(57)【要約】簡潔に述べると、発明の実施例に従って、情報を検出し符号化する方法および装置が提供される。ここで、その方法は、サンプル信号を生成するために、無線周波数（ＲＦ）インパルス信号をサンプリングし、そのサンプル信号を予め定める時間量の間、格納することを含む。
2006501779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数（ＲＦ）インパルス信号をサンプリングし、サンプル信号を生成す段階と、
前記サンプル信号を予め定める時間量の間、格納する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
サンプリングはサンプリング期間の間行なわれ、前記予め定める時間量は前記サンプリング期間より大きいことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ＲＦインパルス信号の存在および位相を検出するために、前記サンプル信号をテンプレート信号と相関をとる段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ＲＦインパルス信号は連続時間の波形であり、サンプリングは、
第１の予め定める時点で、前記ＲＦインパルス信号をサンプリングし、第１の計数値を生成する段階と、
第２の予め定める時点で、前記ＲＦインパルス信号をサンプリングし、第２の計数値を生成する段階と、
前記第１の計数値および前記第２の計数値を使用して、前記サンプル信号を生成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記第１の計数値に第１の係数値を乗じ、第１出力値を生成する段階と、
前記第２の計数値に第２の係数値を乗じ、第２出力値を生成する段階と、
前記第１出力値および前記第２出力値を加算し、出力信号を生成する段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記出力信号をデジタル値へ変換する段階をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記ＲＦインパルス信号のサンプリングが行なわれる時を調整するために、前記出力信号をモニタする段階をさらに含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項８】
パルス無線周波数（ＲＦ）信号をベースバンド信号へ変換する段階であって、変換する段階は、前記パルスＲＦ信号を処理するために少なくとも１つのサンプルホールド装置を使用する段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
変換する段階は、前記パルスＲＦ信号を処理するために第２のサンプルホールド装置を使用する段階を含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
変換する段階は、前記パルスＲＦ信号をサンプリングし、かつ、サンプル信号を生成するために前記サンプルホールド装置を使用する段階を含み、さらに、前記パルスＲＦ信号の存在を検出するために前記サンプル信号をテンプレート信号と相関をとる段階を含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも約５００メガヘルツ（ＭＨｚ）の帯域幅を有する無線周波数（ＲＦ）信号を処理するために適合したサンプルホールド装置を含むことを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記ＲＦ信号を処理するために適合した第２のサンプルホールド装置をさらに含み、前記サンプルホールド装置および前記第２のサンプルホールド装置は、前記ＲＦ信号を処理するために並列の配置で接続されることを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記サンプルホールド装置は、第１の予め定める時点で前記ＲＦ信号をサンプリングし、第１の計数値を生成し、そして予め定める時間量の間前記第１の計数値を格納するために適合し、さらに前記第２サンプルホールド装置は、第２の予め定める時点で前記ＲＦ信号をサンプリングし、第２の計数値を生成し、そして予め定める時間量の間前記第２の計数値を格納するために適合していることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記サンプルホールド装置の出力端子に結合された入力端子を有する乗算器をさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１５】
前記サンプルホールド装置の出力端子に結合された入力端子を有する相関器をさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１６】
