(57)【要約】マルチバンド超広帯域信号を生成する方法を提供する。この方法では、超広帯域デバイスが、第１基準周波数を有する第１基準信号及び第１基準周波数とは異なる第２周波数を有する第２基準信号を供給する。このデバイスは、第１超広帯域信号を第１基準信号に基づいて、第２超広帯域信号を第２基準信号に基づいて生成して、２つの別の周波数帯域を実現する。これらの２つの信号は同一の基本クロック信号から生成可能であるため、構成及び変更が著しく簡単化される。
2006519572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチバンド超広帯域信号を生成する方法であって、
第１基準周波数を有する第１基準信号を供給すること、
前記第１基準周波数とは異なる第２基準周波数を有する第２基準信号を供給すること、
第１超広帯域信号を前記第１基準信号に基づいて生成すること、
第２超広帯域信号を前記第２基準信号に基づいて生成すること、
を備える方法。
【請求項２】
超広帯域信号を送信するデバイスであって、
第１基準周波数を有する第１基準信号を生成するように構成された第１基準周波数発生器と、
前記第１基準周波数とは異なる第２基準周波数を有する第２基準信号を生成するように構成された第２基準周波数発生器と、
前記第１基準信号及び前記第２基準信号のうちの一方を選択的に受信するとともに、前記第１基準信号に基づく第１超広帯域信号及び前記第２基準信号に基づく第２超広帯域信号のうちの一方を生成するように構成されたビット・ソースと、
前記ビット・ソースが生成する前記第１超広帯域信号及び前記第２超広帯域信号のうちの一方を送信するように構成されたアンテナと、
を備えるデバイス。
【請求項３】
超広帯域信号を生成する方法であって、
第１基準周波数を有する第１基準信号を供給すること、
前記第１基準周波数とは異なる第２基準周波数を有する第２基準信号を供給すること、
前記第１基準信号に基づく第１超広帯域信号と、前記第２基準信号に基づく第２超広帯域信号と、前記第１超広帯域信号及び前記第２超広帯域信号の両方とのうちの一つを選択的に生成すること、
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、移動送受信機、中央送受信機、及び関連機器を含む、超広帯域（ＵＷＢ：Ultra-Wide Band ）システムのような無線通信システムに関する。更に詳細には、本発明は、複数の周波数帯域を使用する２つの無線デバイスの間のデータの伝送に関する。
【０００２】
本願は、２００３年２月２８日の出願され、「日本における超広帯域周波数計画（ULTRAWIDE BANDWIDTH FREQUENCY PLAN FOR JAPAN）」と題された、リチャード  ディ．ロバーツ（Richard D. Roberts）他による米国仮出願第６０／４５０，３１４号、及び２００３年３月６日の出願され、「無線通信システム及びその動作方法（WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD OF OPERATING THE SAME）」と題された、リチャード  ディ．ロバーツ（Richard D. Roberts）他による米国仮出願第６０／４５２，０１６号の優先権に基づくものであり、これら両仮出願の内容は、本明細書において参照されたことにより、全てが本発明の開示に含まれる。
【背景技術】
【０００３】
無線デバイスに対する要求が大きくなると、無線ＵＷＢの実現形態は益々この要求を満たすように調整される。ＵＷＢラジオは高速、低電力伝送手段となり得る。ＵＷＢ信号は概して、連続する少なくとも２５％の比帯域幅（すなわち、中心周波数に対する帯域幅の比が−１０ｄＢ）を有する。しかしながら、信号はこの基本範囲から外れることができ、その場合でも「ＵＷＢ」であると見なすことができる。例えば、米連邦通信委員会（ＦＣＣ：Federal Communications Commission ）は、５００ＭＨｚを中心周波数とする３．１〜１０．６ＧＨｚの範囲の信号をＵＷＢと呼ぶ。従って、上述の指標は粗いガイドラインである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＵＷＢデバイスは幾つかの大きな制約を受ける。これらの制約のうちの最大のものの一つは、ＦＣＣが課すＵＷＢ伝送に対する制約である。２００２年２月に、ＦＣＣはＵＷＢデバイスの使用に関する規制を発表した。これらの規制は、大きな帯域制限及びスペクトル電力制限を全てのＵＷＢ伝送に課す。これらの規制は、ＵＷＢ伝送に利用することができる帯域も制限する。
【０００５】
米国における別の制限は、ＵＮＩＩ（Unlicensed National Information Infrastructure）帯域をＵＷＢに割り当てられる周波数帯域の丁度中央に設けることである。ＦＣＣは３．１ＧＨｚ〜１０．６ＧＨｚの範囲をＵＷＢに割り当て、ＵＮＩＩ帯域は５．１５〜５．８５ＧＨｚの範囲に収まる。ＵＮＩＩ帯域は、コードレス電話及び８０２．１１ａワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ：Wireless Local Area Network ）デバイスのような無許可デバイスにより使用される。ＵＮＩＩ帯域における高電力レベル（場合によっては、ＵＷＢ伝送の電力レベルの最大百倍まで）が許可されたデバイスのために、ＵＷＢデバイスはこれらの帯域における伝送を回避するのが好ましい。
【０００６】
ＵＮＩＩ帯域は、ＵＷＢデバイスが回避することが望ましい周波数帯域の例として挙げられるが、一部の実施形態においては、他の周波数帯域を回避することが望ましい。
また、環境が変化すると、これらの制約が大きくなったり小さくなったりして、ＵＷＢ伝送に利用可能な帯域が狭くなったり広くなったりする。
【０００７】
更に、米国におけるＵＷＢデバイスはＦＣＣが課す制約を満たす必要があり、かつＵＮＩＩ帯域を回避することが好ましいが、これらのパラメータは他の国では適用されない。他の国が未だＵＷＢ伝送を規制していなかったとしても、ＦＣＣが米国において行なったような電力制限及び帯域制限をその国が将来課すことが考えられる。しかしながら、これらの制約のうちの特定のパラメータが、ＦＣＣが課す制約のパラメータに従わないことも同様に考えられる。
【０００８】
更に、他の国及び地域は、ＵＮＩＩ帯域の等価帯域、すなわち種々の位置及び利用可能な周波数スペクトルの帯域を有するコードレス電話及びＷＬＡＮに専用の帯域、を設ける可能性がある。例えば、ＵＮＩＩ帯域の日本における等価帯域は４．９０〜５．４ＧＨｚである。これらの地域で動作するＵＷＢデバイスもまたこれらの周波数帯域を回避することが望ましい。
【０００９】
従って、異なる周波数帯域及び異なる中心周波数を使用してブロードキャストするように容易に変更することができるＵＷＢデバイスを提供することが望ましい。これによって、デバイスは時間領域に渡って、そして異なる管轄区域において利用可能なスペクトルの変化に対応することができる。
【００１０】
利用可能なＵＷＢ帯域の全てを使用し、しかも当該利用可能な帯域の内側の特定の重要な帯域を回避するデバイスを提供することが望まれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
同一の参照番号は、同一または類似の構成要素をそれぞれの図全体を通じて指し、以下の詳細な記述と共に明細書の一部に組み込まれ、かつ一部を構成する添付図面は、種々の実施形態を更に例示し、かつ本発明による種々の原理及び利点を説明するために用いられる。
【００１２】
図１は、本発明の好適な実施形態による超広帯域（ＵＷＢ）送受信機のブロック図である。図１に示すように、送受信機は３つの主要な部品、すなわち受信機１１０、送信機１２０、及び無線コントローラ兼インターフェース１３０を含む。受信機１１０は受信アンテナ１１２に取り付けられ、フロント・エンド１１４、ＵＷＢ波形相関器１１６、及び受信タイミング発生器１１８を含む。送信機は送信アンテナ１２２に取り付けられ、ＵＷＢ波形発生器１２４、エンコーダ１２６、及び送信タイミング発生器１２８を含む。
【００１３】
