JP2003037639A - Wireless impulse transmitter, receiver and method - Google Patents

Wireless impulse transmitter, receiver and method

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JP2003037639A
JP2003037639A JP2001221335A JP2001221335A JP2003037639A JP 2003037639 A JP2003037639 A JP 2003037639A JP 2001221335 A JP2001221335 A JP 2001221335A JP 2001221335 A JP2001221335 A JP 2001221335A JP 2003037639 A JP2003037639 A JP 2003037639A
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JP
Japan
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pulse
shape
supplier
shapes
symbol
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001221335A
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Japanese (ja)
Inventor
Michael Rokkuran
マイケル ロックラン
Gabami Mohamad
ガバミ モハマド
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Transmitters (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a high communication speed. SOLUTION: This wireless impulse transmitter is provided with a pulse selector, a pulse supplier and a transmission unit. The pulse selector selects a pulse form out of different pulse forms having almost the same pulse width. Each of pulse forms corresponds to a symbol in an input data stream. Each of symbols corresponds to a bit set composed of two bits at least. The pulse supplier continuously supplies pulses in the pulse form selected by the pulse selector. The transmission unit wirelessly transmits the train of pulses generated by the pulse supplier.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は無線インパルス送信
機、受信機、及び方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to wireless impulse transmitters, receivers and methods.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常のデジタル通信は、メッセージのシ
ンボルを表すアナログ波形をチャンネルを介して送信す
ることにより行われる。超広帯域(UWB)通信は、パル
ス列の送信及び検出により行われる。パルス幅は1ns未
満であり、そのバンド幅は3GHz以上である。超広帯
域システムは、高密度のマルチパスで、おそらく遮蔽の
ある環境での近距離の移動体による無線通信に適してい
る。
2. Description of the Related Art Conventional digital communication is performed by transmitting an analog waveform representing a symbol of a message through a channel. Ultra-wide band (UWB) communication is performed by transmitting and detecting pulse trains. The pulse width is less than 1 ns and the band width is 3 GHz or more. Ultra-wideband systems are suitable for high-density multi-path, short range mobile radio communications, possibly in shielded environments.

【0003】より早い通信速度を得るためには、送信前
に様々な変調スキームでパルス列を変調できる。例え
ば、モノサイクルと呼ばれる基準パルスの時間的な位置
を、パルス位置変調(PPM)で変調できる。パルスの時
間間隔は達成可能な通信速度に大きな影響を与えるが、
PPMで必要とされる当該時間間隔は、送信回路の回復
やタイミング回路の正確さ、その他の要因で決まる。或
いは、基準パルスの振幅をパルス振幅変調(PAM)で変
調することもできる。しかしながら、無線環境では距離
によってパルス形状が減衰する。減衰が生じると、受信
側がパルスを正確に受信するのが困難になる。この問題
は超広帯域通信システムに限らず、送信側と受信側との
距離が一定でない場合や、より多くのレベルが加えられ
た場合に特に顕著に現れる。
To obtain higher communication speeds, the pulse train can be modulated with various modulation schemes before transmission. For example, the temporal position of a reference pulse called a monocycle can be modulated by pulse position modulation (PPM). The time interval of the pulses has a great influence on the achievable communication speed
The time interval required by the PPM depends on the recovery of the transmitter circuit, the accuracy of the timing circuit, and other factors. Alternatively, the amplitude of the reference pulse can be modulated by pulse amplitude modulation (PAM). However, in a wireless environment, pulse shape decays with distance. The attenuation makes it difficult for the receiver to correctly receive the pulse. This problem is not limited to the ultra-wide band communication system, but is particularly remarkable when the distance between the transmitting side and the receiving side is not constant or when more levels are added.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、パルス振幅
変調における距離減衰やパルス位置変調の回路による制
限を受けることなく、速い通信速度を達成することので
きる無線インパルス送信機を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a radio impulse transmitter capable of achieving a high communication speed without being limited by the distance attenuation or pulse position modulation circuit in pulse amplitude modulation. To aim.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の無線インパルス
送信機は、パルス選択器と、パルス供給器と、送信ユニ
ットとを備える。パルス選択器は、パルス幅が略同一の
異なるパルス形状の中から選択する。各パルス形状はそ
れぞれ、入力データストリーム中のシンボルに対応す
る。各シンボルは少なくとも2ビットからなるビットセ
ットに対応する。パルス供給器は、パルス選択器により
選択されたパルス形状中のパルスを連続的に供給する。
送信ユニットは、パルス供給器により生成されたパルス
のパルス列無線送信を送信する。
A wireless impulse transmitter according to the present invention comprises a pulse selector, a pulse supplier and a transmission unit. The pulse selector selects from different pulse shapes having substantially the same pulse width. Each pulse shape corresponds to a symbol in the input data stream. Each symbol corresponds to a bit set consisting of at least 2 bits. The pulse supplier continuously supplies pulses in the pulse shape selected by the pulse selector.
The transmitting unit transmits a pulse train wireless transmission of the pulses generated by the pulse supplier.

