(57)【要約】【課題】  干渉対策の十分な効果を得る。【解決手段】  ＵＷＢ受信装置１０は、干渉波となる周波数成分を送信波形から取り除いたテンプレート波形Ｂを記憶するテンプレート波形記憶手段１１と、ＵＷＢ通信で利用される周波数帯域からなる受信波形Ａを入力する受信波形入力手段１２と、受信波形入力手段１２から入力された受信波形Ａとテンプレート波形記憶手段１１で記憶されたテンプレート波形Ｂとの相関出力Ｃを得る相関手段１３と、相関手段１３で得られた相関出力Ｃに基づきデータ値Ｄを判定するデータ値判定手段１４とを備えたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉波となる周波数成分をＵＷＢの送信波形から取り除いたテンプレート波形を予め作成しておき、
ＵＷＢの受信波形を入力し、この受信波形と前記テンプレート波形との相関出力に基づきデータ値を判定する、
ＵＷＢ受信方法。
【請求項２】
干渉波となる周波数成分を検出し、この周波数成分をＵＷＢの送信波形から取り除いたテンプレート波形を予め作成しておき、
ＵＷＢの受信波形を入力し、この受信波形と前記テンプレート波形との相関出力に基づきデータ値を判定する、
ＵＷＢ受信方法。
【請求項３】
複数のサブキャリアからなるマルチキャリアによって前記送信波形を近似し、前記干渉波となる周波数成分に対応する前記サブキャリアを前記マルチキャリアから取り除くことにより、前記テンプレート波形を作成する、
請求項１又は２記載のＵＷＢ受信方法。
【請求項４】
干渉波となる周波数成分を送信波形から取り除いたテンプレート波形を記憶するテンプレート波形記憶手段と、
ＵＷＢ通信で利用される周波数帯域からなる受信波形を入力する受信波形入力手段と、
この受信波形入力手段から入力された受信波形と前記テンプレート波形記憶手段で記憶されたテンプレート波形との相関出力を得る相関手段と、
この相関手段で得られた相関出力に基づきデータ値を判定するデータ値判定手段と、
を備えたＵＷＢ受信装置。
【請求項５】
干渉波となる周波数成分を検出する干渉波検出手段と、
この干渉波検出手段で検出された周波数成分をＵＷＢの送信波形から取り除いたテンプレート波形を作成するテンプレート波形作成手段と、
このテンプレート波形作成手段で作成されたテンプレート波形を記憶するテンプレート波形記憶手段と、
ＵＷＢ通信で利用される周波数帯域からなる受信波形を入力する受信波形入力手段と、
この受信波形入力手段から入力された受信波形と前記テンプレート波形記憶手段で記憶されたテンプレート波形との相関出力を得る相関手段と、
この相関手段で得られた相関出力に基づきデータ値を判定するデータ値判定手段と、
を備えたＵＷＢ受信装置。
【請求項６】
複数のサブキャリアからなるマルチキャリアによって前記送信波形を近似し、前記干渉波となる周波数成分に対応する前記サブキャリアを前記マルチキャリアから取り除くことにより、前記テンプレート波形が作成された、
請求項４又は５記載のＵＷＢ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば数ＧＨｚ幅の極めて広い帯域を使ってデータを送受信するＵＷＢ（ultla wideband）通信に用いられる、ＵＷＢ受信方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＷＢは、短い幅のパルスを使い、信号のスペクトルを超広帯域にすることによって、既存の狭帯域通信と同じ周波数を共有することができる技術として、その動向が大いに注目されている（非特許文献１）。しかし、ＵＷＢ通信及び既存の狭帯域通信で同一周波数帯を使うことによって、これらの双方に少なからず干渉問題を起こす可能性がある。例えば、５ＧＨｚの無線ＬＡＮ規格であるIEEE802.11aについては、使用周波数、場所、目的等についてＵＷＢと重なることが想定される。
【０００３】
