JP3838261B2 - Communication apparatus and communication method - Google Patents

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本発明は、数100ピコ秒程度の非常に短い周期のインパルス信号列を用いて情報信号を構成して、この信号列の送受信を行なうウルトラワイドバンド(UWB)通信方式の通信装置及び通信方法に係り、特に、ウルトラワイドバンド通信システムにおけるスペクトラムの問題を回避するパルスにより送受信を行なう通信装置及び通信方法に関する。   The present invention relates to a communication device and a communication method of an ultra-wide band (UWB) communication system in which an information signal is configured using an impulse signal sequence having a very short period of about several hundred picoseconds and this signal sequence is transmitted and received. In particular, the present invention relates to a communication apparatus and a communication method that perform transmission / reception with pulses that avoid a spectrum problem in an ultra-wideband communication system.

さらに詳しくは、本発明は、DS−SS(直接スペクトラム拡散)と組み合わせて耐干渉波能力を高めたウルトラワイドバンド通信方式の通信装置及び通信方法に関する。   More specifically, the present invention relates to a communication device and a communication method of an ultra-wideband communication system that has enhanced interference wave capability in combination with DS-SS (direct spectrum spread).

複数のコンピュータを接続してLAN(Local Area Network)を構成することにより、ファイルやデータなどの情報の共有化、プリンタなどの周辺機器の共有化を図ったり、電子メールやデータ・コンテンツの転送などの情報の交換を行なったりすることができる。   By connecting multiple computers to form a LAN (Local Area Network), information such as files and data can be shared, peripheral devices such as printers can be shared, e-mails, data and content can be transferred, etc. Exchange information.

最近では、無線LANが注目されている。この種の無線LANによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ(PC)などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。また、無線LANシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に最近では、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク(PAN)の導入の検討が行なわれている。   Recently, wireless LAN has attracted attention. According to this type of wireless LAN, since most of the wired cables can be omitted in a work space such as an office, a communication terminal such as a personal computer (PC) can be moved relatively easily. In addition, the demand for wireless LAN systems has increased significantly as the speed and price of wireless LAN systems have decreased. In particular, recently, in order to establish a small-scale wireless network between a plurality of electronic devices existing around a person and perform information communication, introduction of a personal area network (PAN) has been studied.

また最近では、SS(Spread Spectrum:スペクトル拡散)方式を適用した無線LANシステムが実用化されている。また、PANなどのアプリケーションを対象として、SS方式を応用したUWB(Ultra Wide Band:ウルトラワイドバンド)伝送方式が提案されている。   Recently, a wireless LAN system to which an SS (Spread Spectrum) system is applied has been put into practical use. For applications such as PAN, a UWB (Ultra Wide Band) transmission method using the SS method has been proposed.

SS方式の一種であるDS(Direct Spread:直接拡散)方式は、送信側において、情報信号にPN(Pseudo Noise:疑似雑音)符号と呼ばれるランダム符号系列を乗算することにより占有帯域を拡散して送信し、受信側において、受信した拡散情報信号にPN符号を乗算することにより逆拡散して情報信号を再生する。   The DS (Direct Spread: Direct Spread) method, which is a type of SS method, transmits on the transmitting side by spreading an occupied band by multiplying an information signal by a random code sequence called a PN (Pseudo Noise) code. On the receiving side, the received spread information signal is despread by multiplying it by the PN code to reproduce the information signal.

UWB伝送方式には、DSの情報信号の拡散速度を極限まで高くしたDS−UWB方式と、数100ピコ秒程度の非常に短い周期のインパルス信号列を用いて情報信号を構成して、この信号列の送受信を行なうインパルス−UWB方式の2種類がある。   In the UWB transmission system, an information signal is configured by using a DS-UWB system in which the spreading speed of a DS information signal is increased to the limit, and an impulse signal sequence having a very short period of about several hundred picoseconds. There are two types of impulse-UWB systems that transmit and receive columns.

DS−UWB方式はPN符号速度によってスペクトラムを制御可能であるが、論理回路をGHzオーダの高速に動作させる必要性があることから消費電力が増加しやすいという問題がある。一方、インパルス−UWB方式はパルス発生器と低速の論理回路の組み合わせで構成できるので消費電流を低減できるというメリットがあるが、パルス発生器でスペクトラムを制御することが難しいという問題がある。   Although the DS-UWB system can control the spectrum according to the PN code rate, there is a problem that power consumption tends to increase because the logic circuit needs to be operated at a high speed on the order of GHz. On the other hand, the impulse-UWB system can be configured by a combination of a pulse generator and a low-speed logic circuit, so that there is a merit that current consumption can be reduced, but there is a problem that it is difficult to control the spectrum with the pulse generator.

また、どちらの方式も例えば3GHzから10GHzという超高帯域な周波数帯域に拡散して送受信を行なうことにより高速データ伝送を実現することができる。その占有帯域幅は、占有帯域幅をその中心周波数(例えば1GHz〜10GHz)で割った値がほぼ1になるようなGHzオーダの帯域であり、いわゆるW−CDMAやcdma2000方式、並びにSSやOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式を用いた無線LANにおいて通常使用される帯域幅と比較しても超広帯域なものとなっている。   In addition, both systems can realize high-speed data transmission by performing transmission / reception by spreading in an ultra-high frequency band of 3 GHz to 10 GHz, for example. The occupied bandwidth is a band on the order of GHz such that a value obtained by dividing the occupied bandwidth by the center frequency (for example, 1 GHz to 10 GHz) is approximately 1, and is a so-called W-CDMA or cdma2000 system, SS or OFDM ( Compared to a bandwidth normally used in a wireless LAN using an Orthogonal Frequency Division Multiplexing) method, the bandwidth is extremely wide.

従来、UWB伝送用のインパルス信号として、ガウス分布形状のモノサイクル・パルス(Gaussian Mono Cycle Pulse)が使われてきた。ここで、パルス生成における装置の線形性の要求を調べるために、ガウス形状のモノサイクル・パルスと矩形波形のモノサイクル・パルスについて比較してみる。例として、矩形波形のモノサイクル・パルスは、T=200[ps]で1[V]のものを考える。また、ガウス形状のモノサイクル・パルスは、以下の式で考えた。但し、同式中の3.16や3.3という定数は矩形波形モノサイクル・パルスと同等のスペクトルを持つような値として求められたものである。 Conventionally, a Gaussian monocycle pulse (Gaussian Mono Cycle Pulse) has been used as an impulse signal for UWB transmission. Here, in order to examine the linearity requirement of the apparatus in pulse generation, a comparison is made between a Gaussian monocycle pulse and a rectangular waveform monocycle pulse. As an example, consider a monocycle pulse with a rectangular waveform with T p = 200 [ps] and 1 [V]. A Gaussian monocycle pulse was considered by the following equation. However, the constants 3.16 and 3.3 in the equation are obtained as values having a spectrum equivalent to that of the rectangular waveform monocycle pulse.

Figure 0003838261
Figure 0003838261

図1には、このときの時間波形を示している。また、図2には、これらモノサイクル・パルスのパワー・スペクトル密度(Power Spectrum Density)の周波数特性を比較している。但し、この電圧のパルスが1[pulse/s]で伝送され、50[ohm]で駆動したときのパワー・スペクトル密度[W/Hz=J]を示している。   FIG. 1 shows a time waveform at this time. Further, FIG. 2 compares the frequency characteristics of the power spectral density of these monocycle pulses. However, the power spectrum density [W / Hz = J] is shown when the pulse of this voltage is transmitted at 1 [pulse / s] and driven at 50 [ohm].

図2から判るように、もし毎秒100メガ・パルスであれば、この値からさらに80dBだけ高い電力密度になる。ここに示したパルスのピークの電力密度は−211dBJくらいであるから、毎秒100メガ・パルスのとき、丁度FCCの規定である−41.3[dBm/MHz]=−131.3[dBW/Hz=dBJ]辺りとなる。   As can be seen from FIG. 2, if 100 mega pulses per second, the power density is further increased by 80 dB from this value. Since the power density of the peak of the pulse shown here is about -211 dBJ, at 100 mega pulses per second, it is exactly −41.3 [dBm / MHz] = − 131.3 [dBW / Hz], which is the regulation of FCC. = DBJ].

したがって、以下のことが結論として得られる。   Therefore, the following can be concluded.

(1)ガウス波形のモノサイクル・パルスと矩形波形のモノサイクル・パルスでは伝送帯域ではほとんど同じである。
(2)ガウス波形のモノサイクル・パルスは矩形波形のものよりもピーク電圧が高く、線形性も要求し、電力増幅を含め処理しづらい。
(1) A monocycle pulse with a Gaussian waveform and a monocycle pulse with a rectangular waveform are almost the same in the transmission band.
(2) A Gaussian waveform monocycle pulse has a higher peak voltage than a rectangular waveform, requires linearity, and is difficult to process including power amplification.

従来のUWB通信では、モノサイクル・パルスが使用されてきた。図3には、図2に示したパワー・スペクトル密度の周波数特性をデシベルではなく真数で表示してみた。真数である必要は特にないが、エネルギが線形的に示されていて直感的に好都合なことが多い。   In conventional UWB communications, monocycle pulses have been used. In FIG. 3, the frequency characteristic of the power spectral density shown in FIG. 2 is displayed as a true number instead of the decibel. There is no particular need to be an exact number, but the energy is shown linearly and is often intuitively convenient.

ここで、スペクトラムの要求条件として以下の2点がある。   Here, there are the following two requirements for the spectrum.

(1)FCCのスペクトラム・マスクの規定では3GHz以下は放射できない。
(2)4.9〜5.3GHz帯は、5GHz無線LANがあり、これを避けた方がよい。
(1) According to the FCC spectrum mask regulations, radiation below 3 GHz cannot be emitted.
(2) The 4.9 to 5.3 GHz band has a 5 GHz wireless LAN, which should be avoided.

また、線形表示のパワー・スペクトルを見ると、以下のような事柄を考察することができる。   Moreover, the following matters can be considered when looking at the power spectrum of the linear display.

(1)もし上記の要求条件を遵守しなければ、半分くらいの電力[3dB]しか送信できない。
(2)パルス波形が大きく乱れることが予想され、受信側ではさらに半分くらいのエネルギしか整合フィルタを通過しない。
(3)トータルで6[dB]以上のロスが生じる。
(1) If the above requirements are not observed, only about half of the power [3 dB] can be transmitted.
(2) The pulse waveform is expected to be greatly disturbed, and only about half of the energy passes through the matched filter on the receiving side.
(3) A loss of 6 [dB] or more occurs in total.

また、図4には、ウルトラワイドバンド通信システムにおける受信機の構成例(従来例)を示している。図示の受信機構成はDS−SS(直接スペクトラム拡散)の受信機と似通っている。   FIG. 4 shows a configuration example (conventional example) of a receiver in the ultra-wideband communication system. The receiver configuration shown is similar to a DS-SS (direct spread spectrum) receiver.

図示の例では、VCOは、パルス周期と同じ周波数で発振しているものとする。   In the illustrated example, it is assumed that the VCO oscillates at the same frequency as the pulse period.

受信機は、VCOのタイミングに従い、データをすべてゼロとしたパルス列を生成し、これをそれぞれパルス幅Tpの半分(Tp/2)ずつずれた波形を計3つ生成し、受信信号と乗算する。 The receiver generates a pulse train whose data is all zero according to the timing of the VCO, generates a total of three waveforms each shifted by half of the pulse width T p (T p / 2), and multiplies the received signal To do.

パルス位置検出時には、VCOの周波数を意図的に少しずらすことにより、いずれパルス・タイミングが一致する時間が訪れる(スライディング相関)。   When the pulse position is detected, a time when the pulse timing coincides is reached by intentionally shifting the VCO frequency slightly (sliding correlation).

パルス・タイミングが一致したときは、乗算結果のエネルギが高くなることから、パルス位置を検出することができる。   When the pulse timings coincide with each other, the energy of the multiplication result becomes high, so that the pulse position can be detected.

パルス位置を検出した段階で、意図的に少しずらしたVCOの周波数を正しい周波数に戻すと同時にこのタイミングを維持するためにトラッキング動作に移行する。   At the stage where the pulse position is detected, the frequency of the VCO that is intentionally shifted slightly is returned to the correct frequency, and at the same time, the tracking operation is performed to maintain this timing.

中心(Puncture)に対して±Tp/2だけずれた波形と乗算したもののエネルギを求め、差し引いたものは、パルス位置誤差の正負に対応した正負の値が検出されるため、これをループ・フィルタを介してパルス位置トラッキングの制御電圧として用いる。 The energy obtained by multiplying the waveform shifted by ± T p / 2 with respect to the center (Puncture) is obtained, and the subtracted one detects a positive / negative value corresponding to the positive / negative of the pulse position error. It is used as a control voltage for pulse position tracking through a filter.

しかしながら、図4に示すような受信機構成の場合、信号パスを3分岐し、乗算以降の回路を3系統持つ必要があり、回路が複雑となる。
However, in the case of the receiver configuration as shown in FIG. 4, it is necessary to divide the signal path into three branches and to have three systems of circuits after multiplication, which complicates the circuit.