【0006】上記構成では、各パルス形状は、それぞれ
が少なくとも2ビットからなるビットセットに対応する
シンボルに対応しているため、パルス繰返し数における
帯域幅条件等を増やすことなくM-aryスキームを達成す
ることができる。時間領域或いは周波数領域の条件に応
じてパルス特性を容易に変更することができるため、当
該送信機は非常に融通性が良い。
In the above configuration, since each pulse shape corresponds to a symbol corresponding to a bit set consisting of at least 2 bits, the M-ary scheme is achieved without increasing the bandwidth condition in the pulse repetition rate. can do. Since the pulse characteristics can be easily changed according to the conditions in the time domain or the frequency domain, the transmitter is very flexible.

【0007】パルス供給器は相互に直交なパルス形状を
供給するのが好ましい。間隔a < x< b上に定義される2
つの実値関数gm(t)及び gn(t)は、次の条件下で直交と
なる。
The pulse supplier preferably supplies mutually orthogonal pulse shapes. 2 defined on the interval a < x < b
The two real-valued functions g m (t) and g n (t) are orthogonal under the following conditions.

【0008】パルス供給器は変形エルミート多項式に基
づいたパルス形状を供給するのが好ましい。エルミート
多項式は次のように変形されて直交となる。
The pulse supplier preferably supplies a pulse shape based on a modified Hermitian polynomial. The Hermitian polynomial is transformed into an orthogonal form as follows.

【0009】上記構成では、全てのn値において実際に
パルス持続時間は同一となる。つまり、パルス・オーダ
ーとは関係なく時間が決まる。図7の例では、パルス持
続時間は+/- 6nsとして定義されている。図15に示す
ように、図7の全パルス、つまりオーダーn=0...
8のパルスの場合、エネルギーの95%以上がパルス持
続時間に含まれている。
In the above arrangement, the pulse duration is actually the same for all n values. That is, the time is determined independently of the pulse order. In the example of Figure 7, the pulse duration is defined as +/- 6ns. As shown in FIG. 15, all the pulses in FIG. 7, that is, order n = 0. . .
For 8 pulses, more than 95% of the energy is contained in the pulse duration.

【0010】パルスのオーダーに制限はない。There is no limit to the order of pulses.

【0011】更に、パルスの直交性は、それらを微分し
ても変わらない。微分処理は、アンテナでの現象に例え
られることが多い。
Furthermore, the orthogonality of the pulses does not change when they are differentiated. The differentiation process is often compared to the phenomenon at the antenna.

【0012】また、パルス帯域幅はパルスのオーダーに
関係なく、つまり全ての値nについて、ほぼ同じであ
る。これは無線システムでは重要である。パルス幅を所
定の幅に収めることで、周波数を所定バンド内に収める
ことができるためである。
Also, the pulse bandwidth is almost the same regardless of the order of the pulses, that is, for all values n. This is important in wireless systems. This is because by keeping the pulse width within a predetermined width, the frequency can be kept within a predetermined band.

【0013】また、複数のパルスを干渉させることなく
一度に送信、受信することができる。これによってマル
チユーザ環境におけるチャンネルのビットレートを更に
上げることができる。
Further, it is possible to transmit and receive a plurality of pulses at once without interfering with each other. This can further increase the bit rate of the channel in a multi-user environment.

【0014】距離に伴う減衰も、レベルの数に応じて顕
著に増すことはない。
The attenuation with distance does not increase significantly with the number of levels.

【0015】オーダーn > 0からのパルスはDC成分を
含まない。
Pulses from the order n> 0 contain no DC component.

【0016】中心周波数を変えることで比帯域幅を容易
に制御することができる。比帯域幅は、広帯域アンテナ
アレイの設計の際に重要で、通常、高周波数と低周波数
の比率は2又は3程度である。
The specific bandwidth can be easily controlled by changing the center frequency. The specific bandwidth is important when designing a wideband antenna array, and the ratio of high frequency to low frequency is usually about 2 or 3.

【0017】パルス供給器は変形・正規化エルミート多
項式に基づくパルス形状を供給するのが好ましい。この
構成では、送信されたパルス列の全てのパルスは、ほぼ
同一の高さ及び等しいエネルギーを有するため、全パル
スの送信コストが等しくなる。
The pulse supplier preferably supplies a pulse shape based on a modified and normalized Hermite polynomial. In this configuration, all pulses in the transmitted pulse train have approximately the same height and equal energy, so the transmission cost of all pulses is equal.

【0018】対応の正弦波でパルス列を変調してシステ
ムの中心周波数を変調する中心周波数設定手段を備える
のが好ましい。送信機の帯域幅はパルス幅で決まるた
め、中心周波数設定手段はほぼあらゆる帯域幅及び周波
数を設定することができる。
It is preferable to provide center frequency setting means for modulating the pulse train with a corresponding sine wave to modulate the center frequency of the system. Since the bandwidth of the transmitter is determined by the pulse width, the center frequency setting means can set almost any bandwidth and frequency.