前記相関器の出力端子に結合された入力端子を有する加算器をさらに含むことを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記加算器の出力端子に結合された入力端子を有するアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータをさらに含むことを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
遅延ロックド・ループ（ＤＬＬ）と、
前記ＤＬＬと前記サンプルホールド装置との間に結合された遅延器と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１９】
約１０メートル未満だけ離れて無線で情報を転送するのに適合した通信装置であって、前記通信装置は、
少なくとも約５００メガヘルツ（ＭＨｚ）の帯域幅を有する無線周波数（ＲＦ）信号を処理するために適合したサンプルホールド装置、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２０】
前記通信装置は、前記ＲＦ信号を処理するために適合した第２のサンプルホールド装置をさらに含み、前記サンプルホールド装置および前記第２のサンプルホールド装置は前記ＲＦ信号を処理する並列配置で接続されることを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
前記通信装置は、
前記サンプルホールド装置の出力端子に結合された入力端子を有する相関器、
をさらに含む特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２２】
前記通信装置は、前記サンプルホールド装置の入力端子に結合された出力端子を有するアンテナをさらに含み、前記アンテナは前記ＲＦ信号を受信するために適合していることを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報を検出し符号化する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日のワイヤレス通信システムは、様々なタイプの装置および方法を使用し、無線で情報を受信し、符号化し、かつ検出することができる。多くの技術およびアーキテクチャが受信情報を受け取り、検出し、かつ符号化するために実在する。特定のシステムを設計する場合、コストや電力消費のような要因が検討される。
【０００３】
したがって、情報を検出し符号化する代替の方法に対する必要性が継続して存在する。
【０００４】
発明と考えられる主題は、明細書の結論部分において特に指摘されかつ明確に請求される。しかしながら、本発明の目的、特徴および利点と共に、構成および動作方法の双方に関し、本発明は添付図面と共に次の詳細な記述を参照することによって最もよく理解されるであろう。
【０００５】
図示を単純かつ明瞭にするために、図中で示される要素は必ずしも寸法どおりに描かれていないことに注意すべきである。例えば、いくつかの要素の寸法は、明瞭のために、他の要素に比べて強調されている。さらに、適切であると考えられる場合、参照番号は図中で繰り返され、対応あるいは類似した要素を示す。
【発明の開示】
【０００６】
次の詳細な説明では、多数の特定の詳細が本発明の完全な理解を提供するために述べられる。しかしながら、本発明がこれらの特定の詳細がなくても実施できることは当業者によって理解されるであろう。他の実施例では、周知の方法、手順、コンポーネントおよび回路は、本発明を不明瞭にしないように、詳細には説明されていない。
【０００７】
本発明の実施例は、ここに説明される動作を行なうための装置を含む。この装置は、所望の目的のために特別に構成されてもよく、あるいは、この装置に格納されたプログラムによって選択的に起動されるか再構成される汎用目的の演算装置を含んでいてもよい。このようなプログラムは記憶媒体上に格納されるが、例えば、フロッピーディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、電気機械式ディスクを含むあらゆるタイプのディスク、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、電気的にプログラム可能なリード・オンリ・メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能かつプログラム可能なリード・オンリ・メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュ・メモリ、磁気的または光学的なカード、または電子的命令およびデータを格納するのに適しているあらゆる他のタイプの媒体を含むが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【０００８】