信号無線コントローラ兼インターフェース１３０は、受信機１１０及び送信機１２０の両方に機能を提供するように示されているが、別の実施形態では、無線コントローラ兼インターフェース１３０を個別に受信機１１０及び送信機１２０の各々に対応する形で含むことができる。また、送信と受信との間で切り換わる単一アンテナを個別の受信アンテナ１１２及び送信アンテナ１２２に代えて使用することができる。受信タイミング発生器１１８及び送信タイミング発生器１２８を単一のタイミング発生器に統合する、または個別ユニットとして保持することもできる。
【００１４】
無線コントローラ兼インターフェース１３０は、一つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ：Application Specific Integrated Circuits）または一つ以上のプログラマブル・プロセッサのいずれかにおいて用いられるような、ハード・ワイヤードのロジックを使用する構成のプロセッサ・ユニットであることが好ましい。動作状態では、無線コントローラ兼インターフェース１３０は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control ）コントローラとして、或いは受信機１１０及び送信機１２０が実行するＵＳＢ無線通信機能と、ＵＳＢ通信チャネルを使用してデータをリモートデバイスと交換するアプリケーションとの間のＭＡＣインターフェースとして機能する。
【００１５】
送受信機が信号を受信しているとき、受信アンテナ１１２は着信ＵＳＢ電磁波形を電気信号（または光信号）に変換し、この電気信号を無線フロント・エンド１１４に供給する。波形のタイプに応じて、無線フロント・エンド１１４は電気信号を処理して、信号のレベル及び信号のスペクトルがＵＷＢ波形相関器１１６における処理に適したものとなるようにする。この処理は、整合フィルタリング、部分整合フィルタリング、単純ロールオフ（simple roll-off ）などのようなスペクトル成形を含むことができる。
【００１６】
フロント・エンドでの処理の後、ＵＷＢ波形相関器１１６は着信信号を、タイミング発生器１１８からのクロック信号に基づいて生成される別の候補信号と相関させて受信機１１０が着信信号と同期しているか否かを判断し、同期しているならば受信着信信号に含まれるデータを求める。
【００１７】
タイミング発生器１１８は無線コントローラ兼インターフェース１３０によって制御されながら動作して、ＵＷＢ波形相関器１１６において実施される相関プロセスに使用するクロック信号ＣＬＫＲを供給する。このクロック信号ＣＬＫＲは、受信アンテナ１１２が受信する着信信号に対して変化することが好ましい位相を有する。ＵＷＢ波形相関器はクロック信号ＣＬＫＲを使用して着信信号の一部に一致し、かつクロック信号ＣＬＫＲの位相を有する相関信号をローカルに生成する。ローカル生成相関信号（ローカル生成信号）及び着信信号の位相が互いに一致すると、ＵＷＢ波形相関器１１６は高い信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal-to-Noise Ratio ）のデータを無線コントローラ兼インターフェース１３０に供給し、後続の処理が行なわれる。
【００１８】
概念的には、ＵＷＢ波形相関器１１６はローカル信号を含む相関ウィンドウを有すると見なすことができる。クロック信号の位相は着信信号の位相に対して変化するので、相関ウィンドウはシフトする。従って、許容できる相関結果が２つの信号に関して得られ、取得ロックが実現したことが示されるまで、相関ウィンドウを着信信号のスナップ・ショットと比較する。
【００１９】
一部の環境では、ＵＷＢ波形相関器１１６の出力はデータそのものである。他の環境では、ＵＷＢ波形相関器１１６は単に中間相関結果を供給するだけであり、この結果を無線コントローラ兼インターフェース１３０が使用してデータを求め、受信機１１０が着信信号と同期する時間を求める。
【００２０】
ＵＷＢ波形相関器１１６は２つの動作モード、すなわち信号追跡モード（追跡モード）及び信号取得モード（取得モード）で動作する。取得モードは、同期が生じなかったか、または取れなくなったのいずれかの時に使用され、受信機１１０がこのような同期を取るように動作しているときに使用される。追跡モードは、同期が生じ、同期を維持する必要があるときに使用される。
【００２１】
取得モードの間、無線コントローラ兼インターフェース１３０は制御信号を受信機１１０に供給して同期を取る。この制御信号によって、受信機１１０に指示してＵＷＢ波形相関器１１６内の相関ウィンドウをスライドさせて着信信号の位相に一致させ、そして取得ロックを実現しようとする。特に、この動作は、所望の相関結果が得られるまでタイミング発生器１１８から出力されるクロックの位相及び周波数を調整することにより行われる。
【００２２】
一旦、同期が取れると、受信機は追跡モードに入る。追跡モードの間、送受信機は、同期を維持し、かつ改善するように動作する。特に、無線コントローラ兼インターフェース１３０はＵＷＢ波形相関器１１６からの相関結果を分析してＵＷＢ波形相関器１１６の相関ウィンドウ、すなわちタイミング発生器からのローカル信号の位相を調整する必要があるか否かを判断する。
【００２３】
更に、追跡モードの間、受信機１１０はデータを無線コントローラ兼インターフェース１３０の入力ポート（ＲＸ  データ  イン）に供給し、今度はこのインターフェース１３０がこのデータを外部プロセスに出力ポート（ＲＸ  データ  アウト）を通して供給する。外部プロセスは、受信機１１０を通して受信するか、或いは送信機１２０を通してリモート受信機に送信されることになるデータを使用して実施される多くのプロセスのうちの任意のプロセスとすることができる。
【００２４】
送受信機が信号を送信しているとき、無線コントローラ兼インターフェース１３０は外部ソースからソース・データを入力ポート（ＴＸ  データ  イン）において受信する。次に、無線コントローラ兼インターフェース１３０はこのデータを送信機１２０のエンコーダ１２６に出力ポート（ＴＸ  データ  アウト）を通して供給する。無線コントローラ兼インターフェース１３０はまた、制御信号を送信機１２０に供給してＵＷＢパルスから成るシグナリング・シーケンスを識別するために使用する。上記したように、本発明の一部の実施形態では、受信機１１０機能及び送信機１２０機能は共有リソース、例えば共通のタイミング発生器及び／又は共通のアンテナを使用することができる。
【００２５】
エンコーダ１２６はユーザ・コーディング情報及びデータを無線コントローラ兼インターフェース１３０から受信し、データ及びコーディングを前処理してＵＷＢ波形発生器１２４のタイミング入力を供給する。今度はＵＷＢ波形発生器１２４が、形状及び時間に関して符号化されるＵＷＢパルスを生成してデータを遠隔地に送信する。エンコーダ１２６はこの機能を、送信タイミング発生器１２８から受信するタイミング信号ＣＬＫＴに従って実行する。
【００２６】
エンコーダ１２６は、要求される変調をかけるために必要な制御信号を生成する。例えば、エンコーダ１２６はシリアル・ビット・ストリームを取り込み、このシリアル・ビット・ストリームを順方向誤り訂正（ＦＥＣ：Forward Error Correction）アルゴリズム（例えば、リード・ソロモン・コード、ゴレイ・コード、ハミング・コード、畳み込みコードなど）を使用して符号化することができる。エンコーダ１２６はまた、データをインターリーブすることができ、これによりバースト・エラーに対する保護を行なう。エンコーダ１２６はまた、ホワイトニング機能を実行して長い「１」ストリングまたは「０」ストリングが生じないようにすることができる。エンコーダ１２６はまた、ユーザ固有のスペクトル拡散機能を実行する、例えばビットを表わすためにグループとして送信される所定長のチッピング・コード（コード・ワードとも呼ぶ）を生成することができる（すなわち、「１」ビットに関しては反転させ、「０」ビットに関しては反転させない、など）。エンコーダ１２６はシリアル・ビット・ストリームをサブセットに分割してウェーブレット当たり、またはチッピング・コード当たり複数ビットを送信し、複数の制御信号を生成して所望の変調手法のいずれの組み合わせにも影響を与えることができる。
【００２７】
無線コントローラ兼インターフェース１３０は、入力ポート（ＴＸ  データ  イン）のデータの受信先であるソースのユーザＩＤのような幾つかの識別情報を供給することができる。本発明の一つの実施形態では、このユーザＩＤを、このユーザＩＤが情報パケットのヘッダであるかのように送信系列に挿入することができる。本発明の他の実施形態では、このユーザＩＤ自体を用いてデータを符号化するので、送信を受け取る受信機はデータの意味を理解するためにユーザＩＤについてのアプリオリな認識を前提とする、或いは有する必要がある。例えば、ＩＤを使用して異なる振幅の（例えば、振幅「ｆ」の）信号を高速変調制御信号に、符号化を信号に対して実行する手段として、適用することができる。