【0019】本発明による無線インパルス受信機は、受
信ユニットと、パルス供給器と、相関器と、データ選択
器とを備える。受信ユニットは、パルス幅が略同一で形
の異なるパルスのパルス列の無線通信を受信する。パル
ス供給器は、パルス幅が略同一で形が異なるパルスを供
給する。パルス列がどのパルス形状によって形成されて
いるのかを判断するために、相関器はパルス供給器から
供給されたパルスと受信ユニットで受信されたパルス列
のパルスとの類似性の相関をとり、パルス列のパルス形
状に対応するシンボルのストリームを出力する。データ
選択器は、相関器からの各シンボルに対応する少なくと
も2ビットからなるビットセットを選択する。この構成
では、本発明の送信機と同様の効果が得られる。
The wireless impulse receiver according to the present invention comprises a receiving unit, a pulse supplier, a correlator and a data selector. The receiving unit receives wireless communication of pulse trains of pulses having substantially the same pulse width and different shapes. The pulse supplier supplies pulses having substantially the same pulse width but different shapes. In order to determine which pulse shape the pulse train is formed by, the correlator correlates the similarity between the pulse supplied by the pulse supplier and the pulse of the pulse train received by the receiving unit, and the pulse of the pulse train Output a stream of symbols corresponding to the shape. The data selector selects a bit set consisting of at least 2 bits corresponding to each symbol from the correlator. With this configuration, the same effect as the transmitter of the present invention can be obtained.

【0020】本発明による無線通信方法は、各のパルス
形状が入力データストリーム中のシンボルに対応し、各
のシンボルが少なくとも2ビットからなるビットセット
を表し、複数の異なるパルス形状がそれぞれ略同一のパ
ルス幅を有し、該複数の異なるパルス形状から一つのパ
ルス形状を選択するステップと、パルス選択器により選
択されるパルス形状を有するパルスを連続的に供給する
ステップと、該パルス供給器により供給されるパルス列
の無線送信を行うステップとを備える。
In the wireless communication method according to the present invention, each pulse shape corresponds to a symbol in the input data stream, each symbol represents a bit set of at least 2 bits, and a plurality of different pulse shapes are substantially the same. Having a pulse width, selecting one pulse shape from the plurality of different pulse shapes, continuously supplying a pulse having a pulse shape selected by a pulse selector, and supplying by the pulse supplier Wirelessly transmitting the pulse train.

【0021】この方法では、本発明の送信機及び受信機
と同様の効果が得られる。
With this method, the same effects as those of the transmitter and receiver of the present invention can be obtained.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態による
超広帯域(UWB)通信システムについて、添付の図面を
参照して説明する。本発明によれば、超広帯域通信シス
テムとは、25%より大きい比帯域幅Bを有するシス
テムをいう。比帯域幅Bは次のように定義される。 ここで、Bは信号帯域幅、fc は中心周波数(center fr
equency)、fh は信号スペクトルの高周波側3dBポイ
ント、fl は信号スペクトルの低周波側3dBポイント
である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, an ultra wideband (UWB) communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. According to the invention, an ultra wideband communication system refers to a system having a specific bandwidth B f greater than 25%. The specific bandwidth B f is defined as follows. Where B is the signal bandwidth and f c is the center frequency (center fr
frequency) and f h are 3 dB points on the high frequency side of the signal spectrum, and f 1 are 3 dB points on the low frequency side of the signal spectrum.

【0023】第1の形態による超広帯域通信システムに
ついて、図1乃至4を参照して説明する。システムは、
異なる4つのパルス形状のいずれか或いは全てから成る
パルス列を用いて通信を行う。パルス形状はそれぞれ4
つのシンボルに対応している。以下に示すように、4つ
のシンボルは4つの2ビット(00,01,10,1
1)セットに対応している。
The ultra wideband communication system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. the system,
Communication is performed using a pulse train composed of any or all of four different pulse shapes. 4 pulse shapes each
Corresponds to one symbol. As shown below, four symbols are four 2-bit (00, 01, 10, 1
1) It corresponds to the set.

【0024】第一の実施の形態によるシステムは、図1
に示すM-ary無線超広帯域インパルス送信機1と、図4
に示す受信機100とを備える。送信機1は、入力ユニ
ット10と、M-aryパルス・セレクタ20と、基準パル
ス供給器30と、送信ユニット80とを備える。送信ユ
ニット80は増幅器81とアンテナ82とを備える。
The system according to the first embodiment is shown in FIG.
M-ary wireless ultra wideband impulse transmitter 1 shown in FIG.
The receiver 100 shown in FIG. The transmitter 1 includes an input unit 10, an M-ary pulse selector 20, a reference pulse supplier 30, and a transmission unit 80. The transmission unit 80 includes an amplifier 81 and an antenna 82.

【0025】M-aryパルス・セレクタ20は、入力ユニ
ット10から受信した2値データストリームにおけるビ
ットセットがどのシンボルに対応しているか判断し、シ
ンボル番号を基準パルス供給器30へ出力する。図1の
例では、M-aryパルス・セレクタ20へのデータストリ
ームとして、入力ユニット10から00及び10,0
1,11のビットセットが提供され、M-aryパルス・セ
レクタ20はこれに対応するシンボル番号1,3,2、
4を基準パルス供給器30へ出力する。直交パルス・セ
レクタ20は、シンボル番号を、関数(n + 1/2)と利得 を乗じて得られた値で出力する。これは、パルス振幅を
正規化するためである。ここで、nはパルスのオーダー
を指し、本例では1または2の値を取る。
The M-ary pulse selector 20 determines which symbol the bit set in the binary data stream received from the input unit 10 corresponds to, and outputs the symbol number to the reference pulse supplier 30. In the example of FIG. 1, the data streams to the M-ary pulse selector 20 are input units 10 to 00 and 10,0.
1, 11 bit sets are provided and the M-ary pulse selector 20 has corresponding symbol numbers 1, 3, 2,
4 is output to the reference pulse supplier 30. The quadrature pulse selector 20 uses the symbol number as a function (n + 1/2) and gain. Output with the value obtained by multiplying by. This is to normalize the pulse amplitude. Here, n indicates the order of pulses, and takes a value of 1 or 2 in this example.