従来の干渉対策として、ＵＷＢで利用したい周波数帯域を送信側で複数に分割して使用する「マルチバンド」と呼ばれる技術が知られている（非特許文献２）。例えば、米国で利用可能な７．５ＧＨｚを、１本当たり５００ＭＨｚ幅のバンド１５本に分割する。そして、５ＧＨｚ帯無線ＬＡＮの利用帯域に相当するバンドを避けて、他の帯域のバンドを使うことにより、IEEE802.11aとの干渉を防ぐ。
【０００４】
【非特許文献１】蓬田，「産声を上げる無線の革命児Ultla Wideband」，日経エレクトロニクス，２００２年３月１１日号，ｎｏ．８１７，ｐｐ５５−６６．
【非特許文献２】蓬田，菊地，「干渉対策技術が目白押し まずはマルチバンド」，日経エレクトロニクス，２００３年２月１７日号，ｎｏ．８４１，ｐｐ１０６−１１５．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の干渉対策技術は、送信側で行われるものであった。一方、受信装置は、その設置される場所に応じて、干渉波の周波数や振幅が一台ごとに異なる。したがって、送信側で画一的に行う干渉対策では、効果が不十分であった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、干渉対策の十分な効果が得られるＵＷＢ受信方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るＵＷＢ受信方法は、予め、干渉波となる周波数成分をＵＷＢの送信波形から取り除いたテンプレート波形を作成しておき、ＵＷＢの受信波形を入力し、この受信波形と前記テンプレート波形との相関出力に基づきデータ値を判定する、というものである。
【０００８】
従来のＵＷＢ受信方法では、送信波形からなるテンプレート波形と受信波形との相関出力に基づきデータ値を判定していた。例えば、テンプレート波形に対する受信波形の時間のずれを使って二値信号を送るパルス位置変調（ＰＰＭ：pulse position modulation）の場合、テンプレート波形と受信波形とのピークが、時間軸上で一致する傾向にあれば（相関出力が正）データ値が「０」であり、所定時間ずれる傾向にあれば（相関出力が負）データ値が「１」である。そのため、干渉波の影響を受けている受信波形とテンプレート波形との相関出力は、受信波形のピークが不正確になるなどの理由によって、データ値の判定エラーを起こしやすくなっていた。
【０００９】
これに対し、本発明では、干渉波の影響を受けている受信波形と干渉波の周波数成分を取り除いたテンプレート波形との相関出力に基づきデータ値を判定するので、後述するシミュレーション結果のように、干渉波の影響を排除した正確なデータ値が得られる。その理由は、干渉波と干渉波の周波数成分を取り除いたテンプレート波形との相関出力は、正でも負でもないほぼ０となるからである。
【００１０】
また、ＵＷＢ受信装置は、その設置される場所に応じて、干渉波の周波数や振幅が一台ごとに異なる。本発明では、ＵＷＢ受信装置一台ごとに最適なテンプレート波形を設定できるので、十分な干渉対策が実現される。
【００１１】
また、本発明に係るＵＷＢ受信方法は、予め、干渉波となる周波数成分を検出するとともに、この周波数成分をＵＷＢの送信波形から取り除いたテンプレート波形を作成しておき、ＵＷＢの受信波形を入力し、この受信波形と前記テンプレート波形との相関出力に基づきデータ値を判定する、としてもよい。
【００１２】
ＵＷＢ受信装置は、その設置される場所が変わったり、干渉波発生源が近くに来たりすることにより、干渉波の周波数や振幅が変化する。本発明では、干渉波となる周波数成分を検出し、この周波数成分をＵＷＢの送信波形から取り除いたテンプレート波形を作成することにより、干渉波の周波数や振幅が変化しても、常に最適なテンプレート波形が得られる。
【００１３】
更に、本発明に係るＵＷＢ受信方法は、複数のサブキャリアからなるマルチキャリアによって前記送信波形を近似し、前記干渉波となる周波数成分に対応する前記サブキャリアを前記マルチキャリアから取り除くことにより、前記テンプレート波形を作成する、としてもよい。
【００１４】