また、サーチ時とトラッキング時で周波数を変更する必要があり、この切り替えに要する時間のために、同期確立時間が長くなる。   Further, it is necessary to change the frequency at the time of searching and at the time of tracking, and the synchronization establishment time becomes longer due to the time required for this switching.

また、パルス位置検出時に、雑音環境下で正しくパルス位置を検出するために複数回にわたってエネルギが高くなることを検出する必要がある。意図的にずらす周波数をごくわずかにし、複数回に渡って高くなるエネルギを平均化した後、パルス位置検出を行なう必要があり、同期確立時間が長くなる。   In addition, when detecting the pulse position, it is necessary to detect that the energy is increased multiple times in order to correctly detect the pulse position in a noisy environment. After intentionally shifting the frequency to be negligibly small and averaging the energy that is increased over a plurality of times, it is necessary to detect the pulse position, resulting in a longer synchronization establishment time.

また、周波数をずらしたりトラッキングを行なったりする機構はアナログ回路により構成されるが、回路が複雑で、ばらつきなどの影響もあり、動作を安定させることが困難である。   Further, the mechanism for shifting the frequency or performing tracking is constituted by an analog circuit, but the circuit is complicated and affected by variations and it is difficult to stabilize the operation.

また、パルス位置検出やトラッキングのときは、エネルギの値を用いるため、S/Nが劣化し、特性が劣化する。   Further, since the energy value is used at the time of pulse position detection or tracking, the S / N deteriorates and the characteristics deteriorate.

日経エレクトロニクス2002年3月11日号「産声を上げる無線の革命児Ultra Wideband」 P.55−66Nikkei Electronics March 11, 2002 issue "Ultra Wideband, a wireless revolutionary child that raises birth" P.55-66

本発明の目的は、ウルトラワイドバンド通信システムにおけるスペクトラムの問題を回避するパルスにより送受信を行なうことができる、優れた通信装置及び通信方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an excellent communication apparatus and communication method capable of performing transmission / reception with pulses that avoid a spectrum problem in an ultra-wideband communication system.

本発明は、とりわけ、耐干渉波能力を高めるためにDS−SS(直接スペクトラム拡散)と組み合わせられたウルトラワイドバンド通信システムにおける高速な伝搬路測定方法、すなわちパルス位置、振幅、位相の高速検出方法について提案する。   The present invention provides, among other things, a high-speed propagation path measurement method in an ultra-wideband communication system combined with DS-SS (direct spectrum spread) in order to enhance interference wave resistance capability, that is, a high-speed detection method of pulse position, amplitude, and phase. Propose about.

本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第1の側面は、ウルトラワイドバンド通信を行なう通信方式であって、
送信データを直接スペクトラム拡散する拡散処理部と、
伝送帯域の中心をキャリア周波数とし、該キャリア周波数の整数分の1のチップレートで生成したベースバンド・パルスを前記キャリア周波数で変調して得られるパルスからなる信号を生成するRF送信処理部を有し、
前記送信データの送信に先立ち、シンボル長毎に同一パターンを繰り返すショートコードからなるトレーニング・パターンを送信する、
ことを特徴とする通信方式である。
The present invention has been made in consideration of the above problems, and the first aspect thereof is a communication method for performing ultra-wideband communication,
A spread processing unit that directly spreads the transmission data, and
An RF transmission processing unit is provided that generates a signal composed of pulses obtained by modulating a baseband pulse generated at a chip rate that is a fraction of an integer of the carrier frequency at the center of the transmission band with the carrier frequency. And
Prior to transmission of the transmission data, a training pattern consisting of a short code that repeats the same pattern for each symbol length is transmitted.
It is the communication system characterized by this.

また、本発明の第2の側面は、ウルトラワイドバンド通信を行なう通信方式であって、
伝送帯域の中心をキャリア周波数とし、該キャリア周波数の整数分の1のチップレートで生成したベースバンド・パルスを前記キャリア周波数で変調して得られるパルスからなる入力信号を受信するRF受信処理部と、
シンボル長毎に同一パターンを繰り返すショートコード拡散によるトレーニング部を設け、前記トレーニング部を用いて前記ショートコードの長さを測定区間としキャリアのN周期分を測定の時間分解能にして伝送路の伝播測定を行なう伝播測定部を備える、
ことを特徴とする通信方式である。
A second aspect of the present invention is a communication method for performing ultra-wideband communication,
An RF reception processing unit that receives an input signal composed of a pulse obtained by modulating a baseband pulse generated at a chip rate that is a fraction of an integer of the carrier frequency at the center of the transmission band with the carrier frequency; ,
Providing a training unit by short code spreading that repeats the same pattern for each symbol length, and using the training unit, the length of the short code is used as a measurement section, and N periods of the carrier are used as time resolution for measurement to measure transmission path propagation. A propagation measuring unit for performing
It is the communication system characterized by this.

ここで、測定の時間分解能でチップ・タイミングを制御し、測定の区間の時間分解能で与えられるすべてのポイントにおいて、入力信号をチップ・タイミングでA/D変換した値を前記ショートコードで逆拡散することにより測定値を得ることができる。   Here, the chip timing is controlled by the time resolution of the measurement, and the value obtained by A / D converting the input signal at the chip timing is despread by the short code at all points given by the time resolution of the measurement section. Thus, a measured value can be obtained.

また、複数の逆拡散部を用い、それぞれに適切な逆拡散タイミングを与えることで、測定の速度を速くすることができる。   Moreover, the speed of measurement can be increased by using a plurality of despreading units and giving appropriate despreading timing to each.

また、トレーニング部の周期はすべてのポイントを測定するのに必要な長さにする。これによって、入力信号をチップ・タイミングでA/D変換した値を前記ショートコードで逆拡散して測定値を得るという測定処理を複数回実行し、これらの測定値を各ポイント毎に複素数的に累積加算又は移動加算して平均化することによって、測定のS/Nを向上させることができる。そして、各ポイント毎に複素数的に累積加算又は移動加算して得た測定値のうち最もエネルギが大きくなった場所をパルス位置として検出し、検出されたパルス位置において受信シンボルを復調し、該復調結果を前記トレーニング部のシンボル・パターンと相関をとり、前記トレーニング部内のシンボル位置を検出する。各ポイントの測定値に含まれる前記トレーニング部のシンボル・パターンの影響を除去して最終的な伝送路測定値とすることができる。   Also, the period of the training section is set to a length necessary for measuring all points. As a result, the measurement process of obtaining the measurement value by despreading the value obtained by A / D conversion of the input signal at the chip timing by the short code is executed a plurality of times, and these measurement values are converted into complex numbers at each point. By averaging by cumulative addition or moving addition, the S / N of the measurement can be improved. Then, the place where the energy is the largest among the measured values obtained by performing cumulative addition or moving addition in a complex number for each point is detected as the pulse position, and the received symbol is demodulated at the detected pulse position, and the demodulation is performed. The result is correlated with the symbol pattern of the training unit, and the symbol position in the training unit is detected. The final transmission path measurement value can be obtained by removing the influence of the symbol pattern of the training unit included in the measurement value of each point.

したがって、本発明に係る通信方式によれば、スライディング相関を用いた手法より高速な伝送路推定が可能となる。   Therefore, according to the communication method according to the present invention, it is possible to estimate the transmission path at a higher speed than the method using the sliding correlation.

また、高速な伝送路推定により、シンボル又はパルス位置の高速な検出が可能となる。本来はキャリア・センスが困難なUWB通信においてもCSMAなどのキャリア・センスと同様な動作が可能となり、CSMAのような多重アクセス方式を採用することが可能になる。   In addition, high-speed transmission path estimation enables high-speed detection of symbols or pulse positions. Even in UWB communication where carrier sense is inherently difficult, the same operation as carrier sense such as CSMA is possible, and a multiple access scheme such as CSMA can be adopted.

例えば、過去の所定ポイント分の測定値を平均化に必要な回数分だけ常に記憶し、該回数分を移動平均することによって、随時もっとも最近の測定値を得ることができる。このような操作により、任意のどこにあるか分らない信号を検出可能になり、バースティでランダム時刻に通信するCSMAなどの多重アクセス・システムにおいても伝播測定方法として用いることができるようになる。   For example, the most recent measurement values can be obtained at any time by always storing the measurement values for a predetermined point in the past for the number of times necessary for averaging, and moving average the number of times. Such an operation makes it possible to detect a signal that cannot be located anywhere, and can be used as a propagation measurement method even in a multiple access system such as CSMA that communicates at random time using bursty.

また、本発明に係る伝播測定結果を用いて、マルチパスの様子を把握し、複数のパスを介して受信される信号を該マルチパスの状況に基づいてRAKE受信に必要なパラメータを得ることができる。例えば、RAKE合成する際には、異なるチップ位相のものを合成することはできないので、伝播路の測定結果に基づいてマルチパスのタイミングを得て、各パスにおいて同じチップ位相のもののみを合成対象とするようにすればよい。RAKE受信を採り入れることにより、直接スペクトラム拡散が持つ逆拡散による時間分解の効果を利用して、分離された各パスの信号を時間と位相をそろえて、時間的に分散した希望信号電力を有効に合成することができる。   In addition, it is possible to grasp the state of multipath using the propagation measurement result according to the present invention and obtain parameters necessary for RAKE reception based on the state of the multipath from signals received through a plurality of paths. it can. For example, when RAKE combining is performed, it is not possible to combine signals having different chip phases. Therefore, multipath timing is obtained based on the measurement result of the propagation path, and only signals having the same chip phase are combined in each path. What is necessary is just to do. By adopting RAKE reception, the signal of each separated path is aligned in time and phase by using the effect of time decomposition by despreading of direct spectrum spreading, and the desired signal power dispersed in time is made effective. Can be synthesized.

また、本発明に係る伝播測定による最終的な伝播測定値に基づいてSINRを推定することができるので、これを利用して高精度のLink Adaptationを実現することができる。直接スペクトラム拡散通信では、拡散率を変えることで、いろいろなビットレートを実現できる。信号レベルに対して雑音レベルや干渉レベルが小さければ、拡散率を小さくしてビットレートを上げることができるし、逆の場合は、拡散率を大きくしてビットレートを下げることができる。   Moreover, since SINR can be estimated based on the final propagation measurement value by the propagation measurement which concerns on this invention, a highly accurate Link Adaptation is realizable using this. In direct spread spectrum communication, various bit rates can be realized by changing the spreading factor. If the noise level and interference level are small with respect to the signal level, the spreading rate can be reduced and the bit rate can be increased. In the opposite case, the spreading rate can be increased and the bit rate can be lowered.

また、本発明によれば、チップ・タイミングを得るためのキャリアの分周比を変えることにより受信パルス位置の補正を行なうことにより、安定した受信回路を構成することができる。すなわち、キャリアの位相補正のみであれば、逆拡散して得たI/Qをデジタル的に位相補正すれば済むが、パルス位置がずれていくので、キャリアの分周比を切り替えることにより受信パルス位置を補正するというアナログ的な補正を行なうようにする。キャリアとチップ・タイミングは同期しているので、キャリアの位相をトラッキングすれば同時にチップ・タイミングのトラッキングも行なうことになる。   Further, according to the present invention, a stable receiving circuit can be configured by correcting the receiving pulse position by changing the carrier frequency division ratio for obtaining the chip timing. That is, if only carrier phase correction is performed, I / Q obtained by despreading may be digitally corrected, but the pulse position shifts, so that the received pulse can be changed by switching the carrier frequency division ratio. An analog correction is performed to correct the position. Since the carrier and chip timing are synchronized, tracking the phase of the carrier will simultaneously track the chip timing.

また、本発明によれば、受信信号を直交検波して通常得られるI,Q成分に加え、I,Q各出力のアナログの加減算により45degの位相回転をさせた結果をA/D変換することにより、少ないビットのA/Dコンバータを用いても良好な位相のトラッキングが可能になり、復調結果を向上することができる。   In addition, according to the present invention, in addition to the I and Q components that are normally obtained by orthogonal detection of the received signal, the result of 45 degree phase rotation by analog addition and subtraction of the I and Q outputs is A / D converted. Thus, even when an A / D converter with a small number of bits is used, good phase tracking is possible, and the demodulation result can be improved.

特に少ビットのA/D変換の場合、拡散率を低くし高いビットレートで伝送したときには、解像度が十分でないことがある。このような場合、通常受信信号を直交検波して得られるI,Q成分をチップ・タイミングでA/D変換して得られる信号に加えて、I,Q成分を互いにアナログ的に加減算して45degの回転を行なってからA/D変換した信号I',Q'を入力としてもよい。4系統のA/D変換された結果をみると、1ビットA/Dコンバータを用いたとしても位相方向が8段階の量子化がなされていることになるので、高速伝送時であっても位相補正の分解能を上げることができる。   Particularly in the case of A / D conversion with a small number of bits, the resolution may not be sufficient when the spreading factor is lowered and transmission is performed at a high bit rate. In such a case, the I and Q components obtained by orthogonal detection of the normal reception signal are added to the signal obtained by A / D conversion at the chip timing, and the I and Q components are added and subtracted in an analog manner to 45 degrees. The signals I ′ and Q ′ that have undergone A / D conversion after the rotation of may be input. Looking at the results of four systems of A / D conversion, even if a 1-bit A / D converter is used, the phase direction is quantized in eight steps, so that even in high-speed transmission, the phase is The resolution of correction can be increased.

