CN101164267A - 码型发送装置以及码型接收装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种利用了以码序列的移位时间所表示的状态信息的通信系统。将输入数据变换成码脉冲串的移位时间发送的码型发送装置(1)具备:生成用于捕捉或者保持同步的同步信号的部件(80);以基于同步信号的定时生成顺序脉冲串的部件(50);使用顺序脉冲串,按照顺序,生成具有对应于输入数据所决定的移位时间的数据化码脉冲串的部件(70);以及以基于至少包含具有数据化码脉冲串的基本脉冲串的发送信号生成用脉冲串的信号,生成发送信号并送出的部件(70)。
Description
技术领域
本发明涉及用于使用表示码序列的脉冲串的移位时间来传输数据的码型发送装置以及码型接收装置。
背景技术
在使用以往的码序列的数据传输中,发送侧将数据分成多比特的块,与能够表示该块的多个种类的码序列或者将多个种类的码序列组合的多值电平的脉冲串对应,以该脉冲串对1次载波进行调制,生成1次被调制信号而发送。另一发面,接收侧采用M-ary直接扩散方式或者并行M-ary直接扩散方式,将检测信号所包含的1次被调制信号解调,并使用相关函数处理或匹配滤波器等检测调制信号的脉冲串,并通过逆映射电路算出数据,并且通过相关函数处理或者匹配滤波器来降低检测时的噪声的影响。
另外,以表示码序列的脉冲串对利用数据的比特流进行调制的1次被调制信号进行扩散调制后发送,并且,接收侧采用进行1次被调制信号的解调和反扩散解调,根据其算出数据的直接扩散方式,并且采用利用反扩散分离数据脉冲,同时,使窄频带噪声扩散至频带外,从而减轻信号检测时的噪声的影响的直接频谱扩散方式(DS-SS:Direct Sequence-Spread Spectrum)。
另外,为了在多元连接环境下使用,在发送侧采用直接扩散方式,即对源数据实施直接交织(interleave),并以进行交织后的信号对各个不同频率的副载波进行1次调制,进而,以共同的码脉冲串进行1次被调制信号的扩散,生成扩散被调制信号,将该信号复用发送,另一方面,接收侧对检测信号进行反扩散,接着进行反交织,检测1次被调制信号,并由此算出源数据,谋求延迟分散大的通信路径中的前后的数据干扰的减轻。另外,还采用取代将源数据进行交织而实施S/P(串并行)变换的方法。反扩散以及定域保持同步进行处理,发送由相对于数据信号或者该被调制信号进行串行前置的、表示单一的码序列的脉冲串构成的同步信号,接收侧检测该同步信号,捕捉同步,并且如果同步确立,则进行同步的保持。
直接扩散方式为使用码序列对频带进行码分割的CDMA(Code DivisionMultiple Access:码分多址)方式,多个用户共用频带同时进行通信。而且,采用FH(Frequency Hopping:跳频方式),即通过根据码脉冲串,在时间上使由通过码元调制的1次被调制信号所调制的传输频率跳跃(hopping),使频谱扩散发送,并且,接收侧根据跳跃类型检测信号,算出源数据。跳频方式采用这样的码序列,即该码序列为,通过使频率跳跃,实现衰落以及其它域间干扰的减轻,并且降低多个用户的信号碰撞(hit)的概率的码序列。
在DS-SS以及FH所使用的M码序列(Maximum Length Code)采用Gold码序列、嵩码序列(KAZAMI Code)等2值以及多值码序列。
另外,采用脉冲传输方式,即分割频带,并以多值脉冲对各个窄频带的副载波进行调制、且复用发送的频率分割方式。在该方式中,有邻接的窄频带的载波正交的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:正交频分复用)方式,使用于数字视频传输和无线LAN等。OFDM以在发送侧将数据的比特流变换成并行数据而得到的复数数据、对各窄频带的复载波进行调制复用,并使用其实数分量(I分量)和虚数分量(Q分量),进行正交调制并进行复用,从而生成发送信号。由于装置的结构变得简单等,取代在每个窄频带以复数数据对复载波进行调制,而采用IDFT(Inverse Discreete FourierTransform:逆离散傅立叶变换)用于生成发送信号,并还使用统一从并行数据生成被调制信号的装置。
接收侧对该检测信号进行正交调制,使用得到的实数分量以及虚数分量,对每个窄频带进行解调,并将该解调信号变换成串行信号,得到数据的比特流。由于使装置的结构变得简单,还统一使用这样的装置,即该装置使用从检测信号得到的实数分量以及虚数分量,通过FFT(Fast Fourier Transform:高速傅立叶变换)处理,得到各窄频带的解调信号。
并且,在OFDM的调制中采用多值QAM(Quadrature AmplitudeModulation:正交振幅调制)、QPSK(Qudrature Phase Shift Keying)、DQPSK(Differential QPSK)等。另外,在OFDM中,在发送信号间设置保护间隔(guaid interval),防止多路径产生的波形失真。
在其它的脉冲传输中,采用利用表示数据的多值电平的脉冲对具有正交分量的载波进行线性调制的多值QAM、组合OFDM和多值QAM的ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line:非对称数字用户线路)通信中的DMT(Discrete Multiple Tone)方式等。
另一方面,在使用超宽频带宽度的UWB(Ultra Wide Band:超宽频带)传输中,采用如下方式,即使用微波频带以及准毫米波频带,采用数百皮秒左右的时间范围的冲击脉冲来传输信息的冲击无线电发送方式、在传输中使用500MHz以上的频带宽度的方式、将从3.1GHz到10.6GHz的频带进行14分割成约500MHz的频带宽度,构成5信道的逻辑电路并使用OFDM的MB-OFDM(MultiBand-OFDM)方式、表示相对中心频率的使用频带宽度的比频带宽度为20%以上的方式等。另外,在UWB中,以IEEE802.15 TG3a推进标准化。
无论在哪种传输方式中,在1次调制或者调制中,采用BPSK(BinaryPhase Keying)、PSK(Phase Shift Keying)、DPSK(Differential Phase ShiftKeying)等2值脉冲调制或者由多值脉冲进行的线性调制。
在以高频进行动作的RFIC标签(tag)(高频IC标签)中,有具有利用输入信号以电磁感应供电的存储数据的存储器的读取专用标签、包含电源和微处理器并具有数据处理功能的标签。它们都是输入单元和输出单元共用天线电路,使用比特数据作为数据。并且,这些标签为了进行比特数据的写入,存储数据,同时读出数据而采用RFIC标签用读/写器。
关于以上说明的以往技术,可以参照以下的非专利文献1~10。
非专利文献1:スペクトル拡散通信とその応用(频谱扩散通信及其应用)、丸林元他、電子情報通信学会
非专利文献2:デイジタル無線通信変復調(数字无线通信调制解调)、斉藤洋一、電子情報通信学会出版
非专利文献3:Ultra-Wideband無線通信用送受信回路に関する研究(关于Ultra-Wideband无线通信用发送接收电路的研究)、寺田崇秀他、2004/4/8第1回シリコンアナログR F研究会
非专利文献4:次世代無線通信技術UWBその実力を検討する(研讨下一代无线通信技术UWB及其实力)、Nicholas Cravott、EDN Japan 2003.1
非专利文献5:スペクトラム拡散通信(频谱扩散通信)、山内雪路、東京電機大学出版局
非专利文献6:デイジタル放送の技術とサ一ビス(数字广播技术及其服务)、山田 宰編著、コロナ社出版、146-161ペ一ジ
非专利文献7:デイジタルワイヤレス伝送技術(数字无线传输技术)、三瓶政一著、ピアソン·エデユケ一ション出版
非专利文献8:UWB、ウイキペデイア(Wikipedia)
非专利文献9:IEEE802.15 TG3a、IEEE規格(标准)
非专利文献10:ユビキスタ技術 ICタグ(泛在技术IC标签)、宇佐美光雄、他、オ一ム社
发明内容
发明要解决的问题
在使用以往的码序列的数据传输中,存在由于以码序列的移位时间所表示的状态信息未被利用而通信资源未被有效利用这样的问题。另外,该传输方式存在这样的问题,即高速的数据传输很难,并且在增大以比较容易进行高速化的多值M-ary方式发送的数据块时,就需要多个码序列,特别地,由于接收侧的运算处理以及装置的结构变得复杂,所以使用被限定在比较低速的数据传输中。
进而,其原因在于,在以码脉冲串扩散数据脉冲从而传输的直接扩散方式中,利用反扩散处理不能充分地将热噪声等宽频带噪声扩散至信号频带外,而且,在M-ary传输中,在相关函数运算或匹配滤波处理中,需要使用多个可以充分地除去窄频带噪声和热噪声等的、具有大的码长度的不同的码序列,所以,在检测上需要长时间且降低处理速度,同时使装置的结构变得复杂。因此,存在这样的问题,即在有窄频带噪声以及宽频带噪声的环境下,利用这些方法来降低噪声的影响、实现足够的传输速度比较困难。
另一方面,在跳频方式下,由于对每个跳跃码片检测由基于数据的脉冲流所调制的跳跃被调制信号构成的发送信号来进行判定,所以,检测信号的S/N比未被改善,难以传输多值电平的数据并使速度增大。
另外,在线性脉冲调制方式下,存在这样的问题,即所传输的信息量与振幅值的比特量成比例,相对于振幅值的增加,传输速度的增大缓慢,所以,难以进行高速传输,而且,在脉冲的检测过程中,不能够充分地改善S/N比。
另外,在衰减大的传输路径中,存在这样的问题,即由于在数据算出时,不能除去近端漏话或热噪声等噪声的影响,所以传输距离受限制。
另外,在传输冲击脉冲串或以冲击脉冲串所调制的冲击脉冲被调制信号的UWB传输中,存在这样的问题,即由于宽频带噪声,而冲击脉冲宽度以及由其产生的速度受限制,未实现充分的传输速度。
本发明用于解决这些问题而提出,其目的在于提供一种利用以码序列的移位时间所表示的状态信息的码型发送装置以及码型接收装置。
用于解决问题的手段
本发明中,发送侧将数据变换成码脉冲串的移位时间来发送,另一方面,接收侧将移位时间作为定域脉冲进行检测,并使用该移位时间来算出数据。通过使用移位时间,利用码脉冲串的状态信息。
发送侧生成用于捕捉或者保持同步的同步信号,同时,以基于该同步信号的定时生成顺序脉冲串,使用该顺序脉冲串,按照顺序生成具有对应于输入数据所决定的移位时间的数据化码脉冲串,并且,以基于包含至少具有数据化码脉冲串的基本脉冲串的发送信号生成用脉冲串的信号,生成发送信号从而送出。
发送信号生成用脉冲串可以使用被进行纠错编码的数据以及/或者被纠错编码的脉冲串来构成。进而,发送信号生成用脉冲串其构成可以为,具有帧并进行分组传输。
基于该发送信号生成用脉冲串的信号至少包含:复用基本脉冲串、基于复用基本脉冲串所生成的冲击脉冲串、复用基本脉冲串的码片被变换成2进制数所生成的比特流的脉冲串、复用基本脉冲串的码片被进行2进制变换并被编码的比特流的脉冲串、基于这些比特流的脉冲串生成的冲击脉冲串、以这些信号进行调制的被调制信号、使用这些脉冲串的OFDM被调制信号、以及以这些脉冲串调制进行跳跃的频率的跳跃信号,发送装置以及接收装置其构成为使用这些中的任意一个。
接收侧与发送侧相对使用,且接收发送信号,进行数据的算出。并且,从检测发送信号所得到的检测信号中,检测包含数据化码脉冲串的信号,使该信号的数据化码脉冲串进行定域,从而检测定域脉冲的移位时间,使用所述移位时间,算出数据。发送信号如果是被进行纠错编码的数据、使用基本脉冲串或者复用基本脉冲串生成的信号,则接收侧进行纠错解码,算出源数据。进而,本发明可以具备用于除去数据化码脉冲串的检测时以及/或者定域脉冲的检测时的干扰噪声的部件。
另外,包含数据化码脉冲串的信号,是指包含以数据化码脉冲串、数据化码脉冲串进行调制的被调制信号的信号,但是并不限于此。
本发明所指的信号的定域是指,算出包含作为表示码序列的脉冲串的码脉冲串的信号、和作为表示由局部产生的相同的码序列的局部码脉冲串的之间的相关函数,生成对表示相关函数的偏差的参数的轴(τ轴)上利用该码序列赋予特长的脉冲串,或者,将码脉冲串输入到使用相同的码序列构成的匹配滤波器,从而生成对变量轴上利用该码序列赋予特长的脉冲串。作为该变量,包含时间以及码脉冲串的移位时间,但并不限于此。在定域方面使用周期长度的码脉冲串。
本发明的由数据信号构成的发送信号为,基于发送信号生成用脉冲串生成的冲击脉冲串、该被调制信号、由发送信号生成用脉冲串构成的脉冲串、该被调制信号、具有由发送信号生成用脉冲串进行调制的1次被调制信号的被调制信号、利用由发送信号生成用脉冲串进行调制的1次被调制信号所调制的2次被调制信号、副载波被以发送信号生成用脉冲串进行调制的正交频率分割复用信号、或者利用由发送信号生成用脉冲串所调制的1次调制信号调制进行跳跃的载波频率的跳跃被调制信号的其中任意一种,但是并不限于此。
本发明所使用的1次调制中,对于复用基本脉冲串以及该冲击脉冲等振幅信息的传输,使用任意一种的线性调制方式或FM调制方式等传输振幅信息的方式。在线性调制方式中,例如有APSK、AM等,但是并不限于此。另一方面,在复用基本脉冲串的码片被变换成2进制数的2值脉冲的调制中,在进行比特变换的比特流的调制中,使用包含BPSK的PSK、FSK、ASK、AM、FM等、用于传输2值脉冲的任意一种调制方式。
本发明中所指的同步信号是用于传送同步信息的信号。在接收侧,在从数据信号捕捉或者保持同步的情况下,数据信号被当作同步信号。
另一方面,数据信号为传送数据信息的信号,至少包含传送数据的冲击脉冲串、脉冲串、以及以这些当中的其中一个调制的被调制信号。冲击脉冲是平均值为零的孤立波,表示具有多个峰值的短时间宽度的孤立波、或者以短时间宽度的单一矩形脉冲所调制的平均值为零的进行孤立的被调制波,但是并不限于此。
本发明所指顺序脉冲串为,码序列的种类与顺序建立了对应的码脉冲串,或者具有按升序或者降序变化的移位时间或者具有以规定的顺序变化的移位时间、且该移位时间与顺序建立了对应的码脉冲串。
在顺序脉冲串由与数据化码脉冲串不同的码序列构成的情况下,数据化码脉冲串的码长度为N、数据化码脉冲串的码片宽度与顺序脉冲串的码片宽度的比为K的复用基本脉冲串1组的顺序附加,使用码长度为KN的码序列来进行,并且,在复用度的增加量每超过KN时,新分配1种类来进行。即,码序列的种类的需要数在复用度为m时,使用高斯符号,变成1+[m/(KN)]。
另一方面,顺序脉冲串在对配置在时间轴上的码长度为N、码片宽度比为K的p组的复用基本脉冲串进行顺序附加中,对各个复用基本脉冲串分配需要数量的码长度为KN的不同的码脉冲串来进行,或者反复分配相同的码序列的组来进行也可以。或者,分配1+[m/(pKN)]具有pKN的码长度的码脉冲串来进行也可以。
另外,本发明的基本脉冲串乘积基本脉冲串,该乘积基本脉冲串包含对顺序脉冲串被进行数据化后的数据化顺序基本脉冲串或者数据化码脉冲串、乘以顺序脉冲串的脉冲串。进而,在接收侧,在从复用基本脉冲串按顺序检测出可进行定域的脉冲串的情况下,该基本脉冲串可以包含为了减轻来自其它的基本脉冲串的干扰进行调节的、具有正或负的极性并按顺序决定的调节脉冲。或者,该调节脉冲可以为了减轻检测定域脉冲时的干扰噪声而进行调节。
通过使用调节脉冲,减轻数据算出过程中的内部干扰噪声。另外,通过使用乘积基本脉冲串,具有发送信号生成用脉冲串被进行均衡化的向量,数据算出时的窄频带噪声以及干扰噪声被降低。
进而,通过使用基本脉冲串,利用按照由顺序脉冲串所示的顺序的数据化码脉冲串进行数据传输,抑制码序列的种类的增加。或者,如果是单一的基本脉冲串或者干扰轻微的构成的复用信号,则可以设定成利用调节脉冲的振幅值和数据化码脉冲串的移位时间来表示数据量。通过使用调节脉冲,定域脉冲具有由调节脉冲所决定的极性。
特别地,在使用复用乘积基本脉冲串的情况下,在接收侧从所接收的发送信号的检测信号中检测发送信号生成用脉冲串,乘以顺序脉冲串,并进行滤波,接着,使包含被滤波后的数据化码脉冲串的信号进行定域,将该移位时间检测为定域脉冲,并使用该移位时间来算出数据。通过对所检测的发送信号生成用脉冲串乘以顺序脉冲串,分离出数据化码脉冲串,同时,扩散了包含内部干扰噪声的噪声,以数据化码脉冲串的码片宽度与顺序脉冲串的码片宽度的比例,改善信号能量与噪声能量的比,进而,利用定域,数据化码脉冲串被变换成定域脉冲,同时降低包含干扰噪声的窄频带噪声以及热噪声等宽频带噪声的影响,所以改善定域脉冲的峰值中的定域脉冲能量与噪声能量的比。上述的噪声能量可以是定域脉冲的峰值时刻下的定域信号的方差的平方。定域信号为包含数据化码脉冲串的检测信号被进行定域的信号。
本发明所指的码片,是构成码脉冲串的基本宽度的脉冲,码长度为N的码脉冲串由N个码片构成。另外,乘积基本脉冲串的码片数为相乘的顺序脉冲串的码片数。另外,复用基本脉冲串具有与该基本脉冲串相等的数量的码片,各个码片具有基本脉冲串被复用所决定的振幅值。而且,码片的宽度为码片宽度,码片宽度的倒数为码片速度。另外,频率跳跃中的码片为跳跃的时间间隔。
本发明的数据为源数据或者被进行纠错编码的源数据。被进行纠错编码的源数据在纠错后被变换成N进制m位,或者在被变换成N进制m位后进行纠错。被进行纠错后的源数据根据数据化码脉冲串的定域脉冲的移位时间进行解码。基本脉冲串可以是与码片相关地进行纠错编码的脉冲串,同样地,复用基本脉冲串可以与码片相关地被进行纠错编码。被进行纠错编码后的基本脉冲串以及被进行纠错编码后的复用基本脉冲串,优选在接收侧解码后,分离出数据化码脉冲串。
同步信号是传送同步信息的信号,该同步信息为同步用的定时冲击脉冲串、定时脉冲串、或者作为表示码序列的码脉冲串等。另一方面,在从构成数据信号的脉冲串捕捉或者保持同步的情况下,作为同步信号使用数据信号。
作为数据信息发送用的发送信号的数据信号为如下的信号:基本脉冲串、复用基本脉冲串、由复用基本脉冲串的码片被变换成比特所得到的比特流或者被进行比特变换并被编码得到的比特流的脉冲串构成的发送信号生成用脉冲串、基于发送信号生成用脉冲串生成的冲击脉冲串、以这些信号进行调制的被调制信号或者被复用的被调制信号,但是并不限于此。
本发明的顺序通过顺序脉冲串来表示。基本脉冲串为与顺序对应、同时包含数据化码脉冲串的脉冲串,如果数据化码脉冲串为由顺序脉冲串构成的数据化顺序脉冲串,则为数据化顺序脉冲串或者作为对其乘以了调节脉冲的脉冲串的数据化顺序基本脉冲串,另一方面,如果顺序脉冲串和数据化码脉冲串为不同的脉冲串,则为数据化码脉冲串和与其相乘的顺序脉冲串、或者作为对该积乘以调节脉冲的脉冲串的乘积基本脉冲串。
在检测数据化码脉冲串的定域脉冲时,为了降低内部干扰,优选乘以互相关值的绝对值小的码脉冲串来构成。另外,在非同步的多元连接环境下所使用的装置中,优选使用除了互相关值,部分相关值或者部分相关值小的码脉冲串。
基本脉冲串的1次载波调制,将1次载波以数据化码脉冲串或者数据化码脉冲和调节脉冲相乘的脉冲串进行调制,接着,对该信号乘以顺序脉冲串,或者将1次载波以基本脉冲串进行调制来进行,但是并不限于此。在以基本脉冲串对载波进行调制的情况下也一样。即,信号中所包含的至少数据化码脉冲串和顺序脉冲串相乘构成脉冲串,无论乘积的顺序如何,都形成基本脉冲串。另外,发送信号可以是发送同步信号的信号。
调节脉冲是在从复用基本脉冲串检测数据化码脉冲串时,为了降低来自其它的基本脉冲串的干扰进行调节的、按顺序决定的脉冲。或者,该调节脉冲取代降低检测数据化码脉冲串时的干扰,而是为了降低来自检测定域脉冲时的其它的基本脉冲串的干扰而进行调节的脉冲。
本发明的干扰,包含热噪声等宽频带噪声、以及作为给检测信号区分地带来影响的块噪声,但是并不限于此。干扰噪声被分类成内部干扰噪声和外部干扰噪声。内部干扰噪声为,在从复用基本脉冲串分离出数据化码脉冲串进行检测时以及检测定域脉冲时,从其它的基本脉冲串产生的噪声。另一方面,在外部干扰噪声中包括,由在多元连接环境下同时使用的相对使用的码型发送装置以外的装置产生的干扰噪声。
发明的效果
本发明起到如下所述的效果。
通过将数据变换成码脉冲串的移位时间,可以利用码脉冲串的状态信息,并可以有效利用通信资源。
可以将数据通过码序列的移位时间和码序列的种类来表示,从而构成复用基本脉冲串,并能够削减使用的码序列的种类。
通过顺序脉冲串的导入,可以复用包含数据化码脉冲串的基本脉冲串。通过使用将由数据被变换成移位时间的数据化码脉冲串、和与其相乘的高速顺序脉冲串构成的基本脉冲串复用得到的复用脉冲串,可以进行数据化码脉冲串的分离中的反扩散以及定域脉冲的检测中的定域的导入,利用反扩散至少降低内部干扰噪声,同时,利用定域,降低包含内部热干扰噪声的窄频带噪声以及包含热噪声的宽频带噪声的影响。另外,通过使用调节脉冲,降低内部干扰噪声,并实现良好传输质量的传输。
在超宽频带传输、脉冲传输、被调制信号传输、跳跃传输等其中任意一种传输方式中,在接收侧分离出码脉冲串进行定域,将移位时间检测为脉冲,所以降低放大器等产生的非线性失真的影响。
通过使用将基本脉冲串复用的数据信号,传输速度使用对数码长度(log2N)和复用度(m)、码片速度l/Tc,变成m/(TcKN)log2N(比特/秒),所以,实现了与复用度成比例的传输速度。另外,该式是对将m除以(TcKN)后的式子乘以log2N后的式子,也表示为(mlog2N)/(TcKN)。该传输速度在将复用度m增大时,比传输振幅为m的脉冲的脉冲传输时的传输速度、l/(Tc)log2m大,并且单调地增加,所以与脉冲传输方式相比,变得高速。进而,与窄频带噪声相关地改善与码片速度比K相等的S/N比,并且,对于窄频带噪声和宽频带噪声与码长度成比例地进行改善,所以,与脉冲传输相比,改善了传输质量。其结果,高速传输的同时,实现了信道容量的大规模化。