この場合は、複数のサブキャリアの中から問題となるサブキャリアを除去するという簡単な方法によって、最適なテンプレート波形が得られる。
【００１５】
本発明に係るＵＷＢ受信装置は、干渉波となる周波数成分を送信波形から取り除いたテンプレート波形を記憶するテンプレート波形記憶手段と、ＵＷＢ通信で利用される周波数帯域からなる受信波形を入力する受信波形入力手段と、この受信波形入力手段から入力された受信波形と前記テンプレート波形記憶手段で記憶されたテンプレート波形との相関出力を得る相関手段と、この相関手段で得られた相関出力に基づきデータ値を判定するデータ値判定手段と、を備えたものである。
【００１６】
受信波形は、受信波形入力手段によってＵＷＢ通信の周波数帯域のみとなり、相関手段によってテンプレート波形と比較される。その結果の相関出力に基づき、データ値判定手段がデータ値を判定する。例えば、パルス波の位相を１８０°反転させることにより０,１を表現する二相位相変調（Bi-phase）の場合、受信波形とテンプレート波形とが、一致する傾向にあれば（相関出力が正）データ値が「０」であり、反転する傾向にあれば（相関出力が負）データ値が「１」である。このとき、干渉波の影響を受けている受信波形と干渉波の周波数成分を取り除いたテンプレート波形との相関出力に基づきデータ値を判定するので、後述するシミュレーション結果のように、干渉波の影響を排除した正確なデータ値が得られる。その理由は、干渉波と干渉波の周波数成分を取り除いたテンプレート波形との相関出力は、正でも負でもないほぼ０となるからである。
【００１７】
また、ＵＷＢ受信装置は、その設置される場所に応じて、干渉波の周波数や振幅が一台ごとに異なる。本発明では、ＵＷＢ受信装置一台ごとに最適なテンプレート波形を設定できるので、十分な干渉対策が実現される。
【００１８】
また、本発明に係るＵＷＢ受信装置は、干渉波となる周波数成分を検出する干渉波検出手段と、この干渉波検出手段で検出された周波数成分をＵＷＢの送信波形から取り除いたテンプレート波形を作成するテンプレート波形作成手段と、このテンプレート波形作成手段で作成されたテンプレート波形を記憶するテンプレート波形記憶手段と、ＵＷＢ通信で利用される周波数帯域からなる受信波形を入力する受信波形入力手段と、この受信波形入力手段から入力された受信波形と前記テンプレート波形記憶手段で記憶されたテンプレート波形との相関出力を得る相関手段と、この相関手段で得られた相関出力に基づきデータ値を判定するデータ値判定手段とを備えた、としてもよい。
【００１９】
ＵＷＢ受信装置は、その設置される場所が変わったり、干渉波発生源が近くに来たりすることにより、干渉波の周波数や振幅が変化する。本発明では、干渉波となる周波数成分を検出し、この周波数成分をＵＷＢの送信波形から取り除いたテンプレート波形を作成することにより、干渉波の周波数や振幅が変化しても、常に最適なテンプレート波形が得られる。
【００２０】
更に、前記送信波形を複数のサブキャリアからなるマルチキャリアによって近似し、前記干渉波となる周波数成分に対応する前記サブキャリアを前記マルチキャリアから取り除くことにより、前記テンプレート波形が作成される、としもよい。
【００２１】
この場合は、複数のサブキャリアの中から問題となるサブキャリアを除去するという簡単な方法によって、最適なテンプレート波形が得られる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、干渉波となる周波数成分をＵＷＢの送信波形から取り除いたテンプレート波形を作成しておき、入力した受信波形とテンプレート波形との相関出力に基づきデータ値を判定することにより、干渉波の影響を排除して符号誤り率を低減できる。その理由は、干渉波と干渉波の周波数成分を取り除いたテンプレート波形との相関出力は、正でも負でもないほぼ０となるからである。しかも、ＵＷＢ受信装置一台ごとに最適なテンプレート波形を設定できるので、十分な干渉対策を実現できる。
【００２３】