【0026】基準パルス供給器30はM-aryパルス・セ
レクタ20の選択に基づきアナログパルス形状を生成す
る。つまり、基準パルス供給器30は入力シンボル番号
に対応した異なるパルス形状のセットを生成する。異な
るパルス形状は略同一のパルス幅を有する。本実施の形
態によれば、基準パルス供給器30は、直交するという
好適な性質を有する変形・正規化エルミート多項式に基
づきパルス形状を供給する。
The reference pulse supplier 30 produces an analog pulse shape based on the selection of the M-ary pulse selector 20. That is, the reference pulse supplier 30 generates a set of different pulse shapes corresponding to the input symbol numbers. Different pulse shapes have approximately the same pulse width. According to the present embodiment, the reference pulse supplier 30 supplies a pulse shape based on a modified / normalized Hermitian polynomial having a preferable property of being orthogonal.

【0027】エルミート多項式は次の式で表される。 The Hermite polynomial is represented by the following equation.

【0028】ここで、nは1,2,... である。エルミート多項式の例として、次のものが挙げ
られる。 これらの関係は次の式で表される。
Here, n is 1, 2, ... Is. Examples of Hermite polynomials include: These relationships are expressed by the following equations.

【0029】ここで、 の導関数である。式(4)、(5)から導き出されるよ
うに、エルミート多項式を満たす微分方程式は次の様に
なる。
Here, Is Is the derivative of. As derived from the equations (4) and (5), the differential equation satisfying the Hermitian polynomial is as follows.

【0030】エルミート多項式は直交ではない。定義
上、a < x < bの範囲内で定義される2つの実値関数g
m(t)及び gn(t)は、次の条件が満たされた場合に直交と
なる。
Hermitian polynomials are not orthogonal. By definition, two real-valued functions g defined within the range of a < x < b
m (t) and g n (t) are orthogonal if the following conditions are met.

【0031】一連の実値関数g1(t), g2(t), g3(t), ...
は、セットの関数の直交セットと呼ばれる。(gm ・
gm)の正平方根はgm(t)のノルムと呼ばれ、 で示される。つまり、
A series of real-valued functions g 1 (t), g 2 (t), g 3 (t), ...
Is called an orthogonal set of functions of the set. (g m ・
the positive square root of g m) is called the norm of g m (t), Indicated by. That is,

【0032】関数の直交標準セットは全ての値mについ
を満たす。
The orthogonal standard set of functions is for all values m Meet

【0033】エルミート多項式は直交するように次の様
に変形される。
The Hermite polynomial is transformed to be orthogonal as follows.

【0034】変形エルミート多項式(MHP)は下記の
微分方程式を満たしていることが分かる。
It can be seen that the modified Hermitian polynomial (MHP) satisfies the following differential equation.

【0035】hn(t)をHn(f)へフーリエ変換すると、式
(10)、(11)、(12)は次にように書き換えら
れる。
Fourier transform of h n (t) into H n (f) rewrites equations (10), (11), and (12) as follows.

【0036】式 はn=0の場合の例である。式(15)より、MHPの
より高次の変換は次の様に求められることが分かる。
Expression When Is an example when n = 0. From equation (15), it can be seen that the higher-order conversion of MHP is obtained as follows.

【0037】周波数領域における柔軟性を上げるために
は、時間関数は任意移相正弦曲線を乗じて変形される。
従って変調された変形・正規化エルミート多項式(MM
NHP)は次の様に定義される。
To increase flexibility in the frequency domain, the time function is transformed by multiplying it by an arbitrary phase-shift sinusoid.
Therefore, the modified modified / normalized Hermite polynomial (MM
NHP) is defined as follows.

【0038】ここで、n = 0, 1, 2, ...、−∞ < t <
∞、φはゼロと成り得る任意位相である。
Here, n = 0, 1, 2, ..., −∞ <t <
∞ and φ r are arbitrary phases that can be zero.