移位时间将数据化码脉冲串进行定域来检测,所以除了改善定域脉冲的峰值时刻的(定域脉冲的峰值功率)与(噪声功率)的比,还将S/N比要求度低的脉冲检测应用在S/N比被改善的定域脉冲,提高传输质量。
可以对源数据、基本脉冲串以及/或者复用基本脉冲串进行纠错编码,实现错误率的降低,同时提高隐匿性。
利用相乘后的顺序脉冲串,能够构成大规模的顺序,并可以增大数据信号所包含的基本脉冲串的复用度。另外,增大在多元连接环境下可使用的装置数。
由于降低噪声的影响、增大定域脉冲的检测时的S/N比的余裕度,所以传输距离被扩大。
在包含OFDM的频带分割方式中,发送信号生成部件其构成为,对每个频带进行发送功率、相位等控制,由于对传播特性不均匀的传输系统也能够对应,所以可以使用于对伴随对每个窄频带不同的反射、衰减、干扰、热噪声等的无线传输系统以及有线传输系统的传输中。另外,在OFDM中所使用的频带宽度可以为500MHz以上。另外,表示在频带宽度占有的信号频谱的宽度的比例的比频带宽度可以为20%以上。
S/N比的改善率为(反扩散产生的S/N比的改善率K)×(定域产生的S/N比的改善率R),对于窄频带噪声,可以得到反扩散和定域的相乘效果。例如,在K=50倍、R=50倍的情况下,对窄频带噪声的改善率为2,500倍(34dB)。S/N被改善的结果,与使用以往的ADSL或多值QAM等的无线通信等数据传输相比,实现通信距离的扩大。另外,通过使用基于调节脉冲和定域脉冲的消除器,降低内部干扰噪声和其它域间干扰噪声,能够增大多元连接数量。
由于大的S/N比的改善率,本发明提高平均频率的传输速度(比特/秒/Hz)。即,S/N比被改善的同时,实现与基本脉冲串的复用度m成比例的信息量的传输速度。例如,与使用在以往的ADSL等的DMT相比,速度比存在与m/log2m成比例的关系,m比一定值大时,变得比1大,且一样地增加。详细来说,以A为常数,将速度比以Am/log2m来表示,则如果m=28,则速度比为32A,如果m=214,则约为1、100A。设码长度为15、K=50I、I信道以及Q信道的复用度分别为m=214,则本发明的平均每码片所传送的信息量得到2×4×214/15/50=170(比特/码片),另外,该传输速度将码片宽度作为Tc,约为2×4×214/15/50/Tc=170/Tc(比特/秒)。如果码长度为7,且设K=20、并I信道以及Q信道的复用度分别为m=214,则平均每码片的信息量为约2×3×214/7/20=约700(比特/秒),传输速度为2×3×214/7/20/Tc=约700/Tc(比特/秒)。这可以使用15比特以上的A/D变换器或者CCD存储器来实现,所以,适合于将使用DMT且使用各信道的数据的大小为8比特、约250的bin的ADSL以及VDSL等进行高速化。
另外,如本领域技术人员周知,如果是采样所取得的码脉冲串信号,优选评价对噪声的再现性的影响。将分离出的数据化码脉冲串信号进行定域,使用从该定域信号算出的定域脉冲的平方,评价(定域脉冲的峰值能量值)对(定域信号的方差的平方)的方法,是一例定域脉冲的优选的评价方法。
通过将复用基本脉冲串的振幅值变换成2进制数来进行脉冲传输,传输速度变为(mlog2N)/(TcKNlog2m)(比特/秒),与现有的脉冲传输相比,可以将数据高速传输,并且,保持脉冲传输的S/比。复用基本脉冲串是将对数据化码脉冲串至少乘以顺序脉冲串的基本脉冲串进行复用的脉冲串。
另外,通过存储该2值脉冲,表示存储介质的平均每存储单元的存储信息量的存储率(比特/单元)以(mlog2N)/(KNlog2m)(比特/单元)来表示,可以进行大容量化。在本发明中,从数据生成复用基本脉冲串,并将该码片进行2进制变换而存储的方法成为分布存储方式(distributed memorization)。作为一例,分布存储方式中的单元存储效率B,例如如果是m=216、K=20、N=7,则为约94(比特/单元),在以Bc表示以往的存储方式的单元存储率时,与Bc=1(比特/单元)相比,变为大约94倍。
附图说明
图1是表示构成本发明的发送侧的码型发送装置的一个实施方式的图。
图2是例示图1的纠错编码部件的图。
图3是例示使用冲击脉冲、脉冲、其中任意一个进行的调制或者跳跃调制方式的、图1的数据化码脉冲串生成部件的图。
图4是例示使用OFDM方式中的并行调制、正交调制或者跳频调制的、图1的数据化码脉冲串生成部件的图。
图5是例示使用流调制方式、冲击脉冲方式、跳频方式等的、OFDM调制中的图1的数据化码脉冲串生成部件的图。
图6A是例示具有图3的数据化码脉冲串生成部件、并且使信号的振幅成线性的、图1的发送信号生成部件的图。
图6B是表示具有图3的数据化码脉冲串生成部件、以2进制变换的脉冲串进行调制的、图1的发送信号生成部件的其它例子的图。
图7A是例示使用正交调制方式的、图1的发送信号生成部件的图。
图7B是例示使用以进行2进制变换的脉冲串进行调制的正交调制方式的、图1的发送信号生成部件的图。
图8A是例示使用流调制的OFDM方式中的、图1的发送信号生成部件的图。
图8B是表示使用以进行2进制变换的脉冲串进行调制的流调制的OFDM方式中的、图1的发送信号生成部件的其它例子的图。
图9A是例示使用并行调制方式的OFDM方式中的、图1的发送信号生成部件的图。
图9B是表示使用以进行2进制变换的脉冲串进行调制的串行调制的OFDM方式中的、图1的发送信号生成部件的例子的图。
图10A是例示δ延迟r-复用方式的、图1的发送信号生成部件的图。
图10B是表示以进行2进制变换的脉冲串进行调制的UWB中的、图1的发送信号生成部件的其它例子的图。
图11A是例示对UWB使用频带分割进行流调制的、图1的发送信号生成部件的图。
图11B是表示对UWB使用OFDM以δ延迟r-复用信号进行流调制的、图1的发送信号生成部件的其它例子的图。
图11C是表示对UWB使用OFDM以δ延迟r-复用信号进行并行调制、图1的发送信号生成部件的其它例子的图。
图12(a)是例示跳频方式的码型发送装置中的、图1的发送信号生成部件的图,图12(b)是例示在DPSK调制方式中生成插入到信号控制单元和1次调制单元之间的DPSK信号的电路的图。
图13是表示与图1的码型发送装置相对的、构成本发明的接收侧的码型接收装置的一个实施方式的图。
图14A是例示图13的检测单元的图。
图14B是例示图13的检测单元的图。
图14C是例示图13的检测单元的图。
图14D是例示图13的检测单元的图。
图14E(a)是例示使用跳频方式的、图13的码型接收装置中的检测部件的图,图14E(b)是例示图14E(a)所示的检测部件的延迟检波单元的图,图14E(c)是例示使用合成器(synthesizer)的跳频方式中的、图13例示的码型接收装置的检测部件的图。
图15是例示使用正交调制方式的、图13的可定域信号检测部件的图。
图16是例示利用使用流调制的OFDM方式的、图13的可定域信号检测部件的图。
图17是例示使用并行调制的OFDM的、图13的码型接收装置的可定域信号检测部件的图。
图18A是例示单一载波被调制信号的、图13的码型接收装置的可定域信号检测部件的图。
图18B是例示与具有使用正交调制方式的发送信号生成部件的码型发送装置相对使用的、本发明的码型接收装置的同步部件和可定域信号检测部件的图。
图19是例示具有图13的码型接收装置互相关型消除器的可定域信号检测部件和同步部件的图。
图20是例示在可定域信号检测部件包含模块解调单元且在定域脉冲检测部件包含消除器的、图13的码型接收装置的图。
图21是例示与UWB方式的码型发送装置相对使用的、图13的码型接收装置的可定域信号检测部件的图。
图22是例示具有使用复制器(replica)的消除器单元、与UWB方式的码型接收装置相对使用的、图13的码型接收装置的码型的可定域信号检测部件的图。
图23A是例示与在UWB传输中使用流调制的OFDM方式的码型发送装置相对使用的、图13的码型接收装置的可定域信号检测部件的图。
图23B是例示与在UWB传输中使用流调制的OFDM方式的码型发送装置相对使用的、图13的码型接收装置的可定域信号检测部件的图。
图23C是例示与在UWB传输中使用并行调制的OFDM方式的码型发送装置相对使用的、图13的码型接收装置的可定域信号检测部件的图。
图24A是例示与使用冲击脉冲、脉冲或者单一载波被调制信号的码型发送装置相对的、图13的码型接收装置的定域脉冲检测部件的图。
图24B是例示与使用正交调制方式的码型发送装置相对使用的、图13的码型接收装置的定域脉冲检测部件的图。
图25是例示与OFDM的码型发送装置相对使用的、图13的码型接收装置的定域脉冲检测部件的图。
图26A是例示与使用冲击脉冲、脉冲或者单一载波被调制信号的码型发送装置相对使用的、图13的码型接收装置的数据算出部件的图。
图26B是例示与使用正交调制方式、并行调制的OFDM方式或者并行UWB方式的码型发送装置相对使用的、图13的码型接收装置的数据算出部件的图。
图27是例示与使用了流调制的OFDM方式的码型发送装置相对使用的、图13的码型接收装置的数据算出部件的图。
图28A是例示应用了本发明的RFIC标签的图。
图28B是例示应用了本发明的RFIC标签的图。
图29是例示应用了本发明的RF读/写器的图。
图30(a)~(g)是表示图1的码型发送装置和图13的码型接收装置的各部分的动作波形的图。
图31(a)是表示使用了流调制方式的图1的码型发送装置中的I信道用以及Q信道用的复用单元的输出信号的图,图31(b)是表示相对使用的图13的码型接收装置中的FFT电路的各窄频带的I信道信号波形以及Q信道信号波形的图。
图32A是表示图9A的S/P变换单元的输入波形的图。
图32B是表示图9A的IDFT单元的并行输入信号波形的图。
图33A(a)~(d)是表示δ延迟r-复用方式的UWB传输中的图1的码型发送装置的各部分的信号波形的的图,图33A(e~h)是表示与其相对使用的图13的码型接收装置的各部分的信号波形的图。
图33B(a)~(e)是表示使用已进行2进制变换的脉冲串的UWB传输中的、至图1的码型发送装置的复用信号生成的各部分的信号波形的图。
图33C是例示通过具有图10B的图1的码型发送装置的比特流变换单元将图33A的(e)的波形变换成2进制数获得的2值脉冲的图。
图33D是例示由通过具有图10B的图1的码型发送装置的冲击脉冲化单元在图33C的波形的转变区生成的冲击脉冲构成的信号波形的图。
图34A是表示具有图11B的码型发送装置的r-复用单元的信号波形的图。
图34B是表示具有图11B的码型发送装置的δ脉冲单元的信号波形的图。
图34C是表示具有图11B的码型发送装置的IDFT单元的输入信号波形的图。
图34D是表示具有图23B的码型接收装置的FFT单元的输出波形的图。
图35A是表示具有图11C的码型发送装置的r-复用电路的输出波形的图。
图35B是表示具有图11C的码型发送装置的δ脉冲电路的输出波形的图。
图35C是表示具有图11C的码型发送装置IDFT的输入波形的图。
图35D是表示具有图23C的码型接收装置的FFT电路的输出信号波形的图。
图36A是表示一例具有比特变换单元的码型发送装置、RFIC标签、RF读/写器、存储介质写入/读取装置的比特变换单元的复用基本脉冲串波形的图。
图36B是例示比特变换单元的数据格式的图。
图36C是表示获得的比特流的图。
图37是例示应用了本发明的存储介质写入/读取装置的图。
图38(a)是表示图1的码型发送装置中的发送动作流程的图,图38(b)是表示基站的动作流程的图,图38(c)是表示图13的码型接收装置中的接收动作流程的图。
图39A是说明图38的步骤01007的图。
图39B是说明图38的步骤03008的图。
具体实施方式
在本发明中,发送侧根据数据按顺序设定码脉冲串的移位时间,从而生成作为数据化的码脉冲串的数据化码脉冲串,基于作为包含该数据化码脉冲串的脉冲串、即发送信号生成用脉冲串,生成发送信号并发送,接收侧从检测发送信号获得的检测信号检测数据化符号脉冲串,并检测该移位时间算出数据。
发送信号由冲击脉冲、脉冲、或者冲击脉冲或者脉冲的被调制信号构成,可以包含基于表示复用基本脉冲串或者被变换成2进制数的复用基本脉冲串的2值脉冲生成的信号,而且,被调制信号也可以是包含1次被调制或者1次被调制和2被调制的信号。1次被调制虽然是由数据化码脉冲串或者基本脉冲串进行的1次载波的被调制信号,但是并不限于此。如本领域技术人员公知那样,在对作为码片的矩形脉冲进行频带限制的情况下,优选如下这样构成滤波器,在成为脉冲的中心的采样点处表示脉冲的振幅,在至少除此之外的采样点处振幅为0的ISI(Inter Signal Interference:码间干扰)解除(free)。并且,被调制信号优选通过利用ISI解除这样被频带限制的信号调制载波来生成。而且,可以以在发送侧和接收侧分别备有这样的滤波器的根滚降滤波器(route roll off filter)构成,但是并不限于此(关于这点,请参照例如非专利文献6的131~137页)。
另外,由基本脉冲串产生的1次调制信号基本脉冲串调制1次载波而生成,或者可以以数据化码脉冲串进行调制,并以数序脉冲串调制该被调制信号而生成。通过使用被调制信号,数据传输方式的多样性增加,用途扩大,所以很理想。
在作为被调制信号的同步信号以及数据信号的传输中,接收侧将1次调制用载波以及/或者2次调制用载波等的被调制信号直接进行频率变换或者频率变换成中间频率,从而检测同步捕捉、同步保持或者/以及用于算出数据的信号。
在这些调制方式中,可以使用振幅调制、正交调制等其中任意一种调制方式,但是不限于此。这些调制由于是基于码片产生的调制或者基于码片的信号产生的调制,因此,在检测中,使用周期的码片数检测定域脉冲,并判定该定域脉冲,以取代对每个码片进行判定。
数据的算出将从检测信号检测的每个位次的数据化码脉冲串进行定域,检测定域脉冲,并使用该定域脉冲的移位时间进行。
发送侧和接收侧都使用模拟量进行所有的处理,或者使用模拟量和数字量,或者将接收的模拟信号变换成数字信号而使用数字量来进行。
进而,在发送信号为无调制信号的情况以及被调制信号的情况下,直至生成发送信号的过程、以及直至由复用同步脉冲串以及复用基本脉冲串构成的发送信号生成用脉冲串中所包含的数据化码脉冲串的定域脉冲的检测的过程,保持顺序反复进行与复用度相等的次数,或者通过并行处理进行全过程或者其中一部分,这样进行可以缩短时间。
以下表示本发明的码型发送装置以及码型接收装置的若干实施方式,但是本发明并不限于此。
图1是表示构成发送侧的、本发明的码型发送装置的一个实施方式的图。码型发送装置1是这样的装置,即将数据按顺序变换成码脉冲串的移位时间并复用,生成发送信号生成用脉冲串,基于该脉冲串,进行发送信号的生成并发送,包括:输入部件10、纠错编码部件20、数据化码脉冲串生成部件30、调节脉冲生成部件40、顺序脉冲串生成部件50、按照块进行动作并控制构成码型发送装置1的各部件的定时以及动作的控制部件60、发送信号生成部件70、同步信号生成部件80、送出部件90以及通信部件100。以上各部件的构成,在硬件以及软件方面,都可以在不脱离本发明的宗旨的范围内,分别任意地变更,或者可以将软件以合适的硬件置换,或者可以将硬件以合适的软件置换。
码型发送装置1的各部件由控制部件60控制。进而,控制部件60为了实现所需要的传输速度,基于来自接收侧的请求信号等,调节码长度、码片速度、复用度、采样速度等参数间的关系,并且,控制发送侧的发送功率,使得能够在接收侧得到良好的S/N比(信号带噪声比)。用于此的控制信号的发送接收经由通信部件100进行。
在本发明中,为了实现所需要的传输速度,在接收侧,评价对于由比特能量(S0)与噪声功率密度(N0)的比所表示的S0/N0的、比特误差率(BER),根据该评价,在发送侧的S0/N0比的值所允许的范围内,调节码长度、码片速度、复用度、采样速度等之间的关系。或者,除了S0/N0,可以用定域脉冲的峰值时刻的(定域脉冲的能量)与(定域脉冲的方差的平方)的比来评价。定域脉冲的方差为数据化码脉冲串被定域的信号的方差。另外,评价的基准并不限于此。
为了使说明简单,如果详细叙述将采样数设定成一定的情况,则为如下方式:基于某一评价基准,设定码长度和复用度,从而决定码片速度,或者设定码长度和码片速度来决定复用度,或者设定码长度来决定码片速度和复用度等,以采样数、码长度、码片速度以及复用度其中一个或者其中几个的组合来进行设定,从而决定所需要的传输速度。将码长度设定成一定等,将其它参数设定成一定,从而进行组合并决定它们的值,可以得到所需要的传输速度。另外,在加上其它的限制因素的情况下,包含这些限制因素来完成设定。
在将具有同相分量I和正交分量Q的载波以由复用基本脉冲串构成的数据信号进行振幅调制的调制方式中,如果两分量被分别沿着数据信号的时间轴以复用度m1和复用度mQ的复数复用基本脉冲串进行调制,则平均每码片的信息量为((m1+mQ)/N)log2N(比特/码片)。即,为将m1+mQ除以N后的值乘以log2N。此时,传输速度为(m1+mQ)log2N/(KNTc)(比特/秒)。由此,作为传输频带宽度的函数,通过决定码片速度,来算出传输速度(比特/秒)。m1和mQ可以相等,此时,平均每码片为(2m1/N)log2N(比特/码片)的信息量被发送。
另外,在传输路径特性不一样的传输路径的传输中,为了实现良好的传输质量,优选对于传输特性使信号均衡化,决定参数。这里,信号的均衡化是指根据传输路径特性来补偿接收信号的振幅和相位。
在接收侧使用FFT的OFDM方式中,使用同步信号进行均衡化,或者从发送侧发送用于均衡化的信号,可以在接收侧检测该信号进行均衡化。进而,不限于OFDM传输,在由移动站和基站构成的通信系统中,在上行线路中,基站形成接收侧,检测该接收信号,从而进行均衡化,并控制发送侧移动站的发送信号,另一方面,在下行线路中,基站形成发送侧,检测来自接收侧移动站的响应信号,调节发送信号。
在由传输频带被分割的频带构成的FDM(Frequency DivisionMultiplexing)传输方式中,设定复用基本脉冲串的复用度、数据化码脉冲串的周期以及该码片速度,从而能够决定传输速度。另一方面,该传输方式的传输速度可以如下得到,即分别设定各频带的传输速度、并以传输频带进行加法运算。特别地,如果数据化码脉冲串的周期和该码片速度在所有的频带都相等,则平均每码片的信息量为将所有的窄频带的平均每码片的信息量相加得到的值,所以,在接收侧使用测量用的信号,测量包含传输路径特性和传输环境等的传输条件,并基于该结果,在发送侧调节这些参数,从而能够控制传输速度。
这样,由于对每一窄频带能够控制码片速度,所以在传输函数不一样的传输路径的传输中,为了实现良好的传输质量,优选对每一频带控制发送输出(平均每比特的能量)。
例如,将对于由比特能量(S0)与噪声功率密度(N0)的比所表示的S0/N0的比特误差率(BER)作为评价基准,在S0/N0比的值所允许的范围内,设定这些参数值。或者,替代S0/N0,也可以将对于定域脉冲的峰值中的(定域脉冲的能量)与(定域脉冲的方差的二乘)的比的比特误差率作为评价基准。进而,如果详细叙述,则如下进行,即指定码长度和复用度,决定码片速度,或者指定码长度和码片速度决定复用度,或者指定码长度决定码片速度和复用度等,以码片速度以及复用度的其中一个或者它们当中某几个的组合进行设定,实现所需要的传输速度。在加上其它限制因素或者决定因素的情况下,包含它们在内来进行设定。
进而,控制部件构成为通过来自接收侧的控制信号来控制发送信号。码型发送装置1根据上述控制信号,通过同步信号生成部件80生成同步信号,并通过送出部件90发送。
同步信号在发送侧和接收侧临近的装置、系统、IC等中,由与数据信号并行发送的定时冲击脉冲串、定时脉冲串、或者在数据信号之前生成的脉冲串或者码脉冲串等构成,或者通过这些当中的某些信号进行调制后的被调制信号构成,使用电缆、电波或者光等直接输入到接收侧,接收侧检测该同步脉冲,从而可以捕捉或者保持同步。
另一方面,在远距离通信等中,无线通信以及有线通信中,都可以基于前置于数据信号或者与数据信号并置的码脉冲串构成同步信号并发送。进而,基于码脉冲串的同步信号也可以是单一的码脉冲串、复用基本脉冲串、或者被复用的码脉冲串、或者为以基于其中某几个的信号进行调制后的被调制信号。在由被复用的脉冲串构成的同步信号使用2次乘积码脉冲串构成的情况下,对移位时间以一定的比例增加或者减少的时变脉冲串乘以将该移位时间作为变量的非时变码脉冲串,并被复用后,作为2次乘积复用码脉冲串使用这一方法,由于使沿着流的检测变得容易而优选。
另外,在传输频带被分割的多载波方式或者OFDM方式中,以分散导频信道(scattered pilot channel)或者特定的分割频带,发送所有频带共用的定时脉冲串,或者可以以所分割的各频带,发送基于比数据信号先行或者与其并行的码脉冲串的同步信号(关于分散导频信道请参照非专利文献6的第154页)。
由码脉冲串构成的同步信号以及使用码脉冲串的被调制同步信号,被设定成其定域脉冲以相对于数据化码脉冲串的周期的整数倍的频率出现,并且在能够进行迅速的同步捕捉或者保持方面,优选是作为在接收侧能够在检测信号的脉冲串的流中检测这样构成的码脉冲串。