以下の説明および請求項に、用語「結合」および「接続」がそれらの派生語と共に使用される。これらの用語が互いに同義語として意図されないことを理解すべきである。もっと正確に言えば、特定の実施例では、「接続」は２つまたはそれ以上の要素が互いに直接に物理的または電気的な接触にあることを示すために使用されてもよい。「結合」は、２つまたはそれ以上の要素が直接に物理的または電気的な接触であることを意味する。しかしながら、さらに「結合」は２つまたはそれ以上の要素が互いに直接的な接触にはないが、まだ互いに協働するか、あるいは相互作用を及ぼすことを意味することがある。
【０００９】
図１に移って、時間領域における波形１００を示す図が示される。時間はＸ軸に沿って表示され、また、振幅はＹ軸に沿って表示される。
【００１０】
この図では、波形１００はガウシアンモノサイクル信号（Gaussian monocycle signal）１１０と称される。すなわち、波形１００は単一サイクルのシヌソイド（正弦）信号を含んでおり、単にモノサイクル信号と称される。モノサイクル信号１１０は、また、インパルス、パルス状信号、パルス信号、広帯域無線周波数（ＲＦ）信号、ＲＦインパルス信号、ＲＦパルス信号、パルス状ＲＦ信号、あるいは超広域帯（ＵＷＢ）信号と一般に称される。さらに詳しくは、モノサイクル信号１１０は、単サイクル・パルスまたは単パルス信号と称される。様々な他の用語もまたモノサイクル信号１１０と称されて使用されてもよい。モノサイクル信号１１０は、Ｔ２−Ｔ１のパルス幅または期間、さらにＡ２の最大振幅およびＡ１の最小振幅を有する。
【００１１】
図２に移って、周波数領域における図１の波形のダイヤグラムが示される（信号２１０と称される）。信号２１０の中心周波数（Ｆｃとラベルが付されている）および帯域幅（Ｆ２−Ｆ１）は、モノサイクル信号１１０の期間に依存する。いくつかの実施例では、モノサイクル信号の中心周波数はその期間の逆数とほぼ等しく、また、その帯域幅は中心周波数のおよそ１６０％である。例えば、モノサイクル信号１１０が時間領域で約０．５ナノ秒（ｎｓ）の期間を有する場合、モノサイクル信号１１０の中心周波数は周波数領域で約２．０ギガヘルツ（ＧＨｚ）であり、また、モノサイクル信号１１０の帯域幅は周波数領域で約３．２ＧＨｚとなるが、本発明の範囲はこの点に制限されるものではない。
【００１２】
ワイヤレス通信システムは、モノサイクル信号１１０を使用して、１ビットまたはそれ以上の情報を転送することができる。あるいは、システムは複数のモノサイクル信号を含むパルス列を使用し、１ビットの情報を転送してもよい。
【００１３】
データ、情報という用語が交換可能に使用されてもよいことに注目すべきである。さらに、情報、データという用語は、情報の単一ビットを指すこともあれば、１ビットより大きい情報を示すこともある。
【００１４】
理想的なガウシアンモノサイクル信号１１０が図１に図示されていることに注目すべきである。しかしながら、実際上、情報を転送するために理想的なガウシアンモノサイクル信号を使用するよりむしろ、非理想的なモノサイクル信号（図示せず）が情報を転送するために通信システムで使用されてもよい。周波数領域では、非理想的なモノサイクル信号は、理想的なモノサイクル信号と比較して、低減した帯域幅を有することができる。
【００１５】
図３に移って、時間領域の波形３００を図示する図が示される。時間はＸ軸に沿って表示される。また、振幅はＹ軸に沿って表示される。
【００１６】
波形３００は、マルチサイクル信号３１０と称される。すなわち、マルチサイクル信号３１０は、複数サイクルのシヌソイド信号であり、かつ数サイクル（例えば２またはそれ以上）を含む潜在的なシヌソイドの時間的に限定されたセグメントである。いくつかの実施例では、マルチサイクル信号は、数サイクルの包絡線を備える正弦波である。本発明の範囲はこの点に制限されるものではないが、マルチサイクル信号３１０は、セグメントの最初と終わりで減衰させ、図３で示されるようにマルチサイクル信号３１０用に形成された包絡線を生成する。マルチサイクル信号３１０は、単一の周波数で保持されたエネルギーのバーストによって生成されてもよい。マルチサイクル信号はバーストの繰り返し（サイクル）から成るパルスを参照してもよいが、これに対し、モノサイクル信号は２つ未満の繰り返し（サイクル）を有するパルスを参照してもよい。マルチサイクル信号３１０は、Ｔ２−Ｔ１のパルス幅または期間、Ａ２の最大振幅およびＡ１の最小振幅を有する。
【００１７】
マルチサイクル信号３１０は、インパルス、パルス状信号、パルス信号、広帯域無線周波数（ＲＦ）信号、ＲＦインパルス信号、ＲＦパルス信号、パルス状ＲＦ信号、または超広域帯（ＵＷＢ）信号と一般に称される。より明確には、マルチサイクル信号３１０は、非モノサイクル信号、バースト信号、トーン信号、トーンバースト信号、マルチパルス信号、またはサブバンド・パルス信号と称されることがある。様々な他の用語がマルチサイクル信号３１０を称するために使用されることがある。