【００２８】
エンコーダ１２６からの出力はＵＷＢ波形発生器１２４に印加され、次にこの発生器がＵＷＢウェーブレット波形シーケンスを、発生器がエンコーダ１２６から受信する命令信号に従ったウェーブレット時間に生成する。これらのウェーブレット波形は、幾つかの異なる手法のうちの一つに基づいて作成することができる。次に、ＵＷＢ発生器１２４からの出力を送信アンテナ４０に供給し、次に送信アンテナがＵＷＢエネルギーを受信機に送信する。
【００２９】
好適には、データは信号に、ウェーブレットの波形を利用することにより符号化される。特に、データは、エンコーダ１２６が供給する２進または３進チッピング・コードに従って配列される一連のウェーブレットをバイフェーズ変調することにより符号化されることが好ましい（３進コードが好適な実施形態において使用される）。
【００３０】
好適な実施形態では、使用する複数のウェーブレットは発振信号の３つの連続サイクル、例えば正弦関数波形である。しかしながら別の実施形態では、この構成は変えることができる。サイクル数は増やす、または減らすことができ、発振信号のタイプは変えることができ、或いはガウス型単一パルス（Gaussian monopulse）などのような異なる形状の波形さえも使用することができる。
【００３１】
上記したように、チッピング・コードまたはコード・ワードは設定パターンに従って変調される個々のウェーブレットから成るストリングである。好適な実施形態では、長さが１２の、２４個の３進コード・ワードを使用する。別の表現をすると、各ビットはバイフェーズ変調コード・ワードにより表わされ、各コード・ワードは設定パターン、例えば好適な実施形態における３進パターンに従って３進法で変調される１２個または２４個のウェーブレットから成るストリングにより表わされる。例えば、特定の送信では、長さが１２のコード・ワードを次のように使用することができる：０  −１  −１  −１  １  １  １  −１  １  １  −１  １。この場合、１２個の連続するウェーブレットをこのコードに従って変調して一つのコード・ワードを生成する、すなわち第１ウェーブレットは変更せず、第２ウェーブレットを反転させ、第３ウェーブレットを空にし（ｎｕｌｌｅｄ）、第４ウェーブレットを空にする、などとする。次に、このコード・ワードを使用して１データ・ビットの一方の値を表わし、その反転を使用して１データ・ビットの他方の値を表わす。
【００３２】
使用するコード・ワードをネットワーク、デバイスに従って変えることも、送信によって変えることもできる。更に、長さが１２及び２４のコード・ワードが本実施形態では好ましいが、他のコード・ワード長を必要に応じて選択することができる。
【００３３】
シングル・バンドＵＷＢ信号を生成する
図２は、本発明の好適な実施形態によるシングル・バンドＵＷＢ信号を生成する回路のブロック図である。図２に示すように、信号生成回路はコード・ワード発生器２０５と、第１混合器２１０と、バンドパス・フィルタ２１５と、第２混合器２２０と、アンテナ２２５と、基準周波数クロック２３０と、Ｎ逓倍フェーズ・ロックド・ループ（ＰＬＬ：Phase Locked Loop ）回路２３５と、Ｋ分周回路２４０と、ビット・ソース２４５と、Ｍ逓倍ＰＬＬ回路２５０と、を含む。本実施形態では、回路は発振信号の複数サイクルの繰り返しをＵＷＢウェーブレットとして使用する。
【００３４】
基準周波数クロック２３０は基準信号を生成し、この基準信号を残りの回路が使用することになる。好適な実施形態では、基準信号は、周波数が６８４ＭＨｚの正弦関数波形であるが、別の実施形態では、この信号の周波数及び波形を変えることができる。
【００３５】
一般的に、基準信号は大きく変化する周波数を有することができる。この信号は、使用時の最小帯域の中心周波数よりも低い、非常に低い周波数の信号とすることができる、または使用時の最大帯域よりも高い周波数を有する、非常に高い周波数の信号とすることができる。特に、基準信号は、デバイスが生成する信号の中心周波数帯域に含まれる値に対応する周波数を有することが好ましい。これは、基準信号の周波数が信号の中心周波数の範囲内に位置する、基準信号の周波数が信号の中心周波数に等しい、基準信号の周波数が信号の中心周波数のＮ倍である、基準信号の周波数が信号の中心周波数の１／Ｎ倍である、などを意味し、この場合Ｎは整数である。好適には、基準周波数は３００ＭＨｚ〜９．２ＧＨｚであるが、当該範囲の外側の値を一部の実施形態において使用することができる。特に、デバイスの速度が高くなると、それに応じて高い基準周波数を使用することができる。好適な実施形態における基準信号の周波数に使用する特定の値には、６８４ＭＨｚ、１．３６８ＧＨｚ、２．３７６ＧＨｚ、４．１０４ＧＨｚ、５．４ＧＨｚ、及び８．２０８ＧＨｚが含まれる。
【００３６】
Ｎ逓倍ＰＬＬ２３５は、基準信号の基準周波数にＮを乗じ、この新規の周波数を有する信号をクロック信号としてコード・ワード発生器２０５に供給する。好適な実施形態では、Ｎ＝２であるのでＮ逓倍ＰＬＬ２３５は、基準周波数の２倍（すなわち１．３６８ＧＨｚ）のクロック信号をコード・ワード発生器２０５に供給する。しかしながら、Ｎの値を別の実施形態においては変えて、異なるコード・ワード長及び／又はスペクトル帯域（中心周波数及び帯域により指定される）に対応することができる。
【００３７】
コード・ワード発生器２０５は、複数のデータ・ビットを表わすために使用される、長さＬのコード・ワードを供給する。コード・ワードの個々の要素（チップと呼ぶ）を出力するレートは、Ｎ逓倍ＰＬＬ２３５が供給するクロック信号の周波数に等しい。このレートはコード・ワード発生器２０５のチップ・レートと呼ぶことができる。好適な実施形態ではＬ＝２４であり、チップ・レートが１．３６８ＧＨｚであるが、これらのパラメータを別の実施形態では変えることができる。一つの好適な別の実施形態では、Ｌ＝１２のコード・ワード長を使用する。
【００３８】
Ｋ分周回路２４０は基準信号の周波数をＫで除し、この新規の周波数を有する信号をクロック信号としてビット・ソース２４５に供給する。好適な実施形態ではＫ＝１２であるので、Ｋ分周回路２４０は基準周波数の１２分の１（すなわち５７ＭＨｚ）のクロック信号をビット・ソース２４５に供給する。しかしながら、Ｋの値を別の実施形態では任意の値（好適には整数）に変えて異なるデータ・レートに対応することができるようにする。
【００３９】
Ｎ逓倍ＰＬＬ２３５のＮの値とＫ分周回路２４０のＫの値の積は、コード・ワード発生器２０５から発生するコード・ワードの長さＬに等しくなるようにする、すなわちＬ＝（Ｎ×Ｋ）とする必要がある。Ｎの値及びＫの値を別の実施形態では変えることができるが、これらの値の積とコード・ワード長とが等しくなる関係は維持する必要がある。
【００４０】
ビット・ソース２４５はデバイスが送信する必要のある複数のデータ・ビットを供給する。このビット・ソースは、ビット・ソースがビット・データを供給する限り、どのような種類の所望のデータ・ソースとすることもできる。ビットを出力するレートは、Ｋ分周回路２４０が供給するクロック信号の周波数に等しい。このレートはビット・ソース４４５のシンボル・レートと呼ぶことができる。所与のシンボルはＰ個のビットから構成され、この場合のＰは０よりも大きい整数である。従って、ビット・ソース４４５は、Ｋ分周回路２４０が供給するクロック信号のサイクル毎にＰ個のビットを出力する。好適な実施形態では、Ｐは１であり、シンボル・レートは５７Ｍｓ／ｓであるが、これらの値を別の実施形態では変えることができる。
【００４１】
第１混合器２１０はコード・ワード発生器２０５の出力にビット・ソース２４５の出力を乗じる。ビット・ソース２４５に供給されるクロック信号は、コード・ワード発生器２０５に供給されるクロック信号の周波数に１／（Ｎ・Ｋ）＝１／Ｌを乗じた周波数であるので、Ｐ個のビットの値はコード・ワードの全体の期間（すなわちＬ個のウェーブレットの期間）に渡って保持される。従って、第１混合器は、コード・ワード発生器２０５から発生するコード・ワードを、ビット・ソース２４５が供給するデータ・ビットにより変調するように機能する。
【００４２】