なお、所定シンボル数だけショートコードを繰り返してなるトレーニング・パターンの後にこれを反転したものを加え、2倍のトレーニング長とするようにしてもよい。この場合、入力信号をチップ・タイミングでA/D変換した値を前記ショートコードで逆拡散して測定値を得る測定処理を複数回実行し、該測定値を各ポイント毎に交互に加算又は減算するようにすればよい。   Note that a training pattern in which a short code is repeated for a predetermined number of symbols may be added to the training pattern which is inverted to add a training length twice as long. In this case, a measurement process for obtaining a measurement value by despreading the value obtained by A / D conversion of the input signal at the chip timing by the short code is executed a plurality of times, and the measurement value is alternately added or subtracted for each point. You just have to do it.

FCCルールでは、放射スペクトラム電力の測定を1MHz帯域幅で行ない、いずれのポイントを測定しても電力密度が平滑化されることが要求される。トレーニング長を2倍にすることにより、スペクトラムでみるとどの1MHzで測定してもほぼ同じ平坦なスペクトラムになり、FCCルールを満たす範囲で最大限大きな電力を放射することができる。逆に、トレーニング・シーケンスの周期が短ければ短いほど測定(又は同期検出)を行ない易いのは自明であるが、これを用いるとFCCルールを満たすためには総電力を落とす必要がある。   The FCC rule requires that the radiation spectrum power is measured with a 1 MHz bandwidth, and the power density is smoothed regardless of which point is measured. By doubling the training length, the spectrum is almost the same even if measured at any 1 MHz, and a maximum amount of power can be radiated as long as the FCC rule is satisfied. On the contrary, it is obvious that the shorter the training sequence period, the easier the measurement (or synchronization detection) to be performed. However, if this is used, the total power needs to be reduced to satisfy the FCC rule.

本発明によれば、直接スペクトラム拡散を組み合わせたUWB伝送により高速な伝送路推定が可能な、優れた通信装置及び通信方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the outstanding communication apparatus and communication method in which a high-speed transmission line estimation is possible by the UWB transmission which combined direct spread spectrum can be provided.

また、本発明によれば、高速な伝送路推定により、シンボル又はパルス位置の高速な検出が可能となる。これによって、本来はキャリア・センスが困難なUWB通信においてもCSMAなどのキャリア・センスと同様な動作が可能となり、CSMAのような多重アクセス方式を採用することが可能になる。   Further, according to the present invention, it is possible to detect symbols or pulse positions at high speed by high-speed transmission path estimation. As a result, even in UWB communication where carrier sense is inherently difficult, the same operation as carrier sense such as CSMA can be performed, and a multiple access scheme such as CSMA can be adopted.

また、本発明に係る伝播測定結果を用いて、マルチパスの様子を把握し、複数のパスを介して受信される信号を該マルチパスの状況に基づいてRAKE受信に必要なパラメータを得ることができる。例えば、RAKE合成する際には、異なるチップ位相のものを合成することはできないので、伝播路の測定結果に基づいてマルチパスのタイミングを得て、各パスにおいて同じチップ位相のもののみを合成対象とすることができる。RAKE受信を採り入れることにより、直接スペクトラム拡散が持つ逆拡散による時間分解の効果を利用して、分離された各パスの信号を時間と位相をそろえて、時間的に分散した希望信号電力を有効に合成することができる。   In addition, it is possible to grasp the state of multipath using the propagation measurement result according to the present invention and obtain parameters necessary for RAKE reception based on the state of the multipath from signals received through a plurality of paths. it can. For example, when RAKE combining is performed, it is not possible to combine signals having different chip phases. Therefore, multipath timing is obtained based on the measurement result of the propagation path, and only signals having the same chip phase are combined in each path. It can be. By adopting RAKE reception, the signal of each separated path is aligned in time and phase by using the effect of time decomposition by despreading of direct spectrum spreading, and the desired signal power dispersed in time is made effective. Can be synthesized.

また、本発明に係る伝播測定による最終的な伝播測定値に基づいてSINRを推定することができるので、これを利用して高精度のLink Adaptationを実現することができる。   Moreover, since SINR can be estimated based on the final propagation measurement value by the propagation measurement which concerns on this invention, a highly accurate Link Adaptation is realizable using this.

また、本発明によれば、チップ・タイミングを得るためのキャリアの分周比を変えることにより受信パルス位置の補正を行なうことにより、安定した受信回路を構成することができる。   Further, according to the present invention, a stable receiving circuit can be configured by correcting the receiving pulse position by changing the carrier frequency division ratio for obtaining the chip timing.

また、本発明によれば、受信信号を直交検波して通常得られるI,Q成分に加え、I,Q各出力のアナログの加減算により45degの位相回転をさせた結果をA/D変換することにより、少ないビットのA/Dコンバータを用いても良好な位相のトラッキングが可能になり、復調結果を向上することができる。   In addition, according to the present invention, in addition to the I and Q components that are normally obtained by orthogonal detection of the received signal, the result of 45 degree phase rotation by analog addition and subtraction of the I and Q outputs is A / D converted. Thus, even when an A / D converter with a small number of bits is used, good phase tracking is possible, and the demodulation result can be improved.

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。   Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

A.直接スペクトラム拡散の効用
UWBが用いられるPANでは、基地局のようなものが一元的に周波数リソースを管理するのではなく、偏在する各無線局が周辺の無線局のリソース利用の様子を把握し、分散的な制御により周波数を利用することが空間的周波数再利用の観点から好ましいと思料される。特にUWBの場合、超広帯域を利用し(前述)、周波数分割による空間的周波数再利用ができないので、特にその要求は高い。
A. In a PAN in which direct spread spectrum utility UWB is used, a base station or the like does not centrally manage frequency resources, but each ubiquitous radio station grasps the state of resource usage of surrounding radio stations, It is considered preferable to use the frequency by distributed control from the viewpoint of spatial frequency reuse. In particular, in the case of UWB, the requirement is particularly high because an ultra-wide band is used (described above) and spatial frequency reuse by frequency division cannot be performed.

この場合、スペクトラム拡散を用いると、周辺に同じ周波数を利用している通信があった場合でも、正常に通信可能となるための所要C/Iは0dBより低いレベルに設定することができる。つまり自分の信号と同レベルで他人の信号を検出しても、自分は依然として通信可能ということである。特にUWBの場合、必要となるビットレートよりもともと占有している帯域幅がとても広いので、これを利用し易い。   In this case, if spread spectrum is used, even if there is communication using the same frequency in the vicinity, the required C / I for enabling normal communication can be set to a level lower than 0 dB. In other words, even if another person's signal is detected at the same level as his / her own signal, he / she can still communicate. In particular, in the case of UWB, the bandwidth that is originally occupied is much wider than the required bit rate, which is easy to use.

UWBにおける帯域幅はパルスレートに関係なくパルス幅によって決まる。パルス幅の細さによる広帯域幅はスペクトル拡散の一種ではあるが、ここでの話には適用できない。この場合の耐干渉波能力は、たまたまパルス位置が異なれば成り立つが、たまたまパルス位置が一致してしまえば、耐干渉波能力は期待できない、言い換えると時の運であるからである。したがって、パルス幅の小ささによる拡散に加えて直接拡散による実効的なスペクトラム拡散を行なうことが好ましい。   The bandwidth in UWB is determined by the pulse width regardless of the pulse rate. The wide bandwidth due to the narrow pulse width is a kind of spread spectrum, but cannot be applied to the story here. This is because the anti-interference wave capability holds if the pulse position happens to be different, but if the pulse position happens to coincide, the anti-interference wave capability cannot be expected, in other words, the luck of time. Therefore, it is preferable to perform effective spectrum spreading by direct spreading in addition to spreading by a small pulse width.

以下、耐干渉波能力を高めるためにDS−SS(直接スペクトラム拡散)と組み合わせられたウルトラワイドバンド通信システムにおける伝搬路測定方法等について提案する。   In the following, a propagation path measurement method and the like in an ultra-wideband communication system combined with DS-SS (direct spectrum spread) in order to enhance interference wave resistance is proposed.

図5には、本実施形態に係るウルトラワイドバンド送信装置の構成を模式的に示している。また、図6には、このRF送信機能モジュールの動作特性を示している。   FIG. 5 schematically illustrates the configuration of the ultra-wideband transmission device according to the present embodiment. FIG. 6 shows the operating characteristics of this RF transmission function module.

まず、送信データは拡散処理部において直接スペクトル拡散され、バイナリデータとしてRF機能モジュールに渡される。このRF送信機能モジュールは、中心周波数4GHzの発振器を持つ。この発振周波数を4分周することにより、1GHzの矩形パルスをベースバンド・パルスとして生成する。このパルス幅は1/1[GHz]=1000ピコ秒である。   First, the transmission data is directly spectrum spread in the spread processing unit and passed to the RF function module as binary data. This RF transmission function module has an oscillator with a center frequency of 4 GHz. By dividing the oscillation frequency by 4, a 1 GHz rectangular pulse is generated as a baseband pulse. The pulse width is 1/1 [GHz] = 1000 picoseconds.

そして、これと4GHzの搬送波で変調(乗算)することにより、4サイクル・パルスを生成する。この4サイクル・パルスをパワー・アンプ(PA)により増幅し、RFフィルタリングを施した後、アンテナから伝送路に送出する。   Then, this is modulated (multiplied) by a carrier wave of 4 GHz to generate a 4-cycle pulse. The 4-cycle pulse is amplified by a power amplifier (PA), subjected to RF filtering, and then transmitted from the antenna to the transmission line.

ここで、パルスレートは、搬送波の周波数を4分周して得られる1GHzに対して、拡散率をNssとし、シンボルレートをfsym=4[GHz]/Nssであるとする。なお、受信機において伝搬路推定を行なうために、送信データの送信に先立ち、シンボル毎に同一パターンを繰り返すショートコードからなるトレーニング・パターンを送信する。トレーニング・パターンについては詳細を後述する。   Here, the pulse rate is 1 GHz obtained by dividing the carrier frequency by 4, and the spreading rate is Nss, and the symbol rate is fsym = 4 [GHz] / Nss. In order to estimate the propagation path at the receiver, a training pattern including a short code that repeats the same pattern for each symbol is transmitted prior to transmission of transmission data. Details of the training pattern will be described later.

図7には、図5に示したRF送信機能モジュールに対応するRF受信機能モジュールの機能構成を模式的に示している。   FIG. 7 schematically shows a functional configuration of an RF reception function module corresponding to the RF transmission function module shown in FIG.

受信側では、受信信号を送信時と同じ周波数の搬送波で直交検波して、ベースバンド・パルス列を検出し、逆拡散及び復号処理して、受信データ(バイナリ・データ)を抽出する。   On the receiving side, the received signal is orthogonally detected with a carrier wave having the same frequency as that at the time of transmission, a baseband pulse train is detected, despreading and decoding processing are performed, and received data (binary data) is extracted.

図5及び図7を併せ持つことにより、直接スペクトラム拡散と組み合わせたUWB通信用の送受信機が構成される(図8を参照のこと)。   By combining FIGS. 5 and 7, a transceiver for UWB communication combined with direct spread spectrum is configured (see FIG. 8).

図9には直接拡散の回路例を示している。同図に示すように、送信シンボル(TxSymbol)に拡散チップ系列を乗算することにより、拡散情報信号を得ることができる。   FIG. 9 shows an example of a direct diffusion circuit. As shown in the figure, a spread information signal can be obtained by multiplying a transmission symbol (TxSymbol) by a spread chip sequence.

まず、搬送波周波数を4分周して得られる拡散チップレートを正確に1/Nssにすることで、シンボルレートを得る。本実施形態では、Nss=10としている。   First, the symbol rate is obtained by accurately setting the spread chip rate obtained by dividing the carrier frequency by 4 to 1 / Nss. In this embodiment, Nss = 10.

次いで、チップ・タイミング及びシンボル・タイミングに基づいて、拡散シーケンス(Spread Sequence)を生成する。   Next, a spread sequence is generated based on the chip timing and the symbol timing.

そして、この拡散シーケンスと送信シンボルとを乗算することによって、拡散情報信号(TxSignal)を得る。デジタル回路で構成する場合、この乗算は排他的論理和(EX−OR)により行なうこととまったく等価である。   Then, a spread information signal (TxSignal) is obtained by multiplying the spread sequence by the transmission symbol. In the case of a digital circuit, this multiplication is completely equivalent to performing exclusive OR (EX-OR).

拡散シーケンスは、シンボル長毎に同一パターンを繰り返すショートコードと呼ばれるもので構成される。   The spreading sequence is composed of what is called a short code that repeats the same pattern for each symbol length.

図10には、送信シンボルをショートコードからなる拡散シーケンスで拡散する様子を示している。図示の通り、拡散シーケンスは、シンボル長を拡散率Nss(=10)で分割した幅を持つチップが送信シンボル長だけ連結してなるパターンからなり、各送信シンボル毎に同じパターンが繰り返される。そして、送信シンボルと拡散シーケンスとを乗算することにより、送信信号が得られる。   FIG. 10 shows how transmission symbols are spread by a spreading sequence consisting of short codes. As shown in the figure, the spreading sequence has a pattern in which chips having a width obtained by dividing a symbol length by a spreading factor Nss (= 10) are connected by the transmission symbol length, and the same pattern is repeated for each transmission symbol. Then, a transmission signal is obtained by multiplying the transmission symbol and the spreading sequence.