【００１８】
図４を参照して、周波数領域における図３の波形のダイヤグラムが図示される（信号４１０と称される）。中心周波数（Ｆｃのラベルが付される）および信号４１０の帯域幅（Ｆ２−Ｆ１）は、マルチサイクル信号３１０の期間に依存する。いくつかの実施例では、モノサイクル信号の中心周波数はその期間の逆数とほぼ等しく、また、その帯域幅は中心周波数のおよそ１６０％である。例えば、マルチサイクル信号４１０が時間領域で約２ナノ秒（ｎｓ）の期間を有する場合、モノサイクル信号１１０の中心周波数は周波数領域で約５００メガヘルツ（ＭＨｚ）であり、また、モノサイクル信号１１０の帯域幅は周波数領域で約８００ＭＨｚとなるが、本発明の範囲はこの点に制限されるものではない。
【００１９】
同じ振幅、時間および周波数表示（例えばＴ１，Ｔ２，Ａ１，Ａ２，Ｆ１，Ｆ２，Ｆｃ）は、図１−図４の中で使用されるが、これらの表示は異なる時間、振幅および周波数に対応する。波形１００，３００は、少なくとも約５００ＭＨｚの帯域幅を有するＲＦ信号と称される。
【００２０】
ワイヤレス通信システムは、マルチサイクル信号３１０を使用して、１ビットまたはそれ以上の情報を転送する。さもなければ、システムは、１ビットの情報を転送するための複数のマルチサイクル信号を含むパルス列を使用してもよい。波形１００（図１）または波形３００（図３）を使用して、情報を転送するワイヤレス通信システムは、超広帯域（ＵＷＢ）システムと称される。様々な他の用語が波形１００，３００を使用して、送信システムを参照するために使用される。例えば、波形１００，３００を使用する通信システムは、無搬送波(carrierless)、ベースバンド、インパルス無線（ＩＲ）またはインパルスベースのシステムと称される。
【００２１】
情報は、マルチサイクル信号３１０またはモノサイクル信号１１０を変調することにより、２つの装置間で通信され、転送される。振幅、極性、タイミング、またはモノサイクル信号１１０の他の特性を変えることによって、情報はモノサイクル信号１１０を使用して符号化される。あるタイミング変調スキーム（それはタイム・シフティングまたはパルス位置変調と称される）は、公称位置(nominal position)に関連してパルスの位置を移動させることを含む。同様に、マルチサイクル信号３１０の振幅、極性、タイミングまたは他の特性を変えることにより、マルチサイクル信号３１０を変調することができる。
【００２２】
図５に移って、通信システム５００の単純化された部分ブロック図を図示する。システム５００はワイヤレス・システムであり、また、情報は双方向通信リンク５３０を介して通信装置５１０，５２０間で転送される。通信装置５１０，５２０はワイヤレス装置であってよく、また、通信リンク５３０はエアー・インターフェイスであり、装置５１０，５２０間の１つまたはそれ以上の通信チャネルまたは経路を表わす。通信装置５１０，５２０は、無線周波数（ＲＦ）信号を使用して、情報を転送するためのワイヤレス送受信機（図示せず）およびアンテナ（図示せず）を含む。通信装置５１０，５２０は、アクセス・ポイント（ＡＰ）、個人用デジタル情報処理端末（ＰＤＡ）、ワイヤレス能力を備えるラップトップおよびポータブル・コンピュータ、ウェブ・タブレット、ワイヤレス電話機、ワイヤレス・ヘッドホーン、ページャ、インスタント・メッセージング装置、デジタル音楽プレーヤ、デジタル・カメラ、あるいは情報をワイヤレスで送信し、または受信するために適合する他の装置を含む。
【００２３】
装置５１０，５２０は、例えば図１−図４に関して上述した波形１００または波形３００のようなＵＷＢ波形を処理するために適合している。いくつかの実施例では、ＵＷＢ波形は、その中心周波数の約２５％以上の帯域幅を有するＲＦ信号を引用してもよい。別の実施例では、ＵＷＢ波形は、少なくとも約５００ＭＨｚの帯域幅を有するＲＦ信号を用いてもよい。ある実施例において、装置５１０，５２０は、装置５１０と装置５２０との間の情報を転送するために例えば波形１００または波形３００波形を生成することができる波形生成器（図示せず）を含んでもよい。さらに、装置５１０，５２０は、送信された情報を受信し回復する検出復号回路（図示せず）を含んでもよい。一般に、装置５１０，５２０は、約５００ＭＨｚから約２０ＧＨｚの範囲に及ぶ帯域幅を有する広帯域ＲＦ信号を処理するのに適合する。いくつかの実施例では、装置５１０，５２０は、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）の一部であり、約１００メートル（ｍ）未満の距離で広帯域ＲＦ信号を使用して情報を通信しまたは転送するために適合するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。他の実施例では、装置５１０，５２０は、ワイヤレス・パーソナル・エリア・ネットワーク（ＷＰＡＮ）の一部であり、約１０メートル未満の距離で広帯域ＲＦ信号を使用して、情報を通信するために適合する。