【0039】変形正規化エルミート多項式関数に基づく
パルスは、次の特徴を有する。 1.パルス持続時間は全てのn値について実際に同一で
ある。 2.パルス帯域幅は全てのn値についてほぼ同一であ
る。これは無線システムでは重要である。パルス幅を特
定の幅領域内に納めれば、周波数を特定のバンドに収め
ることができるためである。 3.比帯域幅は中心周波数fにより容易に制御でき
る。 4.パルスは相互に直交である。 5.パルスはDC成分を含まない。 6.送信機アンテナと受信機アンテナの微分効果にかか
わらず、パルスの直交性は維持される。
A pulse based on the modified normalized Hermitian polynomial function has the following characteristics. 1. The pulse duration is practically the same for all n values. 2. The pulse bandwidth is almost the same for all n values. This is important in wireless systems. This is because if the pulse width is contained in a specific width area, the frequency can be contained in a specific band. 3. The specific bandwidth can be easily controlled by the center frequency f c . 4. The pulses are orthogonal to each other. 5. The pulse contains no DC component. 6. The orthogonality of the pulses is maintained regardless of the differential effect of the transmitter and receiver antennas.

【0040】図2に示されるように、基準パルス供給器
30は、パルス列生成器31と加算器32と、2つの積
分器33,34と、パルス幅制御器35と、パルス・オ
ーダー選択器36とを有する。図3に、基準パルス供給
器30の各構成要素の数学的機能を示す。
As shown in FIG. 2, the reference pulse supplier 30 includes a pulse train generator 31, an adder 32, two integrators 33 and 34, a pulse width controller 35, and a pulse order selector 36. Have and. FIG. 3 shows the mathematical function of each component of the reference pulse supplier 30.

【0041】パルス列生成器31はパルスの基準入力で
あり、パルス間の基準時間ユニットを示すパルス繰返し
要素(pulse repetition factor)(PRF)を提供す
る。本実施の形態によると、パルス列は、パルスの擬似
雑音(PN)系列であり、通常のパルス列における特定
の周波数スパイク(spike)を回避できる。
The pulse train generator 31 is the reference input for the pulses and provides a pulse repetition factor (PRF) indicating the reference time unit between the pulses. According to the present embodiment, the pulse train is a pseudo noise (PN) sequence of pulses, and it is possible to avoid a specific frequency spike in a normal pulse train.

【0042】パルス幅制御器35は利得Gを有するt
単安定ジェネレータである。
The pulse width controller 35 has a gain t of t 2
It is a monostable generator.

【0043】ここで、PWはパルス幅であり、tは時間
である。
Where PW is the pulse width and t is the time.

【0044】利得Gに積分器34からの信号を乗じる。
利得Gによりパルス幅PW及びパルスの帯域幅が決定さ
れるので、利得Gは重要である。図6乃至図9に例示さ
れるパルス形状のパルス幅PWは12である。
The gain G is multiplied by the signal from the integrator 34.
The gain G is important because it determines the pulse width PW and the pulse bandwidth. The pulse width PW of the pulse shape illustrated in FIGS. 6 to 9 is 12.

【0045】パルス・オーダー選択器36はM-aryパル
ス・セレクタ20からの入力に応じてパルスのオーダー
を決定する。パルス・オーダー選択器36は、直交パル
スセレクタ20からの値に積分器34からの戻り値を乗
じる。加算器32はパルス・オーダー選択器36からの
積にパルス幅制御器35の出力を加算する。
The pulse order selector 36 determines the pulse order according to the input from the M-ary pulse selector 20. The pulse order selector 36 multiplies the value from the quadrature pulse selector 20 by the return value from the integrator 34. Adder 32 adds the output of pulse width controller 35 to the product from pulse order selector 36.

【0046】送信ユニット80は、パルス供給器30に
より生成されたパルスのパルス列を無線通信で実際に送
信するための広帯域アンテナ82とパワー増幅器81と
を備える。
The transmission unit 80 includes a wide band antenna 82 and a power amplifier 81 for actually transmitting the pulse train of the pulses generated by the pulse supplier 30 by radio communication.

【0047】図4に示すように、受信機100は入来信
号を復調するために送信機1とはほぼ逆の構成を有す
る。受信機100は受信ユニット101と、タイミング
制御回路140と、基準パルス供給器150と、相関器
160と、M-ary―デジタルデータ選択器170と、出
力ユニット180とを備える。受信ユニット101はア
ンテナ110と、フィルタ120と、増幅器130とを
備える。
As shown in FIG. 4, the receiver 100 has a configuration substantially opposite to that of the transmitter 1 for demodulating an incoming signal. The receiver 100 includes a receiving unit 101, a timing control circuit 140, a reference pulse supplier 150, a correlator 160, an M-ary-digital data selector 170, and an output unit 180. The receiving unit 101 includes an antenna 110, a filter 120, and an amplifier 130.

【0048】アンテナ110がパルスを受信すると、信
号はフィルタ120にかけられ、増幅器130により増
幅される。対応のシンボルを識別するために、相関器1
60は基準パルス供給器150からの複数のパルス形状
と各入来パルスとの類似性の相関をとる。相関器160
は、送信機と受信機間での飛行時間における違い(例え
ば送信機と受信機が移動した時)を可能にするため、及
びPPMとPNのコードタイミングの変化の算入を可能
にするために、タイミング制御回路140によって変形
されたタイミングで相関処理を行う。
When antenna 110 receives the pulse, the signal is filtered by 120 and amplified by amplifier 130. Correlator 1 to identify the corresponding symbol
Reference numeral 60 correlates a plurality of pulse shapes from the reference pulse supplier 150 with the similarity of each incoming pulse. Correlator 160
To allow for differences in time of flight between the transmitter and receiver (eg, when the transmitter and receiver move) and to allow for the inclusion of changes in PPM and PN code timing. The correlation processing is performed at the timing modified by the timing control circuit 140.