Ｍ逓倍ＰＬＬ２５０は、基準信号の周波数にＭを乗じ、この新規の周波数を有する信号をクロック信号として第２混合器２２０に供給する。好適な実施形態では、Ｍ＝６であるのでＭ逓倍ＰＬＬ２５０は、基準周波数の６倍（すなわち４．１０４ＧＨｚ）のクロック信号をコード・ワード発生器２０５に供給する。しかしながら、別の実施形態においては、Ｍの値を変えて、異なるコード・ワード長に対応するようにしてもよい。
【００４３】
Ｎの値で除したＭの値は、図２の回路が使用するＵＷＢ信号の各ウェーブレットを形成するために使用される基準信号のサイクル数に等しい。本実施形態では、各ウェーブレットは３サイクルの基準信号により構成されるので、Ｍ＝６となる（すなわち、ウェーブレット当たりＭ／Ｎ＝６／２＝３サイクル）。ウェーブレット当たりのサイクル数が変化すると、それに応じてＭの値も変化することになる。
【００４４】
第２混合器２２０はＭ逓倍ＰＬＬ２５０の出力と第１混合器２１０の出力を混合する。この動作は、Ｍ逓倍ＰＬＬ２５０において生成されるＵＷＢウェーブレットを第１混合器２１０から出力されるデータ変調コード・ワードと混合して最終的にＵＷＢ信号ストリームを形成するように作用する。Ｍ逓倍ＰＬＬ２５０から出力される信号の周波数は、コード・ワード発生器に供給される周波数にＭ／Ｎ（すなわち好適な実施形態では３）を乗じた周波数であるので、Ｍ逓倍ＰＬＬ２５０は、コード・ワードの全ての要素に関して３サイクルのＰＬＬ信号を供給して３サイクル・ウェーブレットを生成する。
【００４５】
バンドパス・フィルタ２１５は、送信エネルギーが確実に正しい帯域に収まるように機能する。同様のバンドパス・フィルタを受信機に使用して、受信信号が他の帯域の干渉を受けないように受信信号を保護することができる。
【００４６】
送信波形は、基準周波数にＭを乗じた周波数に等しい中心周波数、すなわち好適な実施形態では４．１０４ＧＨｚと、基準周波数にＮを乗じた周波数に等しい−３ｄＢ帯域幅、すなわち好適な実施形態では１．３６８ＧＨｚと、を有することが好ましい。
【００４７】
バンドパス・フィルタ２１５は、基準周波数にＭを乗じた周波数に等しい中心周波数、例えば好適な実施形態では４．１０４ＧＨｚと、所望の動作帯域を定義する上下限のカットオフ周波数、例えば好適な実施形態ではそれぞれ３．１ＧＨｚ及び５．１ＧＨｚの上下限の２０ｄＢカットオフ周波数と、を有することが好ましい。これは−２０ｄＢ帯域幅が約２．０ＧＨｚであることを意味する。この値は、−３ｄＢ帯域幅と同程度の応答を生じるように選択することが好ましく、この選択によって、バンドパス・フィルタ２１５が使用するこれらのカットオフ周波数の値を上下限の−３ｄＢ帯域幅限界に線形的に関連付けて基準周波数に比例するようにする。従って、これらのカットオフ周波数の値は容易に算出される。
【００４８】
勿論、基準周波数、帯域幅、及び回路係数に関する種々のパラメータを別の実施形態では変えることができる。
アンテナ２２５は第２混合器２２０から供給される信号を送信するように構成される。
【００４９】
別の実施形態では、Ｎ逓倍ＰＬＬ２３５、Ｋ分周回路２４０及びＭ逓倍ＰＬＬ２５０のうちの一つを無くして、基準周波数をそれに応じた形に選択することができる。更に、これらのＰＬＬのうちの幾つかを分周器と置き換えるか、或いは幾つかの分周器をＰＬＬに置き換えることができる。このように、コード・ワード発生器２０５、ビット・ソース２４５、及び第２混合器２２０のうちのいずれか一つは、基準周波数クロック２３０の出力を直接受信することができる。しかしながら、これらの３つの構成要素の各々は、基準信号であるクロック信号、または基準信号から生成されるクロック信号を受信することが好ましい。
【００５０】
また、図２は乗算回路の全てにＰＬＬ回路を使用する態様を開示しているが、別の実施形態では他のタイプの乗算器を使用することができる。
更に、図２はバンドパス・フィルタ２１５を第２混合器２２０の後段に使用する態様を開示しているが、別の実施形態では、バンドパス・フィルタ２１５の機能を第２混合器２２０の直前の段に位置するローパス・フィルタに置き換えることができる。このローパス・フィルタは基準周波数にＭを乗じた周波数に等しい中心周波数、すなわち好適な実施形態では４．１０４ＧＨｚを有することが好ましい。
【００５１】
この回路設計の結果、図２の回路の周波数応答は、単に基準周波数クロック２３０を変更し、この変更に対応するためにバンドパス・フィルタ２１５のパラメータを変更することにより非常に簡単に変更することができる。特に、バンドパス・フィルタ２１５の変更は、その中心周波数及びその上下限のカットオフ・ポイントを変えることにより行なう。これらのカットオフ・ポイントは種々の基準のうちのいずれかに従って設定可能であるが、−１０ｄＢポイント（すなわち、信号強度が１０ｄＢだけ小さくなるポイント）または−２０ｄＢポイント（すなわち、信号強度が２０ｄＢだけ小さくなるポイント）を基準として使用するのが好ましい。
【００５２】
バンドパス・フィルタ２１５の帯域幅は基準周波数に比例することが好ましいが、正確に比例するか否かは、どの特定のカットオフ・ポイントを使用するかによって変わる。−３ｄＢカットオフ周波数は好適な実施形態では±ｆＲＮＲ／２＝±６８４ＭＨｚを満たす必要がある。他のカットオフ周波数は外挿可能である。
【００５３】
（例えば、コード・ワード長、チップ長、またはウェーブレット当たりのサイクル数に対する）更なる変更は、単にパラメータＫ，Ｌ，Ｍ，及びＮを変更することにより実行可能である。チップ長またはウェーブレット当たりのサイクル数に対する変更は、結果として得られる波形の周波数応答に影響することになるので、バンドパス・フィルタ２１５のパラメータをそれに応じて調整する必要がある。
【００５４】
図３は、本発明の好適な第１の実施形態による図２の回路が生成するＵＷＢ信号の周波数応答を示すグラフであり、図４は、本発明の好適な第２の実施形態による図２の回路が生成するＵＷＢ信号の周波数応答を示すグラフである。
【００５５】
図３の回路では、基準信号の周波数及びバンドパス・フィルタ２１５の中心周波数は共に６８４ＭＨｚになるように選択され、Ｋは１２、Ｌは２４、Ｍは６、Ｎは２であり、更にバンドパス・フィルタの−２０ｄＢ帯域幅は約２ＧＨｚである。これによって、米国におけるＵＮＩＩ帯域を容易に回避することができる信号が実現される。
【００５６】
図４の回路では、基準信号の周波数及びバンドパス・フィルタ２１５の中心周波数は共に６６６ＭＨｚになるように選択され、Ｋは１２、Ｌは２４、Ｍは６、Ｎは２であり、更にバンドパス・フィルタの−２０ｄＢ帯域幅は約１．８ＧＨｚである。これによって、米国におけるＵＮＩＩ帯域と等価な日本における帯域、すなわち４．９０〜５．４ＧＨｚに設定される帯域を容易に回避することができる信号が実現される。
【００５７】
図３及び図４は、基準周波数クロック２３０が生成する基準信号の周波数及びバンドパス・フィルタ２１５のパラメータを変更することによって図２の回路の周波数応答を如何に簡単に変更することができるのかをグラフで示している。
【００５８】
図１２は、本発明の好適な別の実施形態によるシングル・バンドＵＷＢ信号を生成する回路のブロック図である。図１２に示すように、信号生成回路はＩ／Ｑ発振器１２０５、ルックアップ・テーブル１２１０、第１ＤＡＣ回路１２１２及び第２ＤＡＣ回路１２１４、ベクトル変調器１２２０、クロック信号発生器１２２５、ビット・ソース１２３０、ウェーブレット・コード発生器１２４０、スイッチ１２９５、Ｎ逓倍回路１２９７、及び選択回路１２９９を含む。信号生成回路は第１バンドパス・フィルタ１２８０及び第２バンドパス・フィルタ１２８５も備えることができる。
【００５９】
ウェーブレット・コード発生器１２４０は更に、エンコーダ１２５０及び混合器１２７０を備える。本実施形態のクロック信号発生器は、更に、Ｍ逓倍回路１２２２及びＬ分周回路１２２７を備える。
【００６０】
Ｉ／Ｑ発振器１２０５は発振周波数の発振信号を生成する。好適な実施形態では、Ｉ／Ｑ発振器は、第１同位相及び直交位相（Ｉ／Ｑ：In-phase and Quadrature phase ）信号を供給する電圧制御発振器／位相ロックド・ループ（ＶＣＯ／ＰＬＬ：Voltage Controlled Oscillator/Phase Locked Loop ）を備える。
【００６１】