在超宽频带传输方式中,可以与发送数据的冲击脉冲串串行或者并行地发送定时冲击脉冲串或者定时脉冲串,并且,在将OFDM中的超宽频带传输等频带分割进行传输的方式中,在各频带,将定时冲击脉冲串、定时脉冲串或者那些被调制信号与数据用脉冲串串行或者并行发送,或者以分散导频信道发送符合的频带的定时串,或者可以以特定频带发送所有频带共用的定时脉冲串,但是并不限于此。
特别地,为了以码脉冲串构成同步信号从发送侧向接收侧发送,与基本脉冲串、或者复用基本脉冲串串行地配置同步信号发送,或者并置发送,或者串行配置同步信号的同时,对数据信号并置同步信号来进行。同步用的发送信号由同步码脉冲串或者复用同步码脉冲串构成,或者由以其中任意一个脉冲串进行调制、或者可以由使用1次被调制信号进行2次调制后的高频被调制信号构成。
同步信号所采用的码序列与数据信号同样,由可以生成M序列码、Gold码序列、KAZAMI码序列等定域脉冲的2值或者多值的码序列、或者JPL序列、连接序列、Geffe序列、多数逻辑合成序列等构成。另外,作为串行配置的同步码脉冲串或者并行配置的同步码脉冲串的同步信号可以如下构成,即由表示单一的码序列的脉冲串构成的单码同步脉冲串、或者对表示移位时间以一定的比例增加或者减少的码序列的时变码脉冲串乘以将该移位时间作为变量的非时变码脉冲串得到的脉冲串被复用的复用同步脉冲串、或者以这些当中的任意一个同步脉冲串进行调制的同步脉冲串被调制信号构成。
复用同步脉冲串也可以使用时变码脉冲串和非时变码脉冲串不同的码序列构成。同样地,也可以构成高次复用同步脉冲串来使用。
在接收侧,同步的保持可以控制同步码脉冲串用的本机振荡器的频率以及相位来进行,以跟踪同步信号。
如果单码同步脉冲串信号为模拟信号,则使用由CCD(Charge CoupledDevice)等构成的横向型匹配滤波器进行定域,或者将作为模拟信号的检测信号进行A/D变换,以数据匹配滤波器进行处理,从而检测定域脉冲并捕捉同步。另一方面,如果同步信号为被调制信号,则定域脉冲的检测可以将检测信号直接或者进行频率变换后、以SAW(Surface Acoustic Waveform:表面弹性波)匹配滤波器来进行,或者解调后以CCD匹配滤波器进行,或者A/D变换后通过数字处理来进行。
另一方面,为了能够使处理变得简单,复用同步脉冲串优选如下进行设定,即由进行乘法运算后的非时变脉冲串所表示的码序列的码长度与由时变脉冲串表示的码序列的码长度相等,或者为小于由时变脉冲串表示的码序列的码长度,特别地,为整数分之一。
检测到的定域脉冲为由非时变脉冲串决定的脉冲,在该周期所包含的脉冲的集合构成表示由非时变脉冲串所表示的码序列的脉冲串,所以,将该非时变脉冲串使用以CCD构成的匹配滤波器进行定域,或者进行A/D变换后使用数字匹配滤波器检测定域脉冲,并使用该定域脉冲捕捉同步。以将同步脉冲串复用的复用同步脉冲串进行调制的被调制复用同步脉冲串信号以SAW匹配滤波定域为模拟信号,并且,将该定域脉冲串以由CCD等构成的匹配滤波器进行定域,从而检测定域脉冲,并使用该定域脉冲捕捉同步。或者,对SAW匹配滤波器输出进行A/D变化,并使用由硬件或者软件构成的数字滤波器检测定域脉冲,从而捕捉同步也可以。或者,对检测信号进行A/D变换,并通过数字处理,检测定域脉冲,从而捕捉同步也可以。
如果将Tsn作为构成同步脉冲串的时变脉冲串的码片宽度,将Tk作为码长度为N的数据化码脉冲串的码片宽度,将Tc作为顺序脉冲串的码片宽度,则将Tk设定成为同步信号的码片宽度Tsn以及Tc的整数倍,Tc设定成为Tsn的整数倍,有利于使处理变得简单,并有利于接收装置的成本削减等。另外,CCD的采样速度以及A/D变换电路的采样速度为保持同步而为l/Tsn的2倍以上且为整数倍有利于处理的简单化。即,将由同步码脉冲串所表示的码的码长度Nsn设定成数据化码脉冲串的ma长度N的整数倍,并且,设定各个码长度和码片速度,使得数据化码脉冲串的平均每周期T的周期用定域脉冲数为整数个,这样的设定在同步捕捉以及保持方面优选。如本领域技术人员周知,在未特别指出的情况下,整数倍中包含1。另外,复用同步脉冲串为表示3码脉冲串以上的码序列的脉冲串被进行高次乘法运算并被复用而构成也可以。
在本发明中,对同步信号、数据化码脉冲串以及顺序脉冲串使用码脉冲串,并且优选至少在这些码长度间、码片速度间分别具有整数关系,但是并不限于此。
作为数据化码脉冲串用码序列,不论是脉冲串构成的信号、被调制信号、或者还是跳跃信号,都采用通过M序列、Gold码序列、KAZAMI(嵩)码序列等被定域而生成脉冲的码序列。表示被定域所生成的脉冲的定域脉冲数优选平均每周期为1脉冲会使检测变容易,但是并不限于此。另外,作为顺序脉冲串用码序列,可以使用M序列、Gold码序列、KAZAMI(嵩)码序列等线性反馈移位寄存器序列(LFSR序列)、GMW序列、Bent序列、完全线性复杂度序列等线性复杂度大的序列、包含非线性运算的序列、多相周期序列、多值序列等,但是并不限于此,只要是能够进行扩散的码序列都可以。关于码序列,可以参照非专利文献1的52页~93页。
以将2作为乘数的伽罗瓦(Galois)GF(2)的原始多项式(primitivepolynomial)所表示的M序列码,在原始多项式的次数处于倍数关系的序列间,大的码长度为小的码长度的整数倍,并且,自相关函数在一周期具有唯一的脉冲,定域脉冲的检测容易,所以,满足这些关系的M序列使处理变得简单,适合使用。另外,在码长度间存在同样的关系的Gold码序列以及KAZAMI码序列可以使用于同步信号、顺序脉冲串以及数据化码脉冲串。
在复用乘积基本脉冲串中,将处于上述关系的M序列码当中的、小的码长度的序列作为表示数据的码序列,并可以将大的码长度的序列用于表示顺序的码序列。使用M序列和在码长度间具有上述的关系的Gold码序列以及KAZAMI(嵩)码序列等构成基本脉冲串时,使码序列的种类增大,并且处理变得简单,很理想。
进而,为了设定大的复用度和能够在多元连接环境下使用等所需要的大小的顺序,以定域脉冲的检测容易的、小的码长度的M序列构成数据化码脉冲串,以M序列或者Gold码序列或者KAZAMI码序列等构成顺序脉冲串有效。另外,将顺序脉冲串的周期设定成pKN(p为整数),将在时间轴上串行配置的p组的数据化码脉冲串顺序化,从而生成长周期的基本脉冲串,并将该基本脉冲串复用,生成复用基本脉冲串也可以。进而,为了生成大的复用度的复用基本脉冲串,使用多个顺序脉冲串来进行顺序制作。对这样构成的复用基本脉冲串附加首部、控制信号等,构成帧来发送,能够提高发送速度,并适合大容量化。另外,在进行分组传输的情况下,将如上述那样生成的复用基本脉冲串变换成2进制数,生成帧的数据间隙(data slot),与首部、控制信号一起构成帧等也可以,但并不限于此。
在多元连接环境下,同步的捕捉或者保持使用与整个装置共用的定时信号进行数据发送来实现,或者,在装置相互之间使用非同步的同步信号来实现。使用码脉冲串构成的同步信号,可以以具有能够设定装置的识别以及信号内的顺序的码长度的码脉冲串或者被进行复用的码脉冲串构成。在以单一的码脉冲串构成同步信号的情况下,使用为了识别装置所需要的数量的码序列检测定域脉冲,从而捕捉或者保持同步,或者独立地进行装置的识别和同步的捕捉以及保持,并使用与整个装置共用的固有的码序列,通过定域脉冲捕捉同步也可以,但是并不限于此。
另一方面,在将被复用的码脉冲串使用于同步信号的情况下,至少使用用于设定装置的识别和复用脉冲串的顺序所需要的数量的码序列,或者构成同步信号,或者以具有设定顺序所需要的码长度的、能够识别装置的数量的码序列构成同步信号。
或者,作为使用码序列的同步脉冲串,以脉冲串被复用的复用脉冲串构成,该脉冲串由具有移位时间以及从0开始的共用的延迟时间的时变码脉冲串、和与其相乘并将时变脉冲串的移位时间作为变量、且具有与该延迟时间相等的行进时间、与时变脉冲串不同的码序列的非时变脉冲串构成,并且,可以将该时变脉冲串或者/以及非时变脉冲串的码序列的种类与装置对应构成。上述的时变脉冲串的码长度优选为非时变脉冲串的码长度以上。通过如上这样构成复用脉冲串,使用定域脉冲进行同步捕捉,能够缩短捕捉需要的时间。
同步保持,是以在接收侧通过同步部件使用检测信号所包含的同步信号来控制本机函数振荡电路的相位等的方法来确立的,既可以作为模拟处理来进行,或者也可以进行A/D变换后通过数字处理来进行。复用同步脉冲串,是对由具有以一定的比例进行变化的移位时间的时变脉冲串、和将与其相乘的时变脉冲串的移位时间作为变量的非时变脉冲串构成的脉冲串进行复用而构成的,并且,复用同步脉冲串被调制信号以复用同步脉冲串进行调制而生成。另外,将单码同步脉冲串被调制信号或者复用同步脉冲串被调制信号作为1次被调制信号,以高频载波或者码脉冲串进行2次调制也可以。根据对2次被调制信号进行调制而被检测的1次被调制信号捕捉或者保持同步的顺序,与单码同步脉冲串被调制信号或者复用同步脉冲串被调制信号一样。
在分割发送频带而进行数据传输的频带分割方式中,发送侧使用频率稳定的块,与数据信号串行或者并行、或者串行和并行地配置同步信号,并对副载波进行调制发送来进行。与用于同步捕捉以及同步保持的数据信号串行配置的同步信号中包含导频信道进行的同步信号的发送。
本发明即使在OFDM方式以及DMT方式中,也与其它方式一样,接收侧根据检测信号所包含的同步信号进行同步捕捉或者同步保持。但是,通过这些调制方式,以同步脉冲串的周期单位来传输同步信息,并以数据化码脉冲串的周期单位传输数据信息,所以同步信号以及数据信号使用各个周期的信号检测。
所以,同步信号的传输,在发送侧,以码片为单位对同步信号进行串、并行变换(S/P变换),分配给与周期长度的码片数相等的数量或者其整数倍的数量的窄频带,使用IDFT生成发送信号来发送,在接收侧,检测发送信号的检测信号所包含的同步信号的码片,进行并、串性变换(P/S变换),再次构筑同步信号,并从再次构筑的同步信号检测定域脉冲捕捉同步时,处理变得简单,很合适。为了从检测信号中检测同步信号的脉冲,可以以FFT对检测信号进行频率分析来进行。进而,该同步信号还可以是与数据信号并置,被复用的信号。
或者,发送侧对每个窄频带以同步信号的周期长度的脉冲串的流沿着时间轴进行调制的副载波,在全频带进行复用,并以复用信号生成发送信号来发送,在接收侧,对于每个窄频带,对从发送信号检测信号再次构成的同步信号定域,捕捉同步。分配给副载波的同步信号的码片与所有的窄频带的码片同步,并且,为了对同时刻的码片满足OFDM条件,在发送侧使用IDFT生成发送信号来发送,在接收侧,使用FFT对从检测信号进行以各副载波所传输的同步信号的同一时刻的码片的检测,将该顺序反复进行与同步信号的码长度的码片数量相等次数,并行(平行)且同时地再次构筑分配给各窄频带的同步信号,根据再次构筑的同步信号与同步脉冲串的情况同样地捕捉或者保持同步。
并行发送方式以及流发送方式都使用带通滤波器将检测信号分割成多个频带,以FFT进行分析时,可以使用量化等级数(比特数)少的A/D变换器,并可以使装置的结构以及处理变得简单,并能降低成本。
或者,并置被分配了具有数据信号的整数倍的同步信号的窄频带和被分配了数据信号的窄频带,以周期长度的同步信号或者数据信号的脉冲串的流,沿时间轴保持码片同步,进行副载波的调制,复用发送,使同步信号的传输和数据信号的传输平行进行也可以。或者,取代使用被分配了同步信号的窄频带,各个窄频带具有将基于复用基本脉冲串的信号和基于同步码脉冲串的信号进行复用的信号也可以。
发送侧的发送信号的生成,以被分配给各窄频带的复用脉冲串的同步的码片组构成的复数数据来调制载波,并对该被调制信号进行正交调制来生成。利用复数数据使用IDFT进行调制,并对该输出进行正交调制复用,从而生成发送信号,处理会变得简单而优选。在接收侧,从检测信号当中,使用FFT对每个码片检测以各个副载波传输的各个同步信号或者数据信号的脉冲,反复进行该步骤,再次构筑所分配的同步信号以及数据信号,由此,捕捉或者保持同步,同时,从数据信号检测数据化码脉冲串的定域脉冲,算出源数据。另外,只要是进行纠错编码的数据,就能进行解码和还原,从而算出源数据。使用再次构筑的同步信号来捕捉或者保持同步的步骤,是与使用同步脉冲串信号捕捉或者保持同步的情况一样的步骤。另外,从再次构筑数据信号检测数据化码脉冲串的移位时间作为定域脉冲来算出数据的步骤以及对源数据解码的步骤,与由码脉冲串构成的数据信号的步骤同样。
由OFDM中的同步信号产生的被调制信号直接、或者被进行频率变换到中间频率,以SAW匹配滤波器进行定域脉冲的检测,或者进行解调后进行A/D变换,或者进行A/D变换后解调,检测定域脉冲也可以。
同步保持使用再次构筑的同步信号以与单码同步脉冲串信号或者复用同步脉冲串信号的同步捕捉同样的顺序进行。
OFDM的发送信号优选具有保护间隔。由此,在接收侧除去保护间隔来检测同步信号时,能够减轻检测波形的失真等。
将该发送频带分配给窄频带进行数据传输的方法中的同步捕捉以及保持,在发送侧,发送以同步信号对各副载波进行调制而生成的发送信号,在接收侧,检测发送信号,并使用检测信号所包含的同步信号,在各个频带进行,或者以一定周期对各个窄频带进行,或者以其中任意一个窄频带代表其它的窄频带来进行也可以。特别地,在包含导频信道的OFDM方式中,在发送侧,以使用码序列的同步信号对导频信道的副载波进行调制发送,在接收侧,检测被调制的同步信号,根据该定域脉冲来进行该信道的同步、或者该信道和其它信道的同步的步骤或者保持,数据的传输效率优良,优选。导频信道是以一定周期巡回各信道,并且同步信号的传输以及传输路径特性的鉴定中所使用的窄频带,通常适用于数据信号的发送,同步信号以一定周期与数据信号串行配置并发送。取代导频信道,在传输路径特性的鉴定方面可以使用分散导频信道。
或者,基于至少包含数据信号的发送信号生成用脉冲串生成发送信号,冲击脉冲串作为脉冲串发送,或者作为以冲击脉冲串或者脉冲串进行线性调制或者非线性调制成被调制信号发送也可以。发送信号生成用脉冲串还可以包含同步脉冲串。
由数据化顺序基本脉冲串或者其复用基本脉冲串产生的被调制信号构成的发送信号,对该检测信号进行解调从而进行定域也可以。另外,将检测信号直接或者进行频率变换,并以SAW匹配滤波器进行定域来检测定域脉冲也可以。另外,对检测信号的载波进行乘法运算,检测基本脉冲串,并检测基本脉冲串的定域脉冲,或者将检测信号的频率变换成中间频率,并对该检测信号乘以中间频率载波,从而检测定域脉冲也可以。
另一方面,在以乘积基本脉冲串或者复用乘积基本脉冲串构成的发送信号生成用脉冲串所调制的被调制信号中,检测信号被解调,并对该解调信号乘以顺序脉冲串,经滤波,被检测出数据化码脉冲串,并从该脉冲串中检测定域脉冲。在解调信号被进行A/D变换后而存储的情况下,再生发送信号生成用脉冲串,并对该脉冲串乘以顺序脉冲串,进行滤波。或者,对检测信号乘以顺序脉冲串而进行滤波,检测由被调制的数据化码脉冲串或者与调节脉冲相乘的数据化码脉冲串构成的脉冲串的被调制信号,从该被调制信号检测定域脉冲。或者,进行检测信号的频率变换,生成具有中间频率的检测信号,并同样地进行处理,检测定域脉冲也可以。或者,除了乘以顺序脉冲串之外,对检测信号乘以载波,检测由数据化码脉冲串或者与调节脉冲相乘的数据化码脉冲串构成的脉冲串,并从该脉冲串检测定域脉冲也可以。除了载波,乘以中间频率的载波也可以。这些处理使用模拟运算、或者数字运算、或者模拟运算和数字运算来进行。
在发送信号生成用脉冲串为表示被变换成2进制数的复用基本脉冲串的码片的2值的2值脉冲串的情况下,从被解调的检测信号再生复用基本脉冲串,对该再生的复用基本脉冲串乘以顺序脉冲串,并进行滤波,但是并不限于此。
同步信号,由以定时脉冲进行调制定时脉冲被调制信号、或者以码脉冲串或基于码脉冲串的冲击脉冲串所调制的被调制信号构成。定时冲击脉冲被调制信号在接收侧被检测,为捕捉或者保持同步而使用。定域脉冲被从该检测信号检测,并且同步被捕捉或者保持。以码脉冲串或者基于码脉冲串的冲击脉冲串进行调制的被调制信号的同步信号,检测码码脉冲串进行定域,基于定域脉冲捕捉或者保持同步。发送信号可以是将这些调制作为1次调制的2次被调制信号。
包含由同步信号或者数据信号产生的1次被调制信号的发送信号,在接收侧将对2次调制信号进行频率变换(解调)而被检测的1次被调制信号解调,使用匹配滤波器或者相关函数进行定域,或者对1次被调制信号进行A/D变换并通过数字运算进行定域,或者使用SAW匹配滤波器对1次被调制信号进行定域,从而进行定域脉冲的检测。同步保持对1次被调制同步信号进行解调,使用同步保持电路来进行。无论在何种1次调制中,在同步信号的传输中都需要同步脉冲串周期长度的时间,所以定域以及同步的步骤和保持是以周期为单位来进行的。
在本发明中,可以将1次调制和2次调制调换顺序来进行。
本发明可以使用频率跳跃的跳跃载波进行同步信号以及数据信号的传输。本发明的跳跃与同步用码脉冲串的码片、基本脉冲串的码片或者复用基本脉冲串的码片对应进行。如本领域技术人员所知,跳跃根据速度被分类成对多个码片进行1次跳跃的低速跳跃、对1码片进行1次跳跃的等速跳跃以及进行多次跳跃的高速跳跃。
如果是高速跳跃,则包含相对数据化码脉冲串的码片宽度Tk而码片宽度为TH的多个跳跃码片,并且如果相当于N的量,则包含相对NTk/TH次的跳跃的检测值。
发送侧以沿着时间轴与跳跃模式相对应的发送信号生成用脉冲串的码片振幅值、进行在分割成多个范围的频带跳跃的载波的调制,生成发送信号来发送。或者,通过1次载波被由码脉冲串构成的同步信号或者数据信号进行调制、从而生成的1次被调制信号进行调制的载波的频率,以一定的跳跃模式在被分割的频带间进行跳跃,1次被调制信号被扩散成频带。在该调制中,与非跳跃方式的调制一样,使用包含APSK的线性调制当中的任意一种,或者恒定振幅的非线性调制当中的其中一种方式。
另外,本发明还可以是取代以发送信号生成用脉冲串的码片振幅值进行线性调制,而将该码片的振幅值变换成2进制数,以2值脉冲进行1次调制,从而生成1次被调制信号,并以该被调制信号对跳跃载波进行调制。
在至少数据信号的码片速度以及载波的频率、载波频率的跳跃速度稳定的范围内,发送信号将将同步信号串行地前置于数据信号发送,接收侧检测检测信号所包含的被前置的同步信号的定域脉冲。接着,从检测信号检测数据化码脉冲串的定域脉冲,并检测以同步信号的定域脉冲为基准的移位时间,算出数据也可以。在频率稳定的范围内,可以接着同步用脉冲串信号发送与数据化码脉冲串的多个周期相当的数据信号。
跳频方式中的同步捕捉,使以同步用码脉冲串调制的载波的频率以一定的跳跃模式进行跳跃,并使其扩散成频带来发送,在接收侧,根据跳跃模式检测发送信号,并使用对检测信号进行解调所得到的信号,还原同步信号,利用匹配滤波器来检测同步用的定域脉冲来进行。或者,在发送侧,使以利用使用了码序列的同步用码脉冲串所调制的1次被调制信号所调制的载波进行跳跃而发送,在接收侧,从根据跳跃模式所检测的检测信号中还原1次被调制信号,并使用SAW匹配滤波器检测定域脉冲,从而捕捉同步。
跳频方式中的同步的保持,在接收侧将由同步保持用的脉冲串构成的同步信号扩散成传输频带,对跳跃模式的周期长度或者其整数倍的时间反复进行来发送,接收侧从根据跳跃模式所检测的检测信号中还原同步信号,并控制本机振荡器的相位来进行,或者,发送侧取代同步信号发送以同步信号调制的1次被调制信号,接收侧还原1次被调制信号,并控制本机振荡器的相位来保持同步,或者对取代对每个跳跃模式的周期长度的整数倍的时间反复发送同步信号的方法,而将跳跃码元所包含的长度的同步信号与数据信号的码元并置发送,并在接收侧对每个跳跃码片进行同步保持,但是并不限于此。
同步保持其构成为具有包含包络线检波电路、跳跃合成装置(hoppingsynthesizer)和VCO的保持电路,根据跳跃模式对检测电路进行检波,以其输出来控制VCO进行也可以。
输入部件10是将包含作为源数据的声音的音响信息、图像信息以及/或者其它的物理信息等数据作为数字量而取得,提供给纠错码部件20,可以以麦克风等音响传感器、CCD等光传感器、红外线传感器、远程红外线传感器、放射线传感器、磁传感器、电磁波传感器等1维、2维、3维或者更高维度的传感器的其中任意一种或者几种的组合构成,按照控制部件60的控制信号,维持与同步信号的定时,进行数据的取得和向纠错编码部件20的输出。或者,输入部件10也可以按照控制部件60的控制信号,进行由数字量构成的数据的接收和向纠错编码部件20的信号的输出,或者也可以读取所存储的数据作为数字量,提供给纠错编码部件20。
纠错编码部件20按照控制部件60的控制信号能够对数据进行纠错这样来进行编码,从而输出给数据化码脉冲串生成部件30,将利用输入部件所输入的数据脉冲的流变换成并行数据,并对数据进行用于纠错的编码。作为纠错编码,可以将turbo码、BCH码、卷积码、Reed-Solomon码、交织等单独或者组合起来使用,但是并不限于此。
纠错编码部件20取代对数据进行纠错编码,而可以构成为与码片的集合相关地对基本脉冲串或者复用基本脉冲串进行纠错编码。或者,其构成可以为具有对数据进行纠错编码的第1纠错编码部件、和将基本脉冲串或者复用基本脉冲串与码片相关地进行纠错编码的第2纠错编码部件。
如果对与码片集合相关进行纠错编码的基本脉冲串详细叙述,则在发送侧将表示纠错码的单值函数设定为a([t/Tc]),将第s号的顺序脉冲串设定为Xr(a([t/Tc])Tc-sTc)构成,并对使用该顺序脉冲串的基本脉冲串进行复用,使用该复用基本脉冲出生成发送信号来发送。另一方面,接收侧其构成为对检测信号乘以顺序脉冲串Xr(a([t/Tc])Tc-sTc),从而检测数据化码脉冲串。这里,[]为高斯符号,[t/Tc]表示不超过t/Tc的最大整数。另外,a([t/Tc])表示由[t/Tc]决定的纠错码脉冲串的时刻t时的码值。为了说明简单,作为1例,a([t/Tc])为0≤a([t/Tc])≤KN,表示随机变化的码序列也可以。