また、干渉波となる周波数成分を検出し、この周波数成分をＵＷＢの送信波形から取り除いたテンプレート波形を作成することにより、干渉波の周波数や振幅が変化しても常に最適なテンプレート波形が得られるので、符号誤り率をより低減できる。
【００２４】
更に、複数のサブキャリアからなるマルチキャリアによって送信波形を近似し、干渉波となる周波数成分に対応するサブキャリアをマルチキャリアから取り除くことにより、テンプレート波形を作成した場合は、複数のサブキャリアの中から問題となるサブキャリアを除去するという簡単な方法によって、最適なテンプレート波形を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明に係るＵＷＢ受信装置の第一実施形態を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。
【００２６】
本実施形態のＵＷＢ受信装置１０は、干渉波となる周波数成分を送信波形から取り除いたテンプレート波形Ｂを記憶するテンプレート波形記憶手段１１と、ＵＷＢ通信で利用される周波数帯域からなる受信波形Ａを入力する受信波形入力手段１２と、受信波形入力手段１２から入力された受信波形Ａとテンプレート波形記憶手段１１で記憶されたテンプレート波形Ｂとの相関出力Ｃを得る相関手段１３と、相関手段１３で得られた相関出力Ｃに基づきデータ値Ｄを判定するデータ値判定手段１４とを備えたものである。
【００２７】
テンプレート波形記憶手段１１は、例えば一般的な半導体メモリ、磁気ディスク等である。受信波形入力手段１２は、例えば図示しないアンテナ及び受信回路で捕捉した受信波形Ａ’から、ＵＷＢ通信で利用される周波数帯域のみを抽出して、受信波形Ａを得るフィルタである。相関手段１３は、一般的な相関器（マッチトフィルタ）及び積分器等からなる。データ値判定手段１４は、例えばマイクロコンピュータ及びそのプログラムからなる。データ値Ｄは、通常、「０」及び「１」の二値からなる。
【００２８】
ＵＷＢ受信装置１０は、全てをソフトウェア（マイクロコンピュータ及びそのプログラム）で実現することもできるし、全てをハードウェア（アナログ回路、ディジタル回路等）で実現することもできる。一般に取り扱う周波数が高いときは、ハードウェアで実現する方が、安価かつ容易である。これは、ソフトウェアで実現するためにはＡ／Ｄ変換器でディジタル信号に変換する必要があるが、取り扱う周波数が高いと現状のＡ／Ｄ変換器ではその実現が難しいからである。
【００２９】
次に、ＵＷＢ受信装置１０の動作を説明する。
【００３０】
受信波形Ａは、受信波形入力手段１２によってＵＷＢ通信の周波数帯域のみとなり、相関手段１３によってテンプレート波形Ｂと比較される。その結果の相関出力Ｃに基づき、データ値判定手段１４がデータ値Ｄを判定する。例えば、パルス波の位相を１８０°反転させることにより０,１を表現する二相位相変調（Bi-phase）の場合、受信波形Ａとテンプレート波形Ｂとが、一致する傾向にあれば（相関出力が正）データ値Ｄが「０」であり、反転する傾向にあれば（相関出力が負）データ値Ｄが「１」である。このとき、干渉波の影響を受けている受信波形Ａと干渉波の周波数成分を取り除いたテンプレート波形Ｂとの相関出力Ｃに基づきデータ値Ｄを判定するので、干渉波の影響を排除した正確なデータ値Ｄが得られる。その理由は、干渉波とテンプレート波形Ｂとの相関出力Ｃが、正でも負でもないほぼ０となるからである。
【００３１】
このように、ＵＷＢ受信装置１０は、予め干渉波となる周波数成分をＵＷＢの送信波形から取り除いたテンプレート波形Ｂを作成しておき、ＵＷＢの受信波形Ａを入力し、受信波形Ａとテンプレート波形Ｂとの相関出力Ｃに基づきデータ値Ｄを判定する、というＵＷＢ受信方法を使用している。
【００３２】
また、ＵＷＢ受信装置１０は、その設置される場所に応じて、干渉波の周波数や振幅が一台ごとに異なる。本実施形態では、ＵＷＢ受信装置１０一台ごとに最適なテンプレート波形Ｂを設定できるので、十分な干渉対策が実現される。
【００３３】