ルックアップ・テーブル（ＬＵＴ：Lookup Table）１２１０は、種々の位相の正弦波及び余弦波を生成するために必要なデータを含む。ルックアップ・テーブルは位相制御信号によって制御される。この位相制御信号はルックアップ・テーブル１２１０に指示して当該位相の正弦／余弦値に対応するデータを出力させる。これらのデジタル正弦信号及び余弦信号はそれぞれ、ルックアップ・テーブル１２１０のＩ出力及びＱ出力のうちの一方から出力される。
【００６２】
デジタル正弦信号及びデジタル余弦信号は第１ＤＡＣ回路１２１２及び第２ＤＡＣ回路１２１４により受信され、これらのＤＡＣ回路がデジタル正弦信号及びデジタル余弦信号をアナログ正弦信号及びアナログ余弦信号に変換する。これらのアナログ正弦信号及びアナログ余弦信号は、ＤＡＣ回路１２１２及びＤＡＣ回路１２１４のＩ出力及びＱ出力から第２のＩ／Ｑ信号として出力される。
【００６３】
ベクトル変調器１２２０は第１のＩ／Ｑ信号をＩ／Ｑ発振器１２０５から受け取り、第２のＩ／Ｑ信号を第１ＤＡＣ回路１２１２及び第２ＤＡＣ回路１２１４から受け取り、基本クロック信号を生成する。この基本クロック信号は発振周波数に近い（例えば＋／−１０％）基本クロック周波数を有するが、基本クロック信号の位相及び周波数は、第２のＩ／Ｑ信号の値及び変化率に基づいて変化する。
【００６４】
クロック信号発生器１２２５はクロック信号をビット・ソース１２３０及びウェーブレット・コード発生器１２４０に供給する。開示の実施形態では、クロック信号発生器１２２５はビット・レート・クロック、チップ・レート・クロック、及びウェーブレット中心周波数クロックを供給する。特に、クロック信号発生器１２２５は基本クロックをチップ・レート・クロックとして直接に渡し、基本クロックをＭ逓倍回路１２２２を通して渡して、基本クロックの周波数のＭ倍の周波数を有するウェーブレット中心周波数クロックを供給し、基本クロックをＬ分周回路を通して渡して、基本クロックの周波数の１／Ｌ倍の周波数のビット・レート・クロックを供給する。
【００６５】
ビット・ソース１２３０はウェーブレット・コード発生器に着信ビット・ストリームを供給する。この動作は、着信ビット・ストリーム信号及びデータ・ラッチを使用してか、或いはデータ・ビットを供給する他の所望の手段を通して実行可能である。このビット・レート・クロックによって、ビット・ソース１２３０は、ビット・ソースがビット値を周期的に繰り返す必要のある時間について指示される。
【００６６】
ウェーブレット・コード発生器１２４０はデータ・ビットを受け取り、そのデータ・ビットを、コード・ワードに変調されるビット値を有する超広帯域信号に変換する。特に、エンコーダ１２５０は、垂直共通性をもつ、または受信ビットの値に基づいて反転させるコード・ワードを生成する。ウェーブレット・コード発生器１２４０はウェーブレットの符号化系列（すなわちチップ）をチップ・レート・クロックに基づいて生成する。好適な実施形態では、チップは反転または非反転ウェーブレットである、或いは空の（すなわち欠落した、またはゼロの）ウェーブレットとすることができる。しかしながら、これを他の実施形態では変えることができる。
【００６７】
一つの好適な実施形態では、エンコーダ１２５０はコード・ワード発生器及び混合器を、図２の構成要素２０５及び２１０、並びに図５の構成要素４０５Ａ，４０５Ｂ，４１０Ａ，及び４１０Ｂに示すように備える。
【００６８】
混合器１０７０はエンコーダ１０５０が生成するコード・ワードをウェーブレットに変調し、この場合、コード・ワードの各チップは一つ以上のウェーブレットによって表わされる（チップ・レート・クロックとウェーブレット中心周波数クロックの比によって決まる）。
【００６９】
第１ＢＰＦ１０８０及び第２ＢＰＦ１０８５は、余分な周波数成分を処理済み信号から取り除くように機能する。好適には、これらのＢＰＦのパラメータは、図２の回路に使用するフィルタに関して上記したようにして決定される。
【００７０】
第１スイッチ１２９１、第２スイッチ１２９３、及び第３スイッチ１２９５によって、デバイスは第１帯域または第２帯域を使用するかどうかについて選択することができる。選択回路１２９９はどの帯域を使用するかについて選択するための信号を供給する。ＢＰＦ１２８０及び１２８５を含まない実施形態では、第２スイッチ１２９３及び第３スイッチ１２９５を無くすこともできる。
【００７１】
動作状態では、選択回路が第１帯域を選択すると、第１スイッチ１２９１はベクトル変調器１２３０の出力をクロック信号発生器１２３０に接続し、第２スイッチ１２９３及び第３スイッチ１２９５はウェーブレット・コード発生器１２４０を出力送信信号に第１ＢＰＦ１２８０を通して接続する。しかしながら、選択回路が第２帯域を選択すると、第１スイッチ１２９１はＮ逓倍回路１２９７の出力をクロック信号発生器１２３０に接続し、第２スイッチ１２９３及び第３スイッチ１２９５はウェーブレット・コード発生器１２４０を出力送信信号に第２ＢＰＦ１２８５を通して接続する。Ｎ逓倍回路はクロック信号発生器１２３０に、ベクトル変調器１２２０の周波数のＮ倍の周波数を有する入力信号を供給する。
【００７２】
本実施形態では、Ｎは第１帯域の中心周波数と第２帯域の中心周波数の比であり、Ｍはウェーブレットにおけるサイクル数であり、Ｌは使用するコード長である。
このように、図１２の回路は２つの別の帯域を実現するけれども、スイッチ１２９１，１２９３，及び１２９５、Ｎ逓倍回路１２９７、及び選択回路１２９９を除いた構成要素については、同一の構成要素が共有される。これによって、デバイスを非常に小さくすることができ、かつデバイスを他の帯域選択デバイスよりも安価に製造することができる。
【００７３】
複数の帯域を生成する
しかしながら、別の実施形態では、複数の周波数帯域を使用することができる。図５は、本発明の好適な実施形態によるデュアルバンドＵＷＢ信号を生成する回路のブロック図である。図５に示すように、信号生成回路は第１帯域コード・ワード発生器４０５Ａ、第１帯域第１混合器４１０Ａ、第１帯域バンドパス・フィルタ４１５Ａ、第１帯域第２混合器４２０Ａ、第１帯域アンテナ４２５Ａ、第１帯域Ｎ１逓倍位相ロックド・ループ（ＰＬＬ）回路４３５Ａ、第１帯域Ｋ１分周回路４４０Ａ、第１帯域ビット・ソース４４５Ａ、第１帯域Ｍ１逓倍ＰＬＬ回路４５０Ａ、第２帯域コード・ワード発生器４０５Ｂ、第２帯域第１混合器４１０Ｂ、第２帯域バンドパス・フィルタ４１５Ｂ、第２帯域第２混合器４２０Ｂ、第２帯域アンテナ４２５Ｂ、第２帯域Ｎ１逓倍位相ロックド・ループ（ＰＬＬ）回路４３５Ｂ、第２帯域Ｋ１分周回路４４０Ｂ、第２帯域ビット・ソース４４５Ｂ、第２帯域Ｍ２逓倍ＰＬＬ回路４５０Ｂ、及び基準周波数クロック４３０を含む。この回路において開示される実施形態では、発振信号の複数サイクルの繰り返しをＵＷＢウェーブレットとして使用する。
【００７４】
図５の信号生成回路の構成要素群は、図２におけるこれらの構成要素に対応する構成要素群と同様に動作する。しかしながら、第１帯域Ｎ１逓倍ＰＬＬ回路４３５、第１帯域Ｋ１分周回路４４０Ａ、及び第１帯域Ｍ１逓倍ＰＬＬ回路４５０ＡがパラメータＮ１，Ｋ１，及びＭ１をそれぞれ使用するのに対して、第２帯域Ｎ２逓倍ＰＬＬ回路４３５、第２帯域Ｋ２分周回路４４０Ａ、及び第２帯域Ｍ２逓倍ＰＬＬ回路４５０ＡはパラメータＮ２，Ｋ２，及びＭ２をそれぞれ使用する。これらのパラメータは次式、すなわちＭ１／Ｎ１＝Ｍ２／Ｎ２を満たすパラメータとする必要がある。別の表現をすると、これらの回路は共に同一のウェーブレット（すなわち、ウェーブレット当たり同一のサイクル数）を使用する必要があるが、当該ウェーブレットは各帯域の異なる周波数にスケーリングされる。更に、好適な実施形態では、両方の帯域に同一のコード・ワード長、すなわちＬ＝（Ｎ１×Ｋ１）＝（Ｎ２×Ｋ２）を使用するが、別の実施形態では、異なる帯域に対して、異なるコード・ワード長を使用することができる。２つの帯域に同一のコード・ワード長を使用する場合、これらの帯域には必要に応じて同一、または異なるコード・ワード・セットを選択することができる。
【００７５】
別の実施形態では、第１帯域Ｎ１逓倍ＰＬＬ回路４３５、第１帯域Ｋ１分周回路４４０Ａ、第１帯域Ｍ１逓倍ＰＬＬ回路４５０Ａ、第２帯域Ｎ２逓倍ＰＬＬ回路４３５、第２帯域Ｋ２分周回路４４０Ａ、及び第２帯域Ｍ２逓倍ＰＬＬ回路４５０Ａのうちの一つを無くして、基準周波数をそれに応じて選択するようにしてもよい。更に、これらのＰＬＬのうちの幾つかを分周器に置き換えることができ、幾つかの分周器をＰＬＬに置き換えることができる。このように、第１帯域コード・ワード発生器４０５Ａ、第１帯域ビット・ソース４４５Ａ、第１帯域第２混合器４２０Ａ、第２帯域コード・ワード発生器４０５Ｂ、第２帯域ビット・ソース４４５Ｂ、第２帯域第２混合器４２０Ｂのうちのいずれか一つは基準周波数クロック４３０の出力を直接に受信することができる。