所以,在为2次乘积基本脉冲串的情况下,第s的基本脉冲串Bas(t)以
Bas(t)=d(sTc)Xk(t-ζs)Xr(a([t/Tc])Tc-sTc) (1)来表示。
即,表示2次乘积基本脉冲串的时间函数Bas(t)是调节脉冲d(sTc)、数据化码脉冲串XK(t-ζs)、和顺序脉冲串Xr(a([t/Tc])Tc-sTc)相乘所构成的时变函数。
如果具有随着表示第s号的顺序脉冲串所决定的顺序而变化的移位时间b(s)Tc,则移位时间取代sTc为b(s)Tc,顺序脉冲串表示为Xr(a([t/Tc])Tc-b(s)Tc),所以,具有随机的移位时间的第s的基本脉冲串Babs(t)为
Babs(t)=d(b(s)Tc)XK(t-ζs)Xr(a([t/Tc])Tc-b(s)Tc)(2)。
b(s)Tc包含sTc。
在a([t/Tc])表示码序列的情况下,在接收侧,通过从数据化码脉冲串检测定域脉冲来纠错,所以在(1)以及(2)式的a([t/Tc])中还包含表示码序列的函数。特别地,如果a([t/Tc])为[t/Tc],则顺序脉冲串由于是移位为b(s)Tc的时间的函数,所以被表示为
Xr(a([t/Tc])Tc-b(s)Tc)=Xr(([t/Tc])Tc-b(s)Tc)
=Xr(t-b(s)Tc) (3)。
进而,在(1)式以及(2)式中,取代表示数据的移位时间ζs,将表示数据的随机变化的单质函数设定为z(s),将数据化码脉冲串的移位时间与数据相关进行编码也可以。
以上,本发明包含由利用随码序列变化的移位时间乘以表示顺序的顺序脉冲串的基本脉冲串构成的复用基本脉冲串,决定该移位时间的码序列可以进行纠错编码。
图2是使用正交调制方式时的纠错编码部件20的一例。利用输入部件10所取得的数据通过串、并行变换(S/P变换)单元21变换成并行信号,并通过编码单元22进行纠错编码,输出纠错编码后的I信道数据以及Q信道数据。
另外,在使用脉冲传输方式以及单一载波的传输方式中,分别输出单一信道用的被编码的数据。另一方面,在使用正交载波或者正交副载波的正交调制方式、频带分割方式以及跳频方式中,在各个频带对数据进行纠错编码,从而输出I信道数据以及Q信道数据,或者在所有频带进行纠错编码,并在各窄频带输出I信道数据以及Q信道数据。
作为周期长度为N的脉冲串,数据化码脉冲串生成部件30生成具有按顺序与作为源数据或者纠错编码后的数据的数据建立对应的移位时间的数据化码脉冲串。该脉冲串是将顺序脉冲串的移位时间设定成对应于数据的时间而生成,或者将表示与顺序脉冲串不同的码序列的移位时间按照顺序并对应于数据设定而生成。
数据化是将数据变换成N进制数据,并将编码脉冲串的移位时间按顺序、设定成对应于N进制数据的时间,并且将1个码脉冲串的移位时间与N进制数据1位建立对应来进行,这种方法效率高,优选。或者,将将源数据变换成N进制数据,作为N进制数据进行纠错编码,并且使用该数据来生成数据化码脉冲串也可以。该数据化码脉冲串可以由时变脉冲串构成,或者也可以由将顺序脉冲串的移位时间作为变量的非时变脉冲串来构成。
以下,为了说明简单,对于使用具有顺序按照升序增加的、与移位时间建立对应的顺序脉冲串的2次乘积基本脉冲串的情况详细叙述。
如果将2次乘积基本脉冲串设为Bs(t),则Bs(t)使用顺序脉冲串和数据化码脉冲串以及调节脉冲,以下述的(4)式来表示。
Bs(t)=d(sTc)XK(t-ζs)Xr(t-sTc) (4)
在(4)式中,Xr(t-sTc)表示作为时间的函数的顺序脉冲串,通过移位时间sTc设定顺序。XK(t-ζs)表示作为时间的函数的数据化码脉冲串,并表示根据ζs的从位次为s的0到N-1为止的数据。另外,d(sTc)表示由sTc所表示的位次中的调节脉冲。
另外,进行乘法运算的基本脉冲串可以是脉冲以及脉冲串进行高次乘法运算得到的脉冲串。作为一个例子,高次基本脉冲串可以使用将多个时变数据化码脉冲串、顺序脉冲串、以及调节脉冲相乘而包含的脉冲串来构成。
另外,由以(4)式所表示的基本脉冲串被复用m重后的复用基本脉冲串构成的数据信号y(t:m)表示为
式1
(5)式表示复用度为m的复用基本脉冲串,其码片数与数据化码脉冲串XK(t-ζs)的周期T所包含的顺序脉冲串Xr(t-sTc)的码片数相等,另外,码片的振幅根据(5)式随时间变化。另外,由复用度为1的基本脉冲串构成的复用基本脉冲串表示基本脉冲串。
数据化码脉冲串的移位时间在将其码长度设为N,将码片振幅设为Tk时,为从0至(N-1)Tk的范围内所包含的N个点的其中一个,所以数据化码脉冲串的1周期可以表示N个数。包含m个码长度为N的被附加顺序的数据化码脉冲串的基本脉冲串被复用的、复用度为m的数据信号,可以设定成按照顺序脉冲串表示的顺序的、将N作为乘数、且位数为m的数建立对应的、N的m乘方(Nm)的数,另外,位次为v的数据化码脉冲串表示第v号的位,并且该数以移位时间来表示。数据信号的平均每码片的信息量将以该数2为底的对数除以N而得到,即为(m/N)log2N(比特/码片),如果将顺序脉冲串的码片速度设定为l/Tc,则可实现m/(TcKN)log2N(比特/秒)的传输速度。即,传输速度为将m log2N除以TcKN后的值,可以表示成m log2N/(TcKN)。由于码片速度与传输频带宽度成比例,所以该传输速度与传输频带宽度成比例。
该传输速度在增大复用度m时,大于传输振幅为m的脉冲的脉冲的传输时的传输速度l/(Tc)log2m,并且,单调增加,所以,与脉冲传输方式相比变为高速。进而,关于窄频带噪声,进行与码片速度比K相等的S/K比的改善,并且,对窄频带噪声和宽频带噪声,进行与数据化码脉冲串的码长度成比例的改善,所以,与脉冲传输相比,改善了传输质量。其结果,与脉冲传输方式相比,实现高速的传输速度和大规模的信道容量。
另外,复用基本脉冲串被分组,使由各组中所包含的数据化码脉冲串的个数和移位时间表示的数和数据相对应。作为一例,将传输频带分割成多个窄频带,分别以复用基本脉冲串构成各窄频带的复数被调制信号的同相分量(实数分量)I以及正交分量(虚数分量)Q。此时,如果分配给第n号的窄频带的复数复用基本脉冲串的I分量的复用度为Sn1,Q分量的复用度为SnQ,则数据化码脉冲串的平均每码片((Sn1+SnQ)/N)log2N(比特/码片)的信息量被传输,如果码片速度被决定,就能得到发送速度。该式可以写成((Sn1+SnQ)log2N)/N。以整个频带所传输的信息量为以各窄频带所传输的信息量的和,其发送速度为各频带的传输速度的和。
数据化码脉冲串生成部件30包含数据变换单元、存储器以及数据化单元,是根据控制部件的控制信号将数据变换成码脉冲串的移位时间,将进行纠错编码的数据变换成N进制m位的数据形式,分配给m个码脉冲串,从而设定各个移位时间。
数据化码脉冲串是作为数据化码脉冲串用码脉冲串,与位数相等的种类的码序列对应于位次而生成,且其移位时间对应于数据而设定的脉冲串,或者,单一的码序列的移位时间是对应于数据而设定的脉冲串。由单一的码序列构成的数据化码脉冲串,与以规定的顺序变化的移位时间建立对应,从而与表示顺序的码序列相乘,进行顺序化。
数据化可以使用环状连接的所需要级数的移位寄存器来进行,或者将码脉冲串存储在存储器,控制读出的顺序来进行等,但是并不限于此。详细来说,可以在使用脉冲传输以及单一载波的传输方式中,使用1组N级的移位寄存器,反复进行与复用度相等的次数进行数据化,或者使用与复用度相等的数量的N级移位寄存器,进行并行处理产生的数据化,实现高速化,但是并不限于此。
另一方面,在使用正交载波的正交调制方式中,使用与I以及Q信道对应的两组N级移位寄存器来进行时,处理简易,实现高速。进而,为了实现高速化,使用与位数相等的数量的移位寄存器进行并行处理也可以。进而,在将包含OFDM的传输频带分割传输的频带分割方式中,可以对每个分割频带对应于传输速度使移位寄存器的数量增减。
图3表示一例具有数据变换单元31s、存储器34s、数据化单元32s以及码脉冲串生成单元33s的数据化码脉冲串生成部件30。该数据化码脉冲串生成部件30适合用于生成冲击脉冲、脉冲以及单一载波被调制信号、跳频用的数据化码脉冲串,但是使用并不限于此。进行纠错编码的数据在数据变换单元31s被变换成N进制m位的数据形式,并被存储在存储器34s。存储器34s的存储数据被传输给数据化单元32s,设定由数据化码脉冲串用的码脉冲串生成单元33s生成的初始状态的码脉冲串的移位时间,并生成I信道的数据化码脉冲串。
图4是例示正交调制所使用的数据化码脉冲串生成部件,但是可以使用于并行式OFDM脉冲传输、并行式冲击脉冲OFDM传输、跳频传输等。
被进行过纠错编码的数据由数据变换单元31c变换成N进制m位的数据形式,存储在存储器34c。N表示码序列的码长度,为N=2n-1,m为基本脉冲串的复用度。
存储在存储器34c的I信道用数据根据控制信号,按照位的升序或者降序被顺次读出后,被传输到I信道的数据化单元32c1,设定由数据化码脉冲串用的码脉冲串单元33c生成的初始状态的码序列的移位时间,并生成I信道的数据化码脉冲串。Q信道的数据化码脉冲串也使用从存储器读出的Q信道用的Q信道用数据,由数据化单元32c2进行数据化。
由调节脉冲生成部件40根据数据变换单元31c的输出信号生成的各位次的调节脉冲在数据化单元32c1以及32c2中乘以数据化码脉冲串,并生成基本脉冲串。
调节脉冲生成部件40基于由数据变换单元变换的m位的数据,在接收侧,算出与各位对应的数据化码脉冲串,并且,切换数据化单元的码序列的极性,以使来自在数据化码脉冲串的检测时不同的位次的脉冲串的内部干扰噪声减轻。该极性切换的算法优选其构成为使干扰噪声最少的。另外,码极性的切换取代在数据化码脉冲串生成部件30进行,可以在发送信号生成部件70进行。
OFDM方式的码型发送装置1按照调制方式被分类成流调制方式和并行调制方式。流调制方式对J个窄频带将复用度m的复用基本脉冲串分配为复数数据,对各个载波以I信道用以及Q信道用复用基本脉冲串沿着时间轴进行正交调制。J组的被复数化的复用基本脉冲串同步形成流,由码片同步地对各个载波进行调制(关于此,参照图31)。
另一方面,并行调制方式将两组复用基本脉冲串用作复数数据,并将周期中所包含的各个码片分配给J个窄频带的I信道以及Q信道,从而对载波进行调制(关于此,参照图32A以及图32B)。
图5例示使用将频带分割成J个窄频带的OFDM方式中的流调制的数据化码脉冲串生成部件30。该流调制以脉冲串或者冲击脉冲串的流进行载波或者副载波的调制,在本发明中,由表示随时间变化的复用基本脉冲串的码片调制载波。
该数据化码脉冲串生成部件30适合进行数据化单元的高速化,并可以使用于并行调制方式的OFDM、UWB(超宽频带)传输等。
输入数据被由数据变换单元31b变换成N进制m位的数据形式,存储在存储器34b,同时通过调节脉冲生成部件40基于被变换的数据生成调节脉冲。存储在存储器34b的数据被输入到数据化单元32b对应的移位寄存器32b11~32bJ2的其中一个,设定由数据化码脉冲串用的码脉冲串生成单元33b生成的码脉冲串的移位时间,并行地将各窄频带I信道和Q信道的数据化码脉冲串输出到生成部件70。在使用于UWB的情况下,窄频带表示所分割的频带。
图5表示对每个窄频带设置I以及Q信道用的移位寄存器,反复进行与分配给第j号的窄频带的I信道以及Q信道的复用度mj相等的次数的数据化处理,但是并不限于此,使用与复用度相等的数量的移位寄存器并行地进行数据化处理,或者如果处理速度容许,则对各窄频带设置单一的移位寄存器,并进行与I信道以及Q信道对应的数据化处理,或者可以以单一的移位寄存器进行与整个频带的复用度m相等的次数的数据化处理。
在图5中,由数据变换单元31c变换成N进制m位的数据形式的数据被存储在存储器34c,同时基于被变换后的数据,由调节脉冲生成部件40生成调节脉冲,并由调节脉冲设定码脉冲串33c的极性。存储在存储器34c的数据作为复数数据被读出,输入到数据化单元32c对应的I信道用移位寄存器32c1以及Q信道用移位寄存器32c2,并且,设定由数据化码脉冲串的码脉冲串生成单元33c生成的码脉冲串的移位时间,来生成数据化码脉冲串,并输出到发送信号生成部件70。另外,数据化单元32c也可以使用与复用度相等的数量的移位寄存器来构成。
码脉冲串的顺序化对所需要数量的码脉冲串赋予顺序来进行。此时,数据化码脉冲串是将被赋予顺序的码脉冲串的顺序脉冲串的移位时间对应于数据设定生成的数据化顺序脉冲串。
或者,将由与数据化码脉冲串不同的码序列构成,并且具有用于对数据信号设定顺序所需要的大小的码长度的、移位时间以规定的比例变化(增加或者减少)的码脉冲串的移位时间与顺序建立对应的顺序脉冲串,乘以数据化码脉冲串来进行。或者,顺序脉冲串关于码片集合进行编码也可以。为了降低装置内干扰以及装置间干扰,哪种顺序脉冲串都优选部分相关值或者互相关值小的M序列码、Gold码序列或者KAZAMI码序列等单个或者多个码序列来构成。特别地,乘积用的顺序脉冲串由于与数据化码脉冲串相乘,所以码片速度为数据化码脉冲串的码片速度的整数倍,将周期设定成包含相等倍数的整数倍,在接收侧的数据化码脉冲串的分离中,优选使用互相关值来构成。即,顺序脉冲串的码片速度l/Tc与数据化码脉冲串的码片速度l/Tk相比设定成高速,并通过将该速度比K=Tk/Tc设定成大的整数,降低接收侧的、乘以顺序脉冲串,分离数据化码脉冲串时的窄频带噪声,检测变得容易,优选。Tc表示顺序脉冲串的码片宽度,另一方面,Tk是数据化码脉冲串的码片宽度。利用乘积原理,在频带窄的信号传输中,由于频带内噪声被扩散(频率变换至范围外),所以与K值成比例地改善S/N比。
特别地,在使用占有性地进行发送的传输路径的传输中,乘积基本脉冲串所包含的顺序脉冲串的码长度为数据化码脉冲串的码长度N的整数倍,可以设定成将包含整个频带的复用度相加后的值的大小的最少的整数、或者为其K倍,但是并不限于此。通过这样设定,顺序脉冲串能够构筑出所需要的大小的顺序,并且其周期可以设定成数据化码脉冲串的周期的整数倍。由此,基本脉冲串是将数据化码脉冲串以顺序脉冲串扩散的扩散信号,其频谱被分散成顺序脉冲串的离散频谱周围。
另一方面,在多元连接环境下,顺序脉冲串其构成为,将可以对所有的发送装置设定顺序的数量的数据化顺序脉冲串分配给装置,或者使用装置固有的乘积用顺序脉冲串,或者使用所有装置共用的乘积用顺序脉冲串,设定装置内的顺序的同时,也能够用于装置间的识别。
图6A例示单一载波被调制信号的发送信号生成部件70,用于生成复用基本脉冲串的被调制信号,包括:顺序化单元702s、复用单元703s、信号控制单元713s、1次调制单元701s、滤波器708s、调制单元709s、1次载波生成单元711s以及载波生成单元710s。
由图3例示的数据化码脉冲串生成部件30生成的数据化码脉冲串,在顺序化单元702s乘以由顺序脉冲串生成部件50生成的顺序脉冲串,从而被顺序化,并在复用单元703s进行复用后,输入到信号控制单元。信号控制单元控制前置码、控制信号、数据信号等调制信号生成。信号控制单元713s的输出信号对由1次载波生成单元711s生成的载波进行调制,经滤波器708s滤波后,在调制单元709s对由载波生成单元710生成的载波进行调制,从而生成发送信号。
图6B例示由复用基本脉冲串的码片被变换成2进制数的比特流进行1次调制的发送信号生成部件70,备有:顺序化单元702t、复用单元703t、比特变换单元712t、信号控制单元713t、1次调制单元701t、1次载波生成单元711t、滤波器708t、调制单元709t以及载波生成单元710t。作为复用单元703的输出信号的复用基本脉冲串的码片由比特变换单元712被变换成2进制数,生成由2值脉冲串构成的比特流。该信号输入到信号控制单元713t并被控制,接着,在1次调制单元701t对由1次载波生成单元生成的1次载波进行调制,从而生成1次脉冲被调制信号,经滤波器708t进行滤波,并在调制单元709t对由载波生成单元710t生成的载波进行调制,从而生成发送信号。
图7A例示使用正交调制的码型发送装置的发送信号生成部件70,备有:由对应于对I信道的数据化码脉冲串乘以由顺序脉冲串生成部件50生成的顺序脉冲串的I信道的顺序化电路702a1、以及对应于Q信道的顺序化电路702a2构成的顺序化单元702a;包含对被进行顺序化的数据化码脉冲串进行复用的I信道用复用电路703a1以及Q信道用复用电路703a2的复用单元703a;包含进行信号控制的信号控制电路713a1以及713a2的信号控制单元713a;包含以I信道用复用基本脉冲串对由1次载波生成单元711a生成的I信道用载波(以cosωt表示的分量)进行调制的调制电路701a1、以及以Q信道用复用基本脉冲串对Q信道用载波(以-sinωt表示的分量)进行调制的调制电路708a2的1次调制单元701a;包含I信道用滤波器708a1以及Q信道用滤波器708a2的滤波器708a;以及将作为滤波器708a的输出的I信道信号以及Q信道信号作为输入,对由主载波生成单元710a生成的主载波进行正交调制的正交调制单元709a,各动作与控制部件的时钟同步来进行。
在对复用基本脉冲串等多值电平脉冲串的1次调制中,使用生成与该脉冲振幅成比例的振幅值的被调制信号的线性调制方式。这些数据化码脉冲串通过正交载波能够进行检测时的正交检测,所以可以对I信道以及Q信道分配相同的位次,或者可以分配不同的位次。
数据化码脉冲串被输入到顺序化电路702a1和702a2,并被乘以由顺序脉冲串生成部件50a生成的顺序脉冲传生成进行顺序化的基本脉冲串。该过程被反复进行复用度的量,由复用电路703a1从作为顺序化电路702a1的输出信号的基本脉冲串生成同相分量I的复用基本脉冲串。同样地,由复用电路703a2从顺序化电路702a2的输出信号生成正交分量Q的复用基本脉冲串。
输入到信号控制单元713a的I信道以及Q信道的复用基本脉冲串分别由信号控制电路713a1以及713a2附加控制信号等,从而设定时序(sequence)。
I分量输入到1次调制电路701a1,对由1次载波生成单元711a生成的I信道用载波进行调制。同样地,Q分量输入到调制电路701a2,对Q信道用1次载波进行调制。这些被调制信号分别经滤波器708a1以及708a2滤波后,输入到正交调制单元709a,并对由载波生成单元710a生成的主载波进行正交调制,从而生成发送信号。
取代以1次被调制信号对主载波进行调制,将由1次载波生成单元711a生成的正交的1次载波的频率设定成载波生成单元710a的载波的频率,由1次调制单元701a进行调制,并经滤波器708a滤波后,作为发送信号生成部件的输出也可以。
图7B例示具有比特变换单元的正交调制用的发送信号生成部件70,具有:顺序化单元702u、复用单元703u、比特变换单元712u、信号控制单元713u、1次调制单元701u、1次载波生成单元711u、滤波器708u、正交调制单元703u以及载波生成单元710u。顺序化单元702u以及复用单元703u分别与702a以及703a同样地进行动作。比特变换单元712u按照I信道以及Q信道对复用基本脉冲串进行比特变换,被进行比特变换后的2值脉冲在信号控制单元713u与控制信号等一起被设定时序。1次调制单元701u以该2值脉冲分别对由1次载波生成单元711u生成的1次载波进行脉冲调制,从而生成1次被调制信号。I信道以及Q信道的1次被调制信号分别经由滤波器708u1以及708u2进行滤波,并在正交调制单元709u对由载波生成单元710u生成的正交的载波进行调制后进行复用,并输出。
图8A表示使用流调制的OFDM方式中的发送信号生成部件70的一个实施方式。分配给各窄频带的复用基本脉冲串与其它的所有的窄频带的复用基本脉冲串同步,以该顺序脉冲串的码片为单位并行地发送(关于此参照图31)。
脉冲串的流调制方式对各频带保持码片同步,或者分配单个或者多个基本脉冲串,从而沿着时间轴生成与基本脉冲串或者多个基本脉冲串的码片建立对应的码元,使用该码元,进行副载波的I分量以及Q分量的调制,生成被调制信号来进行复用。各频带的副载波,通过包含与分别分配的基本脉冲串或者作为多个基本脉冲串的复用基本脉冲串的同时刻的码片对应的振幅值的码元,来进行同步、被调制、并被复用。与该被复用的被调制信号对应的发送信号用I分量以及Q分量使用IDFT生成时,装置的结构变得简单,适合于成本的削减。
该发送信号生成部件70包括:顺序化单元702b,包含I信道用顺序化电路702b11~702bJ1以及Q信道用顺序化电路702b12~702bJ2,对来自包含移位寄存器的I信道用的数据化单元32b11~32bJ1以及Q信道用的数据化单元32b11~32bJ2的输入信号,乘以由顺序脉冲串生成部件50生成的对应的顺序脉冲串,从而生成基本脉冲串;复用单元703b,包含I信道用复用电路703b11~703bJ1以及Q信道用复用电路703b11~713bJ2,对基本脉冲串进行复用,生成窄频带的复用基本脉冲串而输出;信号控制单元713b,具有进行时序生成的信号控制电路713b11~713bJ2;IDFT单元704b,使用由I信道数据以及Q信道数据构成的J组的输入信号,进行逆离散傅立叶变换(IDFT),生成I信道用以及Q信道用信号;GI赋予单元707b,对IDFT单元704b的输出信号插入GI(保护间隔);DAC单元708b,具有包含将插入了GI的信号变换成模拟信号的DAC(Digital to Analogue Converter)电路708b11和70812的DAC708b1以及由滤波器电路708b21和708b22构成的滤波器708b2;以及正交调制单元709b,以DAC单元708b的I信道输出信号以及Q信道输出信号对由载波生成单元710b生成的载波进行正交调制。