図２は、本発明に係るＵＷＢ受信装置の第二実施形態を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００３４】
本実施形態のＵＷＢ受信装置２０は、干渉波Ｅとなる周波数成分Ｆを検出する干渉波検出手段２１と、干渉波検出手段２１で検出された周波数成分ＦをＵＷＢの送信波形から取り除いたテンプレート波形Ｂを作成するテンプレート波形作成手段２２と、テンプレート波形作成手段２２で作成されたテンプレート波形Ｂを記憶するテンプレート波形記憶手段１１と、ＵＷＢ通信で利用される周波数帯域からなる受信波形Ａを入力する受信波形入力手段１２と、受信波形入力手段１２から入力された受信波形Ａとテンプレート波形記憶手段１１で記憶されたテンプレート波形Ｂとの相関出力Ｃを得る相関手段１３と、相関手段１３で得られた相関出力Ｃに基づきデータ値Ｄを判定するデータ値判定手段１４とを備えたものである。
【００３５】
干渉波検出手段２１は、例えば、ＵＷＢ通信をしていない時にアンテナで捕捉した受信波形から、ＵＷＢ通信で利用される周波数帯域にあって一定以上の振幅を有する周波数成分Ｆを、干渉波Ｅとみなして検出する受信回路である。ＵＷＢ通信に限らず一般のディジタル通信では、ある情報量をまとめて一単位（パケット、セル又はブロック等と呼ばれる。）とし、この単位で送受信を行う。一連の情報の伝送が終わると、送受信装置はアイドル状態すなわち待ち受け状態になる。したがって、ここでいう「ＵＷＢ通信をしていない時」とは、例えば「アイドル状態」である。
【００３６】
テンプレート波形作成手段２２は、送信波形を複数のサブキャリアからなるマルチキャリアによって近似し、干渉波となる周波数成分Ｆに対応するサブキャリアをマルチキャリアから取り除く、例えば信号処理回路である。
【００３７】
干渉波検出手段２１及びテンプレート波形作成手段２２は、全てをソフトウェア（マイクロコンピュータ及びそのプログラム）で実現することもできるし、全てをハードウェア（アナログ回路、ディジタル回路等）で実現することもできる。
【００３８】
このように、ＵＷＢ受信装置２０は、予め干渉波Ｅとなる周波数成分Ｆを検出するとともに周波数成分ＦをＵＷＢの送信波形から取り除いたテンプレート波形Ｂを作成しておき、ＵＷＢの受信波形Ａを入力し、受信波形Ａとテンプレート波形Ｂとの相関出力Ｃに基づきデータ値Ｄを判定する、というＵＷＢ受信方法を使用している。
【００３９】
ＵＷＢ受信装置２０は、その設置される場所が変わったり、干渉波発生源が近くに来たりすることにより、干渉波の周波数や振幅が変化する。本実施形態では、干渉波Ｅとなる周波数成分Ｆを検出し、周波数成分ＦをＵＷＢの送信波形から取り除いたテンプレート波形Ｂを作成することにより、干渉波Ｅの周波数や振幅が変化しても、最適なテンプレート波形Ｂが得られる。また、本実施形態では、複数のサブキャリアの中から問題となるサブキャリアを除去するという簡単な方法によって、最適なテンプレート波形Ｂが容易に得られる。
【００４０】
なお、本発明は、言うまでもなく、上記第一及び第二実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態の構成にアンテナや送信装置等の他の構成要素を付加してもよい。
【実施例】
【００４１】
次に、本発明について、シミュレーション結果に基づき更に具体的に説明する。
【００４２】
《１》．システムモデル
ＵＷＢシステムとして検討されているものの代表として、Impulse Radioがある。通常はガウス関数を２，３回微分したものがよく使われる。しかしながら、そのような波形では、周波数帯域が広くなり過ぎるので、米連邦通信委員会（以下「ＦＦＣ」という。）で定められた室内使用における放射電力制限を満たすことが困難である。本実施例では、ＵＷＢ Impulse Radioの信号波形ｓ０（ｔ）として、式（１）で表わせるような正弦波にガウス関数の重み付けをした図３に示すようなものを用いた。
【００４３】
ｓ０（ｔ）＝exp（−ａｔ２／τ２）sin（２πｆ０ｔ）  ・・・（１）