【００７６】
図５の回路は別個の第１帯域ビット・ソース４４５Ａ及び第２帯域ビット・ソース４４５Ｂを開示しているが、これらの２つを一つに結合することができる。この結合ビット・ソースは、そのデータを複数の別個のＵＷＢ信号のうちの一つに供給することができるか、或いはそのデータを複数の信号に供給することができ、同一のデータを複数の帯域で同時に送信して無事に送信を行なう確度を高めるか、或いは異なるデータを複数の帯域で同時に送信してスループットを上げる。
【００７７】
更に、図５の回路は２つの帯域しか使用しないが、これよりも多くの数の帯域を用いる別の実施形態を使用することができる。追加の帯域を使用するために、別の実施形態では、図２の回路を模した回路を追加し、回路の種々のパラメータを調整して所望の周波数応答を実現し、当該回路を基準周波数クロック４３０に接続することができる。
【００７８】
図６、図７、及び図８は、本発明の好適な実施形態による異なる動作モードにおける図５の回路の出力を示す周波数グラフである。図６は低帯域モードにおける周波数グラフであり、図７は高帯域モードにおける周波数グラフであり、図８はデュアルバンド・モードにおける周波数グラフである。
【００７９】
図６、図７、及び図８に示す実施形態では、Ｌは２４、Ｋ１は１２、Ｎ１は２、Ｍ１は６、Ｋ２は６、Ｎ２は４、Ｍ２は１２であり、基準周波数は６８４ＭＨｚ、第１帯域バンドパス・フィルタ４１５Ａの中心周波数は６８４ＭＨｚであり、この場合、上側の−２０ｄＢカットオフ周波数が約５．１ＧＨｚ、下側の−２０ｄＢカットオフ周波数が約５．１ＧＨｚであり、第２帯域バンドパス・フィルタ４１５Ｂの中心周波数は１．３６８ＧＨｚである。従って、第１帯域コード・ワード発生器４０５Ａに供給されるクロック信号は１．３６８ＧＨｚであり、第１帯域ビット・ソース４４５Ａに供給されるクロック信号は５７ＭＨｚであり、第１帯域第２混合器４２０Ａに供給されるクロック信号は４．１０４ＧＨｚであり、第２帯域コード・ワード発生器４０５Ｂに供給されるクロック信号は２．７３６ＧＨｚであり、第２帯域ビット・ソース４４５Ｂに供給されるクロック信号は１１４ＭＨｚであり、第２帯域第２混合器４２０Ｂに供給されるクロック信号は８．２０８ＧＨｚである。
【００８０】
これにより、第１帯域（すなわち低帯域）に２４のコード・ワード長、３サイクルのウェーブレット、１．３６８ＧＨｚのチップ・レート、及び５７Ｍｓ／ｓのシンボル・レートが付与され、第２帯域（すなわち高帯域）に２４のコード・ワード長、３サイクルのウェーブレット、２．７３６ＧＨｚのチップ・レート、及び１１４Ｍｓ／ｓのシンボル・レートが付与される。
【００８１】
図６、図７、及び８に示すように、低帯域６１０は３．１ＧＨｚと５．１５ＧＨｚとの間に設定され、高帯域７１０は５．８２５ＧＨｚと１０．６ＧＨｚとの間に設定される。本実施形態における低帯域６１０及び高帯域７１０はともに、これらの帯域がＵＮＩＩ帯域５１０に干渉しないように配置される。別の実施形態では、低帯域６１０を３．５ＧＨｚと４．６ＧＨｚとの間に設定することができ、高帯域７１０を７．０ＧＨｚと９．２ＧＨｚとの間に設定することができる。
【００８２】
一般的に、異なる周波数は種々の基準に基づいて選択可能であり、これらの基準には、干渉帯域の存在、所望のデータ・レート、消費電力の制約、実現の容易性及び実現コスト、などが含まれる。例えば、相対的に高いデータ・レートは相対的に高い周波数において実現可能であるが、実現コストが高くなり、かつ実現の困難さが増す。同様に、異なる周波数を組み合わせると、結果として得られるＵＷＢ信号をスペクトルの特定の箇所に位置させることになる。このことは、大きな干渉を生じる帯域を回避するスペクトル部分に、信号の位置が留まる場合に利点となり得る。それにも拘わらず、図２及び図５に関して上記した構成によって、これらの周波数を一層容易に変えることができ、これによりユーザがこれらの周波数を変えたくなるあらゆる場合に対応することができる。
【００８３】
図１０は、本発明の好適な実施形態によるシングル・バンドまたはデュアルバンドＵＷＢ信号を生成する回路のブロック図である。図１０に示すように、信号生成回路はＩ／Ｑ発振器１００５、ルックアップ・テーブル１０１０、第１ＤＡＣ回路１０１２及び第２ＤＡＣ回路１０１４、ベクトル変調器１０２０、クロック信号発生器１０２５、第１ビット・ソース１０３０及び第２ビット・ソース１０３５、第１ウェーブレット・コード発生器１０４０及び第２ウェーブレット・コード発生器１０４５、加算器１０９０、及びスイッチ１０９５を含む。信号生成回路は、第１バンドパス・フィルタ１０８０及び第２バンドパス・フィルタ１０８５も備えることができる。
【００８４】
第１ウェーブレット・コード発生器１０４０は更に、第１エンコーダ１０５０及び第１混合器１０７０を備え、第１ローパス・フィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter ）１０６０を備えることができる。第２ウェーブレット・コード発生器１０４５は更に、第２エンコーダ１０５５及び第２混合器１０７５を備え、第２ＬＰＦ１０６５を備えることができる。本実施形態のクロック信号発生器は更に、Ｎ逓倍回路１０２１、Ｍ１逓倍回路１０２２、Ｍ２逓倍回路１０２３、Ｌ１分周回路１０２７、及びＬ２分周回路１０２８を備える。
【００８５】
Ｉ／Ｑ発振器１００５は発振周波数の発振信号を生成する。好適な実施形態では、Ｉ／Ｑ発振器は、第１同位相及び直交位相（Ｉ／Ｑ）信号を供給する電圧制御発振器／位相ロックド・ループ（ＶＣＯ／ＰＬＬ）を備える。
【００８６】
好適な実施形態では、Ｉ／Ｑ発振器１００５は、５０％のデューティ・サイクルの出力を多位相フィルタの入力に転送するＶＣＯ／ＰＬＬを備えることができる。多位相フィルタを、必要な帯域幅及び位相／振幅許容誤差を有するように選択すると、多位相フィルタは所望のＩ／Ｑ信号を出力する。
【００８７】
別の実施形態では、Ｉ／Ｑ発振器１００５は、所望の周波数の２倍の周波数で動作し、かつ５０％のデューティ・サイクルの出力を、所望のＩ／Ｑ信号を供給する２分周器ペアに転送するＶＣＯ／ＰＬＬを備えることができる。
【００８８】
更に別の実施形態では、Ｉ／Ｑ発振器１００５は、所望の周波数の４倍の周波数で動作し、かつどのようなデューティ・サイクルを有することもできる出力を、所望のＩ／Ｑ信号を供給する４分周器に転送するＶＣＯ／ＰＬＬを備えることができる。
【００８９】
ルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）１０１０は、種々の位相の正弦波及び余弦波を生成するために必要なデータを含む。ルックアップ・テーブルは位相制御信号によって制御される。この位相制御信号は、ルックアップ・テーブル１０１０に指示して当該位相の正弦／余弦値に対応するデータを出力させる。これらのデジタル正弦信号及び余弦信号はそれぞれ、ルックアップ・テーブル１０１０のＩ出力及びＱ出力のうちの一方から出力される。
【００９０】
デジタル正弦信号及びデジタル余弦信号は第１ＤＡＣ回路１０１２及び第２ＤＡＣ回路１０１４により受信され、これらのＤＡＣ回路がデジタル正弦信号及びデジタル余弦信号をアナログ正弦信号及びアナログ余弦信号に変換する。これらのアナログ正弦信号及びアナログ余弦信号は、ＤＡＣ回路１０１２及びＤＡＣ回路１０１４のＩ出力及びＱ出力から第２のＩ／Ｑ信号として出力される。
【００９１】
ベクトル変調器１０２０は第１のＩ／Ｑ信号をＩ／Ｑ発振器１００５から受け取り、第２のＩ／Ｑ信号を第１ＤＡＣ回路１０１２及び第２ＤＡＣ回路１０１４から受け取り、基本クロック信号を生成する。この基本クロック信号は発振周波数に近い（例えば＋／−１０％の）基本クロック周波数を有するが、基本クロック信号の位相及び周波数は、第２のＩ／Ｑ信号の値及び変化率に基づいて変化する。
【００９２】
クロック信号発生器１０２５はクロック信号を第１ビット・ソース１０３０及び第２ビット・ソース１０３５、並びに第１ウェーブレット・コード発生器１０４０及び第２ウェーブレット・コード発生器１０４５に供給する。開示の実施形態では、クロック信号発生器１０２５は第１ビット・レート・クロック、第２ビット・レート・クロック、第１チップ・レート・クロック、第２チップ・レート・クロック、並びに第１ウェーブレット中心周波数クロック及び第２ウェーブレット中心周波数クロックを供給する。複数の帯域を有する実施形態では、クロック信号発生器は各帯域に関する一つのビット・レート・クロック、一つのチップ・レート・クロック、及び一つのウェーブレット中心周波数クロックを供給することが好ましい。