作为数据化码脉冲串生成部件30的第j号的输出的复数脉冲串的组,输入到发送信号生成部件70的、对应的I信道用顺序化电路702bj1和Q信道用顺序化电路702bj2,与由顺序脉冲串生成部件50生成的顺序脉冲串相乘,生成基本脉冲串。第j号的窄频带的I信道的顺序化的过程在顺序化电路702bj1反复进行与分配给该信道的复用度mj1相等的次数,并且,各基本脉冲串输入到复用电路703bj1,生成复用基本脉冲串。第j号的Q信道的复用基本脉冲串也被同样地生成,并且,复用度具有mj2。通常,优选mj1和mj2设定得相等。第j号的窄频带的I信道的复用基本脉冲串和Q信道的复用基本脉冲串输入到信号控制单元713b,从而被设定时序,并形成与复数数据对应的对,并行地同步输入到IDFT704b。与IDFT704b并行地输入的这些J对的复数复用基本脉冲串与顺序脉冲串的码片相关进行逆离散傅立叶变换,生成I信道以及Q信道的分量。这些信号在GI赋予单元707b被插入GI,并且分别在DAC单元708b变换成模拟信号后,输入到正交调制电路709b,对由载波发生电路710b生成的载波进行调制。在被调制信号的I分量以及Q分量被复用输出。
从IDFT704b进行的逆离散傅立叶变换到正交调制单元709b进行的正交调制的过程被反复进行与周期T所包含的顺序脉冲串的码片数量相等的次数。但是,在可以忽略是否存在多路径的传输路径中使用OFDM的情况下,可以不使用保护间隔。使用有线传输路径的VDSL方式或者ADSL方式等、同轴电缆(coaxial line)、光纤通信路径的各种通信方式,可以构成为满足该条件。
图8B是在图8A例示的发送信号生成部件70具有比特变换单元712bb的图,变换成2值脉冲,通过IDFT进行脉冲调制,来取代对复用基本脉冲串进行线性调制发送。该发送信号生成部件70具有:顺序化部件702bb、GI赋予单元797bb、DAC单元708bb、正交调制单元709bb以及载波生成单元710bb。在复用单元703bb被复用的第j号的频带的I信道以及Q信道的复用基本脉冲串,在比特变换电路712bbj1以及712bbj2变换成2进制数后,生成由2值脉冲构成的比特流,并且输入到信号控制电路713bbj1以及713bbj2。信号控制电路713bbj1以及713bbj2的进行时序控制的输出信号形成复数脉冲串,输入到IDFT单元704bb,从而被IDFT变换。GI赋予单元797bb以后的过程与图8A的发送信号生成部件70一样,输出正交被调制信号。
另一方面,图9A表示使用并行调制的OFDM方式的发送信号生成部件70。在并行调制方式中,发送侧优选将传输频率频带分割成与数据化码脉冲串的周期T所包含的顺序脉冲串的码片数量相等或者其整数倍,并经过周期T内,将与由基本脉冲串或者被复用的基本脉冲串构成的发送信号生成用脉冲串的顺序脉冲串的码片对应的振幅值进行S/P变换,并分配给分割的频带的发送码元来进行调制,对所有的分割频带的被调制信号进行复用,生成发送信号并发送,但是并不限于此,也可以将剩余窄频带分配给同步信号、控制信号等传输。例如,使用剩余的窄频带,沿着时间轴,作为流来传输同步用或者控制用的码脉冲串。另一方面,接收侧通过P/S变换而沿着时间轴排列以码元为单位取得的各频带的脉冲值,从而再现数据信号,由此,数据化码脉冲串被分离,该移位时间作为定域脉冲被检测出,使用该移位时间算出数据。发送侧使用IDFT生成发送数据来发送,并且,接收侧使用正交相位检波器对信号检波,使用FFT(Fast Fourier Transform:高速傅立叶变换)和并、串行变换(P/S变换)来再生数据信号,从而,装置的结构变得简单,适合于削减成本。发送用数据信号可以是进行纠错编码后的脉冲串。
发送信号生成部件70包括:包含顺序化电路702c1和702c2的顺序化单元702c;包含复用电路703c1和703c2的复用单元703c;包含信号控制电路713c和713c2的信号控制单元713c;S/P变换单元714c;IDFT单元704c;GI赋予单元707c;包含D/A电路708c11和708c12以及滤波器708c21和708c22的DAC单元708c;正交调制单元709c;以及载波生成单元710c。
数据化码脉冲串生成部件30的I信道以及Q信道的输出信号分别输入到发送信号生成部件70的顺序化单元702c1以及702c2,乘以由顺序化脉冲串生成部件50生成的顺序脉冲串而被顺序化,并被分别输出到生成复用度mi1以及mi2的复用基本脉冲串的复用单元703c1和703c2。mi1和mi2是被分别发送到第i号的I信道以及Q信道的复用基本脉冲串的复用度。
该复数复用基本脉冲串被在信号控制单元713进行时序化,接着,1周期T时间量输入到S/P变换单元714c,分别与码片相关进行并行变换,并且成为IDFT704c的输入信号,进行逆离散傅立叶变换,其输出信号输入到GI赋予单元707c,被赋予GI。该I信道信号以及Q信道信号在DAC单元708c1和708c2被变换成模拟量,输入到正交调制单元709c,从而对由载波生成单元710c生成的载波进行调制,该被调制信号被进行复用。该发送信号生成过程,将m个基本脉冲串分别mi1+mi2个地逐次进行发送,直到全部发送结束为止。
在并行方式下,由于数据化码脉冲串1周期量的码片被分配给各窄频带,所以,可以选择码脉冲串的码长度,并调节窄频带的频带数、频带宽度以及被分配的基本脉冲串的复用度。
图9B例示将图9A所示的并行调制方式的复用基本脉冲串变换成2进制数,生成2值脉冲,并发送该被调制信号的发送信号生成部件70,包括:顺序化单元702cc、复用单元703cc、比特变换单元712cc、信号控制单元713cc、S/P变换单元714cc、IDFT单元704cc、GI附加单元797cc、DAC单元708cc、正交调制单元709cc以及载波生成单元710cc。由顺序化单元702cc被顺序化而生成的基本脉冲串被在复用单元703cc复用,生成I信道以及Q信道的复用基本脉冲串,接着,分别由比特变换单元712cc变换成2值脉冲串,其输出信号在信号控制单元713cc与控制信号等一起被进行时序化,输入到S/P变换单元714cc,并变换成复数并行脉冲串,输入到IDFT单元704cc。IDFT单元704cc的输出信号与图9A同样被进行正交变换,生成发送信号。
在使用了冲击脉冲的超宽频带(UWB)传输中,大致区分为冲击脉冲无线电发送(impulse radio)方式和OFDM方式。在冲击脉冲无线电发送方式中,对基本脉冲串的每个码片,与转变时间同步地生成冲击脉冲或者复用,或者,对复用基本脉冲串的每个码片与转变时间同步地产生冲击脉冲来生成发送信号。或者,将顺序脉冲串的码片的开始时间延迟以码片宽度所决定的比例、且根据位次(顺序)一定的变化所决定的时间,对于与该顺序脉冲串同步生成的基本脉冲串的每个码片,与转变时间同步地生成冲击脉冲并复用,或者对复用基本脉冲串延迟了的每个码片,与转变时间同步地生成冲击脉冲,使用得到的冲击脉冲来生成发送信号也可以。以码片宽度所决定的比例所设定的延迟时间如果为0,则生成的发送信号表示复用基本脉冲串的发送信号。另外,复用度为1的基本脉冲串表示该基本脉冲串,特别地,数据化顺序基本脉冲串表示数据化顺序脉冲串。
另外,在复用基本脉冲串的码片被变换成2进制数,而该2值脉冲作为发送信号生成用脉冲串使用的情况下,与该2值脉冲的转变部同步产生冲击脉冲,从而生成发送信号。另一方面,在OFDM方式的超宽频带传输中,可以使用与OFDM方式同样的过程。即,在使用2值或者多值的脉冲的OFDM的超宽频带传输中,在接收侧使用FFT,在发送侧,作为IDFT的输入信号,以这些脉冲进行IDFT变换中的1次调制,在接收侧,以FFT进行该被调制信号的解调。进而,在发送侧,与这些脉冲的转变部同步生成冲击脉冲(短的脉冲),作为IDFT的输入信号,由此进行1次调制,在接收侧,使用FFT进行该解调也可以。
作为一例,在与复用基本脉冲串的振幅成线性的冲击脉冲无线电发送中,位次相对于基准的位次按升序变化,如果开始时间的变化延迟,则位次每增加1,复用基本脉冲串的各码片设定成延迟作为码片宽度决定的比例的δ时间,对于码片的转变时间的前沿,以δ间隔生成具有与码片的转变量对应的振幅的冲击脉冲。即使对后沿也同样。一般地,可以设定成位次每增加r,码片的开始时间延迟δ时间。此时,与复用度为r的复用基本脉冲串的码片的转变时间的前沿对应,具有与该转变量对应的振幅的冲击脉冲,以δ时间间隔,产生由发送信号生成用脉冲串的复用度和r决定的数量(图33A的(a)~(d))。对于后沿也同样。另外,取代将码片的开始时间延迟所决定的时间,而设定成超前所决定的时间,也不脱离本发明的宗旨。
在使用冲击脉冲调制方式的UWB传输中,通过发送信号生成部件70生成基于作为该超宽频带冲击脉冲串或者以该超宽频带冲击脉冲串进行1次调制的冲击脉冲被调制信号的超宽频带信号的发送信号。如果是使用冲击脉冲的OFDM方式的UWB传输,则发送信号生成部件以利用被分配到所分割的频带的发送信号生成用脉冲串所生成的冲击脉冲串对副载波进行调制,从而生成分割频带的发送信号,并将其进行复用,生成发送信号。
OFDM方式按照调制的方法被分类成并行调制方式和流调制方式。在并行调制中,通过对基于发送信号生成用脉冲串生成的数据化码脉冲串的周期量的冲击脉冲串进行并行变换,或者从与码片相关地进行并行变换的发送信号生成用脉冲串生成冲击脉冲,并以冲击脉冲对分割频带的负载波进行调制,从而生成发送信号来发送。
图10A例示,在超宽频带脉冲传输中的、基于以δ时间间隔延迟的复用度r的复用基本脉冲串生成冲击脉冲传输的、δ延迟r复用方式的发送信号生成部件70。通过这样构成信号可以将冲击脉冲的发送能量设定得较大,并且接收侧的检测信号的S/N比增大。
该发送信号生成部件70包括:由顺序化电路702d1~702dm构成的顺序化单元702d、信号控制单元713d以及冲击脉冲生成单元712d。冲击脉冲生成单元712d包括:δ延迟电路712d11~712d1m,使m个基本脉冲串延迟,按照顺序生成具有相等的延迟时间的每r个以δ时间间隔延迟的δ延迟基本脉冲串;r-复用电路712d21~712d2pr,将m个δ延迟基本脉冲串按顺序每r个复用,生成作为复用度为r的pr个复用基本脉冲的r-复用基本脉冲串;冲击脉冲生成电路712d31~712d3pr,与以δ时间间隔延迟的r-复用基本脉冲串的转变部同步,生成冲击脉冲;以及复用单元712d4。
数据化码脉冲串生成部件30的数据化单元32d的移位寄存器32d1~32dm的输出信号,在顺序化单元702d的顺序化电路702d1~702dm,与由顺序脉冲串生成部件50生成的顺序脉冲串相乘,生成m个基本脉冲串,输入到信号控制单元713d。在信号控制单元713d,生成包含复用基本脉冲串和控制信号等的时序,输出到冲击脉冲生成单元712d。
在冲击脉冲生成单元712d,位次为1位~r位的基本脉冲串分别通过延迟电路712d11~712d1r,设定成延迟时间为0。位次为r+1~2r的基本脉冲串分别通过延迟电路712d1r+1~712d12r,设定成延迟时间为δ时间。以下同样,位次从(pr-1)r+1到prr的基本脉冲串,分别通过延迟电路712d1((pr-1)r+1)~712d1pr,设定成延迟时间为(pr-1)δ时间。这里,pr为pr=[m/r],[m/r]为高斯符号,表示不超过m/r的最大的整数。
为了使装置的结构和处理简单,优选将pr设为整数,m=rpr这样来选择m。在进行正交调制的情况下,优选设定成m=2rpr,对I以及Q信道分别分配pr个基本脉冲串,但是分割方法并不限于此。
延迟电路712d1((u-1)r+1)~712d1ur的输出信号输入到各自对应的r-复用电路712d2u,进行r-复用,其输出信号变成以具有分别相等的延迟时间的r个基本脉冲串构成的复用基本脉冲串。即,第u号的r-复用电路712d2u的输出信号变成相对同步信号具有(u-1)δ的延迟时间的复用度为r的r-复用基本串脉冲串。各r-复用基本脉冲串输入到各自对应的冲击脉冲生成电路712d31~712d3pr的对应的电路,变换成在码片的转变部平均值为零,且振幅值与转变部的变化量相等的冲击脉冲。该冲击脉冲是脉冲宽度窄,且具有多个峰值的平均值为零的孤立的信号,包含以窄的脉冲宽度进行调制的被调制信号。这些冲击脉冲串输入到复用单元712d4,生成冲击脉冲串,并输出到输出部件90。该冲击脉冲串可以是邻近的冲击脉冲部分重叠的信号。在包含用于区别码片的分离器的情况下,可以将与分离器的前沿部以及后沿部对应的各个单一或者多个冲击脉冲,形成于复用基本脉冲串的码片的后沿部的冲击脉冲串和之后的码片的前沿部的冲击脉冲串之间。另外,分离器可以以共用用于传输数据的码片和至少一个转变部的脉冲构成。
图10B例示将复用基本脉冲串变换成2值脉冲,由该2值脉冲的转变部生成冲击脉冲的发送信号生成部件70,包括顺序化单元702db和冲击脉冲生成部件712db。进而,冲击脉冲生成单元712db包括:复用单元712db2、比特变换单元712db5、信号控制单元712db6以及冲击脉冲单元712db3。由顺序化电路702db1~702dbm进行顺序化而生成基本脉冲串被在复用单元712db2复用,接着,在比特变换单元712db5变换成2值脉冲,生成比特流,输入到信号控制单元712db6,与控制信号等一起生成由2值脉冲构成的时序。该2值脉冲输入到冲击脉冲单元712db3,生成由与各转变部对应的脉冲构成的发送信号。
图11A表示在UWB中使用OFDM进行流调制时的发送信号生成部件70。发送信号生成部件70包括:顺序化单元702e,生成信号的时序的信号控制单元713e,生成被分割的各频带的I信道用以及Q信道用载波的副载波生成单元713e,包括生成频带的I信道以及Q信道的被调制信号的调制电路714e1~714eJ的1次调制单元714e,将1次被调制信号进行复用而生成I信道的复用信号以及Q信道的复用信号的复用单元703e,GI赋予单元707e,将数字量变换成模拟量的DAC单元708e,正交调制单元709e以及载波生成单元710e。GI附加单元707e在由于多路径等在发送信号未产生干扰的情况下不需要。
冲击脉冲生成单元712e生成被分割的各频带的I信道用以及Q信道用冲击脉冲串。在使用载波的UWB方式中,与流调制以及并行调制同时,优选该冲击脉冲为以短时间宽度的单一脉冲进行调制的被调制波,但是并不限于此。第j号的分割频带的冲击脉冲生成单元的电路712e1j~712e4j使用图10A的冲击脉冲生成单元712d的各个δ延迟单元712d1、r-复用单元712d2、冲击脉冲化单元712d3以及复用单元712d4来构成。另外,各单元以及电路在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行任意的变更来构成。
在第j号的分割频带的冲击脉冲生成单元712e中,分配mj1各I信道用基本脉冲串和mj2各Q信道用基本脉冲串。该脉冲串被在信号控制单元713e进行时序化,输入到冲击脉冲生成单元。I信道用的基本脉冲串在延迟电路712e1j的I信道用电路中被按顺序对每rj1个的基本脉冲串以δ时间间隔延迟,接着,在r-复用电路712e2j中变成复用度为rj1的复用基本脉冲串。该复用基本脉冲串输入到冲击脉冲生成电路712e3j,在各码片的前沿的转变部分别被变换成冲击脉冲,输入到冲击脉冲复用电路712e4j,在各个码片生成表示前沿转变部的pr个冲击脉冲串。该冲击脉冲串在1次调制单元714ej对具有由负载波生成单元713e生成的频率fj的I信道的副载波进行调制,生成I信道的1次被调制信号。
所有频带的I信道的1次被调制信号被在复用电路703e复用,从而1次被调制信号被输出到GI赋予单元707e。通过GI赋予单元赋予GI后,分别在DAC单元变换成模拟信号。与I信道并行,同样使用Q信道用基本脉冲串,生成表示前沿转变部的pr个冲击脉冲,得到Q信道用模拟信号。I信道以及Q信道的模拟信号输入到正交调制单元709e,对由载波生成电路710e生成的载波进行调制,将该被调制信号输出到送出部件90。接着,码片的后沿转变部的1次被调制信号被同样地生成。
以上的码片发送过程对于周期中所包含的NK个全部的码片进行。
图11B例示取代图11A的1次调制单元而使用IDFT进行1次调制的流调制用OFDM方式的UWB传输的发送信号生成部件70,包括:顺序化单元702eb,信号控制单元713eb,冲击脉冲生成单元712eb,IDFT单元715eb,复用单元703eb,GI赋予单元707eb,DAC单元708eb,正交调制单元709eb以及载波生成单元710eb。进而,冲击脉冲生成单元712eb包括:δ延迟单元712eb1,r-复用单元712eb2,以及与被进行r-复用的脉冲同步生成脉冲宽度δ的转变脉冲的δ脉冲单元712eb3,以及将δ脉冲单元的输出信号复用的δ复用单元712eb4。上述的顺序化单元702eb、δ延迟单元7712eb1以及r-复用单元712eb2分别与702e、712e1以及712e2同样构成。
顺序化单元702eb的各输出信号由信号控制单元713eb与控制信号等一起进行时序化,被输入到冲击脉冲生成单元712eb。如果将第j号的频带作为代表第1至J号的频带,则顺序化单元702eb的各输出信号由信号控制单元713eb与控制信号等一起进行时序化,输入到冲击脉冲生成单元712e。在δ延迟单元712eb1的712eb1j与712e2j同样被进行r-复用,I信道用以及Q信道用的r-复用基本脉冲串输出到δ脉冲电路712eb3j。δ脉冲电路712eb3j对由r-复用单元712eb2j生成的I信道用r-复用基本脉冲串的每个码片,与其前沿部同步生成振幅与码片的转变量相等、且脉冲宽度为δ的pr个转变脉冲。与I信道并行,同样地生成Q信道用的前沿部的pr个转变脉冲。I信道的转变脉冲和具有与其相等延迟时间的Q信道的转变脉冲用于形成复数脉冲。具有相等延迟时间的复数转变脉冲的组在频带间同步地输入到IDFT单元715eb,被进行傅立叶变换。接着,IDFT单元715eb的输出信号输入到复用单元703eb,按照I信道以及Q信道被进行复用,输出到GI赋予单元707eb。从GI赋予到正交调制,以与图11A的发送信号生成部件70同样的过程进行。
从以上冲击脉冲生成单元712eb进行的前沿部的转变脉冲的生成到正交调制单元709eb进行的正交被调制信号的生成为止的过程,对于r-复用基本脉冲串的该码片的前沿部的pr个所有的复数转变脉冲的组,在频带间同步、按次序进行,该码片的后沿部的码片信息被同样地发送。以上的码片信息的发送过程对基本脉冲串的周期所包含的NK个所有的码片进行。
在使用OFDM的UWB传输中,取代流调制可以使用并行调制。图11C例示以IDFT进行1次调制的、UWB传输中使用OFDM的并行调制型的发送信号生成部件70,包括:顺序化单元702ec,信号控制单元713ec,冲击脉冲生成单元712ec,IDFT单元715ec,复用单元703ec,GI赋予单元707ec,DAC单元708ec,正交调制单元709ec,以及载波生成单元710ec。
在发送信号生成部件70的顺序化单元被进行顺序化的I信道用以及Q信道用的基本脉冲串分别输入到信号控制单元713ec对应的电路,与控制信号等一起被进行时序化,输入到冲击脉冲生成单元712ec。输入到冲击脉冲生成单元712ec。冲击脉冲生成单元712ec包括I信道以及Q信道用的δ延迟电路712ec1、r-复用电路712ec2以及δ脉冲电路712ec3。δ延迟电路712ec11至7123c1m所包含的I信道的δ延迟电路使基本脉冲串每r个地按照位次以δ时间间隔延迟,r-复用电路712ec2将延迟后的基本脉冲串进行复用为具有复用度r的复用基本脉冲串,生成r-复用基本脉冲串。以δ间隔延迟的pr个r-复用基本脉冲串的码片分别并行地输入到δ脉冲电路712ec3,变换成分别在其前沿部、宽度为δ而振幅具有r-复用基本脉冲串的码片的基本脉冲串的码片的转变量的转变脉冲,在输出电路锁存IDFT单元715ec进行IDFT变换的时间。通过同样的过程,与I信道并行地生成Q信道的pr个前沿部的转变脉冲。这些2pr个转变脉冲按照位次形成pr组的复数转变脉冲,作为IDFT单元715ec的并行输入脉冲,被变换成1次被调制信号。该1次被调制信号并行地输入到复用单元703ec,被进行复用,生成I信道以及Q信道的复用被调制信号,并分别通过GI赋予单元707ec插入GI,接着在DAC单元708ec变换成模拟信号。该模拟信号输入到正交调制单元709ec,将由载波生成单元710生成的载波进行正交调制,从而生成发送信号,接着,后沿部的发送信号被同样地生成。
以上的过程被顺次进行到周期内所包含的所有的码片被发送为止,从而1周期量的复用基本脉冲串被发送。如以上所示,以并行方式对复用基本脉冲串的每个码片,前沿部的pr个转变脉冲被分配给各频带,并行地以同一发送时钟来同时发送,并且,以同样的方法,后沿部的转变脉冲在下一发送时钟来发送。这样,周期内所包含的NK个码片信息被发送。由此,以信号脉冲串的码长度、分割频带数、频带宽度、发送时钟频率或者分配的基本脉冲串复用度的其中任意一个或者这些的某几个的组合来调节传输速度,但是并不限于此。另外,GI赋予单元707ec如果传输路径特性良好则可以省略。