ここで、ｔは時間、ａはガウス関数のパラメータ、τはパルス幅の半分、ｆ０は正弦波の周波数であり、それぞれａ＝logｅ１０，τ＝０．５×１０−９［ｓ］，ｆ０＝４．２［ＧＨｚ］である。この信号波形は、ＦＣＣの室内放射電力制限に準拠するものとなっている。
【００４４】
このＵＷＢ信号波形を二相位相変調（Bi-Phase）でパルスを５ｎｓごとに送信する。また、干渉を評価するため、チャネル間干渉の要因となるタイムホッピングなどの多重化は行わず、単一チャネルのみのモデルとした。
【００４５】
図４に示すように、本実施例のＵＷＢ受信器３０（ＵＷＢ受信装置）は、テンプレート波形メモリ３１（テンプレート波形記憶手段）、バンドパスフィルタ３２（受信波形入力手段）、相関器３３及び積分器３４（相関手段）、判定器３５（データ値判定手段）等からなる。
【００４６】
ＵＷＢ受信器３０では、余分な帯域の雑音を除去するため、まず受信波形ｒ（ｔ）をバンドパスフィルタ３２に通す。バンドパスフィルタ３２は、理想的なフィルタとし、１ｎｓのパルスを通過させるのに最適と考えられる帯域２ＧＨｚ、つまり通過域が３．２ＧＨｚから５．２ＧＨｚまでのものである。その後、相関器３３によって受信波形ｒ（ｔ）とテンプレート波形ｖ（ｔ）との相関をとる。このとき、被干渉の評価では、一般によく使われている理想的な伝送路を想定した送信波に対するテンプレート波形ｖ（ｔ）を用いる。相関出力はｒ（ｔ）ｖ（ｔ）で与えられ、これを積分器３４で１パルス分積分する。判定器３５は、その結果∫ｒ（ｔ）ｖ（ｔ）ｄｔが正であれば「０」、負であれば「１」と判定する。
【００４７】
《２》．IEEE802.11aからの被干渉の影響
次に、ＵＷＢ受信器におけるIEEE802.11aからの被干渉の影響を、シミュレーションにより評価する。IEEE802.11aは、５．１５ＧＨｚから５．３５ＧＨｚまでの８チャネルで構成されている。したがって、周波数の最も低いチャネルが、ＵＷＢと重なるので、ＵＷＢに影響を及ぼす。そのチャネルは、中心周波数が５．１８０ＧＨｚであり、３１２．５ｋＨｚ間隔の５２波のサブキャリアからなるＯＦＤＭ（orthogonal frequency division multiplex：直交周波数分割多重）信号である。
【００４８】
IEEE802.11aからの被干渉のＡＷＧＮ（additive white Gaussian noise：白色ガウス雑音）を除いた直接的な影響について図５、またＡＷＧＮ環境下における符号誤り率特性について図６にそれぞれ示す。IEEE802.11a及びＵＷＢ双方の中心周波数がかなり異なるため、それらの中心周波数が一致した場合に比べれば符号誤り率特性は良い。
【００４９】
ここで、この結果より同じ部屋内で双方が共存するための送受信器の距離を検討した。式はフリスの伝達公式に基づき（２）のように表わせる。
【００５０】
Ｄ／Ｕ＝（Ｐｔｕλｕ２／ｒｕ２）／（Ｐｔａλａ２／ｒａ２）
ｒａ／ｒｕ＝√｛（Ｄ／Ｕ）（Ｐｔａλａ）／（Ｐｔｕλｕ）｝  ・・・（２）
【００５１】
Ｐｔｕ，ＰｔａはＵＷＢ，IEEE802.11aのそれぞれの送信電力であり、ＰｔｕはＦＣＣの放射電力制限に基づいたもの、Ｐｔａは市販されている代表的なものを用いた。λｕはＵＷＢの波長で最低周波数と最高周波数との幾何平均により求めることとした。IEEE802.11aの波長λａは中心周波数により求めた。ｒｕはＵＷＢ送信器からＵＷＢ受信器までの距離、ｒａはIEEE802.11a送信器からＵＷＢ受信器までの距離を表わす。これにより、Ｄは希望信号電力、Ｕは非希望信号（干渉波）電力となる。図５の結果にこの式を適用した結果を、図７に示す。図７から明らかなように、本モデルでは、ＵＷＢ送受信器間の距離を１ｍと仮定した場合、IEEE802.11a送信器をＵＷＢ受信器から２０ｍ程度離さなければならない。したがって、IEEE802.11aによる被干渉を軽減する対策が必要となる。
【００５２】
《３》．マルチキャリア・テンプレート
このような干渉を軽減するため、ＵＷＢ受信器側において受信波形と相関をとるテンプレート波形を、ガボール変換の考え方を用いてマルチキャリアで設計する。なお、送信パルス波形など送信側は前述と同じものを使用する。