【００９３】
第１ビット・ソース１０３０及び第２ビット・ソース１０３５は、第１ウェーブレット・コード発生器及び第２ウェーブレット・コード発生器に着信ビット・ストリームを供給する。この動作は着信ビット・ストリーム信号及びデータ・ラッチを使用してか、或いはデータ・ビットを供給する他の所望の手段を通して実行可能である。第１ビット・レート・クロック及び第２ビット・レート・クロックによって、第１ビット・ソース１０３０及び第２ビット・ソース１０３５のそれぞれは、これらのビット・ソースがビット値を周期的に繰り返す必要のある時間について指示される。
【００９４】
第１ウェーブレット・コード発生器１０４０及び第２ウェーブレット・コード発生器１０４５の各々はビット・データを受け取り、そのビット・データを、コード・ワードに変調されるビット値を有する超広帯域信号に変換する。特に、第１エンコーダ１０５０及び第２エンコーダ１０５５は、垂直共通性をもつか、或いは受信ビットの値に基づいて反転させるコード・ワードを生成する。第１ウェーブレット・コード発生器１０４０及び第２ウェーブレット・コード発生器１０４５はウェーブレットの符号化系列（すなわちチップ群）を、それぞれ第１チップ・レート・クロック及び第２チップ・レート・クロックに基づいて生成する。好適な実施形態では、チップは反転または非反転ウェーブレットである、或いは空の（すなわち欠落した、またはゼロの）ウェーブレットとすることができる。しかしながら、これは他の実施形態では変更可能である。
【００９５】
一つの好適な実施形態では、第１エンコーダ１０５０及び第２エンコーダ１０５５の各々は、コード・ワード発生器及び混合器を、図２の構成要素２０５及び２１０、並びに図５の構成要素４０５Ａ，４０５Ｂ，４１０Ａ，及び４１０Ｂに示すように備える。
【００９６】
第１混合器１０７０及び第２混合器１０７５は、第１エンコーダ１０５０及び第２エンコーダ１０５５が生成するコード・ワードをウェーブレットに変調し、この場合、コード・ワードの各チップは一つ以上のウェーブレットによって表わされる（該当するチップ・レート・クロックとウェーブレット中心周波数クロックの比によって決まる）。
【００９７】
第１ＬＰＦ１０６０及び第２ＬＰＦ１０６５、並びに第１ＢＰＦ１０８０及び第２ＢＰＦ１０８５は、余分な周波数成分を処理済み信号から取り除くように機能する。好適には、これらのパラメータは、図２の回路に使用するフィルタに関して上記したようにして決定される。
【００９８】
加算器１０９０は、第１ウェーブレット・コード発生器１０４０及び第２ウェーブレット・コード発生器１０４５の出力を合算して両方の帯域でブロードキャストすることができる信号を供給する。
【００９９】
スイッチ１０９５によって、デバイスは送信ブロックを、第１ウェーブレット・コード発生器１０４０の出力（すなわち第１帯域のみ）、第２ウェーブレット・コード発生器１０４５の出力（すなわち第２帯域のみ）、または加算器１０９０の出力（すなわち第１帯域及び第２帯域を組み合わせた帯域）のいずれに接続すべきかについて選択することができる。
【０１００】
図１０に開示する実施形態では、クロック信号発生器１０２５は次のように種々のクロック信号を供給する。ベクトル変調器１０２０の出力（すなわち基本周波数）を変更せずに第１チップ・レート・クロックとして供給し、同時にその基本周波数をＮ逓倍回路１０２１を通して渡して、第１チップ・レート・クロックのＮ倍の周波数を有する第２チップ・レート・クロックを供給する。
【０１０１】
基本周波数をＬ１分周回路１０２７を通して渡して第１ビット・レート・クロックを供給すると同時に、Ｎ逓倍回路１０２１の出力をＬ２分周回路１０２８に供給して第２ビット・レート・クロックを供給する。従って、第１ビット・レート・クロックは第１チップ・レート・クロックをＬ１で除した値に等しく、第２ビット・レート・クロックは第２チップ・レート・クロックをＬ２で除した値に等しい。
【０１０２】
最終的には、基本周波数をＭ１逓倍回路１０２３を通して渡して第１ウェーブレット中心周波数クロックを供給すると同時に、Ｎ逓倍回路１０２１の出力をＭ２逓倍回路１０２３に供給して第２ウェーブレット中心周波数クロックを供給する。従って、第１ウェーブレット中心周波数クロックは第１チップ・レート・クロックにＭ１を乗じた値に等しく、第２ウェーブレット中心周波数クロックは第２チップ・レート・クロックにＭ２を乗じた値に等しい。
【０１０３】
本実施形態では、Ｌ１は第１帯域において使用するコード・ワード・セットの長さであり、Ｌ２は第２帯域において使用するコード・ワード・セットの長さであり、Ｎは第１帯域と第２帯域の中心周波数の比であり、Ｍ１は第１帯域のウェーブレットにおけるサイクル数であり、Ｍ２は第２帯域のウェーブレットにおけるサイクル数である。
【０１０４】
別の実施形態では、クロック信号発生器１０２５は異なる形をとることができる。例えば、一つの別の実施形態では、ベクトル変調器１０２０の出力（すなわち基本周波数）は変更せずに第２ウェーブレット中心周波数クロックとして供給し、同時に基本周波数をＮ分周回路を通して渡して、第２ウェーブレット中心周波数クロックの１／Ｎ倍の周波数を有する第１ウェーブレット中心周波数クロックを供給する。基本周波数をＭ２分周回路を通して渡して第２チップ・レート・クロックを供給すると同時に、Ｎ分周回路の出力をＭ１分周回路に供給して第１チップ・レート・クロックを供給する。最終的には、Ｍ２分周回路の出力をＬ２分周回路に供給して第２ビット・レート・クロックを供給し、同時にＮ逓倍回路の出力をＬ１分周回路に供給して第１ビット・レート・クロックを供給する。本実施形態では、Ｌ１，Ｌ２，Ｎ，Ｍ１，及びＭ２のパラメータは図１０の実施形態におけるものと同一である。
【０１０５】
更に別の実施形態では、ベクトル変調器１０２０の出力（すなわち基本周波数）を変更せずに第１チップ・レート・クロックとして供給し、Ｌ１分周回路を通して渡して第１ビット・レート・クロックを供給し、Ｍ１逓倍回路に供給して第１ウェーブレット中心周波数クロックを供給する。次に、Ｍ１逓倍回路の出力をＮ逓倍回路に供給してウェーブレット中心周波数クロックを供給し、Ｎ逓倍回路の出力をＭ２分周回路に供給して第２チップ・レート・クロックを供給し、Ｍ２分周回路の出力をＬ２分周回路に供給して第２ビット・レート・クロックを供給する。本実施形態では、Ｌ１，Ｌ２，Ｎ，Ｍ１，及びＭ２のパラメータは図１０の実施形態におけるものと同一である。
【０１０６】
更に別の実施形態では、ベクトル変調器１０２０の出力（すなわち基本周波数）を変更せずに第１ウェーブレット中心周波数クロックとして供給し、Ｌ１分周回路を通して渡して第１ビット・レート・クロックを供給し、Ｍ１逓倍回路に供給して第１ウェーブレット中心周波数クロックを供給する。次に、Ｍ１逓倍回路の出力をＮ逓倍回路に供給してウェーブレット中心周波数クロックを供給し、Ｎ逓倍回路の出力をＭ２分周回路に供給して第２チップ・レート・クロックを供給し、Ｍ２分周回路の出力をＬ２分周回路に供給して第２ビット・レート・クロックを供給する。本実施形態では、Ｌ１，Ｌ２，Ｎ，Ｍ１，及びＭ２のパラメータは図１０の実施形態におけるものと同一である。
【０１０７】
別の実施形態では、複数の加算器またはコンプレックス・マルチプレクサを使用して異なる組み合わせの帯域を供給する。次に、スイッチ１０９５は、この種々の利用可能な出力選択肢の中から選択を行なうことができる。共通クロック・ソースが設けられているので、両帯域のウェーブレットを或る位相に合わせると、制御された直交関係を有する２つのウェーブレットが得られる。
【０１０８】
図１１は本発明の好適な実施形態によるウェーブレット・コード生成パスの別の実施形態を示している。図１１に示すように、通常のウェーブレット・コード生成パスに、Ｔ型フリップフロップ１１１０、Ｄ型フリップフロップ１１２０、及びホワイトニング混合器１１３０を加えて、別のウェーブレット・エンコーダを提供することができる。
【０１０９】