在OFDM方式下,与窄带传输UWB传输的同时,传输路径特性的测量其构成可以为使用导频信道来进行。如本领域技术人员周知,特别在使用分散导频信道(SP信道)的情况下,实际测量各SP信道的频率特性,对邻接的SP信道间的频率特性进行插补来进行均衡也可以。
在跳频方式下,接收侧检测发送信号,从而使用取得的检测信号来还原发送信号生成用脉冲串,从所还原的脉冲串中与频率不发生跳跃的方式同样地检测数据化码脉冲串来进行定域,使用以定域脉冲所示的移位时间来算出数据。其构成也可以为以冲击脉冲来对跳跃载波进行发送。此时的发送、接收中的各过程与跳频同样。
图12的(a)例示跳跃方式的码型发送装置1的发送信号生成部件70。发送信号生成部件70包括:顺序化单元702L、复用单元703L、比特变换单元712L、信号控制单元716L、1次调制单元714L以及合成器单元715L。进而,合成器单元715L包括:跳跃模式发生电路715L1、合成器715L2以及带通滤波器BPF715L3。
数据化码脉冲串生成部件30的输出信号,在顺序化单元702L通过由顺序化脉冲串生成部件50生成的顺序化脉冲串被进行顺序化,通过复用单元703L进行复用后生成复用基本脉冲串。复用基本脉冲串在比特变换单元712L被变换成2进制数,成为2值脉冲串,该比特流输入到信号控制单元716L,与控制信号等一起被进行时序化,成为时序化信号。时序化信号在1次调制单元714L被进行1次调制,生成跳跃被调制信号。跳跃载波是利用合成器单元715L2合成的、按照跳跃模式发生电路715L1生成的周期T反复进行的跳跃模式,对于每个码片、频率随机进行跳跃的载波。
图12(b)例示使用将复用基本脉冲串作为输入信号的延迟APSK的1次调制单元714L。乘法运算电路714L5将复用基本脉冲串、和由极性检测电路714L1从乘法运算电路714L5的输出信号检测极性并通过延迟电路714L2延迟跳跃周期T时间的延迟信号进行乘法运算,从而生成乘积信号。极性检测电路714L1作为一例由零交检测电路等构成。该乘积信号由1次调制电路714L3进行PSK调制,经滤波器714L4滤波,从而成为1次被调制信号。从发送侧所发送的发送信号,被相对的接收侧接收,算出数据。
取代图12(a)中使用比特变换单元712L,使用复用基本脉冲串在信号控制单元716L进行时序化生成该1次调制信号来发送也可以。此时,(b)的乘积运算电路714L5由线性乘法运算电路构成,1次调制电路714L3进行APSK调制。
图13例示与码型发送装置1相对使用,接收发送信号从而算出数据的码型接收装置200。该码型接收装置200备有:检测部件210、同步部件220、通信部件230、可定域检测部件240、定域脉冲检测部件250、数据算出部件260、输出部件270、以及控制部件280。另外,可定域信号是指通过定域处理至少可以生成一个冲击脉冲的信号。
以上各部件在不脱离发明的主旨的范围内可以任意地构成、变更、删除、追加。而且,将全部的硬件或者一部分以相应的软件来置换也可以,或者将全部软件或者一部分以相应的硬件来置换也可以。
与发送被进行纠错编码的发送信号的码型发送装置1相对使用的码型接收装置200,其构成为具有用于进行解码的纠错解码部件。或者其构成为,所备有的其中一个部件或者某几个部件进行解码。使用被进行纠错编码的数据所生成的数据化码脉冲串在接收侧,数据化码脉冲串被进行定域,以移位时间为零的同步时刻为基准,检测定域脉冲的移位时间。使用该移位时间,通过数据算出部件进行解码,算出源数据。
由数据或者使用被进行纠错编码的数据的顺序脉冲串构成的数据化码脉冲串的定域脉冲的检测,将检测信号存储在由CCD等构成的环状内存,并输入到由CCD等构成的匹配滤波器来进行,或者进行A/D变换后使用数字匹配滤波器或者使用相关函数电路或者相关函数运算来进行也可以。在以数据化码脉冲串进行调制的被调制信号下,取代CCD匹配滤波器,使用SAW滤波器进行定域也可以。或者,取代CCD环状内存,将检测信号进行A/D变换,存储在环状内存,并利用数字处理来进行定域脉冲的检测。
具有被进行纠错编码的数据化顺序脉冲串的基本脉冲串被解码,由此,数据化码脉冲串被分离,接着从其中检测定域脉冲,算出数据。而且,在数据和基本脉冲串或者复用基本脉冲串被进行纠错编码的情况下,基本脉冲串或者复用基本脉冲串被解码,从其中检测数据化码脉冲串的定域脉冲。
另一方面,由包含使用表示与顺序脉冲串不同的码序列的脉冲串的数据化码脉冲串构成的数据信号所生成的发送信号,在接收侧,将检测信号存储在环状内存,保持同步,与数据脉冲串相乘,经滤波器滤波,从而进行数据化码脉冲串的分离,使用CCD匹配滤波器等或者算出相关函数来对该滤波信号反复进行定域。如果数据信号是与码片集合相关地进行纠错编码的信号,则从通过解码得到的信号当中检测数据化码脉冲串来进行定域。该数据信号所包含的基本脉冲串的码片宽度与顺序脉冲串的码片宽度相等。在接收侧所使用的顺序脉冲串被控制本机振荡电路的频率而生成,以保持同步。或者,将检测信号进行A/D变换存储在环状内存,通过数字运算与顺序脉冲串相乘,进行滤波,从而将数据化码脉冲串分离,并将所分离的信号进行定域,检测定域脉冲。
检测部件210具有至少包含传感器的检测单元,使用通过有线或者无线发送的电磁波、从红外线至紫外线的光、X射线等可控制的发射线、磁、超声波等,检测所发送的同步信号以及数据信号,并输出检测信号,但是介质并不限于此。在发送信号为被调制信号的情况下,检测部件210检测发送信号,生成变换了该频率的检测信号也可以。
作为检测部件210的输出的检测信号输入到同步部件220,与进行同步的捕捉或者/以及保持一起,解读发送侧的ID。另外,检测信号输入到可定域信号检测部件240,保持同步,被按顺序检测出数据化码脉冲串。另外,在使用调节脉冲的情况下,检测出乘以调节脉冲后的数据化码脉冲串。在复用基本乘积脉冲串中,通过将基本脉冲串所包含的顺序脉冲串的码片速度设定成数据化码脉冲串的码片速度的K倍,进行发送,从而对检测信号乘以顺序脉冲串来进行定域,并从经滤波器滤波的信号当中,除去成为内部干扰噪声的位次不同的基本脉冲串以及窄频带噪声进行反扩散的频带外分量,S/K比被改善K倍。
在数据化码脉冲串检测时,为了从其它的位次中除去内部干扰,优选可定域信号检测部件240具有消除器。在这样的消除器中,包含互相关消除器或者使用定域脉冲生成消除器信号的复制(replica)型消除器,但是并不限于此。另外,在多元连接环境下,消除器其构成也可以为除去作为来自相对使用的发送装置以外的发送装置的干扰噪声的外部干扰噪声。
所检测的数据化码脉冲串被定域脉冲检测部件250进行定域,检测该定域脉冲。在包含调节脉冲的基本脉冲串中,定域脉冲的极性由调节脉冲决定。定域检测部件可以具有用于除去内部干扰噪声或者内部干扰噪声和外部干扰噪声的消除器。
另外,优选在利用码脉冲串的发送信号以及利用码脉冲串调制的被调制信号的发送信号中,取代与同步信号以及数据信号一起,对每个码片判定从检测信号所得到的脉冲值,从与码脉冲串的周期相等的检测信号分离码脉冲串来进行定域,进行所得到的定域脉冲值的检测,从而进行判定,基于该判定值,算出数据。
在发送信号为基于传送数据信息的发送信号生成用脉冲串生成的信号的情况下,定域对数据化码脉冲串进行,并检测定域脉冲。发送信号生成用脉冲串由基本脉冲串或者复用基本脉冲串构成。数据化顺序基本脉冲串或者该脉冲串被进行复用的复用数据化顺序基本脉冲串利用与码序列的种类对应的匹配滤波器或者相关函数运算来进行定域。
另一方面,对复用乘积基本脉冲串乘以顺序脉冲串,并进行滤波,检测数据化码脉冲串,并从该检测信号与数据化顺序基本脉冲串同样地检测定域脉冲。
模拟的多值脉冲串信号的定域利用CCD等匹配滤波器来进行,或者将模拟量变换(A/D变换)成数字量,使用硬件或者软件通过数字处理来进行。另一方面,以码脉冲串构成的数据信号进行调制的被调制信号使用如下进行定域的方法,即直接或者进行频率变换、或者对包含1次被调制信号的发送信号检测1次被调制信号,并使用SAW匹配滤波器对该信号进行定域;或者,进行解调,对解调信号使用CCD匹配滤波器或者进行A/D变换,通过数字处理来进行定域;或者,将被检测的被调制信号进行A/D变换,通过数字处理进行解调,并将解调信号通过数字处理来进行定域。
利用数据算出部件260从定域脉冲检测移位时间,并根据该移位时间算出数据。如果数据是被进行纠错后的源数据,数据算出部件进行数据的纠错解码,算出源数据。输出部件270输出将向显示装置的输出、向计算机的输出、向数据库的输出等其中一个或者这些中的几个组合的信号,但是并不限于此。
通信部件230使用于在与码型发送装置1的通信部件100之间,使用副信道来发送接收控制信号等。或者,该通信部件230也可以构成为使用与数据信号以及同步信号相同的信道,分时进行通信。该控制信号中包含从接收侧向发送侧发送的输出控制信号、再发送请求信号、发送接收开始、接收用控制信号等,但是并不限于此。在使用电波的无线通信中,通信部件230的检测单元所包含的传感器为天线,可以是发送天线和接收天线共用,而且,其构成也可以为检测部件210的天线和通信部件230的天线共用。这样构成的结构中包含高频ID标签。图14A~图14E例示检测部件210、与此相关的同步部件220、以及通信部件230。
图14A表示与具有图3的数据化码脉冲串生成部件30的码型发送装置1相对使用、检测单一载波的被调制信号的检测部件210、该同步部件220以及通信部件230。检测部件210包括检测单元211s、滤波器213s以及频率变换单元212s。在使用电波的通信中,检测单元211s在传感器中使用天线。进而,该天线也可以与通信部件230的检测/送出单元230s共用。另一方面,在光通信中,在有线通信、无线通信中,使用光电二极管等光传感器,另外,在使用金属的通信线路的有线传输中,由缓冲放大器等构成。
由检测单元211s检测的信号经滤波器213s滤波后,输入到频率变换单元212s,被变换成1次调制信号,同时,利用同步部件220,捕捉或者保持同步,并根据该同步信号,控制频率变换单元212s的频率。
另一方面,检测部件230包括:检测/送出单元230s、循环器(circulator)233s、滤波器235s1、解调单元236s以及调制单元237s。由检测/送出单元230s所检测的来自发送侧的控制信号通过循环器233s被分离(isolation),送往滤波器235s1,接着,由236s进行解调,输出到控制单元280。另一方面,由接收侧所生成的控制信号在调制单元237s进行解调,并被滤波器235s2进行频带限制,接着,由循环器233s进行单向化至输出方向,从作为检测/送出单元230s的天线送出。如果是检测/送出单元230s的检测单元和输出单元分离的结构,就不需要使用循环器。
另外,在检测单元使用天线的情况下,该天线其构成即使在图14A~图14D、以及图14E(a)以及(c)中,也可以与各个通信部件230的检测/送出单元共用。
在具有图14B的检测部件210的码型接收装置200中,包含OFDM方式的码型接收装置200、以及同步部件220通过数字处理进行定时提取,并备有可定域信号检测部件240的码型接收装置200等检测正交调制方式的发送信号的码型接收装置200,所述可定域信号检测部件240使用具有用于除去内部干扰噪声的互相关消除器单元247的块调制处理。
该图14B所示的检测部件210具有:被使用于频率相等且相互正交的载波被调制而成的正交调制信号,且检测发送信号的检测单元211a;包含进行该检测信号的频率变换,并输出I分量的信号的频率变换单元212a1和输出Q分量的信号的212a2的频率变换单元212a;包含将该输出信号分别进行滤波的滤波器电路213a1和213a2的滤波器213a。发送信号由检测单元211a检测,输入到频率变换单元212a,并被检测1次被调制波的I分量以及Q分量。
在进行块解调处理的码型接收装置200中,由可定域信号检测部件240对滤波器213a的输出信号进行A/D变换,并通过数字处理,进行包含噪声除去处理的处理,算出数据。检测部件210可以使用于进行模拟处理的码型接收装置200。
由该图14B所示的检测部件210例示与码型发送装置1相对使用的码型接收装置200的检测部件210,所述码型发送装置1具有图7A、图7B、图8A、图8B、图9A、图9B、图11A、图11B以及图11C的发送信号生成部件70。
图14C例示与在使用基带数为W的多基带的UWB中使用OFDM的码型发送装置相对使用的码型接收装置200的检测部件210,在各基带,检测由图11A、图11B以及图11C其中任意一个发送信号生成部件70所生成发送信号。
该检测部件210具有:检测单元211i;包含滤波器电路213i1~213iW的滤波器213i;以及包含I信道用频率变换电路212i11~212iW以及Q信道用频率变换电路212i12~212iW2的频率变换单元212i。这些频率变换电路其构成分别与图14B所示的频率变换单元212a相同。
第u号的基带的信号,通过滤波器213iu对检测单元211i的输出信号进行滤波而被检测。滤波器213iu的输出信号被频率变换电路212iu1进行频率变换,检测I信道的1次调制冲击脉冲串。同样地,检测Q信道的1次调制冲击脉冲串。特别地,如果基带数W为1,则该图14C表示与由图11A、图11B或者图11C所示的发送信号生成部件70生成的正交被调制信号的UWB对应的检测部件。所有的检测信号其构成为具有相等的中间频率时,后续的部件的结构以及处理变得简单,优选。
图14D表示冲击脉冲无线电方式的UWB传输的检测部件210,可以作为IEEE802.15.3a所记载的微网(pico net)用装置的检测部件使用,但是使用并不限于此,此外,在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行变更、删除或者追加。在微网中,作为微网装置的基本的定时由信标(beacon)提供,由同步部件220检测。
检测部件210包括天线211g、滤波器213g以及放大器215g,天线211g可以与通信部件230的天线230g共用。具有由天线211g检测的超宽频带的频率分量的冲击脉冲,被滤波器213g除去外部噪声,输入到放大电路215g放大。
图14E的(a)表示与具有图12所示的发送信号生成部件70的码型发送装置相对使用的跳频方式的码型接收装置200的检测部件210,具有:检测单元211L,包含延迟检波电路214L1至214LJ的延迟检波单元214L,以及根据跳跃模式进行动作的HP多路器(mulltiplexer)(跳跃多路器)215L。该检测单元211L由使频率跳跃的N个码片构成,检测根据周期为T的跳跃用码脉冲串的发送信号的跳跃码片,以延迟检波单元214L1至214LJ的其中一个进行延迟检波。延迟检波电路214L的输出信号根据跳跃模式被保持周期T的期间,由HP多路器215L变换成串行信号,输出到可定域信号检测部件240。取代使用HP多路器215L,使可定域信号检测部件240的A/D变换器的多路器的切换顺序与跳跃模式一致,将延迟检波单元214L的延迟检波电路214L1~214LJ的输出信号直接进行A/D变换也可以。
图14E(b)例示图14(a)所示的检测部件210的第j号的延迟检波单元214Lj。由检测单元211L检测的信号输入到乘积电路214Lj3,同时由极性检测电路214Lj2检测极性,接着,由T延迟电路214Lj1延迟跳跃周期T时间,输入到乘积电路214Lj3,与检测信号相乘,并经滤波器214Lj4滤波,检测复用基本脉冲串的码片被变换后的2值脉冲。在1次被调制信号被进行正交调制的情况下,该检测到的码片由于包含I分量以及Q分量的码片,所以,从包含根据I分量和Q分量不同的顺序或者不同的位次的复用基本脉冲串的发送信号的检测信号当中分离出数据化码脉冲串,进行定域,算出数据。
图14(c)例示使用跳频方式中的同步检波的检测部件210。由检测单元211m检测的发送信号利用同步部件220捕捉同步并保持的同时,输入到合成器单元217m。合成器单元217m包括:生成跳跃模式的HP模式生成电路217m1;合成根据跳跃模式的频率的载波的合成器电路217m2;将检测单元输出信号和载波相乘的乘积电路217m3;以及将乘积电路217m3的输出信号进行滤波的带通滤波器217m4。带通滤波器217m4的输出信号被检波单元219m检波。
同步部件220从检测单元输出信号检测同步信号,进行同步的捕捉或者保持。同步信号可以前置于数据信号分时发送,此时,从以一定周期反复的同步信号当中捕捉同步,基于该同步信号控制块用本机振荡器的频率。或者,将同步信号与数据信号平行地发送,并控制时钟用本机振荡器的频率。或者,同步信号前置于数据信号的同时,也可以并置。同步部件220中的这些同步的捕捉以及保持,是检测定时脉冲串、码脉冲串、或者被复用的2次或者高次的乘积码脉冲串等其中任意一个构成的同步信号来进行。即使在UWB传输中,也可以与数据信号的冲击脉冲串串行或者并行地发送定时冲击脉冲,捕捉同步并保持。特别地,在使用OFDM的UWB传输中,与数据信号串行地发送与各窄频带共用的定时冲击脉冲,或者使用特定的信道,与数据信号并行地发送定时冲击脉冲,并检测该信号也可以。
另一方面,在通过互相关消除器电路等的数字处理进行块解调的码型接收装置200中,从组入前置码的同步信号、与数据信号并置的同步信号或者数据信号捕捉或者保持同步也可以。
可定域信号检测部件240是从检测信号分离出作为可定域的信号的数据化码脉冲串。在检测信号为顺序脉冲串和数据化码脉冲串相乘得到的基本脉冲串的复用信号的情况下,在可定域信号检测部件240,在数据化码脉冲串的平均每一周期,进行与复用度相等的次数的顺序脉冲串的乘积产生的数据化码脉冲串的分离。
为了改善所分离的信号的S/N比,可定域信号检测部件240优选具有干扰消除器单元,该干扰消除器单元减轻至少来自位次不同的基本脉冲串的内部干扰噪声。另外,在多元连接环境下,为了实现良好的S/N比,其构成可以为,干扰消除器单元减轻内部干扰噪声和来自其它的装置的外部干扰噪声。
包含通过对复用基本脉冲串乘以顺序脉冲串而被分离的数据化码脉冲串的可定域的信号如果是窄频带的数据化码脉冲串,则由于反扩散,S/N比的改善率为K。这里,K为扩散率,K=Tk/Tc。
在高速跳跃发送信号下,可定域信号检测部件240可以直接分离数据化码脉冲串,或者将检测信号相加Tk/TH次进行平均,检测码片,使用进行相加平均得到的周期量的码片,分离出数据化码脉冲串,输出到定域脉冲检测部件也可以。接着,该可定域的信号被定域脉冲检测部件250进行定域,进行与数据化码脉冲串的码长度成比例的S/N比的改善。
图15表示正交调制方式的可定域信号检测部件240,可定域信号检测部件240具有:包含解调电路245a1和245a2的解调单元245a;包含A/D变换电路的241a1和241a2的A/D变换单元241a;包含环状内存242a1和242a2的环状内存单元242a;分离单元243a;以及消除器单元247a。分离单元243a具有:顺序脉冲串生成电路243a1,乘积电路243a2和243a3,以及滤波器243a4和243a5。消除器单元247a具有消除器电路247a1、复制合成电路247a2以及存储器247a3。
由检测部件210输出的I信道以及Q信道的1次调制信号分别输入到调制单元245a的解调电路245a1和245a2,由A/D变换单元241a1和241a2变换成数字量,存储在环状内存242a1以及242a2。从环状内存242a1读出的I信道的存储数据输入到复用基本脉冲串再生电路243a6,I信道的复用基本脉冲串被再生,输入到乘积电路243a3,与由顺序脉冲串生成电路243a1生成的零移位时间的初始状态的顺序脉冲串相乘,经滤波器243a4滤波,检测作为第1号的可定域的信号的数据化码脉冲串,输出到定域脉冲检测部件250,被进行定域、存储。接着,第2号的位次的基本脉冲串,在环状内存242a1进行移位,使得移位时间相互抵消,数据成为规范的位置。由复用基本脉冲串再生单元243a6从该数据当中再生复用基本脉冲串,在乘积电路243a3与初始状态的顺序脉冲串相乘,并经滤波器243a4滤波,检测第2号的数据化码脉冲串,输出到定域脉冲检测部件250。
以下,同样地,检测到第[m/2]号位置的数据化码脉冲串。这里,记号[m/2]表示不超过m/2的最大的整数,[]为高斯符号。另外,m优选设定成偶数。Q信道的数据化码脉冲串同样地被检测,[m/2]个定域脉冲的数据被存储在存储器。
取代环状内存242a,其构成为使用存储进行了A/D变换的数据的存储器242a’,由复用基本脉冲串再生单元243a6再生复用基本脉冲串,在顺序脉冲串生成电路243a1顺序一位一位地按升序变化,由乘法运算电路243a3对从存储器242a’读出的I信道用的数据乘以初始状态的顺序脉冲串,经滤波器243a4滤波,从而检测第1号的数据化码脉冲串,并输出到定域脉冲检测部件250,检测定域脉冲的同时,存储在存储器247a3。接着,将顺序脉冲串生成电路243a1的状态移位一个位次,从而更新状态,同样地,检测第2号的数据化码脉冲串。以下,同样地,其构成也可以为检测到第[m/2]号位置的I信道用数据化码脉冲串。Q信道用数据化码脉冲串也可以同样地构成。在以上的任何情况下,取代按升序使状态移位,其构成也可以为按降序移位,检测各个数据化码脉冲串,不脱离本发明的宗旨。