【００５３】
従来、テンプレート波形は送信波形と同じものを使用していた。本実施例では、まず、送信間隔が５ｎｓであることから、テンプレート波形のガウス関数部のパルス幅を、５ｎｓに広げた（ａ＝logｅ１０，τ’＝２．５×１０−９［ｓ］）。すなわち、周波数帯域は４００ＭＨｚに狭めた。そして、３．２ＧＨｚから５．２ＧＨｚまでの間で２００ＭＨｚ間隔の１１本のサブキャリアを形成し、ガウス関数内の正弦波の周波数ｆ０をこれらのサブキャリア分用意した。また、それぞれのサブキャリアを全て足し合わせたとき、従来のテンプレートとスペクトルが似るように重み付けをした（図８）。そして、時間軸上で位相をパルスの中心で揃えることにより、周波数領域上でも時間軸領域上でも従来の送信波型テンプレートと似たマルチキャリア・テンプレートを生成することができた（図９）。式で示すと（３）のように表せる。
【００５４】
ｓ０（ｔ）＝exp（−ａｔ２／τ２）sin（２πｆ０ｔ）
≒Σn=111Ｘｎexp（−ａｔ２／τ’２）sin（２πｆｎｔ）  ・・・（３）
【００５５】
このテンプレート波形を用いたときのＵＷＢ受信器の符号誤り率特性について、図１０に示す。図１０から明らかなように、送信波型テンプレート波形とほぼ同じ良好な特性が得られる。なお、図８に示すサブキャリアのスペクトルの右から左と、図９に示すサブキャリアの波形の上から下とは、対応している。
【００５６】
《４》．マルチキャリア・テンプレートによる干渉軽減方式
次に、マルチキャリア・テンプレートを用いた干渉軽減方式について説明する。干渉波が存在すると想定した場合、マルチキャリア・テンプレートから干渉波の周波数帯域付近のサブキャリアを外してテンプレート波形を構成する。具体的には、中心周波数５．１８ＧＨｚのIEEE802.11aとの共存が考えられる場合、５．２ＧＨｚ、５．０ＧＨｚ、４．８ＧＨｚのうちのいずれかのサブキャリアを除去すればよいことになる。二本除いた場合のスペクトル及び時間波形について、それぞれ図１１及び図１２［２］に示す。図１０に、IEEE802.11a干渉波が存在しない場合で、サブキャリアを５．２ＧＨｚのみ一本除いたテンプレート波形、５．２ＧＨｚ及び５．０ＧＨｚの二本除いたテンプレート波形、そして５．２ＧＨｚ、５．０ＧＨｚ及び４．８ＧＨｚの三本除いたテンプレート波形による、それぞれの符号誤り率特性を示す。当然のことながら、除いたサブキャリアの本数が多いほど相関値が低くなるので、符号誤り率特性は劣化する。しかし、一本除いた場合はほとんど特性に劣化はなく、三本除いた場合でも０．５ｄＢ程度の劣化に抑えることができる。
【００５７】
IEEE802.11a干渉波が存在する場合におけるＵＷＢ受信器の符号誤り率特性を、図１３及び図１４に示す。従来の送信波形に対するテンプレート波形では、符号誤り率がＤ／Ｕ＝０ｄＢでも１０−３以上になってしまうので、ＵＷＢ通信をすることができなかった。しかし、マルチキャリア・テンプレートのサブキャリアを二本又は三本除いたものを適用することによって、Ｄ／Ｕ＝０ｄＢにおいてIEEE802.11ａ干渉波の影響がなくなるまで、符号誤り率を改善することができた。Ｄ／Ｕ＝−１０ｄＢの場合でも、符号誤り率が１０−３よりも良い特性が得られる。また、マルチキャリア・テンプレートを適用することにより、IEEE802.11a干渉波の有無にかかわらず、６次チェビチェフフィルタを干渉除去フィルタとして使用した場合よりも良好な符号誤り率特性が得られた。
【００５８】
このマルチキャリア・テンプレートは、IEEE802.11ａ干渉波のみならず、様々な狭帯域システム干渉波に応用が可能である。例えば、適応的に受信器で干渉波の検出を行い、その周波数付近のサブキャリアをテンプレートから削減する構成や、本実施例のように周波数が既知の干渉波（IEEE802.11a）に対しては削減するサブキャリア位置をプログラム化して予め設定しておく構成により、干渉を軽減することができる。また、本実施例ではＦＣＣのマスクに合わせた送信パルス波を仮定したが、これと異なる送信パルス波を使用した場合も、マルチキャリア・テンプレートを構成するサブキャリアの周波数、帯域幅、振幅等をパルス波形に合わせて検討することにより、本発明を利用できる。更に、送信波形をウェーブレット解析して狭帯域サブキャリアに分割し、テンプレート波形を再合成して干渉を軽減する方法も可能である。