【００２４】
図６に移って、本発明の実施例に従う受信機６００が示される。受信機６００は、通信装置５１０または５２０（図５）の送受信機の一部であり、あるいはスタンドアロン形式の受信機の一部であってもよい。受信機６００は、集積回路（ＩＣ）の部分であってもよく、また１を越える集積回路から構成されていてもよい。受信機６００はＵＷＢ受信機であり、例えば波形１００または３００（図１−図４に関して記述された）のようなＵＷＢ波形を処理する（例えば、受信、検出、復号する）のに適合している。いくつかの実施例では、受信機６００は、広帯域ＲＦ信号をベースバンド信号に変換するために適合している。受信機６００は、またベースバンド回路と称される。
【００２５】
受信機６００は、少なくとも約５００ＭＨｚの帯域幅を有する広帯域ＲＦ信号を処理するのに適合している。受信機６００は、放射された広帯域ＲＦ信号を受信するためのアンテナ６１０を含む。アンテナ６１０は、１またはそれ以上のアンテナを含むことがあり、本発明の有効範囲はこの点で制限されていないが、例えばダイポール・アンテナ、モノポール・アンテナ、ループ・アンテナ、またはマイクロストリップ・アンテナであってよい。受信機６００は、受信した広帯域ＲＦ信号を増幅するためにアンテナ６１０に接続された低ノイズ・アンプ（ＬＮＡ）６１５をさらに含む。
【００２６】
フィルタ６２０はＬＮＡ６１５に接続される。本発明の範囲はこの点に制限されることはないが、フィルタ６２０は所望の通過帯域から外れる周波数を低減する帯域通過フィルタである。例えば、フィルタ６２０は、約３００ＭＨｚおよび約１０ＧＨｚの遮断周波数を有しており、その結果、約３００ＭＨｚ未満および約１５ＧＨｚを超える周波数は減衰する。ある実施例において、フィルタ６２０は、約３．１ＧＨｚおよび約１０．６ＧＨｚの遮断周波数を有しており、その結果、約３．１ＧＨｚ未満および約１０．６ＧＨｚを超える周波数は減衰する。
【００２７】
受信機６００は、並列配置で接続される複数のサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）装置６４１−６４６を含む。この実施例では、受信機６００は、少なくとも１つのサンプルホールド装置（例えばＳ／Ｈ装置６４６）を使用して、広帯域ＲＦ信号をベースバンド信号に変換し、広帯域ＲＦ信号を処理する。遅延ロックド・ループ（ＤＬＬ：delay locked loop）６３５は、遅延器６５１−６５６を介してＳ／Ｈ装置６４１−６４６にタイミング信号を提供する。タイミング信号は、Ｓ／Ｈ装置６４１−６４６のためのクロック信号を供給する。各Ｓ／Ｈ装置が異なる時間で受信広帯域ＲＦ信号をサンプリングするように、遅延器６５１−６５６は遅延（Ｔとラベルされる）を提供する。例えば、ＤＬＬ６３５は、信号に遅延素子６５６へＣＬＯＣＫとラベルが付された信号を提供する。信号ＣＬＯＣＫの立ち上がりエッジが遅延器６５１−６５６によって形成された遅延チェーンに伝播し、各Ｓ／Ｈ装置にシーケンシャルにトリガを与える。実施例として、信号ＣＬＯＣＫの立ち上がりエッジがＳ／Ｈ装置６４６を最初にトリガし、次に、Ｓ／Ｈ装置６４５をトリガし、その後Ｓ／Ｈ装置６４４−６４１に次々にトリガを与える。信号ＣＬＯＣＫの次の立ち上がりエッジは、最後のＳ／Ｈ装置（例えばＳ／Ｈ装置６４１）がトリガされた後に生じる。
【００２８】
Ｓ／Ｈ装置６４１−６４６の並列配置はＳ／Ｈ装置のカスケード・アレイと称され、Ｓ／Ｈ装置６４１−６４６および遅延器６５１−６５６の動作は、カスケード・サンプリングと称される。
【００２９】
Ｓ／Ｈ装置６４１−６４６は、受信広帯域ＲＦ信号をサンプリングし、かつ受信広帯域ＲＦ信号を表わすサンプル信号を生成するのに適合する。ある実施例では、Ｓ／Ｈ装置６４１−６４６は、時間連続の広帯域ＲＦ信号をサンプリングし、対応する離散時間型サンプル信号を生成する。例えば、Ｓ／Ｈ装置６４１−６４６は、約１ｎｓの期間を有する受信広帯域ＲＦ信号を異なる時間ポイント、例えばおよそ１６０ピコ秒（ｐｓ）毎でサンプリングし、個別のサンプル信号を生成する。この実施例において、サンプル速度は１６０ピコ秒で、遅延器６５１−６５６によって生成される。すなわち、遅延器６５１−６５６は、各々、１６０ピコ秒の遅延を提供し、それは遅延ステップと称される。サンプル速度は、対応する時間離散型の波形を得るために、連続時間の波形をサンプリングする周波数に関連する。受信広帯域ＲＦ信号を１６０ピコ秒毎にサンプリングする実施例において、サンプル速度はおよそ６．２５ＧＨｚである。サンプリング期間またはサンプル・ウィンドウは、受信広帯域ＲＦ信号をサンプリングする時間量と称してもよい。例えば、この実施例におけるサンプリング期間は約１ｎｓである。
【００３０】