他には、ロングコードと呼ばれるシンボル長よりも長い系列で拡散する場合もある。これらは用途によって区別し、利用される。本来の直接スペクトラム拡散としてはロングコードが好ましいが、ショートコードは同期検出時などに有効である。   In other cases, spreading may be performed in a sequence longer than a symbol length called a long code. These are distinguished and used depending on the application. A long code is preferable as the original direct spread spectrum, but a short code is effective when detecting synchronization.

図11には、送信シンボルをロングコードからなる拡散シーケンスで拡散する様子を示している。図示の通り、拡散シーケンスは、シンボル長を拡散率Nss(=10)で分割した幅を持つチップがシンボル長よりも長く連結されたパターンからなり、このパターンが送信シンボルと繰り返し乗算されて、送信信号が生成される。   FIG. 11 shows how transmission symbols are spread with a spreading sequence consisting of long codes. As shown in the figure, the spreading sequence consists of a pattern in which chips having a width obtained by dividing a symbol length by a spreading factor Nss (= 10) are connected longer than the symbol length, and this pattern is repeatedly multiplied by a transmission symbol to transmit A signal is generated.

一方、図12には、逆拡散の基本動作を行なうための機能ブロックを概念的に示している。また、図13には、受信信号を逆拡散するための動作を示している。   On the other hand, FIG. 12 conceptually shows functional blocks for performing the basic operation of despreading. FIG. 13 shows an operation for despreading the received signal.

まず、送信側と同じ仕組みで同じ拡散系列を生成する。そして、受信信号(RxSignal)に対して送信で用いた拡散系列と同一のパターン((De)SpreadSequence)を乗算し(After Multiply)、これをシンボル区間で積分する。シンボル区間の終りで、この値(Accumulate Signal)を積算値として保持し、これが、受信シンボルとなる。また、このとき積分部分を逐次的にクリアし、次の積分に備える。   First, the same spreading sequence is generated by the same mechanism as the transmission side. Then, the received signal (RxSignal) is multiplied by the same pattern ((De) SpreadSequence) as the spreading sequence used in transmission (After Multiple), and this is integrated in the symbol interval. At the end of the symbol period, this value (Accumulate Signal) is held as an integrated value, which becomes a received symbol. At this time, the integration part is sequentially cleared to prepare for the next integration.

ところが、実際の受信機では、
(1)キャリア位相の回転によるキャリア位相の不確定性
(2)チップ・タイミングの不確定性
(3)拡散シーケンス位相、シンボル・タイミングの不確定性
という問題がある。
However, with an actual receiver,
(1) Carrier phase uncertainty due to carrier phase rotation (2) Chip timing uncertainty (3) Spread sequence phase and symbol timing uncertainty.

このため、図12及び図13を参照しながら説明したような上記基本動作のみでは、復調することができない。そこで、実際には図14のような回路で受信側の逆拡散部は構成される。   For this reason, it is not possible to demodulate only with the basic operation described above with reference to FIGS. Therefore, the receiving side despreading unit is actually configured by a circuit as shown in FIG.

まず、受信信号を送信時と同じ周波数の搬送波で直交検波して、検出された受信信号のI(RxSignal I)及びQ(RxSignal Q)の各値をA/D変換して、以後はデジタル処理とする。次いで、送信で用いた拡散系列と同一のパターンをこれら受信信号に対して複素数的に乗算する。次いで、これらの乗算結果をシンボル区間で複素数的に積分して、受信シンボル(RxSymbol I,RxSymbol Q)を複素数的に得る。次いで、これら受信シンボルに対してキャリア位相補償を施したものを受信シンボル(RxSymbol)とする。   First, the received signal is quadrature detected with a carrier wave having the same frequency as that at the time of transmission, and each value of I (RxSignal I) and Q (RxSignal Q) of the detected received signal is A / D converted. And Next, these received signals are multiplied in a complex manner by the same pattern as the spreading sequence used for transmission. Then, these multiplication results are integrated in a complex manner in the symbol interval to obtain received symbols (RxSymbol I, RxSymbol Q) in a complex number. Next, the received symbol (RxSymbol) is obtained by performing carrier phase compensation on these received symbols.

チップ・タイミングとチップ・タイミングに同期して生成される拡散系列の位相が分からないときは、これをまず見つけなくてはならない。ロングコードを用いた場合はこれらを見つけ出すのは困難であるので、通常はショートコードを用いる。図15には、キャリアとチップレートが同期している場合にスライディング補正とトラッキングを行なうための機能構成を含んだ受信機のデジタル信号処理部分の構成を示している。また、図16には、スライディング補正を行なうときの入力信号と拡散シーケンスと相関出力の関係を示している。以下、スライディング相関とトラッキング・ループについて説明する。但し、受信信号のI(RxSignal I)及びQ(RxSignal Q)の各値をA/D変換し、デジタル処理として行なわれる。   If the phase of the spreading sequence generated in synchronization with the chip timing and the chip timing is not known, this must be found first. Since it is difficult to find these when long codes are used, short codes are usually used. FIG. 15 shows a configuration of a digital signal processing portion of the receiver including a functional configuration for performing sliding correction and tracking when the carrier and the chip rate are synchronized. FIG. 16 shows the relationship between the input signal, spreading sequence, and correlation output when performing sliding correction. Hereinafter, the sliding correlation and the tracking loop will be described. However, each value of I (RxSignal I) and Q (RxSignal Q) of the received signal is A / D converted and performed as digital processing.

(1)ショートコード拡散系列を拡散系列生成部で周期的に生成する。受信信号の周期に対して少しずれた(少し早め)周波数となるように基準発振器VCOを制御し、チップ・タイミングを意図的に十分小さなずれを以ってずらしていく。 (1) A short code spreading sequence is periodically generated by a spreading sequence generator. The reference oscillator VCO is controlled so that the frequency is slightly shifted (slightly earlier) than the period of the received signal, and the chip timing is intentionally shifted with a sufficiently small shift.

(2)このようなスライディング相関のための操作を続けると、これを続けるといずれはチップ・タイミング、ショートコード拡散系列ともに一致するタイミングが訪れる。一致した場合、逆拡散後の信号(すなわちショートコード拡散系列と受信信号との乗算結果)は大きな相関出力パワー(I×I+Q×Q)を持つ(図16中のSync Detectを参照のこと)。したがって、このパワーを検出(Peak Detect)することにより一致したことすなわちパルス位置検出を知ることができる。 (2) If such an operation for sliding correlation is continued, the timing at which both the chip timing and the short code spreading sequence coincide with each other will be reached. If they match, the signal after despreading (that is, the multiplication result of the short code spread sequence and the received signal) has a large correlation output power (I × I + Q × Q) (see Sync Detect in FIG. 16). Therefore, it is possible to know the coincidence, that is, the pulse position detection by detecting this power (Peak Detect).

(3)一致した段階で、少しずれた周波数となるようにしていた基準発振器の周波数を正しい周波数に戻す。 (3) Return the frequency of the reference oscillator, which has been set to a slightly shifted frequency, to the correct frequency at the coincidence stage.

(4)これまでの処理でチップ・タイミングは得られるが、キャリアの位相に関しては位相まで得られている訳ではない。そこで、I/Qの出力信号をそれぞれ乗算する(I×Q)ことにより、受信信号に含まれる±1のシンボル情報を取り除きキャリア位相誤差情報(Carrier Pulse Error)を得る。 (4) Although the chip timing can be obtained by the processing so far, the phase of the carrier is not necessarily obtained. Therefore, by multiplying the output signals of I / Q (I × Q), ± 1 symbol information included in the received signal is removed to obtain carrier phase error information (Carrier Pulse Error).

(5)キャリア位相誤差情報を基準発振器にフィードバックすることによりキャリア位相誤差を0にするように制御ループを組むことにより、キャリア位相の同期をとる。 (5) The carrier phase is synchronized by forming a control loop so that the carrier phase error is zero by feeding back the carrier phase error information to the reference oscillator.

(6)キャリアとチップ・タイミングは同じ基準発振器から得ている(キャリア周波数の整数分の1の時間間隔でベースバンド・パルスを得る)ので、互いに同期している。キャリア位相の同期を行ない、これをトラッキングすると同時にチップ・タイミングのトラッキングも行なわれることになる。 (6) Since the carrier and chip timing are obtained from the same reference oscillator (baseband pulses are obtained at a time interval of 1 / integer of the carrier frequency), they are synchronized with each other. The carrier phase is synchronized, and at the same time, the chip timing is tracked.

しかしながら、上述したスライディング相関を行なう構成では、以下に示す問題点が残る。   However, the following problems remain in the configuration in which the sliding correlation described above is performed.

●スライディング相関のときにはゆっくりスライディングする必要があるため、同期をとるために比較的長い時間を要する。
●タイミング検出において低いS/N時に平均化によりS/Nを改善しようとするとき、パルス位置の検出のための情報は相関出力のパワーの値を用いており、平均化によるS/N改善の度合いが低い。
●スライディング相関をとるために周波数のズレを生成し、同期検出時に戻すとき、PLL シンセサイザによる周波数切り替えを用いることになるが、この周波数のセトリングの時間が長いため、同期に比較的長時間を要する。
● Sliding correlation requires slow sliding, so it takes a relatively long time to synchronize.
When trying to improve S / N by averaging at low S / N in timing detection, the information for pulse position detection uses the power value of the correlation output, and S / N improvement by averaging The degree is low.
When generating a frequency shift to obtain a sliding correlation and returning it to the time of synchronization detection, frequency switching by a PLL synthesizer is used. However, since this frequency settling time is long, it takes a relatively long time for synchronization. .

キャリアとチップレートが同期している構成で、より高速にパルスの位置、振幅、位相を見つけ出す方法について、以下に説明する。   A method for finding the position, amplitude, and phase of a pulse at a higher speed in a configuration in which the carrier and the chip rate are synchronized will be described below.

B.伝送路の伝播測定(Coherent Channel Measurement)
伝播遅延量を含めた伝播路の特性が測定できるとすれば、タイミング同期や、キャリア位相同期、RAKE受信の構成、さらにはLink Adaptationなどへ応用することができる。以下、この方法について詳解する。
B. Transmission channel propagation measurement (Coherent Channel Measurement)
If the characteristics of the propagation path including the propagation delay amount can be measured, it can be applied to timing synchronization, carrier phase synchronization, RAKE reception configuration, and Link Adaptation. Hereinafter, this method will be described in detail.

本実施形態では、通信本体に先立ち、トレーニング部を設けて、この部分で伝送路の伝播測定を行なう。まず、以下に示すパラメータを条件とする。但し、このパラメータは前述したFCCルールの要求を具備するために適したパラメータであり、本発明を限定するものではない。図17には、トレーニング・シンボルの1サイクルを例示している。   In this embodiment, a training unit is provided prior to the communication main body, and transmission path propagation measurement is performed at this portion. First, the following parameters are used as conditions. However, this parameter is a parameter suitable for satisfying the requirement of the FCC rule described above, and does not limit the present invention. FIG. 17 illustrates one cycle of training symbols.

●毎秒1ギガ・チップ、1000ピコ秒のチップ周期
●毎秒50メガ・シンボル、20ナノ秒のシンボル周期(拡散率Nss=20)
●シンボル周期20ナノ秒の範囲(すなわちショートコードの長さ)を測定区間とし、250ピコ秒周期(キャリアのN周期分)で80ポイントを測定の分解能とする
●20チップのショートコード
●24シンボル・パターンの繰り返し(480ナノ秒周期)をトレーニング・パターンとする
●送受信とも十分な精度の周波数基準を備えている(480ナノ秒周期)
● 1 giga chip per second, 1000 picosecond chip period ● 50 mega symbols per second, 20 nanosecond symbol period (spreading rate Nss = 20)
● The measurement period is the range of 20 nanoseconds of symbol period (ie, the length of the short code), and the resolution of measurement is 80 points in the period of 250 picoseconds (N periods of the carrier).・ Pattern repetition (480 nanosecond cycle) is used as a training pattern ● Frequency reference with sufficient accuracy is provided for both transmission and reception (480 nanosecond cycle)

図18には、伝播路測定部の装置構成を示している。この伝播路測定部は、直交検波により検出された受信信号のI(RxSignal I)及びQ(RxSignal Q)の各値をチップ・タイミング(1GHz)でA/D変換したものを入力とし、デジタル処理により構成される。   FIG. 18 shows a device configuration of the propagation path measurement unit. This propagation path measurement unit receives as input a value obtained by A / D converting each value of I (RxSignal I) and Q (RxSignal Q) of a received signal detected by quadrature detection at a chip timing (1 GHz). Consists of.