【0049】図5に第2の実施の形態による送信機1A
を示す。送信機1Aは、第1の実施の形態における入力
ユニット10と、M-aryパルス・セレクタ20と、基準
パルス供給器30と、送信ユニット80に加え、システ
ムの効果を増大させるため更に、変調器40と、タイミ
ング回路制御器50と、振幅制御器60と、フィルタ7
0とを備える。変調器40はミキサ41と正弦波発生器
42とを備える。
FIG. 5 shows a transmitter 1A according to the second embodiment.
Indicates. The transmitter 1A includes, in addition to the input unit 10, the M-ary pulse selector 20, the reference pulse supply unit 30, and the transmission unit 80 in the first embodiment, a modulator for increasing the effect of the system. 40, a timing circuit controller 50, an amplitude controller 60, and a filter 7
With 0 and. The modulator 40 includes a mixer 41 and a sine wave generator 42.

【0050】変調器40は、パルス帯域幅をどんな周波
数領域へでも移動できるように、基準パルス供給器30
からのパルス列に対し正弦変調を行う。これは、政府規
制への対応や周波数ホッピングの実行を容易にする。
The modulator 40 includes a reference pulse supplier 30 so that the pulse bandwidth can be moved to any frequency range.
Sine modulation is applied to the pulse train from. This facilitates compliance with government regulations and implementation of frequency hopping.

【0051】タイミング回路制御器50はパルス位置変
調(PPM)を行い、データレートを上げる。レベル或
いは時間の選択決定に、M-aryパルス・セレクタ20か
らの情報が利用される。本実施の形態では、タイミング
回路制御器50は2パルス位置変調を、基準パルス供給
器30とM-aryパルス・セレクタ20の4-aryパルス形
状変調に応用して、データストリームを以下のように符
号化する。
The timing circuit controller 50 performs pulse position modulation (PPM) to increase the data rate. Information from the M-ary pulse selector 20 is used to select the level or time. In the present embodiment, the timing circuit controller 50 applies the 2-pulse position modulation to the 4-ary pulse shape modulation of the reference pulse supplier 30 and the M-ary pulse selector 20, and the data stream as follows. Encode.

【0052】ここで、0は一つの位置(逆方向へのシフ
ト)を示し、1は他の位置(正方向へのシフト)を示
す。
Here, 0 indicates one position (shift in the reverse direction), and 1 indicates another position (shift in the positive direction).

【0053】振幅制御器60はパルス振幅変調(PA
M)を行う。レベル或いは時間の選択決定には、M-ary
パルス・セレクタ20からの情報が利用される。
The amplitude controller 60 uses pulse amplitude modulation (PA
M). M-ary to choose level or time
Information from the pulse selector 20 is used.

【0054】フィルタ70は、送信パワー及び規制条件
に応じて、バンド外ノイズを更に削除する。
The filter 70 further removes out-of-band noise according to the transmission power and the regulation condition.

【0055】第2の実施の形態における(変調器40を
有する)送信機用の受信機には、図4で点線で示される
ように、復調器145と振幅相関器155が必要であ
る。
The receiver for the transmitter (having the modulator 40) in the second embodiment requires a demodulator 145 and an amplitude correlator 155, as shown by the dotted line in FIG.

【0056】図6にオーダーn=0、1、2の変形・正
規化エルミート・パルスの時間領域を示し、図7にこれ
らパルスの自己相関を示す。
FIG. 6 shows the time domain of modified / normalized Hermitian pulses of the order n = 0, 1, 2 and FIG. 7 shows the autocorrelation of these pulses.

【0057】図8に、パルス幅PWが12であり、オー
ダーn=3,4,5の、ユニット・エネルギーへ正規化
された変形・正規化エルミート・パルスの時間応答を示
す。
FIG. 8 shows the time response of a modified normalized Hermite pulse to unit energy, with a pulse width PW of 12 and orders n = 3,4,5.

【0058】図9に、パルス幅PWが12であり、オー
ダーn=6,7,8の、ユニット・エネルギーへ正規化
された変形エルミート・パルスの時間応答を示す。
FIG. 9 shows the time response of a modified Hermitian pulse normalized to unit energy, with a pulse width PW of 12 and orders n = 6, 7, 8.

【0059】本発明は特定の実施例を参照にして詳細に
説明してきたが、添付の請求の範囲および本発明の思想
から逸脱しない範囲で様々な変更や改良がおこなえるこ
とは当業者には明らかである。
Although the invention has been described in detail with reference to particular embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the appended claims and the spirit of the invention. Is.

【0060】例えば、上記実施の形態では標準パルス供
給器が異なるパルス形状を生成したが、異なるパルス形
状を記憶するメモリをパルス形状の供給器として利用す
ることもできる。
For example, in the above-mentioned embodiment, the standard pulse supplier generates different pulse shapes, but a memory for storing different pulse shapes can be used as the pulse shape supplier.