消除器单元247a使用定域脉冲的存储数据,通过复制合成单元247a2,复制对于所有的位次的I信道的基本脉冲串以及Q信道的基本脉冲串,从而,合成干扰噪声。所合成的干扰噪声输入到消除器电路247a1,通过环状内存242a1的存储数据,算出除去了干扰噪声的各位次的基本脉冲串,存储在存储器247a3。该基本脉冲串再次输入到分离单元243a,数据化码脉冲串被分离,并在定域脉冲检测部件250进行定域,输出定域信号。
由数据化码脉冲串的分离、定域脉冲的检测以及干扰噪声的除去构成的过程其构成可以为反复进行。或者,其构成为取代消除器单元247a,定域脉冲检测部件250具有消除器单元,其构成为从I信道的环状内存242a1和Q信道的环状内存242a2的数据再生复用基本脉冲串,并由分离单元243a从所再生的复用基本脉冲串当中分离各个信道的数据化码脉冲串,由定域脉冲检测部件250进行定域后,输出到数据算出部件260,对于包含由定域检测部件250检测到的定域脉冲的信号,进行包含干扰噪声的噪声的除去也可以。在多元连接环境下使用的情况下,干扰消除器单元优选其构成为,除去其它位次的基本脉冲串产生的内部干扰噪声以及其它装置产生的装置间干扰噪声。另外,消除器单元可以使用互相关消除器电路或其它的消除器电路。
分离单元243a进行的数据化码脉冲串的分离、定域脉冲检测部件250进行的定域脉冲的检测、消除器247a进行的干扰噪声的除去的过程可以反复进行所需要的次数。
定域脉冲检测部件250在进行干扰噪声的除去的过程结束后,检测从复用基本脉冲串的各个基本脉冲串得到的数据化码脉冲串的定域脉冲,将判定结果输出到数据算出部件260。
图16例示备有检测部件210、同步部件220、可定域信号检测部件240、定域脉冲检测部件250以及控制部件280的码型接收装置200,该码型接收装置200与包含图5例示的数据化码脉冲串生成部件30和图8例示的发送信号生成部件70的、使用流调制的OFDM方式的码型发送装置1,或者使用图5例示的数据化码脉冲串生成部件30和图8B的复用基本脉冲串的2值变换脉冲的OFDM方式的码型发送装置1相对使用。
可定域信号检测部件240包括:按信道对检测信号进行A/D变换的ADC单元241b、存储器242b0、FFT处理单元248b、环状内存单元242b1~242bJ、分离单元243b1~243bJ、以及消除器单元247b1~247bJ。进而,FFT处理单元248b包括GI除去电路248b1、FFT电路248b3以及均衡化电路248b3。
环状内存单元242b1~242bJ分别使用环状内存单元242a构成,分离单元243b1~243bJ由分离单元243a构成,消除器单元247b1~247bJ由消除器247a构成。
同步部件220使用检测部件210的输出信号捕捉并保持同步。或者,使用检测部件210的输出信号捕捉同步,同步保持对每个窄频带进行,并且,使用第j号的窄频带的环状内存单元242bj的同步信号的数据,提取定时,进行可定域信号检测部件240的第j号的频带信号的同步保持也可以。或者,如果是频率稳定的存储数据,则取代对每个窄频带进行同步保持,而使用特定的窄频带的同步信号或者数据信号来保持同步,由此保持所有窄频带的同步也可以。或者,取代使用信号检测部件210的输出信号来步骤同步,而其构成为使用环状内存单元242bj所存储的同步信号的数据,对每个窄频带进行同步的捕捉以及保持,或者作为导频信道,检测对各窄频带周期性地分配的同步信号,从而捕捉或者保持该窄频带或者所有窄频带的同步也可以。
检测部件210的检测信号由ADC单元241b按信道进行A/D变换,存储在存储器242b0。所存储的数据输入到FFT处理单元248b,由GI除去电路248b1除去保护间隔,并在FFT电路248b2利用高速傅立叶变换进行解调,算出分配给各窄频带的复用基本脉冲串的多值码片,由均衡化电路248b3进行均衡化,存储在分别对应的环状内存242b1~242bJ的其中一个I信道单元和Q信道单元。在多值码片的算出时,优选测量传输路径来进行均衡化,使用离散导频来补正FFT输出等方法。但是,在本发明中,不进行各个码片的判定,而是进行定域脉冲的判定。关于均衡化,可以参照非专利文献6的146页至158页。另外,使用存储器构成环状内存单元242b1~242bJ,分离单元243b1至243bJ的顺序脉冲串生成电路其构成可以为生成具有按顺序的移位时间的脉冲串。
该处理过程被反复进行与数据化码脉冲串的周期所包含的顺序脉冲串的码片数KN相等的次数,分配到各窄频带的1周期量的复用基本脉冲串被分别检测。FFT的输出波形在图31(b)例示。
第j号的窄频带的复数数据被存储在环状内存单元242bj,通过分离单元243bj、定域脉冲检测部件250的定域脉冲检测单元250bj以及消除器单元247bj进行处理,除去干扰噪声。定域脉冲检测部件250对每个窄频带判定从复用基本脉冲串的各个基本脉冲串的数据化码脉冲串获得的定域脉冲,输出到数据算出部件260。
第j号的环状内存242bj的I信道单元的存储数据被读出1周期量作为串行信号,输入到分离单元243bj的I信道单元,I信道的数据化码脉冲串被分离。数据化码脉冲串输入到定域脉冲检测部件250对应的定域脉冲检测单元,各个定域脉冲被检测,输入到消除器单元247bj对应的电路,消除器信号被复制,从而从由环状内存242bj的I信道单元读出的存储数据中减去,检测干扰噪声被除去后的I信道的信号。
分离单元243bj以及消除器单元247bj其构成为,分别具有与图15的分离单元243a以及消除器单元247a同样的结构和功能。Q信道的结构以及处理过程也同样,从环状内存242bj的Q信道单元的存储数据中除去干扰噪声。另外,其构成也可以为从定域脉冲检测部件250的输出信号当中除去干扰噪声。
图17例示具有检测部件210、同步部件220、可定域信号检测部件240、定域脉冲检测部件250以及控制部件280的码型接收装置200,该码型接收装置200与包含图5的数据化码脉冲串生成部件30和图9A的发送信号生成部件70的、使用并行调制的OFDM方式的码型发送装置1、或者将包含图5的数据化码脉冲串生成部件30和图9B的发送信号生成部件70的复用基本脉冲串的2值变换脉冲串使用于并行调制的并行调制中的OFDM方式的码型发送装置1等相对使用。
可定域信号检测部件240具有ADC单元241c、FFT处理单元248c、环状内存242c2、分离单元243c、消除器单元247c。进而,FFT处理单元248c包括GI除去电路248c1、FFT电路248c2均衡化电路248c4以及P/S变换单元248c3。而且,分离单元243c与243a同样地构成,并且,消除器单元247c与247a同样地构成。
同步部件220检测通过周期性地插入到各窄频带的数据信号的分散导频信道的导频信号发送的同步信号进行同步捕捉以及保持,但是并不限于此。信号的检测使用检测部件210的检测信号直接地先行于可定域信号检测部件240的处理来进行也可以,或者在可定域信号检测部件240的处理过程进行,或者将同步捕捉先行于可定域信号检测部件240的处理来进行,并在处理过程中进行同步保持也可以。
被保持同步的数据化码脉冲串1周期量的检测信号由A/D变换单元241c便换成数字量,存储在存储器242c1。所读取的存储器242c1的存储数据通过FFT处理单元248c1被除去GI,并在FFT电路248c2进行高速傅立叶变换,从而检测相当于数据化码脉冲串1周期量的复用基本脉冲串的多值码片,在均衡化电路248c4进行均衡化,利用P/S变换单元248c3变换成串行数据,在环状内存242c中与信道对应地存储。
环状内存242c2所存储的I信道数据以及Q信道数据作为串行信号输入到分离单元243c,被分别分离出数据化码脉冲串,输出到定域脉冲检测部件250。消除器单元247c使用来自定域脉冲检测部件250的定域脉冲,合成所有的基本脉冲串,复制干扰噪声,并从环状内存242c2的存储数据当中除去后,输入到分离单元243c,分离出第1号的可定域的I信道的信号。该可定域的I信道信号的分离过程可以反复多次来进行。
接着,将环状内存242c1按升序移位,从而更新初始状态,并且,同样地,检测第2号的I信道数据化码脉冲串。以下,同样地,检测到第mi/2号位置的I信道的数据化码脉冲串。Q信道数据化码脉冲串也同样地被检测。取代将环状内存242c2分别按升序移位,其构成也可以为分别按降序移位,不脱离本发明的宗旨。另外,取代环状内存242c2,使用存储器来存储FFT处理单元248c的分析数据,并且,其构成为将顺序脉冲串生成电路243c1在每次乘积处理结束时按照升序或者降序移位,生成初始状态被变更的顺序脉冲串,并且,反复进行将顺序脉冲串和由从存储器读出的存储数据再生的复用基本脉冲串相乘进行滤波的过程,检测第mi/2号为止的I信道的数据化码脉冲串以及Q信道数据化码脉冲串也可以。该mi表示第i号所发送的复用基本脉冲串的复用度,每个该复用度mi/2表示分配给I信道以及Q信道的情况,但是也可以设定成I信道和Q信道的复用度不同。
图18A例示单一载波的1次被调制信号的可定域信号检测部件240。虽然也可以使用于跳频方式,但是,在由检测部件210进行1次解调的情况下,解调单元245s未被使用,而解调信号输入到ADC241s。由解调单元245s所解调的2值化脉冲被由ADC241s进行数字变换,存储在环状内存242s,被读出后,由分离单元243s的复用基本脉冲串再生电路243s6再生为复用基本脉冲串,所再生的信号在乘积电路243s2与由顺序脉冲串生成电路243s1生成的顺序脉冲串相乘,经滤波后,分离出该顺序的数据化码脉冲串。以上的过程即使对由线性调制信号所调制的信号也是一样。另外,在发送信号为冲击脉冲的情况下,不使用解调单元245s。
图18B是例示码型接收装置200的同步部件220和可定域信号检测部件240,所述码型接收装置200与具有使用图7A或者图7B的正交调制方式的发送信号生成部件70的码型接收装置1相对使用。检测部件210使用图14B的检测部件210,其I分量以及Q分量的输出信号分别被输入到可定域信号检测部件240,并由解调单元245d的解调电路245d1、245d2进行解调,分别在ADC单元241d的A/D变换电路241d1、242d2变换成数字量,存储在环状内存242d1、242d2。分离单元243d具有复用基本脉冲串再生电路243d6、顺序脉冲串生成电路243d1、乘积电路243d2以及低通滤波器LPF243d3。环状内存242d的各信道的存储数据分别由复用基本脉冲串再生电路243d6再生成复用基本脉冲串,并在乘积电路243d2乘以由顺序脉冲串生成电路243d1生成的顺序脉冲串,由低通滤波器243d3分别滤波,分离出I信道以及Q信道的数据化码脉冲串。
图19例示码型接收装置200的具有互相关型的消除器的可定域信号检测部件240和同步部件220。可定域信号检测部件240具有解调单元245e、ADC单元241e、环状内存单元242e、块解调单元240e、以及消除器单元247e。
如果对互相关消除器单元详细叙述,如本领域技术人员所知,对进行频率变换后的检测信号进行A/D变换,通过数字处理来除去干扰噪声,通过数字处理从数据信号提取定时脉冲,捕捉、保持同步,并使用利用进行数据的解调、算出的块解调处理所算出的数据向量和部分互相关矩阵来除去干扰噪声。在块解调处理中,在构成发送信号的帧中不一定需要传输表示同步信号的定时脉冲的前置码,从数据信号当中提取冲击脉冲脉冲也是可能的。关于使用块解调器的互相关消除器单元,记载于非专利参照文献1的122页~124页。
本实施方式使用可定域信号检测部件240的块解调单元240e的输出信号来取代使用同步的捕捉或者保持进行。由解调单元245e所解调的检测信号,在ADC单元241对每一信道进行数字化后,存储在环状内存单元242e的对应的存储器电路。
环状内存242e是由A/D变换单元241e取得与数据化码脉冲串的1周期量的数据信号的数据后存储,并将存储器的最末尾的地址链接到开头的地址之前,按顺序移位,设定各位次的开头地址,并与地址相关地按顺序读出1周期量的存储数据。取代数据化码脉冲串的1周期量的信号的数据,也可以取得其多个周期量的数据来存储。另外,取代按升序使其移位,而按降序使其移位并读出也不脱离本发明的宗旨。环状内存242e的数据输入到匹配滤波器240e1,生成I分量以及Q分量的脉冲。该存储的数据被读出后,输入到块解调单元240e,由数字匹配滤波器240e1进行脉冲压缩,并输出到同步部件220。同步部件220是检测该脉冲的峰值作为定时脉冲,捕捉以及/或者保持同步。取代环状内存单元242e,而使用存储器,由A/D变换单元241e取得相当于1周期量或者多个周期量的数据信号或者同步信号的数据来存储,并使用该数据由同步部件220提取定时脉冲也可以。
匹配滤波器240e1的输出被输出给同步部件220的同时,输入到估计解调电路240e2。估计解调电路240e2维持由同步部件220所检测的定时,检测干扰噪声的载波间的相位和频率,校正偏移,同时检测数据化码脉冲串的码片。关于块解调以及互相关消除器可以参考非专利文献1的120页至124页。
消除器单元247e将基于由块解调单元240e所检测的各码片时刻的复用基本脉冲串所包含的数据化码脉冲串的码片的向量输出给相关函数算出电路247e1,算出部分互相关矩阵。消除器电路247e2使用该互相关矩阵和估计解调电路240e2的输出向量,分离数据化码脉冲串的码片向量。
在以OFDM方式发送的信号中,对每个窄频带备有消除器单元、分离码片向量,可以进行小数据量的矩阵算出,结构变得简单,优选。
图20例示与具有图7A或者图7B所示的发送信号生成部件70的码型发送装置1相对使用的、在可定域信号检测部件240包含块解调单元、在定域脉冲检测部件250包含消除器单元的码型接收装置200。基于由同步部件220提取的定时,由包含块解调单元240f检测的数据化码脉冲串的同步的码片的部分互相关构成的数据向量,输入到定域脉冲检测部件250的消除器电路252f1,使用由相关函数算出电路252f2所算出的部分互相关,分离出码片向量,并由复用基本脉冲串再生电路254f再生为复用基本脉冲串,接着,输入给定域单元253f。定域单元253f使用数据化码脉冲串的周期内所包含的所有码片进行定域,并将定域脉冲输出到可定域信号检测部件240的复制合成单元243f的顺序化单元243f1,并与由顺序脉冲串生成电路243f2生成的顺序脉冲串相乘,合成基本脉冲串的复制。复制信号输入到匹配滤波器240f1,再次提取定时,并由估计解调电路240f2进行估计解调,输入到消除器单元252f,由消除器电路252f1和相关函数算出电路252f2分离出码片向量,并由复用基本脉冲串再生单元254f再生复用基本脉冲串。接着,在定域单元252f3进行定域后,定域脉冲输出到数据算出部件260。判定对该定域脉冲进行,而不在估计解调电路240f2进行。
在OFDM传输中,对每个窄频带进行以上的过程可以进行低速处理,并可以使结构变得简单,优选。
在使用冲击脉冲的UWB传输中,接收侧利用检测部件检测包含冲击脉冲或者冲击脉冲被调制信号的发送信号,从而输出检测信号,利用可定域信号检测部件从该检测信号对发送信号生成用脉冲串的码片保持同步而还原,从表示被还原后的码片的脉冲串中检测包含数据化码脉冲串的可定域信号,并利用定域部件对该可定域的信号进行定域,检测定域脉冲。
由于冲击脉冲以及该被调制信号是平均值为0的信号,所以使用模板(template)将这些信号变换成单一极性并进行积分,或者进行峰值保持,并将该值进行累计,再生表示码片的脉冲也可以。
r复用δ延迟的发送信号生成用脉冲串由于将与码片的前沿的转变时间同步的复用度r的脉冲以δ间隔再生并复用,从而合成该码片,所以与最大位次对应的复用度r的脉冲串的码片的前沿的转变时间和与最小位次对应的复用度r的脉冲串的码片的后沿的转变时间之间的合成的脉冲振幅被进行采样,从而再生码片。r复用δ延迟的波形例示于图33A。该UWB传输是可以使用于无线传输以及有线传输。
图21例示码型接收装置200的检测部件210、同步部件220、可定域信号检测部件240以及定域脉冲检测部件250,所述码型接收装置200与具有图6A的数据化码脉冲串生成部件30和图10A的发送信号生成部件70、或者图6B的数据化码脉冲串生成部件30和图10B的发送信号生成部件70的UWB方式的码型发送装置1相对使用。可定域信号检测部件240具有:包含单极化电路249h1、脉冲合成电路249h2、取样器(sampler)248h3以及模板294h4的码片再生单元249h;环状内存单元242h;以及包含复用基本脉冲串再生电路243h4、顺序脉冲串生成电路243h1、乘积电路243h2和LPF243h3的分离单元243h。
同步部件220使用与由检测部件210检测的数据信号串行的、周期性发送的同步冲击脉冲或者并行发送的同步冲击脉冲,来捕捉以及保持同步。
检测信号输入到码片再生单元249h,在单极化电路249h1使用由模板电路249h4生成的模板信号,冲击脉冲被进行单极化。单极化后的信号在脉冲合成电路249h2进行积分,合成脉冲,并在取样器249h3进行采样,再生发送信号生成用脉冲串的脉冲。如果是与码片脉冲成线性的信号,则再生的脉冲表示码片,另一方面,如果是被码片多2值化的脉冲,则表示该2值脉冲。接着,取样器249h3的输出信号存储在环状内存242h。所存储的1周期量的码片数据输入到分离单元243h,在复用基本脉冲串再生电路243h4再生复用基本脉冲串,并在乘积电路243h2乘以由顺序脉冲串生成单元243h1生成的顺序脉冲串,经低通滤波器LPF243h3滤波后,输出给定域脉冲检测部件250。
图22例示具有检测部件210、同步部件220、可定域信号检测部件240以及定域脉冲检测部件250的码型接收装置200,其与具有图5的数据化码脉冲串生成部件30以及图10A或者图10B的发送信号生成部件70的冲击脉冲无线电发送型UWB方式的码型发送装置1相对使用。可定域信号检测部件240包括:与码片再生单元249h相同结构的脉冲再生单元249i、分离单元243i以及消除器单元247i。分离单元243i具有复用基本脉冲串再生电路243i5、顺序脉冲串乘积电路243i1、顺序脉冲串生成电路243i2、低通滤波器LPF243i3以及存储器243i4,并且,消除器单元247i包含复制型合成电路247i2、消除器电路247i1以及存储器247i3。
由码片再生单元249i再生的1周期量的码片数据被存储在环状内存,被读出后,输入到分离单元243i,由复用基本脉冲串再生电路243i5再生I信道以及Q信道的复用基本脉冲串,并分别在顺序脉冲串乘积电路243i1中乘以由顺序脉冲串生成电路243d2生成的顺序脉冲串,经低通滤波器LPF243i3滤波后,分离出数据化码脉冲串,分别存储到存储器243i4。存储数据被读出后,输入到定域脉冲检测部件250,被进行定域,输出给消除器单元247i的复制合成电路247i2,合成所有的基本脉冲串的复制。
另外,环状内存242i的I信道以及Q信道的存储数据输入到消除器电路247i1,并除去由复制合成电路247i2所生成的复制,检测出基本脉冲串,并存储在存储器247i3。该存储数据输入到分离单元243i的顺序脉冲串乘积电路243i1,乘以由顺序脉冲串生成电路243i2生成的顺序脉冲串,接着,经低通滤波器LPF243i3滤波,存储在存储器243i4,再次输入到定域脉冲检测部件250被进行定域,并输出该定域脉冲。以上的干扰除去过程其构成可以为进行多次。
图23A例示具有检测部件210、同步部件220、可定域信号检测部件240以及定域脉冲检测部件250的码型接收装置200,其与在包含图11A的流调制用发送信号生成部件70的UWB传输中使用OFDM的码型接收装置1相对使用。
可定域信号检测部件240具有:GI除去单元244k、检波单元245k1~245kJ、以及可定域信号检测单元246k1~246kJ。
使用由检测部件220所检测的定时用信标,或者与数据信号串行地且周期性地发送的、所有频带共用的同步冲击脉冲,或者使用利用特定的频带发送的同步冲击脉冲、或者各频带各自的同步冲击脉冲,来捕捉以及保持同步。
检测部件210的检测信号被GI除去单元244k除去GI,接着输入到检波单元245k1~245kJ。被第j号的频带的检波单元245kj的信号被解调,输出I信道以及Q信道的基带冲击脉冲串。这些基带信号在可定域信号检测单元246kj以及定域脉冲检测部件250的对应的定域单元251kj,以与图22的可定域信号检测部件240同样的过程除去干扰噪声后,被进行定域,输出定域脉冲。其中,该可定域信号检测部件240的码片再生单元被构成为,具有脉冲合成电路和取样器,检测部件210的检测信号输出输入到脉冲合成单元。
可定域信号检测单元246kj可以使用采用包含脉冲合成电路和取样器的码片再生单元的图21的可定域信号检测部件240,来取代图22的可定域信号检测部件240。对应的定域脉冲检测部件250其构成也可以为,对每个频带具有定域单元,将可定域信号检测单元246kj的输出信号进行定域,将定域脉冲输出给数据算出部件260。
图23B例示可定域信号检测部件240、检测部件210、同步部件220以及定域脉冲检测部件250,它们在由图11B的发送信号生成部件70所生成的流调制、或者将图1C的复用基本脉冲串的码片进行2进制变换的2值脉冲产生的UWB方式的1次调制中使用FFT。可定域信号检测部件240包括:ADC单元241kb、存储器242kb0、GI除去单元244kb、FFT单元245kb、均衡化单元247kb、可定域信号检测单元246kb1至246kbJ。另外,定域脉冲检测部件250包括与图23B所示的定域脉冲检测部件250同样构成的定域脉冲检测单元251kb1至251kbJ。