図示の通り、伝播路測定部は、4GHzの中心周波数を分周してチップ・タイミングを生成する分周回路部と、チップ・タイミングに基づいて拡散コードを生成する拡散コード生成部(Spread Code Generation)は制御部(Control&Calculation)と、デジタル処理された受信信号を逆拡散する逆拡散部(DespreadBlock)を備えている。この伝播路測定部の1つの特徴は、高速な測定のために4つの逆拡散部を備えている点である。勿論、高速性が要求されなければ、単一の逆拡散部を備えていれば十分である。   As illustrated, the propagation path measurement unit divides the center frequency of 4 GHz to generate a chip timing, and a spreading code generation unit (Spread Code Generation) generates a spreading code based on the chip timing. ) Includes a control unit (Control & Calculation) and a despreading unit (DespreadBlock) that despreads the digitally processed received signal. One feature of this propagation path measurement unit is that four despreading units are provided for high-speed measurement. Of course, it is sufficient to provide a single despreading unit unless high speed is required.

拡散コード生成部は、制御部からの指令により、20チップからなるショートコードを4通りのシンボル・タイミングで生成する(後述及び図20を参照のこと)(ショートコードは同じタイミングでずらす)とともに、このシンボル・タイミングとともにショートコード拡散系列をそれぞれの逆拡散部に渡す。各逆拡散部は、この信号を用いて逆拡散を行なう。   The spread code generation unit generates a short code consisting of 20 chips at four symbol timings according to a command from the control unit (see later and FIG. 20) (short codes are shifted at the same timing), A short code spreading sequence is passed to each despreading unit together with the symbol timing. Each despreading unit performs despreading using this signal.

基本的には、4[GHz]の中心周波数を4分周により1[GHz]のチップレートを生成する。但し、測定の時間分解能である250ピコ秒のタイミングを調整するために、制御部の指令により5分周ができるようにする。   Basically, a chip rate of 1 [GHz] is generated by dividing the center frequency of 4 [GHz] by four. However, in order to adjust the timing of 250 picoseconds, which is the time resolution of measurement, the frequency can be divided by 5 by a command from the control unit.

制御部は、伝送路の伝播測定に当たって、
(1)チップ間隔内の4つの測定ポイント
(2)シンボル区間内の20チップ
(3)トレーニング・パターンの長さに相当する24シンボル
のどのポイントを測定するかを把握し、そのための指令を拡散コード生成部及び分周回路部に送る。
The controller is responsible for measuring transmission path propagation.
(1) Four measurement points within the chip interval (2) 20 chips within the symbol interval (3) Grasping which point of the 24 symbols corresponding to the length of the training pattern is to be measured and spreading instructions for that The data is sent to the code generator and the frequency divider.

図19には、図18に示した伝播路測定回路中の逆拡散部の構成を示している。   FIG. 19 shows the configuration of the despreading unit in the propagation path measurement circuit shown in FIG.

逆拡散部は、直交検波により検出された受信信号のI(RxSignal I)及びQ(RxSignal Q)の各値をチップ・タイミング(1GHz)でA/D変換したものを入力とする。そして、拡散コード生成部より供給される逆拡散シーケンス(送信で用いた拡散系列と同一のパターン)をこれら受信信号に対して複素数的に乗算する。次いで、これらの乗算結果をシンボル区間で複素数的に積分して、受信シンボル(RxSymbol I,RxSymbol Q)を複素数的に得る。そして、逆拡散後の各受信シンボルの2乗の和(I×I+Q×Q)により相関出力を得ることができる。   The despreading unit receives an A / D-converted value of I (RxSignal I) and Q (RxSignal Q) of the received signal detected by quadrature detection at the chip timing (1 GHz). Then, these received signals are multiplied in a complex number by a despreading sequence (the same pattern as the spreading sequence used for transmission) supplied from the spreading code generator. Then, these multiplication results are integrated in a complex manner in the symbol interval to obtain received symbols (RxSymbol I, RxSymbol Q) in a complex number. Then, a correlation output can be obtained by the sum of squares of received symbols after despreading (I × I + Q × Q).

図20には、伝播測定部における基本動作の手順を図解している。同図を参照しながら、伝播路の測定手順について詳解する。   FIG. 20 illustrates a basic operation procedure in the propagation measurement unit. The procedure for measuring the propagation path will be described in detail with reference to FIG.

シンボル0からシンボル23までが、トレーニング・シンボルの1サイクル(480ナノ秒)を表し、1シンボルは、チップ0からチップ19で構成される(20ナノ秒)。さらに1チップ(1000ピコ秒)内に0から4のチップ内位相の番号を設けている。また、キャリア周波数が4GHzの場合は、キャリアの1周期が250ピコ秒となり、これが測定の時間分解能となる。   Symbols 0 to 23 represent one cycle of training symbols (480 nanoseconds), and one symbol is composed of chip 0 to chip 19 (20 nanoseconds). Furthermore, 0 to 4 in-chip phase numbers are provided within one chip (1000 picoseconds). Further, when the carrier frequency is 4 GHz, one cycle of the carrier is 250 picoseconds, which is the time resolution of measurement.

(1)測定の最初の段階で、制御部は4つの逆拡散部に対して、“シンボル”− ”チップ”− ”チップ内位相”の組み合わせがそれぞれ0−0−0,0−1−0,0−2−0,0−3−0から始まるショートコードを用いて相関値をとるように指定する。4つの逆拡散部は、1−2−0に到達するまでにこれらの相関をすべてとり終える。測定されたデータは、メモリに記憶される。 (1) At the first stage of measurement, the control unit sets the combinations of “symbol” − “chip” − “in-chip phase” to 0-0-0 and 0-1-0 for the four despreading units, respectively. , 0-2-0, 0-3-0 is specified using a short code starting from 0-3. The four despreading units finish all of these correlations until reaching 1-2-0. The measured data is stored in the memory.

(2)次の測定は、4[GHz]の8サイクル分(すなわち丁度2チップ分)だけ待ってから、シンボル−チップ−チップ内位相の組み合わせがそれぞれ1−4−0,1−5−0,1−6−0,1−7−0から始まるショートコードを用いて相関値をとるように指定する。 (2) The next measurement waits for 8 cycles of 4 [GHz] (that is, exactly 2 chips), and then the symbol-chip-in-chip phase combinations are 1-4-0 and 1-5-0, respectively. , 1-6-0, 1-7-0 is specified using a short code starting from 1-7-0.

(3)同様な操作をそれぞれ以下に示すシンボル−チップ−チップ内位相の組み合わせ
2−8−0,2−9−0,2−10−0,2−11−0
3−12−0,3−13−0,3−14−0,3−15−0
4−16−0,4−17−0,4−18−0,4−19−0
から始まるポイントで行なう。チップ内位相が“0”のポイントの測定は5−18−0で終了する。
(3) Combination of symbol-chip-in-chip phase in which similar operations are shown below 2-8-0, 2-9-0, 2-10-0, 2-11-0
3-12-0, 3-13-0, 3-14-0, 3-15-0
4-16-0, 4-17-0, 4-18-0, 4-19-0
Start at the point starting with. The measurement of the point where the in-chip phase is “0” ends at 5-18-0.

(4)次いで、制御部は、4GHzの9サイクル分(すなわち2+1/4チップ分)だけ待ってから、シンボル−チップ−チップ内位相の組み合わせがそれぞれ6−0−1,6−1−1,6−2−1,6−3−1から始まるショートコードを用いて相関値をとるように指定する。 (4) Next, the control unit waits for 9 cycles of 4 GHz (that is, 2 + 1/4 chip), and then the symbol-chip-in-chip phase combinations are 6-0-1, 6-1-1, respectively. It is specified to take a correlation value using a short code starting from 6-2-1 and 6-3-1.

(5)以下、手順(3)と同様の操作で、以下に示すシンボル−チップ−チップ内位相の組み合わせ
7−4−1,7−5−1,7−6−1,7−7−1
8−8−1,8−9−1,8−10−1,8−11−1
9−12−1,9−13−1,9−14−1,9−15−1
10−16−1,10−17−1,10−18−1,10−19−1
から始まるポイントで行なう。
(5) Hereinafter, symbol-chip-in-chip phase combinations 7-4-1, 7-5-1, 7-6-1, 7-7-1 shown below by the same operation as in the procedure (3).
8-8-1, 8-9-1, 8-10-1, 8-11-1
9-12-1, 9-13-1, 9-14-1, 9-15-1
10-16-1, 10-17-1, 10-18-1, 10-19-1
Start at the point starting with.

(6)続いて、チップ内の(2)のポイントを測定するために、(4)及び(5)と同様な操作を行なう。 (6) Subsequently, in order to measure the point (2) in the chip, the same operation as (4) and (5) is performed.

(7)続いて、チップ内の(3)のポイントを測定するために、(4)及び(5)と同様な操作を行なう。以上により、シンボル−チップ−チップ内位相の組み合わせが23−18−3に到達するまでに、測定すべき80ポイントをすべて測定し終えることができる。このときまでに、丁度トレーニングの周期である24シンボル分の時間が経過している。 (7) Subsequently, in order to measure the point (3) in the chip, the same operation as (4) and (5) is performed. As described above, all the 80 points to be measured can be measured by the time the symbol-chip-in-chip phase combination reaches 23-18-3. By this time, the time corresponding to 24 symbols, which is just the training cycle, has elapsed.

(8)チャネルの状態をより高いS/Nで測定するために、測定値を平均化する。図21には、測定結果を平均化するための回路構成を示している。図20に示す例では、4GHzの5サイクル分(すなわち1+1/4チップ分)だけ待つと再び同じ測定ポイントから測定が始められる。また、トレーニングのシンボルも同じものが伝送されている筈である。上記の(1)から(7)までの操作をもう1度行ない、以前の測定値に加算することによりS/Nを向上させる。 (8) Average the measured values in order to measure the channel state at a higher S / N. FIG. 21 shows a circuit configuration for averaging the measurement results. In the example shown in FIG. 20, after waiting for 5 cycles of 4 GHz (that is, 1 + 1/4 chip), measurement starts again from the same measurement point. Also, the same training symbols should be transmitted. The above operations (1) to (7) are performed once more, and the S / N is improved by adding to the previous measurement value.

(9)十分なS/Nが得られるようになるまで、(8)の操作を(例えば10回)繰り返す。 (9) The operation of (8) is repeated (for example, 10 times) until sufficient S / N is obtained.

ここで新たな仮定として、実際に受信しているトレーニングは、例えばシンボル−チップ−チップ内位相の組み合わせが8−4−2のタイミングで始まっているものとする。   Here, as a new assumption, it is assumed that the training that is actually received starts, for example, at a timing of 8-4-2 when the symbol-chip-in-chip phase combination is started.

(10)図22には、測定した80ポイントにおける測定値の加算結果、すなわち伝播路応答の測定結果(Measured Channel Response(Power))を示している。測定された80ポイントの測定値の電力を比較すると、シンボル−チップ−チップ内位相の組み合わせが13−4−2のところに最も高い電力が検出されるはずである。これにより、受信シンボルは x−4−2のタイミングから始まっていることを検知することができる。言い換えると、チップ・タイミングと拡散系列の位相の検出が完了する。 (10) FIG. 22 shows the result of adding the measured values at the measured 80 points, that is, the measurement result of the propagation path response (Measured Channel Response (Power)). Comparing the measured 80 point measured power, the highest power should be detected where the symbol-chip-in-chip phase combination is 13-4-2. Thereby, it can be detected that the received symbol starts from the timing of x-4-2. In other words, the detection of the chip timing and the phase of the spreading sequence is completed.

(11)但し、手順(10)では、シンボル−チップ−チップ内位相の組み合わせが13−4−2のところでトレーニング24シンボルのうちのどのシンボルが受信されたかについては未だ判らない。そこで、次にx−4−2のタイミングから始まるショートコードで、いくつか(例えば10シンボル)シンボルを受信し、検出(復調処理)する。ここで検出されたシンボルとトレーニング・パターンとを比較することにより、トレーニング24シンボルのうちのどの部分を受信しているかが分かる。図22に示す例では、シンボル−チップ−チップ内位相の組み合わせが13−4−2の時点でのシンボルは、TS06であることが分かる。 (11) However, in the procedure (10), it is not yet known which of the 24 training symbols has been received when the symbol-chip-in-chip phase combination is 13-4-2. Therefore, several (for example, 10 symbols) symbols are received and detected (demodulated) with a short code starting from the timing of x-4-2. By comparing the detected symbols with the training pattern, it is possible to determine which portion of the training 24 symbols is received. In the example shown in FIG. 22, it can be seen that the symbol at the time when the combination of the symbol-chip-in-chip phase is 13-4-2 is TS06.

(12)それ以外の測定ポイントにおいて、トレーニング24シンボルのうちのどのシンボルのところを測定したかが判るので、80ポイントの各測定値にトレーニングの±1を乗算することにより、80ポイントの測定値からトレーニング・パターンの影響を取り除く。これにより、20ナノ秒の区間で250ピコ秒分解能の80ポイントの伝播特性を最終的に得ることができる。 (12) Since it can be determined which of the 24 training symbols has been measured at other measurement points, the 80-point measurement value is obtained by multiplying each 80-point measurement value by ± 1 of the training. Remove the effects of training patterns from Thereby, a propagation characteristic of 80 points with a resolution of 250 picoseconds can be finally obtained in a section of 20 nanoseconds.

