ビットのデータを送るBPSK方式よりビットエラーが発生する確率が高まる。一方、UWB信号は非常に短いパルスを使用するので単位時間の間に多量のパルスを送れる。すなわち、１つのパルスと次のパルスとの時間間隔(以下、“パルス間隔(Inter-Wavelet Space)”と称する)が短い場合には、多量の情報を送れるが、この場合、帯域に電力数値が高まる問題点が生じる。すなわち、他のデバイスの通信に干渉する信号レベルが高まることを意味し、これは直ちに全体無線チャンネル環境を悪化させる。したがって、パルス間隔も適切に調節する必要がある。
【００２０】
変調されたUWB信号はRFモジュール400を通じて他のデバイスに送信されるが、まず増幅器430を通過する。増幅器430はUWB信号を適切な強度に増減させる役割をする。例えば、デバイス間の間隔が遠く離れているようにチャンネル環境がよくない場合には、増幅率を高め、チャンネル環境が良い場合には増幅率を低める。増幅器430を通過したUWB信号はスイッチ420がオフになっている場合にアンテナ410を介して無線チャンネルに送信される。
【００２１】
次いで、受信過程を説明する。無線チャンネルを通じて転送されるUWB信号はRFモジュール400を通じて受信される。まず、アンテナを通じて受信されるUWB信号はスイッチ420を経て復調部320に伝えられる。復調部320は、転送された変調方式と同じ方式でUWB信号を復調する。復調されたビットストリームは、チャンネルデコーダ310を通じてチャンネルコーディングされた方式に対応する方式でデータとチャンネル情報とにデコーディングされる。
【００２２】
制御部100は受信された信号にあるチャンネル情報を用いてチャンネルエンコーダ210のチャンネルコーディング率、変調部220の変調次数及びパルス間隔、並びに増幅器430の増幅率を決定し、チャンネルエンコーダ210、変調部220及び増幅器430を制御する。一方、制御部100は受信されたUWB信号に基づいてチャンネル情報を生成してデータを転送する時、これを共に転送する。前記実施例に係る超広帯域無線通信装置はハードウェアまたはソフトウェアで構成されうる。
【００２３】
図3は、本発明の一実施例に係る超広帯域無線通信過程を簡略に示すフローチャートである。
まず、図面において、データ1はデバイス1がデバイス2に転送しようとする情報を意味し、データ2はデバイス2がデバイス1に転送しようとする情報を意味する。一方、チャンネル情報1はデバイス1により生成されたチャンネル情報を意味し、デバイス2のチャンネルコーディング及びUWB変調過程に使われる。そして、チャンネル情報2はデバイス2により生成されたチャンネル情報を意味し、デバイス1のチャンネルコーディング及びUWB変調過程に使われる。
【００２４】
まず、デバイス1はデバイス2に転送しようとするデータ1をチャンネル情報1と共にチャンネルコーディングを行う。デバイス1がデバイス2に最初にデータ1を転送するものであるために、この場合にチャンネルコーディングは既定の方式で行える。例えば、チャンネルコーディング率1/4でビットストリームを生成しうる。また、チャンネル情報1も既定の値を有する。チャンネルコーディングされたビットストリームはUWB信号に変調されるが、変調次数とパルス間隔とは既定の方式で行える。UWB信号は既定の初期増幅率で増幅された後で無線チャンネルに転送される。
【００２５】
無線チャンネルに転送されたUWB信号がデバイス2に受信されれば、デバイス2はまずUWB信号を既定の方式で復調する。復調されたビットストリームはデータ1とチャンネル情報1とでデコーディングされる。一方、デバイス2は受信されたUWB信号に基づいてチャンネル情報2を生成する。チャンネル情報を生成する方法としては様々に有り得る。例えば、受信されるUWB信号の電力強度に基づいて判断してもよく、信号対雑音比(Signal to NoiseRatio:以下、"SNR"と称する)を用いても良い。また、チャンネルコーディング過程で挿入した剰余ビットを用いてビットエラーを判断してもよく、その他にデータ転送中にテストビットを転送して発生したエラービットを以ってチャンネル情報を把握しても良い。
【００２６】
一方、デバイス2がデバイス1にデータ2を転送しようとする時、チャンネル情報2を共に載せて転送するが、まずチャンネル情報1に基づいてチャンネルコーディング率を決定してチャンネルコーディングをする。チャンネルコーディングされたビットストリームはチャンネル情報1に基づいてUWB変調方式を選択してUWB変調し、チャンネル情報1に基づいて適切に増幅して無線チャンネルに転送する。