【0061】上記実施の形態では、タイミング回路制御
器50はパルス位置変調(PPM)を行った。しかしな
がらタイミング回路制御器50はパルス位置変調(PP
M)に代えて或いはパルス位置変調(PPM)に加え
て、擬似ノイズ(PN)コード分割を行っても良い。
In the above embodiment, the timing circuit controller 50 performs pulse position modulation (PPM). However, the timing circuit controller 50 uses pulse position modulation (PP
Instead of M) or in addition to pulse position modulation (PPM), pseudo noise (PN) code division may be performed.

【0062】上記実施の形態では、異なるパルス形状と
して変形エルミートパルスを使用したが、他の異なるパ
ルス形状、例えば直交ウェーブレットパルス等を使用す
ることもできる。また、パルス幅が略同一のものであれ
ば、どのようなパルス形状のセットでも使用できる。
In the above embodiment, the modified Hermitian pulse is used as the different pulse shape, but other different pulse shapes such as orthogonal wavelet pulse can be used. Further, as long as the pulse widths are substantially the same, any pulse shape set can be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態によるM値超広帯域
送信機の概要を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of an M-ary UWB transmitter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の送信機の標準パルス供給器の構成を示す
ブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a standard pulse supplier of the transmitter shown in FIG.

【図3】図2に示す標準パルス供給器の各構成要素の数
学的器能を示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing mathematical functions of respective components of the standard pulse supply device shown in FIG.

【図4】第1の実施の形態による受信機を示すブロック
図。
FIG. 4 is a block diagram showing a receiver according to the first embodiment.

【図5】本発明の第2の実施の形態による送信機を示す
ブロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing a transmitter according to a second embodiment of the present invention.

【図6】パルス幅PWが12であり、オーダーn=0,
1,2の変形・正規化エルミートパルスの時間応答を示
す図。
FIG. 6 has a pulse width PW of 12 and order n = 0,
The figure which shows the time response of the deformation | transformation / normalization Hermitian pulse of 1 and 2.

【図7】図6に示すパルスの自己相関を示す図。7 is a diagram showing the autocorrelation of the pulse shown in FIG.

【図8】パルス幅PWが12であり、オーダーn=3,
4,5の、ユニット・エネルギーへ正規化された変形・
正規化エルミート・パルスの時間応答を示す図。
FIG. 8 shows a pulse width PW of 12 and order n = 3.
Normalized transformation of unit energy of 4, 5
The figure which shows the time response of a normalized Hermitian pulse.

【図9】パルス幅PWが12であり、オーダーn=6,
7,8の、ユニット・エネルギーへ正規化された変形エ
ルミート・パルスの時間応答を示す図。
FIG. 9 shows a pulse width PW of 12 and order n = 6.
FIG. 6 shows the time response of modified Hermitian pulses normalized to unit energy of 7, 8;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、1A・・・送信機 10・・・入力ユニット 20・・・M-aryパルス・セレクタ 30・・・基準パルス・サプライヤ 31・・・パルス列生成器 35・・・パルス幅制御器 36・・・パルス・オーダー選択器 50・・・タイミング回路制御器 60・・・振幅制御器 70・・・フィルタ 80・・・送信ユニット 100・・・受信機 1, 1A ... Transmitter 10 ... Input unit 20 ... M-ary pulse selector 30 ... Reference pulse supplier 31 ... Pulse train generator 35 ... Pulse width controller 36 ... Pulse order selector 50 ... Timing circuit controller 60: Amplitude controller 70 ... Filter 80 ... Transmission unit 100 ... Receiver

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モハマド ガバミ 東京都品川区東五反田3丁目14番13号 株 式会社ソニーコンピュータサイエンス研究 所内 Fターム(参考) 5K004 AA01 BA01 BA02 BC00 BD00 5K022 DD00 EE00 EE11 EE21 EE31 5K060 BB07 CC04 CC11 FF07 HH06 HH21 KK03    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Mohammad Gabami             3-14-13 Higashi Gotanda, Shinagawa-ku, Tokyo Stock             Ceremony Company Sony Computer Science Research             In-house F-term (reference) 5K004 AA01 BA01 BA02 BC00 BD00                 5K022 DD00 EE00 EE11 EE21 EE31                 5K060 BB07 CC04 CC11 FF07 HH06                       HH21 KK03