ところで、上述の説明では、1000ピコ秒のチップ周期からなる20チップのショートコードを24回だけ繰り返したシンボル・パターン(480ナノ秒周期)をトレーニング・パターンとしていた(図17を参照のこと)。さらに、24シンボルのトレーニングの後にこれを反転したものを加え、合計48シンボルの周期からなるトレーニング長にすることができる。図23には、24シンボルのトレーニングの後にこれを反転したものを後に加えてなる48シンボルのトレーニング・パターンを例示している。   By the way, in the above description, a symbol pattern (480 nanosecond period) obtained by repeating a short code of 20 chips having a chip period of 1000 picoseconds only 24 times is used as a training pattern (see FIG. 17). In addition, a training length consisting of a period of 48 symbols in total can be obtained by adding an inverted version of the training after 24 symbols. FIG. 23 exemplifies a 48-symbol training pattern in which 24 symbols are trained and then inverted.

このようにプリアンブル長を2倍にするとき、伝播路の測定手順(1)〜(7)までは上述と同様の操作を行なう。また、手順(8)〜(9)において、チャネルの状態をより高いS/Nで測定するために測定値を平均化するときには、交互に加算、減算を行なっていく。図24には、測定結果を平均化するための回路構成を示している。   In this way, when the preamble length is doubled, the same operation as described above is performed until the propagation path measurement procedures (1) to (7). In the procedures (8) to (9), when the measured values are averaged in order to measure the channel state at a higher S / N, addition and subtraction are alternately performed. FIG. 24 shows a circuit configuration for averaging the measurement results.

FCCルールでは、放射スペクトラム電力の測定を1MHzで行なうことになっている。本実施例では、24シンボルのトレーニング・パターンの後ろにこれを反転したものを加えることにより、合計48シンボルの周期は時間で960ナノ秒(約1マイクロ秒)であり、スペクトラムでみるとどの1MHzで測定してもほぼ同じ平坦なスペクトラムになり、FCCルールを満たす範囲で最大限大きな電力を放射することを実現できる。逆に、周期が短ければ短いほど測定(又は同期検出)を行ない易いのは自明であるが、これを用いるとFCCルールを満たすためには総電力を落とす必要がある。   According to the FCC rule, radiation spectrum power is measured at 1 MHz. In this embodiment, by adding an inverted version of a 24-symbol training pattern, the total period of 48 symbols is 960 nanoseconds (about 1 microsecond) in time, and 1 MHz in terms of spectrum. Even when measured with, the spectrum is almost the same, and it is possible to radiate as much power as possible within a range that satisfies the FCC rules. On the contrary, it is obvious that the shorter the period, the easier the measurement (or synchronization detection) is performed. However, if this is used, it is necessary to reduce the total power in order to satisfy the FCC rule.

但し、本実施の形態では、シンボルパターンを反転したものを加えることによりトレーニング長を960ナノ秒としたが、他の手法を用いて、トレーニング長を約960ナノ秒としてもよい。   However, in this embodiment, the training length is set to 960 nanoseconds by adding an inverted symbol pattern. However, the training length may be set to about 960 nanoseconds by using other methods.

次いで、トレーニングの場所も分らないときの伝播測定方法について説明する。   Next, a propagation measurement method when the training location is not known will be described.

測定値の平均化に必要な回数を10セットとする。上述の伝播測定の基本動作の説明では、累積値がゼロの状態から10回加算を行なうことにしていた。   The number of times required to average the measured values is 10 sets. In the above description of the basic operation of the propagation measurement, the addition is performed 10 times from the state where the accumulated value is zero.

もしトレーニングの場所も分らないのであれば、常に過去の80ポイントの測定値10セット分をすべてメモリなどに記憶しておき、この10セット分を移動平均することで、随時もっとも最近の測定値を得ることができる。図25には、移動平均により測定値を平均化する回路の構成を示している。   If you don't know where the training is, you can always store all 10 sets of past 80 points of measurement in a memory, etc., and move the 10 sets of moving averages to obtain the most recent measurement at any time. Obtainable. FIG. 25 shows the configuration of a circuit that averages measured values by moving average.

このような操作により、任意のどこにあるか分らない信号を検出可能になり、バースティでランダム時刻に通信するCSMA(Carrier Sense Multiple Access)などの多重アクセス・システムにおいても伝播測定方法として用いることができるようになる。   Such an operation makes it possible to detect a signal that cannot be located anywhere, and can be used as a propagation measurement method even in a multiple access system such as CSMA (Carrier Sense Multiple Access) that communicates at random times at bursty times. It becomes like this.

C.チップ・タイミングのトラッキング方法
UWBのビットレートは高速であるので、送信バーストも200[us]など短くしたほうが好都合である。この場合、伝播特性の変動はほとんどないと言える。したがって、前項の伝播測定(Coherent Channel Measure)で得られた測定値はバースト内で有効である。
C. Since the bit rate of the chip timing tracking method UWB is high, it is advantageous to shorten the transmission burst to 200 [us] or the like. In this case, it can be said that there is almost no variation in propagation characteristics. Therefore, the measurement value obtained by the propagation measurement (Coherent Channel Measurement) in the previous section is effective in the burst.

しかし、送受信が持っている周波数基準は十分な精度といっても、2[ppm]のTCXO程度であるので、送受間での周波数誤差は最大4[ppm]見込まなければいけない。仮に4[ppm]の誤差があると、200[us]のバーストで、200[us]x4[ppm]=800[ps]程度となり、タイミング及びキャリアの位相のトラッキングだけは行なわなければならない。但し、周波数誤差に起因するズレを補正する今回の場合、ズレの方向は一方向で、ズレる速度も一定であると考えられる。   However, even if the frequency reference possessed by the transmission / reception has sufficient accuracy, it is about 2 [ppm] TCXO, so the maximum frequency error between transmission and reception must be 4 [ppm]. If there is an error of 4 [ppm], a burst of 200 [us] results in about 200 [us] × 4 [ppm] = 800 [ps], and only timing and carrier phase tracking must be performed. However, in this case of correcting the deviation due to the frequency error, it is considered that the deviation direction is one direction and the deviation speed is constant.

伝播測定を行なった直後は、250ピコ秒の分解能で検出されたチップ・タイミングも有効であり、測定値の複素数の位相がすなわちキャリアの位相である。   Immediately after performing the propagation measurement, the chip timing detected with a resolution of 250 picoseconds is also effective, and the phase of the complex number of the measured value is the phase of the carrier.

また、キャリアとチップ・タイミングは同期しているので、キャリアの位相をトラッキングすれば同時にチップ・タイミングのトラッキングも行なうことになる。以下では、キャリアの位相のトラッキング方法について説明する。   Also, since the carrier and chip timing are synchronized, tracking the phase of the carrier will simultaneously track the chip timing. Hereinafter, a method for tracking the phase of the carrier will be described.

キャリアの位相補正のみであれば、逆拡散して得たI/Qをデジタル的に位相補正すれば済む(後述)。   If only carrier phase correction is performed, the phase of I / Q obtained by despreading may be digitally corrected (described later).

ところが、今回の場合はパルス位置がずれていくので、何らかのアナログ的な補正を行なう必要がある。本実施形態では、4GHzの分周を制御することにより、250ピコ秒単位でタイミングを前後させる補正を行なうことを考える。これは、図18に示したように、4GHzのキャリアを通常は1/4で分周しているのに対して、1/3又は1/5で分周することにより実現する。図26には、250ピコ秒単位でチップ・タイミングを前後(シフト)する機能構成を示している。   However, in this case, since the pulse position is shifted, it is necessary to perform some analog correction. In the present embodiment, it is considered that correction is performed to move the timing back and forth in units of 250 picoseconds by controlling the frequency division of 4 GHz. As shown in FIG. 18, this is realized by dividing the 4 GHz carrier by 1/3 or 1/5 while it is normally divided by 1/4. FIG. 26 shows a functional configuration for shifting the chip timing back and forth in units of 250 picoseconds.

これをキャリア位相でみれば、±360[deg]の誤差になる。この部分はデジタル的な位相補正を行なう。図27には、4GHzの1/4分周器を1回だけ1/3又は1/5にして、±360degだけ位相をずらす様子を示している。   If this is viewed in terms of the carrier phase, an error of ± 360 [deg] is obtained. This part performs digital phase correction. FIG. 27 shows a state where the 4 GHz 1/4 frequency divider is set to 1/3 or 1/5 only once and the phase is shifted by ± 360 degrees.

もし受信側の周波数が速い場合、時間の経過とともに位相はプラス方向にズレていく。+180[deg]以上ズレた場合は、チップ・タイミングを−250ピコ秒だけ戻す。具体的には、図28に示す例では、(a)に示す状態から(b)に示すようにプラス方向にずれたことが観測される。このような場合、(c)に示すように、4GHzの分周を1回だけ1/5にすることによって可能である。これにより、キャリア位相は−180[deg]まで引き戻されることとなり、ここから時間の経過とともに位相ズレは0[deg]に戻る方向である。   If the frequency on the receiving side is fast, the phase shifts in the positive direction as time passes. If there is a deviation of +180 [deg] or more, the chip timing is returned by -250 picoseconds. Specifically, in the example shown in FIG. 28, it is observed that the state shown in (a) is shifted in the plus direction as shown in (b). In such a case, as shown in (c), it is possible to reduce the frequency of 4 GHz to 1/5 only once. As a result, the carrier phase is pulled back to −180 [deg], and the phase shift returns to 0 [deg] as time elapses from here.

逆に、受信側の周波数が遅い場合、時間の経過とともに位相はマイナス方向にズレていく。−180[deg]以上ズレた場合は、チップ・タイミングを+250ピコ秒だけ戻す。具体的には、図28に示す例では、(d)に示すように、4GHzの分周を1回だけ1/3にすることによって可能である。これにより、キャリア位相は+180[deg]まで進められることとなり、ここから時間の経過とともに位相ズレは0[deg]に戻る方向である。   Conversely, when the frequency on the receiving side is slow, the phase shifts in the negative direction as time passes. If it is shifted by -180 [deg] or more, the chip timing is returned by +250 picoseconds. Specifically, in the example shown in FIG. 28, as shown in (d), the frequency division of 4 GHz is possible only by 1/3. As a result, the carrier phase is advanced to +180 [deg], and the phase shift returns to 0 [deg] as time elapses from here.

このようにチップ・タイミングを前後(シフト)することによりキャリア位相を補正する方法の場合、パルス位置は、パルス位置は最悪で±125ピコ秒のズレまで許容することになる。パルス長が1000ピコ秒であるので、この分による劣化はわずかであると考えられる。以下では、さらに劣化をすくなくするために、もっと細かい補正を行なうことを考える。   In this way, in the method of correcting the carrier phase by moving the chip timing back and forth (shifted), the pulse position is allowed to be shifted to ± 125 picoseconds at worst. Since the pulse length is 1000 picoseconds, degradation due to this amount is considered to be slight. In the following, it is considered to perform a finer correction in order to further reduce deterioration.

図29には、微細な解像度のパルス位相シフトを行なう回路構成を示している。同図に示す回路は、下式の余弦定理を用いて、250ピコ秒以下の位相を制御することができる。   FIG. 29 shows a circuit configuration for performing pulse phase shift with fine resolution. The circuit shown in the figure can control a phase of 250 picoseconds or less using the following cosine theorem.

COS(A+B)=COS(A)COS(B)−SIN(A)SIN(B)     COS (A + B) = COS (A) COS (B) -SIN (A) SIN (B)

検出されたパルス位相θを正弦/余弦テーブルで参照して、SIN(θ)及びCOS(θ)を求め、これらをそれぞれ乗算器からなる位相変換回路に入力する。一方、発振器から出力される中心周波数4GHzを90degの位相差で、それぞれ正弦及び余弦の位相変換回路に入力する。そして、各位相変換回路の出力の差分をとる。   SIN (θ) and COS (θ) are obtained by referring to the detected pulse phase θ in the sine / cosine table, and these are respectively input to a phase conversion circuit composed of a multiplier. On the other hand, the center frequency 4 GHz output from the oscillator is input to the sine and cosine phase conversion circuits with a phase difference of 90 deg. And the difference of the output of each phase conversion circuit is taken.

また、発振器をVCOとしてコントロールすることにより、位相をアナログ的すなわち連続的に制御することができる。しかし、フィードフォワード的に確定的な位相シフト量を得るのは困難である。   Further, by controlling the oscillator as a VCO, the phase can be controlled in an analog manner, that is, continuously. However, it is difficult to obtain a definite phase shift amount in a feedforward manner.

また、本実施形態に係る通信方式はBPSK(Binary Phase Shift Keying)であるので、図30に示すような回路によりチップ・タイミングの位相誤差を検出することができる。   Since the communication method according to the present embodiment is BPSK (Binary Phase Shift Keying), it is possible to detect a chip timing phase error using a circuit as shown in FIG.

ここで、位相誤差をφであるとする。複素数I,Qの2乗を求めると、BPSKのデータの不確定性を除去することができる。すなわち、I+jQを2乗し、I2+Q2+2I×Qの値を平均化し、この偏角を2分の1することによって角度φを求めている。この結果、図31に示すように2φの位相点になる。この段階でS/N向上のため平均化を行なった後、この位相を計算し、1/2することでφを求めている。 Here, it is assumed that the phase error is φ. When the squares of the complex numbers I and Q are obtained, the uncertainty of the BPSK data can be removed. That is, I + jQ is squared, the value of I 2 + Q 2 + 2I × Q is averaged, and the angle φ is obtained by halving this declination. As a result, the phase point becomes 2φ as shown in FIG. At this stage, averaging is performed to improve the S / N, and then this phase is calculated and ½ is obtained by halving.