【００２７】
デバイス1は無線チャンネルに転送されたUWB信号を受けて復調するが、この時、変調次数は自信が先に送ったチャンネル情報1に基づいて復調する。復調されたビットストリームはデータ2とチャンネル情報2とにデコーディングされる。一方、デバイス1は受信されたUWB信号に基づいてデバイス2送信過程に必要なチャンネル情報1を生成する。そして、生成されたチャンネル情報2と転送しようとするデータ1を伝送されたUWB信号から受けたチャンネル情報2に基づいてチャンネルコーディングし、UWB変調を行って無線チャンネルに転送する。
同じ方式でデバイス2は受信過程で自信が転送したチャンネル情報2に基づいてデータ1とチャンネル情報1とを抽出してチャンネル情報1を送信過程で使用する。
【００２８】
図4は、本発明の一実施例に係る転送されるデータのフレーム構造を示す図面である。
デバイス1は、UWBを通じて転送するデータをフレーム単位で送れ、１つのフレームはチャンネル情報とデータとに分けられる。チャンネル情報はデバイス1が受信したUWB信号を用いて生成する。生成されたチャンネル情報は通信の相手となるデバイス2の送信過程に使われてデバイス2が送信した信号でデバイス1がデータを復元する受信過程に使われる。図4において、チャンネル情報は、チャンネルコーディング率と変調次数とで構成されたものと説明したが、その他に電力増幅率やパルス間隔をも含みうる。一方、図4にはデバイス識別情報、例えばMACアドレスが示されていないが、このような情報も当然に含みうる。
【００２９】
本発明が属する技術分野の当業者ならば、本発明がその技術的思想や必須な特徴を変更せずに、他の具体的な形に実施されうるということを理解できるであろう。例えば、以上の実施例では、PANを中心に説明したが、本発明はこれに限定されず、他の場合にも適用されうる。また、前記説明ではチャンネル情報に基づいてチャンネルコーディング率と、変調次数、パルス間隔、または送信出力を調節すると説明し、詳細な説明では前記４つを何れも含んでチャンネル環境によって適切に前記４つのうち１つまたはそれ以上を組合わせるものと説明したが、場合によって、４つのうち何れか１つは固定し、３つを組合わせてもよく、同様に２つは固定し、２つだけ組合わせても良い。もちろん、１つだけを固定しても良い。例えば、実施例では様々な変調方式を使用でき、そのうち何れか１つを選択すると説明したが、変調方式としては2相変調方式のように単に１つの変調方法で固定されたものも含む。
【００３０】
したがって、前述した実施例は全ての面で例示的なものであって、限定的なものではないと理解せねばならない。本発明の範囲は詳細な説明よりは特許請求の範囲により表され、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその等価概念から導かれるあらゆる変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれると解釈されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、別途の周波数資源の確保なしに既存の無線通信サービスと共存しつつ高速広帯域の無線通信を可能にする超広帯域通信に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】個人領域ネットワークでの超広帯域無線通信環境を概略的に示す図面である。
【図１Ｂ】２つの個人領域ネットワークが存在する超広帯域無線通信環境を概略的に示す図面である。
【図２】本発明の一実施例に係る超広帯域無線通信装置のブロック図である。
【図３】本発明の一実施例に係る超広帯域無線通信過程を簡略に示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施例に係る転送されるデータのフレームの構造を示す図面である。
【符号の説明】
【００３３】
１００    制御部
２１０    チャンネルエンコーダ
２２０    変調部
３２０    復調部
３１０    チャンネルデコーダ
４００    ＲＦモジュール
【図１Ａ】
2004336764.tif 000003
【図１Ｂ】
2004336764.tif 000004
【図２】
2004336764.tif 000005
【図３】
2004336764.tif 000006
【図４】
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