個別のサンプル信号が生成された後、これらのサンプル信号は、ホールド期間と称される予め定められた時間量だけ格納され、保持される。個別のサンプル信号は、キャパシタに格納された電圧レベルまたはレジスタに格納されたデジタル値である。Ｓ／Ｈ装置６４１−６４６は、受信広帯域ＲＦ信号をサンプリングし、かつそのサンプル信号を格納するために容量性格納装置を使用してもよい。サンプリング・モード中に、Ｓ／Ｈ装置６４１−６４６は入力電圧フォロアとして動作し、次に、適切な時に入力信号の電圧レベルを格納することにより、サンプル信号を生成し、保持する。Ｓ／Ｈ装置６４１−６４６もまたトラックホールド装置と称される。
【００３１】
いくつかの実施例では、複数の広帯域ＲＦ信号、つまりパルス列が処理される。広帯域ＲＦ信号のパルス持続時間は約１ｎｓであり、また、パルスからパルスの時間間隔は約１マイクロ秒（μｓ）である。受信広帯域ＲＦ信号のサンプリング中、サンプル信号はパルスからパルスの時間間隔、つまり約１マイクロ秒（μｓ）にほぼ等しい間、格納されあるいは保持される。１μｓの保持期間の間に、サンプル信号が処理されてもよい（例えば、テンプレート信号と相関をとり乗算値を生成し、乗算値を積分する等）。その保持期間はサンプリング期間より長くてもよく、また、この実施例において、一旦受信広帯域ＲＦ信号がサンプリングされれば、後続の装置（例えば乗算器、加算装置、Ａ／Ｄ変換器など）は、Ｓ／Ｈ装置６４１−６４６より比較的低い周波数で動作することができる。
【００３２】
受信機６００はいくつかの個別の機能要素を具備するものとして図示されているが、機能要素の１つまたはそれ以上が組み合わせられ、例えばデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）およびマイクロコントローラを含むプロセッサのようなソフトウェア形成要素の組合せによって実行されてもよい。
【００３３】
Ｓ／Ｈ装置の数は変化するが、本発明に制限されるものではない。Ｓ／Ｈ装置の数および遅延器６５１−６５６の遅延は、サンプリング・ウィンドウをカバーするために選択される。ある実施例において、少なくとも２つのＳ／Ｈ装置が、受信広帯域ＲＦ信号をサンプリングし、かつ少なくとも２つの個別のサンプル信号を生成するために使用される。他の実施例では、２を越えるＳ／Ｈ装置が受信広帯域ＲＦ信号をオーバーサンプルするために用いられるが、本発明の範囲はこの点に制限されるものではない。さらに別の実施例では、サンプリング・ウィンドウは約１ｎｓであり、１０個のＳ／Ｈ装置、および約１００ピコ秒の遅延ステップを備える１０個の遅延器がサンプル・ウィンドウをカバーするために使用される。別の実施例では、１０個のＳ／Ｈ装置および１０個の遅延器のカスケード接続されたアレイは、約１．６ＧＨｚのクロックを使用して、８ＧＨｚのＲＦ信号をサンプリングするために使用される。この実施例では、６２．５ｐｓ（１６ＧＨｚ）のサンプリング速度が８ＧＨｚのＲＦ信号をサンプリングするために使用される。６２．５ｐｓのサンプリング速度は、１０個の遅延器の遅延ステップを６２．５ｐｓに設定することにより実行される。６２．５ｐｓの遅延ステップで、１０個のＳ／Ｈ装置および１０個の遅延器のカスケード接続されたアレイは、約１．６ＧＨｚのクロックから約１６ＧＨｚの有効サンプリング速度を有することができる。
【００３４】
ある実施例において、Ｓ／Ｈ装置６４６は、受信ＲＦ信号を予め定めた時点でサンプリングし、個別値（例えば電圧電位）を生成し、予め定めた時間の間その個別値を格納するための回路を含む。Ｓ／Ｈ装置６４５は、受信ＲＦ信号を別の予め定めた時点でサンプリングし、別の個別値（例えば電圧電位）を生成し、予め定めた時間の間この個別値を格納するための回路を含む。同様に、Ｓ／Ｈ装置６４１−６４４は、受信ＲＦ信号を他の予め定めた時点でサンプリングし、他の個別値を生成し、予め定めた時間の間これらの計数値を格納するための回路類を含む。サンプル信号はその個別値から生成される。
【００３５】
図７に移って、Ｓ／Ｈ装置６４６（図６）の実施例の概略図が示され、議論される。この実施例では、Ｓ／Ｈ装置６４６は、２段にバッファされたＳ／Ｈ回路である。Ｓ／Ｈ装置６４６は、スイッチ７１０，７２０、キャパシタ７３０，７４０、アンプ７５０，７６０、およびインバータ７７０を含む。
【００３６】
ＲＦ信号は入力端子７０１で受け取られ、また、受信ＲＦ信号の一部に対応するサンプル信号は出力端子７０２に出力される。スイッチ７１０，７２０は、信号ＣＬＯＣＫによって制御される。信号ＣＬＯＣＫが比較的低いレベルから比較的高いレベルへ移行すると、つまり立ち上がりエッジで、スイッチ７２０は開き、また、前のサンプリング期間で生成されたサンプル信号はキャパシタ７４０を使用して格納される。アンプ７６０はバッファとして動作し、出力端子７０２へ格納されたサンプル信号を提供する。遅延した後に、スイッチ７１０は閉じ、キャパシタ７３０は受信ＲＦ信号の入力電圧をトラッキングすることにより、電圧フォロアとして動作することが可能となる。スイッチ７１０が閉じ、スイッチ７２０が開くと、Ｓ／Ｈ装置６４６は入力端子７０１で入力電圧をトラッキングし、出力端子７０２は前のサンプルを保持している。遅延器６５６の遅延（Ｔ）は信号ＣＬＯＣＫの期間の半分にセットされ、スイッチ７２０が閉じた後、スイッチ７１０はキャパシタ７４０を使用して格納されたサンプルを保存するために開く。