位相誤差φが求められたら、図32に示すような位相回転回路によりチップ・タイミングのデジタル的な位相補償を行なうことができる。   When the phase error φ is obtained, digital phase compensation of chip timing can be performed by a phase rotation circuit as shown in FIG.

図30に示す位相誤差検出回路により検出されたチップ・タイミングの位相誤差φを正弦/余弦テーブルで参照して、SIN(φ)及びCOS(φ)を求め、これらをそれぞれ乗算器からなる位相変換回路に入力し、受信シンボルのI及びQ成分と掛け合わせ、これらを加算することにより、受信シンボルを取り出す。   Referring to the chip timing phase error φ detected by the phase error detection circuit shown in FIG. 30 in the sine / cosine table, SIN (φ) and COS (φ) are obtained, and these are respectively phase-converted by multipliers. The received symbol is taken out by inputting to the circuit, multiplying it with the I and Q components of the received symbol, and adding these.

D.RAKE受信への適用
無線信号を送受信する場合の問題点の1つとして、マルチパス・フェージングを挙げることができる。これは、通信電波が建物やその他の物体などに反射することにより異なる経路で受信側に到達し、異なる方向から到達した電波同士が干渉しあうことにより受信信号が乱れる現象である。
D. Multipath fading can be cited as one of the problems when transmitting and receiving radio signals applied to RAKE reception . This is a phenomenon in which a communication signal is reflected on a building or other object to reach the receiving side through a different route, and a reception signal is disturbed by radio waves arriving from different directions interfering with each other.

RAKE受信は、複数の電波を受信することを意味し、マルチパス伝搬路によって複数の遅延波が重畳した受信信号から逆拡散処理によって希望信号を分離し、分散した信号パワーを1つに集める。すなわち、直接スペクトラム拡散が持つ逆拡散による時間分解の効果を利用して、分離された各パスの信号を時間と位相をそろえて合成する(例えば、パスのS/N比に従って重み付けして最大比合成する)。RAKE受信によれば、時間的に分散した希望信号電力を有効に合成することができる。   RAKE reception means that a plurality of radio waves are received, and a desired signal is separated by despreading processing from a reception signal on which a plurality of delayed waves are superimposed by a multipath propagation path, and the dispersed signal power is collected into one. That is, using the time-resolving effect of despreading that direct spectrum spreading has, the signals of the separated paths are synthesized with the same time and phase (for example, the maximum ratio is obtained by weighting according to the S / N ratio of the path). Synthesized). According to RAKE reception, desired signal power dispersed in time can be effectively combined.

図33には、マルチパス環境において前述の伝播路測定(Coherent Channel Measurement)により測定した伝播特性の様子を示している。   FIG. 33 shows a state of propagation characteristics measured by the above-described propagation channel measurement (Coherent Channel Measurement) in a multipath environment.

図示の例では、4−2のところと、10−3のところ、つまり6250ピコ秒だけ離れて2つのパスがあることが判る。また、これらのパスがどのような振幅、位相であるかも分かっているので、これらをRAKE合成することが可能である。   In the example shown, it can be seen that there are two paths at 4-2 and 10-3, ie, 6250 picoseconds apart. In addition, since it is known what amplitude and phase these paths are, it is possible to RAKE-synthesize them.

一方、上述した伝播路測定部(図18を参照のこと)では、測定の高速化のために4つの逆拡散部を装備するように構成されている。但し、図15に示す装置構成では、毎秒1ギガ・サンプルで行なう受信信号のA/D変換処理はI/Qの1セットであることから、RAKE合成する際には、異なるチップ位相のものを合成することはできない。すなわち、同じチップ位相のもののみを合成対象とする。したがって、図33に示す例では、4−2と10−2のタイミングのものを合成する。   On the other hand, the above-described propagation path measurement unit (see FIG. 18) is configured to be equipped with four despreading units for speeding up the measurement. However, in the apparatus configuration shown in FIG. 15, since the A / D conversion processing of the received signal performed at 1 giga sample per second is one set of I / Q, when the RAKE synthesis is performed, those with different chip phases are used. It cannot be synthesized. That is, only those having the same chip phase are targeted for synthesis. Therefore, in the example shown in FIG. 33, the 4-2 timing and the 10-2 timing are synthesized.

もし異なるチップ位相のものを合成したい場合は、A/D変換器を複数セット用意して、それぞれ異なるチップ・タイミングでA/D変換処理する必要がある。   If it is desired to synthesize different chip phases, it is necessary to prepare a plurality of A / D converters and perform A / D conversion processing at different chip timings.

図34には、RAKE受信と組み合わせた伝播路測定部の装置構成を示している。   FIG. 34 shows a device configuration of the propagation path measurement unit combined with RAKE reception.

図示の通り、伝播路測定部は、4GHzの中心周波数を分周してチップ・タイミングを生成する分周回路部と、チップ・タイミングに基づいて拡散コードを生成する拡散コード生成部(Spread Code Generation)は制御部(Control&Calculation)と、デジタル処理された受信信号を逆拡散する逆拡散部(DespreadBlock)に加え、RAKE受信処理部(RAKE Combining)が装備されている。   As illustrated, the propagation path measurement unit divides the center frequency of 4 GHz to generate a chip timing, and a spreading code generation unit (Spread Code Generation) generates a spreading code based on the chip timing. ) Is equipped with a RAKE reception processing unit (RAKE Combining) in addition to a control unit (Control & Calculation) and a despreading unit (DespreadBlock) that despreads the digitally processed received signal.

図18に示した装置構成例と同様に、高速な測定のために4つの逆拡散部を備えている。また、RAKE受信処理部は、各逆拡散部に対応して、4つのアンプ及びタイミング補償部(AMP&Timing Compensation)を備え、これらの出力をRAKE合成(SUM)する構成となっている。   As with the apparatus configuration example shown in FIG. 18, four despreading units are provided for high-speed measurement. The RAKE reception processing unit includes four amplifiers and a timing compensation unit (AMP & Timing Compensation) corresponding to each despreading unit, and has a configuration in which these outputs are RAKE combined (SUM).

制御部は、拡散コード生成部とそれぞれの逆拡散部に対して、伝播路測定によって得たマルチパスのタイミングについて指定する。   The control unit designates the multipath timing obtained by the propagation path measurement for the spreading code generation unit and each despreading unit.

拡散コード生成部は、制御部からの指令により、20チップからなるショートコードを4通りのシンボル・タイミングで生成する(前述及び図20を参照のこと)(ショートコードは同じタイミングでずらす)とともに、このシンボル・タイミングとともにショートコード拡散系列をそれぞれの逆拡散部に渡す。各逆拡散部は、この信号を用いて逆拡散を行なう。   The spreading code generation unit generates a short code consisting of 20 chips at four symbol timings according to a command from the control unit (see the above and FIG. 20) (short codes are shifted at the same timing), A short code spreading sequence is passed to each despreading unit together with the symbol timing. Each despreading unit performs despreading using this signal.

逆拡散された信号はそれぞれ対応するアンプ及びタイミング補償部に供給される。   The despread signals are supplied to corresponding amplifiers and timing compensation units, respectively.

制御部は、各アンプ及びタイミング補償部にそれぞれのパスにおける伝送路の(複素)振幅と、delay値を指定する。   The control unit designates the (complex) amplitude and delay value of the transmission path in each path to each amplifier and timing compensation unit.

図35には、アンプ及びタイミング補償部の構成を示している。アンプ及びタイミング補償部は、最大比合成するために、入力信号に対して(複素)乗算を行い振幅と位相を調節して、さらにタイミングの調整を行う。今回の場合BPSKであるから、実部のみの出力でよい。   FIG. 35 shows the configuration of the amplifier and the timing compensation unit. The amplifier and the timing compensator perform (complex) multiplication on the input signal to adjust the amplitude and phase to further adjust the timing in order to perform maximum ratio synthesis. In this case, since it is BPSK, only the real part may be output.

各アンプ及びタイミング補償部からの出力は、合成部(SUM)により加算されて、RAKE受信が完了する。   Outputs from the amplifiers and the timing compensation unit are added by a synthesis unit (SUM), and RAKE reception is completed.

E.Link Adaptation
本発明に係る直接スペクトラム拡散通信では、拡散率を変えることで、いろいろなビットレートを実現できる。
E. Link Adaptation
In the direct spread spectrum communication according to the present invention, various bit rates can be realized by changing the spreading factor.

もし、信号レベルに対して雑音レベルや干渉レベルが小さければ、拡散率を小さくしてビットレートを上げることができるし、逆の場合は、拡散率を大きくしてビットレートを下げることができる。上述した本発明の実施形態では、以下の表に示すようなバリエーションが考えられる。なお、表1において、拡散率1は拡散しないことと同義である。   If the noise level and interference level are small with respect to the signal level, the spreading rate can be reduced to increase the bit rate, and vice versa, the spreading rate can be increased to lower the bit rate. In the embodiment of the present invention described above, variations as shown in the following table are conceivable. In Table 1, diffusion rate 1 is synonymous with non-diffusion.

Figure 0003838261
Figure 0003838261

さらに、符号化の仕方によっても、必要なSINR(信号対干渉及び雑音電力比)とビットレートのバリエーションがある。   Furthermore, depending on the encoding method, there are variations in required SINR (signal to interference and noise power ratio) and bit rate.

上述したような伝播測定を行なうと、伝播路の様子を知ることができ、(前述したRAKE受信を行なう場合でもそうでない場合でも)その通信における信号レベルとそれ以外、つまり雑音レベルや干渉レベルも知ることができる。   By performing the propagation measurement as described above, it is possible to know the state of the propagation path, and whether the signal level in the communication and the other, that is, the noise level and the interference level (whether or not the above-described RAKE reception is performed). I can know.

ここで、ユーザAからユーザBへ情報を伝送するケースを例にとって、図36を参照しながらLink Adaptationについて説明する。   Here, taking as an example a case where information is transmitted from user A to user B, Link Adaptation will be described with reference to FIG.

(1)AからBへの正味の情報伝送に先立ち、AからBへトレーニング・シーケンスを送信する。B側では、トレーニング・シーケンスを利用してSINRを測定する。 (1) Prior to the net transmission of information from A to B, a training sequence is transmitted from A to B. On the B side, SINR is measured using a training sequence.

(2)この測定結果をBからAに送信する。そして、Aは、このSINRを受信することで、AからBへの正味の情報伝送におけるビットレート(拡散率、符号化方法)を決定する。 (2) This measurement result is transmitted from B to A. A receives the SINR, and determines the bit rate (spreading rate, encoding method) in the net information transmission from A to B.

(3)AからBへ正味の情報伝送ではこのビットレートで送る。 (3) In net information transmission from A to B, send at this bit rate.

あるいは、Bは、伝播測定の結果に基づいてSINRを測定するだけでなく、SINRに基づいてさらにビットレート(拡散率、符号化方法など)を決定して、これをAに戻すようにしてもよい。この場合の手続きを図37を参照しながら説明する。   Alternatively, B may not only measure the SINR based on the result of the propagation measurement, but may further determine the bit rate (spreading rate, encoding method, etc.) based on the SINR and return this to A. Good. The procedure in this case will be described with reference to FIG.

(1)AからBへの正味の情報伝送に先立ち、AからBへトレーニング・シーケンスを送信する。B側では、トレーニング・シーケンスを利用してSINRを測定する。 (1) Prior to the net transmission of information from A to B, a training sequence is transmitted from A to B. On the B side, SINR is measured using a training sequence.

(2)Bは、測定されたSINRに基づいてさらにAからBへの正味の情報伝送におけるビットレート(拡散率、符号化方法)を決定する。そして、Bは、この決定内容をAに送信する。 (2) B further determines the bit rate (spreading rate, encoding method) in net information transmission from A to B based on the measured SINR. B then transmits this determination to A.

(3)AからBへ正味の情報伝送ではこのビットレートで送る。 (3) In net information transmission from A to B, send at this bit rate.

例えば、RTS/CTS(Request to Send/Clear to Send:送信要求/受信準備完了)付きCSMA などの自立分散ネットワーク方式でのRTS/CTSのプロセスでは、正味の情報の送信に先立ち、送信ノードであるAはRTSを送信し、受信ノードであるBがもしこのRTS受信してデータを受信可能であれば、その応答としてCTSを返す。AがもしCTSを受信できれば、それ以後のAからBまでの通信を実行する。   For example, in the RTS / CTS process in an autonomous distributed network method such as CSMA with RTS / CTS (Request to Send / Clear to Send), it is a transmission node prior to transmission of net information. A transmits RTS, and if B which is a receiving node receives this RTS and can receive data, CTS is returned as a response. If A can receive the CTS, the subsequent communication from A to B is executed.

RTS やCTSなどのメッセージもバースティに送信されるものである。したがって、上述した実施形態によれば、トレーニング・シーケンスをバーストに付加することにより、Link Adaptationを組み込むことが可能である。   Messages such as RTS and CTS are also sent to the bursty. Therefore, according to the above-described embodiment, it is possible to incorporate Link Adaptation by adding a training sequence to a burst.