【００５９】
《５》．まとめ
本実施例では、ＦＣＣの放射電力制限を満たす送信パルスを用いた場合に、５ＧＨｚの無線ＬＡＮ規格IEEE802.11ａ干渉波から受ける影響と、マルチキャリア・テンプレートを用いることにより送信側の構成を変えずに、受信側のみで干渉を軽減できる方法とについて説明した。一例として、テンプレートの波形を、１１本のサブキャリアで２００ＭＨｚ間隔に配置することにより構成した。その結果、干渉波が存在する場合、その周波数付近のサブキャリアを除いてテンプレート波形を構成することにより、その干渉波から受ける影響を大きく改善できることを示した。マルチキャリア・テンプレートを適用することにより、干渉波の有無にかかわらず、６次チェビチェフフィルタを干渉除去フィルタとして使用した場合よりも良好な符号誤り率特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係るＵＷＢ受信装置の第一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るＵＷＢ受信装置の第二実施形態を示すブロック図である。
【図３】図３［１］は実施例におけるＵＷＢ送信波形の波形図であり、図３［２］はそのスペクトル図である。
【図４】実施例におけるＵＷＢ受信装置を示すブロック図である。
【図５】IEEE802.11a干渉波を受けたＵＷＢ受信器の符号誤り率特性を示すグラフである。
【図６】ＡＷＧＮ伝送路においてＵＷＢ受信器が受けるIEEE802.11a干渉波の影響を示すグラフである。
【図７】IEEE802.11a送信器とＵＷＢ受信器との距離をｒａ、ＵＷＢ送信器とＵＷＢ受信器との距離をｒｕとしたとき、これらの比ｒａ／ｒｕと符号誤り率との関係を示すグラフである。
【図８】マルチキャリア・テンプレートのスペクトル図である。
【図９】サブキャリアの時間波形（上の１１波）とマルチキャリア・テンプレートの時間波形（下の１波）とを示す波形図である。
【図１０】マルチキャリア・テンプレートを使用した場合の符号誤り率特性（干渉波なし）を示すグラフである。
【図１１】サブキャリアを二本除去した場合のマルチキャリア・テンプレートのスペクトル図である。
【図１２】図１２［１］は従来のテンプレート波形の時間波形を示す波形図、図１２［２］はサブキャリアを二本除去した場合のマルチキャリア・テンプレート波形の時間波形を示す波形図である。
【図１３】マルチキャリア・テンプレートを使用した場合の符号誤り率特性（Ｄ／Ｕ＝０ｄＢ）を示すグラフである。
【図１４】マルチキャリア・テンプレートを使用した場合の符号誤り率特性（Ｄ／Ｕ＝−１０ｄＢ）を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６１】
１０，２０  ＵＷＢ受信装置
１１  テンプレート波形記憶手段
１２  受信波形入力手段
１３  相関手段
１４  データ値判定手段
２１  干渉波検出手段
２２  テンプレート波形作成手段
３０  ＵＷＢ受信器（ＵＷＢ受信装置）
３１  テンプレート波形メモリ（テンプレート波形記憶手段）
３２  バンドパスフィルタ（受信波形入力手段）
３３  相関器（相関手段）
３４  積分器（相関手段）
３５  判定器（データ値判定手段）
Ａ  受信波形
Ｂ  テンプレート波形
Ｃ  相関出力
Ｄ  データ値
Ｅ  干渉波
Ｆ  周波数成分
【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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