【００３７】
アンプ７５０，７６０は、単位利得マイクロ波増幅器である。本発明の範囲はこの点に制限されることはないが、Ｓ／Ｈ装置６４６は相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）技術を使用して製造される。
【００３８】
図６に戻り、受信機６００は、相関器６３０を含み、広帯域ＲＦ信号の存在を検出する。一般に、相関器６３０は受信信号と予測信号の代表であるテンプレート信号と相関が取られる。図６に示された実施例では、受信広帯域ＲＦ信号の存在および位相を検出するために、受信ＲＦ信号を表わし、Ｓ／Ｈ装置６４１−６４６に格納されたサンプル信号は相関が取られ、例えば、テンプレート信号と乗算される。ある実施例において、乗算器６６１−６６６は、Ｓ／Ｈ装置６４１−６４６にそれぞれ接続される。テンプレート信号を表わす係数値にＳ／Ｈ装置６４１−６４６に格納された個々のサンプル値が掛けられる。係数値は係数生成器６７０によって生成される。乗算器６６１−６６６は、乗算からの積または出力値を生成し、加算器６８０にその積値を提供する。
【００３９】
加算器６８０は、乗算器６６１−６６６からの積値を合計し、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ６９０に出力信号を提供する。加算器６８０からの出力信号は、積値の合計結果を表わし、それは１つのサンプリング期間の間に生成された相関エネルギー・レベルである。加算器６８０からの出力信号が比較的高い相関エネルギー・レベルを示す場合、これは広帯域ＲＦ信号の存在を示す。さらに、相関エネルギー・レベルは広帯域ＲＦ信号の位相を示し、ある相関エネルギー・レベルはあるデジタル値を表わし、別の相関エネルギー・レベルは別のデジタル値を表わす。
【００４０】
Ａ／Ｄ変換器６９０は、加算器６８０からの出力信号をデジタル値に変換するために使用される。例えば、連続した同じ位相の２つの広帯域ＲＦ信号は論理「１」を定義し、互いに位相が外れた連続した２つの広帯域ＲＦ信号は論理「０」と定義する変調体系を用いることができるが、本発明の範囲はこの点に制限されるものではない。他の変調体系が使用されてもよい。
【００４１】
ＤＬＬ６３５は、広帯域ＲＦ信号が受信機６００によって受信されたかどうか検出するのを支援するために使用される。サンプル信号がテンプレート信号（例えば相関器係数）と同位相になるまで、ＤＬＬ６３５はＳ／Ｈ装置６４１−６４６の相対的な位相を調整する。加算器６８０からの出力信号の相関エネルギー・レベルは、サンプル信号の位相を相関器係数で調整することにより増加させられる。モニタ装置６９５は、Ａ／Ｄ変換器６９０によって処理された相関エネルギー・レベルをモニタし、受信広帯域ＲＦ信号およびテンプレート信号がいつ整合したかを決定する。モニタ装置６９５はＤＬＬ６３５にＤＬＬ６３５を命令する制御信号を送信し、Ｓ／Ｈ装置６４１−６４６の位相を調整する。他の実施例では、位相同期ループ（ＰＬＬ）または他のタイミング装置が、ＤＬＬ６３５の適所に使用される。
【００４２】
広帯域ＲＦ信号の到着時刻（「タイムスタンプ」と称される。）もＤＬＬ６３５を使用して決定される。ある実施例では、プロセッサ（図示せず）は複数の受信広帯域ＲＦ信号のタイムスタンプ情報を処理するために適合し、送信装置または受信装置の場所情報から距離情報を決定する。例えば、３つの「タイムスタンプ」が決定される場合、そのときプロセッサは送信装置のＸ、ＹおよびＺ場所を決定する。
【００４３】
ある実施例において、ＤＬＬ６３５は、マスタークロック（図示せず）に関連する公称値に信号ＣＬＯＣＫの位相をセットする。その後、モニタ装置６９５は、加算器６８０からの相関エネルギー・レベルをモニタする。相関エネルギー・レベルが予め定める閾値未満である場合、信号ＣＬＯＣＫの位相は、例えば１遅延ステップだけ追加または減らされる。このプロセスは、相関エネルギー・レベルがほぼ最大のレベルにあり、受信広帯域ＲＦ信号およびテンプレート信号が整合しているとモニタ装置６９５が判断するまで、繰り返されてもよい。
【００４４】
多くの受信広帯域ＲＦ信号に対する相関情報を積分するために、積分器（図示せず）が乗算器６６１−６６６と加算器６８０との間にそれぞれ接続されてもよい。検出はいくつかの受信広帯域ＲＦ信号積分することにより改善される。例えば、１ビット情報を伝えるためにいくつかの広帯域ＲＦ信号が送信されるシステムでは、受信信号中のあらゆるノイズを減少させるために、それぞれの受信広帯域ＲＦ信号が数サンプリング期間にわたり積分され、それによって、信号対雑音比（ＳＮＲ）が改善される。