F.A/Dコンバータ
本実施形態に係る伝播測定の装置構成によれば、受信信号を送信時と同じ周波数の搬送波で直交検波して、検出された受信信号のI(RxSignal I)及びQ(RxSignal Q)の各値を1GHzのチップ・タイミングでA/D変換したものを入力として、以後はデジタル処理とする。
F. According to the device structure of the propagation measurement according to A / D converter this embodiment, the received signal quadrature detection is made in the carrier of the same frequency as the time of transmission, the detected reception signals I (RxSignal I) and Q (RxSignal Q ) Are A / D converted at 1 GHz chip timing as input and thereafter digital processing.

このため、使用されるA/Dコンバータは、1GHzのサンプルレートが必要であり、この速度では多ビットのA/Dは実現が難しい。そこで、1ビットのA/Dを含む少ビットA/Dコンバータを採用することを考える。   For this reason, the A / D converter used requires a sample rate of 1 GHz, and it is difficult to realize multi-bit A / D at this speed. Therefore, consider adopting a small-bit A / D converter including 1-bit A / D.

図38には、1ビットA/Dコンバータの回路構成例を示している。RF受信部からのアナログ出力信号はアンプに入力され、信号レベルが所定値を越えるとDラッチに出力される。Dラッチは、1GHzのチップ・タイミングに同期してこの入力信号をA/D信号として出力する。   FIG. 38 shows a circuit configuration example of a 1-bit A / D converter. The analog output signal from the RF receiver is input to the amplifier, and is output to the D latch when the signal level exceeds a predetermined value. The D latch outputs this input signal as an A / D signal in synchronization with the chip timing of 1 GHz.

また、図39には、2ビットA/Dコンバータの回路構成例を示している。RF受信部からのアナログ出力信号は、+Vth、グランド、−Vthの各電位との間で差動増幅する各アンプに入力され、それぞれ電位差が所定値を越えると各Dラッチに出力される。そして、各Dラッチは、1GHzのチップ・タイミングに同期してこの入力信号を出力し、デコーダはこれらの出力を復号処理して2ビットのA/D信号として出力する。 FIG. 39 shows a circuit configuration example of a 2-bit A / D converter. The analog output signal from the RF receiver is input to each amplifier that differentially amplifies between + V th , ground, and −V th , and is output to each D latch when the potential difference exceeds a predetermined value. . Each D latch outputs this input signal in synchronization with 1 GHz chip timing, and the decoder decodes these outputs and outputs them as a 2-bit A / D signal.

本実施形態に係るUWB通信では直接スペクトラム拡散方式を組み合わせているので、仮に1ビットA/D変換であっても、逆拡散後には数ビットの解像度を得ることができる。   In the UWB communication according to the present embodiment, since the direct spread spectrum method is combined, even if 1-bit A / D conversion is performed, a resolution of several bits can be obtained after despreading.

特に少ビットのA/D変換の場合、拡散率を低くし高いビットレートで伝送したときには、解像度が十分でないことがある。このような場合、受信信号を直交検波して通常得られるI,Q成分をチップ・タイミングでA/D変換した信号に加えて、I,Q成分を互いにアナログ的に加減算して45degの回転を行なってからA/D変換した信号I',Q'を入力としてもよい。図40には、このようにして8位相を検出するA/Dコンバータの回路構成例を示している。この場合、8位相の分解能を持つA/Dコンバータとして位相トラッキングや復調に利用することができる。   Particularly in the case of A / D conversion with a small number of bits, the resolution may not be sufficient when the spreading factor is lowered and transmission is performed at a high bit rate. In such a case, the I and Q components normally obtained by orthogonal detection of the received signal are added to the signal obtained by A / D conversion at the chip timing, and the I and Q components are added to and subtracted from each other in an analog manner to rotate 45 degrees The signals I ′ and Q ′ that have been A / D converted after the execution may be input. FIG. 40 shows a circuit configuration example of an A / D converter that detects eight phases in this way. In this case, an A / D converter having a resolution of 8 phases can be used for phase tracking and demodulation.

図40に示すように、4系統のA/D変換された結果をみると、1ビットA/Dコンバータを用いたとしても位相方向が8段階の量子化がなされていることになるので、高速伝送時であっても位相補正の分解能を上げることができる。   As shown in FIG. 40, when the result of A / D conversion of four systems is seen, even if a 1-bit A / D converter is used, the phase direction is quantized in 8 steps, so that high speed is achieved. Even during transmission, the phase correction resolution can be increased.

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲の記載を参酌すべきである。   The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiment without departing from the gist of the present invention. That is, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and the contents described in the present specification should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the description of the scope of claims should be considered.

ガウス形状のモノサイクル・パルスの時間波形を示した図である。It is the figure which showed the time waveform of the Gaussian-shaped monocycle pulse. ガウス形状及び矩形のモノサイクル・パルスのパワー・スペクトル密度の周波数特性を示した図である。It is the figure which showed the frequency characteristic of the power spectral density of a Gaussian shape and a rectangular monocycle pulse. ガウス形状及び矩形のモノサイクル・パルスのパワー・スペクトル密度の周波数特性を示した図である。It is the figure which showed the frequency characteristic of the power spectral density of a Gaussian shape and a rectangular monocycle pulse. ウルトラワイドバンド通信システムにおける受信機の構成例(従来例)を示した図である。It is the figure which showed the structural example (conventional example) of the receiver in an ultra wide band communication system. 本発明の一実施形態に係る通信装置のRF送信機能モジュールの機能構成を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the function structure of the RF transmission function module of the communication apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図5に示したRF送信機能モジュールの動作特性を示したチャートである。6 is a chart showing operating characteristics of the RF transmission function module shown in FIG. 5. 図5に示したRF送信機能モジュールに対応するRF受信機能モジュールの機能構成を模式的に示した図である。FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a functional configuration of an RF reception function module corresponding to the RF transmission function module illustrated in FIG. 5. 直接スペクトラム拡散と組み合わせたUWB通信用の送受信機の構成を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the structure of the transmitter / receiver for UWB communication combined with the direct spread spectrum. 直接拡散の回路例を示した図である。It is the figure which showed the circuit example of direct spreading | diffusion. 送信シンボルをショートコードからなる拡散シーケンスで拡散する様子を示したチャートである。It is the chart which showed a mode that the transmission symbol was spread | diffused with the spreading | diffusion sequence which consists of a short code. 送信シンボルをロングコードからなる拡散シーケンスで拡散する様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that the transmission symbol was spread | diffused with the spreading | diffusion sequence which consists of long codes. 逆拡散の基本動作を行なうための機能ブロックを概念的に示した図である。It is the figure which showed notionally the functional block for performing the basic operation | movement of despreading. 受信信号を逆拡散するための動作を示したチャートである。It is the chart which showed the operation | movement for despreading a received signal. 逆拡散部の実際の回路構成例を示した図である。It is the figure which showed the actual circuit structural example of the de-spreading part. スライディング補正とトラッキングを行なうための機能構成を含んだ受信機のデジタル信号処理部分の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the digital signal processing part of the receiver containing the function structure for performing a sliding correction | amendment and tracking. スライディング補正を行なう様子を示したチャートである。It is the chart which showed a mode that sliding correction | amendment was performed. トレーニング・シンボルの1サイクルを例示した図である。It is the figure which illustrated one cycle of the training symbol. 伝播路測定部の装置構成を示した図である。It is the figure which showed the apparatus structure of the propagation path measurement part. 図18に示した伝播路測定回路中の逆拡散部の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the de-spreading part in the propagation path measuring circuit shown in FIG. 伝播測定部における基本動作の手順を示した図である。It is the figure which showed the procedure of the basic operation | movement in a propagation measurement part. 伝播測定部における測定結果を平均化するための回路構成を示した図である。It is the figure which showed the circuit structure for averaging the measurement result in a propagation measurement part. 測定した80ポイントにおける測定値の加算結果を示した図である。It is the figure which showed the addition result of the measured value in 80 points measured. 24シンボルのトレーニングの後にこれを反転したものを後に加えてなる48シンボルのトレーニング・パターンを例示した図である。It is the figure which illustrated the training pattern of 48 symbols formed by adding what inverted this after training of 24 symbols. 測定値を交互に加算又は減算して測定結果を平均化するための回路構成を示した図である。It is the figure which showed the circuit structure for averaging a measurement result by adding or subtracting a measurement value alternately. 移動平均により測定値を平均化する回路の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the circuit which averages a measured value by a moving average. 250ピコ秒単位でチップ・タイミングを前後(シフト)する機能構成を示した図である。It is the figure which showed the function structure which shifts chip | tip timing back and forth in a unit of 250 picoseconds. 4GHzの1/4分周器を1回だけ1/3又は1/5にして、±360degだけ位相を引き戻す様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that the 1/4 frequency divider of 4 GHz was made into 1/3 or 1/5 only once, and the phase was pulled back only ± 360deg. キャリアの位相補正をデジタル的に行なう様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that the phase correction of a carrier was performed digitally. 微細な解像度のパルス位相シフトを行なう回路構成を示した図である。It is the figure which showed the circuit structure which performs the pulse phase shift of a fine resolution. チップ・タイミングの位相誤差を検出する回路の構成を示した図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a circuit that detects a phase error of chip timing. 複素数I,Qの2乗を求め、BPSKのデータの不確定性を除去する様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that the square of the complex numbers I and Q was calculated | required and the uncertainty of the data of BPSK was removed. 位相回転回路の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the phase rotation circuit. マルチパス環境において測定した伝播特性の様子を示した図である。It is the figure which showed the mode of the propagation characteristic measured in the multipath environment. RAKE受信と組み合わせた伝播路測定部の装置構成を示した図である。It is the figure which showed the apparatus structure of the propagation path measurement part combined with RAKE reception. アンプ及びタイミング補償部の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of an amplifier and a timing compensation part. 受信側で伝播測定の結果を基に受信側で推定されるSINRに基づいて行なわれるLink Adaptationの手続きを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the procedure of Link Adaptation performed based on the SINR estimated on the receiving side based on the result of propagation measurement on the receiving side. 受信側で伝播測定の結果を基に受信側で推定されるSINRに基づいて行なわれるLink Adaptationの手続きを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the procedure of Link Adaptation performed based on the SINR estimated on the receiving side based on the result of propagation measurement on the receiving side. 1ビットA/Dコンバータの回路構成例を示した図である。It is the figure which showed the circuit structural example of the 1-bit A / D converter. 2ビットA/Dコンバータの回路構成例を示した図である。It is the figure which showed the circuit structural example of the 2-bit A / D converter. 8位相を検出するA/Dコンバータの回路構成例を示した図である。It is the figure which showed the circuit structural example of the A / D converter which detects 8 phases.

Claims (2)

ウルトラワイドバンド通信を行なう通信装置であって、
伝送帯域の中心となるキャリア周波数を生成する周波数生成部と、
該キャリア周波数を固定的に分周したチップレートで送信データを直接スペクトラム拡散する拡散処理部と、
該拡散された送信データを変調して矩形のベースバンド・パルスを生成し、該ベースバンド・パルスをさらに前記キャリア周波数で変調して得られるパルスからなる信号を生成するRF送信処理部を有し、
前記送信データの送信に先立ち、シンボル長毎に同一パターンを繰り返すショートコードからなるトレーニング・パターンを送信する、
ことを特徴とする通信装置。
A communication device for performing ultra-wideband communication,
A frequency generator that generates a carrier frequency that is the center of the transmission band;
A spread processing unit that directly spreads the transmission data at a chip rate obtained by fixedly dividing the carrier frequency ;
An RF transmission processing unit that generates a rectangular baseband pulse by modulating the spread transmission data , and further generates a signal including a pulse obtained by modulating the baseband pulse at the carrier frequency. ,
Prior to transmission of the transmission data, a training pattern consisting of a short code that repeats the same pattern for each symbol length is transmitted.
A communication device.
ウルトラワイドバンド通信を行なう通信方法であって、
伝送帯域の中心となるキャリア周波数を生成する周波数生成ステップと、
該キャリア周波数を固定的に分周したチップレートで送信データを直接スペクトラム拡散する拡散処理ステップと、
該拡散された送信データを変調して矩形のベースバンド・パルスを生成し、該ベースバンド・パルスをさらに前記キャリア周波数で変調して得られるパルスからなる信号を生成するRF送信処理ステップを有し、
前記送信データの送信に先立ち、シンボル長毎に同一パターンを繰り返すショートコードからなるトレーニング・パターンを送信する、
ことを特徴とする通信方法。
A communication method for performing ultra-wideband communication,
A frequency generation step for generating a carrier frequency to be the center of the transmission band;
A spread processing step for directly spectrum-spreading transmission data at a chip rate obtained by fixedly dividing the carrier frequency ;
RF transmission processing steps for generating a rectangular baseband pulse by modulating the spread transmission data and generating a signal composed of pulses obtained by further modulating the baseband pulse at the carrier frequency ,
Prior to transmission of the transmission data, a training pattern consisting of a short code that repeats the same pattern for each symbol length is transmitted.
A communication method characterized by the above.
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