本実施形態では、Ｔ型フリップフロップ１１１０及びＤ型フリップフロップ１１２０は直列に設けられる。データはランダムであり、相関性がなく、平均がゼロであるので、データをホワイトニング混合器１１３０（混合器１０７０，１０７５とバンドパス・フィルタ１０８０，１０８５との間に配置される）にフィード・フォーワードすると、通常のエンコーダには残留している擬似トーンは全てがホワイトニング混合器１１３０によって白色化される。例えば、第１ウェーブレット中心周波数クロックまたは第２ウェーブレット中心周波数クロックが混合器１０７０，１０７５をすり抜け、データ・ストリームに拡散すると、ホワイトニング混合器がこれを取り除くことになる。
【０１１０】
更に、別の実施形態では、ＵＷＢ伝送のデータ・レートを高くするために種々の方法を使用することができる。一部の実施形態では、一つのシンボルに複数のビットをマッピングすることができ（すなわち、Ｐは１よりも大きくなり得る）、これにはＱＰＳＫ波形変調をＰの大きな値に関して行なう必要がある。他の実施形態では、相対的に短いコード・ワード長を使用することができ、これには順方向エラー訂正が必要となる。
【０１１１】
スペクトル・モードの動作
図５に示す回路は、３つのスペクトル・モードにおいて動作する。すなわち、低帯域モード、高帯域モード、及びデュアルバンド・モードである。低帯域モードでは、デバイスは低帯域６１０のみを使用して動作し、高帯域モードでは、デバイスは高帯域７１０のみを使用して動作し、デュアルバンド・モードでは、デバイスは低帯域６１０及び高帯域７１０の両方を使用して動作する。
【０１１２】
低帯域モードを使用する場合、デバイスは相対的に低いデータ・レートに制限されるが、高帯域モードにおける場合よりも広い帯域範囲を利用することができる。これは、データ・レートと帯域範囲との間に、他の全てが一定であるとすると固有の関係があるからである。同様に、高帯域モードを使用する場合、デバイスは相対的に高いデータ・レートを達成することができるが、低帯域モードにおける場合よりも狭い帯域範囲しか利用することができない。デュアルバンドを使用する場合、低帯域モードまたは高帯域モードのいずれかにおける場合よりも高いデータ・レートを達成することができるが、デバイスは高帯域の範囲に制限されることになるだろう。
【０１１３】
低帯域モードのみを使用する、または高帯域モードのみを使用することによって、隣接ネットワークにおいて周波数分割多重を行なうことができるという利点も得られる。この周波数分割多重は、異なるコード・ワードを使用することにより、符号分割多重方式に代わって、または加わる形で使用可能である。
【０１１４】
図９は、本発明の好適な実施形態による、周波数分割多重及び符号分割多重の両方を使用するマルチ・ネットワーク構成を示す図である。図９に示すように、複数の無線ネットワーク６２０Ａ，６２０Ｂ，６２０Ｃ，６２０Ｄ，６３０Ａ，６３０Ｂ，及び６３０Ｃが多くの近接する部屋６１０に互いに隣接して構築される。本実施形態では、選択対象の２つの帯域（高帯域及び低帯域）及び４組のコード・ワードが設けられる。従って、８つの異なる帯域−コード組み合わせを使用することができる。
【０１１５】
２つの帯域の間で変わることができる機能を付加することにより、ネットワーク間干渉を回避するためにネットワークにおいて利用できる選択肢の数が２倍になる。この自由度は、２つよりも多くの帯域を使用すると更に大きくすることができる。
【０１１６】
デュアルバンド・モードを使用することにより、固有の利点も得られる。例えば、デュアルバンド・モードを使用して全二重通信を行なうことが可能になる。適切なダイプレクサにより、一方の送受信機が２つの帯域（高帯域及び低帯域）のうちの一方の帯域で送信を行ない、同時に他方の送受信機が他方の帯域で送信を行なうことができる。
【０１１７】
更に、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）は別の実施形態において使用することができる。ＦＥＣは複雑さを増大させるが、データ・レートが高くなるように作用する。従って、これらの別の実施形態では、相反する性能とコスト／複雑さのトレードオフをとって所望レベルのＦＥＣを実行することができる。
【０１１８】
図２及び図５に示す回路において、別の実施形態では、複数の帯域の各々の中心周波数及び帯域幅を変えることができる。これによって、非常に多くの自由度をこれらの回路構成に付与して、利用可能なスペクトル割り当ての変更のような変化する環境に適合させることができる。これらの回路の応答は、一つの基準周波数クロック及びバンドパス・フィルタを各帯域に関して変更することにより変更可能である。
【０１１９】
利用可能なスペクトル割り当てが引き下げられたとすると、図２及び図５の回路では、新規に禁止された周波数の全てを回避するために容易に変更することができる。例えば、スペクトル保護を４．９〜５．０ＧＨｚの範囲に設定する場合、図５の回路では、低帯域６１０がこれらの周波数を避けるように変更することができる。
【０１２０】
同様に、利用可能なスペクトル割り当てが引き上げられたとすると、図２及び図５の回路では、新規に利用可能になった周波数の全てを活用するように容易に変更することができる。
【０１２１】
更に、シングル・バンド及びデュアルバンドに関する実施形態のみを開示したが、より多くの帯域を使用するマルチバンド・モードを使用することができる。追加の帯域を使用するために、別の実施形態では、図２の回路を模した追加の回路を付加し、回路の種々のパラメータを調整して所望の周波数応答を実現することができる。これらの実施形態では、単一の基準周波数発生器を帯域群の全てに関して設けて使用することができる。
【０１２２】
しかしながら、開示した好適な実施形態の全てにおいて説明を簡単にするために単一の基準周波数発生器を用いたが、別の実施形態では複数の基準周波数発生器を使用することができる。
【０１２３】
本開示は、本発明の真の、意図した、かつ公正な技術範囲及び技術思想を制限するのではなく、本発明による種々の実施形態をどのようにして構成され、かつ使用されるかについて説明するために為されている。これまでの記述は全てを網羅する、または開示した構成に本発明を厳密に制限するものではない。変形または変更は、上に提示した示唆から行なうことが可能である。実施形態（群）は、本発明の原理及び原理の実際の適用形態を最良の形で例示し、かつこの技術分野の当業者が本発明を種々の実施形態において利用し、かつ本発明を考えられる特定の使用形態に適合させた種々の変形を行なって利用することができるように選択され、記載されている。このような全ての変形及び変更は、本特許出願の係属中に補正することができる添付の特許請求の範囲に定義される本発明の技術範囲に含まれ、かつ添付の請求項が公正に、合法的に、かつ公平に付与される特許の広さ（breadth ）に従って解釈される場合の、この技術範囲の全ての均等物に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の好適な実施形態による超広帯域送受信機のブロック図。
【図２】本発明の好適な実施形態による、シングル・バンドＵＷＢ信号を生成する回路のブロック図。
【図３】本発明の好適な第１の実施形態による、図２の回路が生成する超広帯域信号の周波数応答を示すグラフ。
【図４】本発明の好適な第２の実施形態による、図２の回路が生成する超広帯域信号の周波数応答を示すグラフ。
【図５】本発明の好適な実施形態によるデュアルバンドＵＷＢ信号を生成する回路のブロック図。
【図６】本発明の好適な実施形態による、低帯域モードの図５の回路の出力の周波数グラフ。
【図７】本発明の好適な実施形態による、高帯域モードの図５の回路の出力の周波数グラフ。
【図８】本発明の好適な実施形態による、デュアルバンド・モードの図５の回路の出力の周波数グラフ。
【図９】本発明の好適な実施形態による、周波数分割多重及び符号分割多重の両方を使用するマルチ・ネットワーク構成を示す図。
【図１０】本発明の好適な実施形態による、シングルまたはデュアルバンドＵＷＢ信号を生成する回路のブロック図。
【図１１】本発明の好適な実施形態による、ウェーブレット・コード発生器の別の実施形態。
【図１２】本発明の別の好適な実施形態による、シングル・バンドＵＷＢ信号を生成する回路のブロック図。
【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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【国際調査報告】
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