【００４５】
本発明の範囲がこの点で制限されることはないが、図６に関して上述されたサンプルホールド、相関乗算、積分、および、加算機能はスイッチド・キャパシタ技術を使用して実行される。例えば、図８に図示された回路８００は、図６に関して上述されたサンプルホールド、相関乗算、積分、および、加算機能を実行するために使用される。図９に示された回路９００は、図６に関して上述されたサンプルホールド、相関乗算、積分、および、合計機能を実行するために使用される。
【００４６】
図８に移って、回路８００は、スイッチド・キャパシタ・レジスタ８１０、キャパシタ８２０、および、アンプ８３０を含む。スイッチド・キャパシタ・レジスタ８１０は、キャパシタ８４０、および、スイッチ８５１−８５４を含む。ある実施例における動作において、広帯域ＲＦ信号は端子８０１で受信される。端子８０２における出力電圧は、端子８０１での入力電圧の積分に比例する。端子８０１で受信された信号の積分は、入力電圧（Ｖｉｎ）および入力レジスタ８１０の抵抗（Ｒ）とすると、Ｉ＝Ｖｉｎ／Ｒに比例する電流（Ｉ）によって帰還キャパシタ８２０を充電ことにより達成される。１／Ｒが相関器係数に均等であるようにレジスタ８１０を選択するなら、帰還キャパシタ８２０を充電する電流は、端子８０１での受信信号および相関器係数の乗算に比例する。電流（Ｉ）は時間継続してキャパシタ８２０を充電するので、端子８０２での出力電圧は相関信号の積分になる。
【００４７】
図８に示されるように、レジスタ８１０はスイッチド・キャパシタ・レジスタである。キャパシタ８４０の容量値、および、スイッチ８５１−８５４を開閉するために使用されるクロック信号の周波数は、レジスタ８１０の実効抵抗を決定するために使用される。スイッチ８５１，８５２はクロック信号のある位相（Φ１）の間閉じており、また、スイッチ８５３，８５４はクロック信号の別の位相（Φ２）の間閉じられる。異なる相関器係数は異なるスイッチ構成を使用して実現される。スイッチ構成を変更しおよび／またはスイッチを加えることによって、負の相関器係数が実現される。スイッチド・キャパシタ回路８００は、サンプル相関積分器(sampled correlator integrator)と称される。
【００４８】
図９に移って、回路９００は図８の回路８００に類似する。回路９００は、複数のスイッチド・キャパシタ回路（例えばＮ個のスイッチド・キャパシタ回路）を含み、回路８００を使用して実行される、サンプリング、相関、および、積分の機能と共に加算機能を実行する。広帯域ＲＦ信号は、入力端子９０１で受信され、出力端子９０２で出力信号を生成するために回路９００によって処理される。
【００４９】
回路９００は、遅延器９２１−９２３、スイッチド・キャパシタ回路９１１，９１２、および、Ｎ，キャパシタ９３０、および、アンプ９４０を含む。信号ＣＬＯＣＫはサンプル・クロックである。信号ＣＬＯＣＫおよび遅延器９２１−９２３は、異なる相関器係数を実行するためにスイッチ９６１−９６４，９８１−９８４，９９１−９９４の開閉を制御するために使用される。位相Φ２はすべてのサンプルに対して共通のクロックである。位相Φ１．０はサンプルＣＬＯＣＫの１つの遅延バージョンであり、位相Φ１．１はサンプルＣＬＯＣＫの別の遅延バージョンであり、また、位相Φ１．ＮはサンプルＣＬＯＣＫのｎ番目の遅延バージョンである。
【００５０】
本発明のある機能がここに図示され説明される一方、多くの修正、代替、変更および均等が当業者に想起されるであろう。したがって、添付の請求項は、本発明の真の精神から逸脱しない修正および変更をすべて包含するように意図されることを理解すべきある。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】時間領域の波形を図示するダイヤグラムである。
【図２】図１の波形を周波数領域で図示するダイヤグラムである。
【図３】時間領域の波形を図示するダイヤグラムである。
【図４】図３の波形を周波数領域で図示するダイヤグラムである。
【図５】本発明の実施例が実施される通信システムの一部を図示する、単純化されたブロック図である。
【図６】本発明の実施例に従う受信機を図示するブロック図である。
【図７】本発明の実施例に従うサンプルホールド回路を図示する概要図である。
【図８】本発明の実施例に従う回路を図示する概要図である。
【図９】本発明の実施例に従う別の回路を図示する概要図である。
【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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【国際調査報告】
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