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】各のパルス形状が入力データストリーム中
の各のシンボルに対応し、各のシンボルが少なくとも2
形状ビットからなるビットセットを表し、複数の異なる
パルス形状がそれぞれ略同一のパルス幅を有する、該複
数の異なるパルス形状から一つのパルス形状を選択する
パルス選択器と、 上記パルス選択器により選択されたパルス形状を有する
パルスを連続的に供給するパルス供給器と、該パルス供
給器により供給されたパルス列の無線送信を行う送信ユ
ニットとを備えたことを特徴とする無線インパルス送信
機。
1. Each pulse shape corresponds to each symbol in the input data stream, and each symbol has at least two.
And a pulse selector for selecting one pulse shape from the plurality of different pulse shapes, each of which represents a bit set made up of shape bits, the plurality of different pulse shapes having substantially the same pulse width. A wireless impulse transmitter, comprising: a pulse supplier that continuously supplies a pulse having a pulse shape; and a transmission unit that wirelessly transmits the pulse train supplied by the pulse supplier.
【請求項2】 上記パルス形状は直交していることを特
徴とする請求項1記載の無線インパルス送信機。
2. The wireless impulse transmitter according to claim 1, wherein the pulse shapes are orthogonal.
【請求項3】 上記パルス形状は変形エルミート多項式
に基づくことを特徴とする請求項2に記載の無線インパ
ルス送信機。
3. The wireless impulse transmitter according to claim 2, wherein the pulse shape is based on a modified Hermitian polynomial.
【請求項4】 上記パルス形状は変形・正規化エルミー
ト多項式に基づくことを特徴とする請求項3に記載の無
線インパルス送信機。
4. The wireless impulse transmitter according to claim 3, wherein the pulse shape is based on a modified / normalized Hermite polynomial.
【請求項5】 対応の正弦波で上記パルス列を変調して
システムの中心周波数を変調する中心周波数設定手段を
更に備えることを特徴とする請求項1に記載の無線イン
パルス送信機。
5. The radio impulse transmitter according to claim 1, further comprising center frequency setting means for modulating the pulse train with a corresponding sine wave to modulate the center frequency of the system.
【請求項6】 略同一のパルス幅で異なる形状のパルス
からなるパルス列の無線通信を受信する受信ユニット
と、略同一のパルス幅で異なる形状のパルスを供給する
パルス供給器と、パルス列がどのパルス形状で形成され
ているのか判断するために上記パルス供給器から供給さ
れたパルスと上記受信ユニットで受信したパルス列のパ
ルスとの類似性の相関をとり、パルス列のパルス形状に
対応するシンボルのストリームを出力する相関器と、上
記相関器からの各シンボルに対応する、少なくとも2つ
のビットからなるビットセットを選択するデータ選択器
とを備える無線インパルス受信機。
6. A receiving unit that receives wireless communication of pulse trains having substantially the same pulse width and different shapes, a pulse supplier that supplies pulses having substantially the same pulse width and different shapes, and which pulse train has which pulse. In order to determine whether it is formed in a shape, the pulse supplied from the pulse supplier and the pulse of the pulse train received by the receiving unit are correlated for similarity, and a stream of symbols corresponding to the pulse shape of the pulse train is obtained. A radio impulse receiver comprising a correlator for outputting and a data selector for selecting a bit set consisting of at least two bits corresponding to each symbol from the correlator.
【請求項7】上記パルス供給器は相互に直交であるパル
ス形状を供給することを特徴とする請求項6記載の無線
インパルス受信機。
7. The radio impulse receiver of claim 6, wherein the pulse supplier supplies pulse shapes that are orthogonal to each other.
【請求項8】上記パルス供給器は変形エルミート多項式
に基づくパルス形状を供給することを特徴とする請求項
7に記載の無線インパルス受信機。
8. The wireless impulse receiver of claim 7, wherein the pulse supplier supplies a pulse shape based on a modified Hermitian polynomial.
【請求項9】 上記パルス供給器は変形・正規化エルミ
ート多項式に基づくパルス形状を供給することを特徴と
する請求項8に記載の無線インパルス受信機。
9. The wireless impulse receiver according to claim 8, wherein the pulse supplier supplies a pulse shape based on a modified / normalized Hermitian polynomial.
【請求項10】 各のパルス形状が入力データストリー
ム中の各のシンボルに対応し、各のシンボルが少なくと
も2ビットからなるビットセットを表し、複数の異なる
パルス形状がそれぞれ略同一のパルス幅を有する、該複
数の異なるパルス形状から一つのパルス形を選択するス
テップと、 選択されたパルス形状を有するパルスを連続的に供給す
るステップと、 供給されたパルス列の無線送信を行うステップとを備え
ることを特徴とする無線通信方法。
10. Each pulse shape corresponds to each symbol in the input data stream, each symbol representing a bit set of at least 2 bits, and different pulse shapes each having substantially the same pulse width. , A step of selecting one pulse shape from the plurality of different pulse shapes, a step of continuously supplying a pulse having a selected pulse shape, and a step of wirelessly transmitting the supplied pulse train. A characteristic wireless communication method.
【請求項11】 上記供給されたパルス形状は直交して
いることを特徴とする請求項10記載の方法。
11. The method of claim 10, wherein the supplied pulse shapes are orthogonal.
【請求項12】 上記パルス形状は変形エルミート多項
式に基づくことを特徴とする請求項2に記載の方法。
12. The method of claim 2, wherein the pulse shape is based on a modified Hermitian polynomial.
【請求項13】 上記パルス形状は変形・正規化エルミ
ート多項式に基づくことを特徴とする請求項12に記載
の方法。
13. The method according to claim 12, wherein the pulse shape is based on a modified and normalized Hermite polynomial.
【請求項14】 対応の正弦波で上記パルス列を変調し
てシステムの中心周波数を変調するステップを更に備え
ることを特徴とする請求項13に記載の方法。
14. The method of claim 13 further comprising modulating the pulse train with a corresponding sine wave to modulate the center frequency of the system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004077775A1 (en) * 2003-02-25 2004-09-10 Yokohama Tlo Company, Ltd. Pulse waveform producing method
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