可定域信号检测单元246kb1至246kbJ使用具备与图23A的可定域信号检测部件240同样具有脉冲合成电路和取样器的码片再生单元的、图21或者图22的可定域信号检测部件构成,但是并不限于此。
检测部件210的输出信号被GI除去单元244kb除去GI,被复用的复用被调制信号输出给FFT单元245kb。该复用被调制信号是在发送侧使用各频带的δ宽度的同步的转变脉冲、由IDFT变换所生成的信号,表示由被分配给各频带的复数r-复用基本脉冲串的各码片的转变部的延迟时间为(u-1)δ的δ脉冲所调制的被调制信号被复用的信号。FFT单元245kb在r-复用基本脉冲串的码片的每个延迟时间,对复用被调制信号进行FFT变换,将具有δ宽度且作为振幅而具有r-复用基本脉冲串的码片的转变量的基带的复数脉冲的组输出给均衡化单元247kb。进行均衡化的信号与频带对应地、以δ时间间隔输出到可定域信号检测单元246kb1至246kbJ的其中一个。以上的GI除去单元244kb进行的GI除去以及FFT单元245kb进行的FFT变换反复进行到构成r-复用基本脉冲串的码片的pr个的所有的转变脉冲结束为止由可定域信号检测单元246kb1至246kbJ再生各频带的码片。再生该码片的过程在各个频带反复分别进行NK次,再生J组的复数复用基本脉冲串。
在为由码片被变换成m’的2进制数的2值化脉冲串生成的OFDM信号的情况下,在可定域信号检测单元246kb1~246kbJ从FFT单元245kb的输出信号的每m’位生成码片,从NK个所再生的码片再生复用基本脉冲串,乘以顺序脉冲串,分离出各频带的数据化码脉冲串。其它过程与流调制一样。
可定域信号检测单元246kb1至246kbJ的复数复用基本脉冲串的周期量的码片信号被输出给定域脉冲检测部件250分别对应的定域单元251kb1至251kbJ的其中一个,被进行定域,输出定域脉冲的同时,反馈给对应的可定域信号检测单元246kb1至246kbJ的其中一个,除去干扰噪声。另外,将图21的可定域信号检测部件240使用于可定域信号检测单元的情况下,不使用从定域脉冲检测部件250对消除器单元的反馈。
图23C例示的、使用FFT的并行调制的OFDM中的UWB方式的码型接收装置200,与并行传输用码型发送装置相对使用,该并行传输用码型发送装置1将构成码片的pr组的复数转变脉冲作为并行输入,使用IDFT生成1次被调制信号。可定域信号检测部件240包括:A/D变换单元241kc,将由检测信号构成的输入信号变换成数字量;存储器242kc0,存储该数字量;GI存取单元244kc,读出所存储的数据,除去保护间隔;FFT单元245kc,将除去GI的信号进行傅立叶变换;均衡化单元246kc,将该信号均衡化;P/S变换单元248kc,将该输出信号对每个信道进行P/S变换;码片再生单元249kc,具有I信道用以及Q信道用的脉冲合成电路249kc2、和取得所合成的脉冲的振幅值再生码片的采样电路249kc3;I信道用以及Q信道用的环状内存242kc1,存储所再生的码片;分离单元243kc,包含复用基本脉冲串再生电路、顺序脉冲串生成电路、读出环状内存所存储的数据与由顺序脉冲串生成电路生成的顺序脉冲串相乘的顺序脉冲串乘积电路、将乘以了顺序脉冲串的信号滤波的滤波器;以及消除器单元247kc,除去干扰噪声。在定域脉冲检测部件250具有消除器的情况下,可定域信号检测部件240可以不包含消除器单元247kc。
检测信号在ADC单元241kc按照信道被变换成数字量,存储在存储器242kc0。由GI除去单元244kc除去GI的存储数据输入到FFT单元245kc。
FFT单元245kc将由分配给J组的频带的pr组的码片的前沿部或者后沿部的复数转变脉冲所分别生成的1次被调制信号被复用的复用信号作为输入,进行FFT变换,输出到均衡化单元246kc。均衡化单元246kc将被进行均衡化了的pr组的复数转变脉冲输出给P/S单元。J和pr相等地构成实现了频率的高利用效率,优选。
利用码片再生单元249kc的脉冲合成电路,从由P/S变换单元248kc进行P/S变换的复数脉冲串分别合成包含码片前沿部的脉冲,形成复数脉冲。接着,对FFT单元245kc输入由码片的后沿部的转变脉冲进行1次调制的复数复用基本信号,分析pr组的后沿部的转变脉冲,在P/S变换单元248kc变换成脉冲串,输入到码片再生单元249kc的脉冲合成电路,再生包含后沿部的复数脉冲。在表示所再生的复数脉冲的前沿部和后沿部之间的码片的振幅的时刻,通过取样器249kc3进行采样,再生表示I信道和Q信道的码片的组的复数码片。
到以上的码片再生为止的过程被反复进行与周期内所包含的码片的数量相等的NK次,再生复用基本脉冲串。该复数复用基本脉冲串输入到分离单元243kc,分离出各个信道的数据化码脉冲串。进而,被分离出的数据化码脉冲串被定域脉冲检测部件250进行定域,从而检测出各个信道的定域脉冲。
在使用码片被进行2进制变换后的2值脉冲串的并行调制的OFDM中,环状内存242kc1的存储形式与流调制一样,可以同样地使用其分离、干扰除去、定域脉冲检测过程以及结构。
图24A例示定域脉冲检测部件250,其使用于以复用基本脉冲串、该冲击脉冲、复用基本脉冲串被进行2进制变换后的2值化基本脉冲串、该冲击脉冲这些中的其中一个对单一载波进行调制的被调制信号,包括环状内存253s、定域单元251s以及定域脉冲检测单元252s。由定域脉冲检测部件240所分离出的数据化码脉冲串分别存储在环状内存251s,被读出后,输入到定域单元251s。定域通过匹配滤波器或者相关函数运算电路等用于进行定域的电路进行,将数据化码脉冲串进行定域。定域脉冲被定域脉冲检测部件252s检测后,进行判定。在定域电路中使用相关函数运算电路的情况下,可以使用固定存储器来取代环状内存。
图24B例示正交调制方式的定域脉冲检测部件250,具有:包含环状内存253a1和253a2的环状内存单元253a,包含匹配滤波器电路251a1、251a2的匹配滤波器单元251a,以及包含定域脉冲检测电路252a1、252a2的定域脉冲检测单元252a,分别与I信道以及Q信道对应。
由可定域信号串检测部件240检测出的I信道的可定域数据化码脉冲串被匹配滤波器251a1进行定域,并由定域脉冲检测单元252a1检测出各个脉冲。在定域电路使用相关函数运算电路的情况下,使用固定存储器取代环状内存。同样地,Q信道的可定域的数据化码脉冲串被匹配滤波器251a2进行定域,该脉冲被定域脉冲检测单元252a2检测出后,进行判定。该过程被反复进行复用度量,所有的数据化码脉冲串的定域脉冲输出给数据算出部件260。在为了除去干扰噪声而使用复制型消除器等的情况下,被反馈给消除器,并使用于消除器信号的生成。在不能进行定域脉冲的检测的情况下,其构成也可以为向可定域信号检测部件240发送再检测处理请求的控制信号。在即使利用对可定域信号检测部件240的再检测处理也不能进行脉冲检测的情况下,用于请求发送侧再发送的再发送请求信号发送给控制部件280。或者,其构成也可以为不进行对可定域信号检测部件240的再检测处理请求,而将再发送请求信号发送给控制部件280。
图25例示OFDM中的定域脉冲检测部件250,具有:包含I信道用的环状内存253h11至253hJ1以及Q信道用的环状内存253h12至253hJ2的环状内存单元253h,定域电路251h11至251hJ1以及Q信道用的定域电路252h12值252hJ2,以及包含定域脉冲检测电路252h11至252hJ1和252h12至252hJ2的定域脉冲检测单元252h。环状内存单元253h的环状内存电路、定域单元251h的定域电路以及定域脉冲检测单元252h的定域脉冲检测电路分别采用图24B的环状内存253a1或者253a2、定域电路251a1或者251a2以及定域脉冲检测电路252a1或者252a2构成。
可定域信号检测部件240的第j号的可定域信号串分离单元的I信道输出信号以及Q信道输出数据被分别存储在环状内存253hj1以及253hj2。在定域电路使用匹配滤波器的情况下,所读出的I信道的存储数据输入到匹配滤波器电路251hj1,在环状内存253hj1进行一圈的时间内,进行脉冲压缩,并由定域脉冲检测电路252hj1检测该定域脉冲。以上的过程在各频带通用,且在各频带反复进行与复用度相等的次数,所有的数据化码脉冲串被进行定域,检测出定域脉冲后输出。Q信道的定域脉冲也被同样地进行。在定域单元由相关函数运算电路构成的情况下,使用固定存储器来取代环状内存。
数据算出部件260使用检测定域脉冲而获得的移位时间来算出数据。如果数据是被进行纠错编码后的源数据,则进行解码,算出源数据。
该定域脉冲检测部件250在与图24B所示的定域脉冲检测部件250同样不能检测定域脉冲的情况下,其构成也可以为进行再处理请求以及再发送请求。
图26A例示具有存储器单元261s、数据逆变换单元262s以及纠错解码单元的数据算出部件。图24A中的定域脉冲检测单元252s的输出被存储在环状内存261s,被读出后,由数据逆变换单元262s变换成2进制、8进制、16进制或者10进制等的、在发送侧变换成N进制数以前的被进行纠错编码后的数据形式。接着,在纠错解码单元263s进行纠错解码,算出源数据。
图26B例示数据算出部件260,具有:包含存储器电路261a1、261a2的存储器单元261a,从定域脉冲算出数据的数据逆变换单元262a,纠错解码单元263a以及P/S变换单元264a。由图24B所示的定域脉冲检测单元252a1、252a2的输出信号与信道对应地分别存储在存储器261a。这些所存储的数据输入到与图26A的数据逆变换单元262s同样的数据变换单元262a,被进行纠错解码后,变换成I信道以及Q信道的被纠错编码后的数据,接着,在纠错解码单元263a进行纠错解码,算出源数据后显示,输出给进行向计算机的输出等的输出部件。
在任何数据算出部件中,数据逆变换单元进行的数据逆变换以及纠错解码单元进行的纠错解码,优选与发送侧的纠错的数据集合的规模以及被变换成N进制m位的数据集合的规模一致来进行,但是并不限于此。另外,为了进行高速处理,其构成也可以为,从存储器到数据逆变换单元的读出、从数据逆变换单元向纠错解码单元的发送等并行地进行。
图27例示OFDM中的数据算出部件260,具有:包含I信道存储器261h11~265hJ1以及Q信道存储器261h12~261hJ2的存储器单元261h,数据逆变换单元262h,以及纠错解码单元263h。
定域脉冲检测单元252hj1以及252hj2的输出信号被存储在分别对应的存储器261hj1以及265hj2。被存储的数据并行地输入到数据逆变换单元262h,算出纠错编码数据,接着,输入到纠错解码单元263h,算出源数据,输出给输出部件270。
数据算出部件260其构成为与码型发送装置1的发送方式对应。在使用流调制的OFDM传输中,将第j号的窄频带的I信道以及Q信道的各个N进制mj位的解码数据遍及使用于所有频带,由纠错解码单元263h算出源数据。或者,其构成也可以为,取代使用所有频带的解码数据,将频带与发送信号对应地分割成规定的窄频带的组,使用各组的I信道以及Q信道的纠错解码数据,算出源数据。
本发明是使用基于复用基本脉冲串的信号进行发送接收并进行读以及写的无线集成电路标签(RFIC标签),为了与写入以及进行接收的RF读/写器相对使用而设计频率特性,以便能与来自RF读/写器的信号对应。
该RFIC标签在读/写器之间,至少进行被存储的ID数据以及复用基本脉冲串的码片数据的发送或者发送接收。码片数据作为码片的比特数据存储在存储器,被变换成作为比特流的冲击脉冲、脉冲或者这些中的任意一个被调制信号而变成发送信号,作为应答波送出。或者,取代比特流,被变换成作为与码片的振幅成线性的冲击脉冲、脉冲、或者那些被调制信号的发送信号,从而作为应答波送出。
另外,该RFIC标签优选具有这样的部件的RFIC标签,即存储至少用于识别被附加等的应用对象的数据,存储用于读出器识别数据的格式。
数据在制造阶段存储在标签的非擦除型存储部件,或者在出货后,使用读/写器中写入器的写功能,写入到可再写入的存储部件或者非擦除型存储部件。
该RFIC标签具有如下等优点:通过将码片的比特数据存储在存储器,存储器平均每一位的存储信息量变大;运算处理被简化;在发送接收中,通过使用比特流的被调制信号,能够利用以往的RFIC标签的制造技术,并削减开发以及制造的成本;由于在读/写器侧进行应答波的定域处理,检测定域脉冲,算出源数据,所以S/N比被改善,错误率降低,同时通信范围被扩展。另外,与读出器侧的通信以分时的半双工方式或者频带分割的全双工方式来进行。另外,其构成也可以为,能够在RFIC标签间进行通信。
RFIC标签被分类成电源电力由来自读/写器的发送电力提供的无源(passive)型标签、和利用电池等提供电力的有源型。无源型RFIC标签为具备在输入和输出中共同地使用的天线的IC型标签,至少存储复用基本脉冲串的码片的数据,通过提供给天线的能量,与输入信号同步地处理存储数据并发送。特别地,为了小型、低成本化、量产化,优选在单芯片的电路中搭载天线。数据、ID等可以在制造时不能擦除地写入并存储,或者可以存储在可进行再写入的存储部件。
在从RF读/写器发出的提问波被RFIC标签的天线检测到时,读出存储在存储部件的数据,从而生成基于发送信号生成用脉冲串的发送信号,与指令一起,作为应答波输出给RF读/写器。该发送信号为基于复用基本脉冲串的冲击脉冲串、脉冲串、冲击脉冲被调制信号或者脉冲被调制信号当中的任意一种,可以是被进行1次调制的信号,但是也可以将高频以基于发送信号生成用脉冲串的信号直接进行调制生成。
另一方面,由于有源型RFIC标签具有用于提供电力的电源,所以,其构成可以为,具有运算部件,并将作为利用复用基本脉冲串的码片的比特流生成的冲击脉冲、脉冲、或者其中任意一项的被调制信号的发送信号作为应答波,来发送运算结果。或者,其构成也可以为,取代码片的比特流,而将作为与码片的振幅成线性的振幅的冲击脉冲、脉冲、或者其中任意一项的被调制信号的发送信号作为应答波来发送。
详细来说,其构成可以为,执行如下处理当中的任意一个或者它们的某几个:接收基于发送信号生成用脉冲串的发送信号,进行来自接收数据的源数据算出和来自存储数据的源数据的算出以及与它们对应的运算、运算结果系那个复用基本脉冲串的变换和存储、发送信号生成和送出、包含邻接RFIC标签间的数据传送的标签间通信和数据处理等。或者,其构成也可以为,取代运算部件算出源数据进行运算,运算部件进行与复用基本脉冲串的码片的存储数据相同的信号形式的接收数据的运算。
或者,从读/写器发送源数据或者被纠错后的数据,与源数据或者被纠错后的存储数据进行运算,存储该运算结果的同时,生成复用基本脉冲串,将作为基于发送信号生成用脉冲串的码片的比特流的冲击脉冲或者脉冲、或者与码片振幅成线性的冲击脉冲、脉冲、或者它们当中任意一个的被调制信号的发送信号作为应答波来发送也可以。
进而,其构成也可以为,无源型标签、有源型标签都具有使用相同频率的载波振荡电路,辐辏控制被解除后,以运算结果的数据或者由辐辏控制在邻接标签间所收集的数据等对频率同步的载波进行调制,发送给读/写器。为了得到这样的相同频率,可以使用非线性引入现象等。由此,发送能量增大,读出侧的接收时的S/N比被改善,同时,通信距离扩大。
另外,各RFIC标签其构成可以为,具有进行协调并进行运算的运算部件,完成各个被分配的作业。进而,作为各标签的成员标签具有自组织化功能,对于所提供的评价标准进行最优化,以便以基础标签为中心,高效地执行作业的一部分。基础标签其构成可以为,在动作的开始状态可以具有该结构和功能,或者,在动作中具有作为基础标签的功能。基础标签以及成员标签的自组织化例如由利用标签间的相互左右来进行、利用来自读/写器的控制信号进行等方法,但是并不限于此。
图28A例示存储复用基本脉冲串的无源型RFIC标签300,备有天线3001a、电源部件3009a、初始设定电路3008a、时钟电路3006a以及处理/控制部件3007a,复用基本脉冲串的码片被进行比特变换的数据被使用于存储以及发送接收信号。该RFIC标签300优选具有这样的部件,即至少存储进行粘贴、嵌入等的、用于识别应用对象的数据,同时存储用于读出器识别数据的格式的信息。
该标签300具有如下等特长,即存储器平均1位的存储信息量可以变大;运算处理被简化;由于在接收侧可以被定域,所以S/N比被改善,通信范围可以扩大,适用于专门读取的用途,可以使用于生产管理、库存管理、产品管理、流通管理、质量管理、位置信息管理、环境管理、持有物品管理、月票、各种票、有价证券、纸币、固定器(immobilizey)等安全管理、医药品下药管理等,但是并不限于此。
处理/控制部件3007a具有:辐辏控制单元30071、解码器30072、发送控制单元30073、存储控制单元30074以及存储器30075。在本发明中,辐辏时的多个输入信号被作为干扰噪声除去,但是为了通过回避辐辏,而得到输入给读出器的信号的良好的S/N比,可以具备辐辏控制单元30071。
存储器30075中至少存储复用基本脉冲串的码片被进行比特变换后的比特数据。另外,电源部件3009a包括整流电路,同时包括形成输入输出电路且还抑制过大电压的电压抑制电路。来自RF读/写器的提问波被天线3001a接收,输入到电源部件3009a,取得电力后,提供给RFIC标签。另外,天线3001a的接收信号输入到时钟电路3006a,取得电力时,生成时钟,并由初始设定电路3008a设定初始状态,存储器控制单元30074根据解码器30072的输出,进行动作,从而,存储在存储器30075的数据被读出到发送控制单元30073,生成发送信号,经由电源部件3009a,作为应答波,从天线3001a根据读/写器的信号送出。控制信号的发送接收和数据的发送接收以半双工通信方式或者全双工通信方式进行。另外,辐辏控制单元30071在读取结束时,提供休眠指令,一旦要进行读出时,到被复位为止,控制发送控制单元30073,抑制发送,回避多个标签的同时动作。
该标签的存储数据的更新通过读/写器的写入器功能来进行。包含来自写入器的指令以及数据的信号,对电源部件3009a提供电力,同时对初始设定电路进行初始化,并使时钟电路3006a进行动作,从而使时钟振荡。另外,根据由电源部件3009a所检测的检测信号,在解码器30072对指令解码后,是存储器控制单元30074进行动作,进行对存储器30075的数据的写入。在此期间,发送控制单元30073控制输入电路,以使输入阻抗进行匹配。在向存储部件的写入结束时,由发送控制单元30073控制存储器控制单元30074,送出给读/写器。该标签300其构成可以为,还具备传送部件,传送邻接标签的存储数据。
图28B例示具有由电池、蓄电池(battery)构成的电源部件的有源RFIC标签300,具有在发送接收中共同使用的天线3001b、定时提取部件3002b、发送部件3004b、接收部件3003b、电源部件3009b、运算部件3005b、存储器3008b、控制部件3000b以及辐辏控制部件3010,与图28A的标签300同样地使用,但是由于通信距离被扩散,用途也由此而多样化。
由于具有电源部件3009b,所以能够由运算部件3005b进行运算,而且,可以基于运算结果,生成发送信号来作为应答波,进行发送。
控制部件3000b至少进行运算部件3005b的控制,向辐辏控制部件3010b的休眠指令的发出和解除的状态控制,发送部件3004的控制。
由天线3001b检测的同步用码脉冲串,被定时提取单元3002b提取定时,并利用该定时控制控制部件3000b的时钟。另外,控制用的指令被接收部件3003b检测出,输入到控制部件3000b,读出存储在存储器3008b的复用基本脉冲串的码片的比特数据,输出给发送部件3004b,并送出给天线3001b。
另外,控制部件3000b其构成为,读出将由运算部件3005b算出的数据存储在存储器3008b的存储数据,使其进行运算处理,并将该结果存储在存储器,同时输出给发送部件3004,生成基于复用基本脉冲串的发送信号生成用脉冲串的发送信号,生成以利用该码片被进行比特变换后的比特流的脉冲所生成的冲击脉冲、脉冲或者其中任意一个来对载波或者跳跃载波进行调制的被调制信号并送出。或者,其构成为,取代码片的比特流脉冲,生成以与码片的振幅成线性的冲击脉冲、脉冲或者这些中的任意一个来对载波或者跳跃载波进行调制的被调制信号并送出。
电源单元3009b具有蓄电池,但是除了蓄电池之外,也可以利用电磁感应来供电。
本发明的RFIC标签300可以构成控制部件300b,以传送邻接标签的存储数据,并且,可以构成包含控制部件300b的各部件,以便在存储器3008b存储邻接标签的存储数据,由运算部件3005b进行处理,将处理数据存储在存储器3008b,同时进行发送,
本发明是具有写入器和读出器的RF读/写器,所述写入器为,对RFIC标签提供电力,同时至少生成基于数据、ID等复用基本脉冲串的码片数据所生成的发送信号,并发送,存储在RFIC标签300的存储器;读出器为,将数据、ID等被变换成基于复用基本脉冲串的码片的比特流的发送信号的发送信号作为提问波,输出给RFIC标签,并接收以相同的格式反射或者送出的存储数据的应答波,算出源数据等。
图29例示RF读/写器400,具备:天线4000rc,循环器4001rc、接收用放大器4002rc,发送用放大器4003rc,运算部件4004rc,存储器4005rc,接口4006rc,控制部件4007rc,发送部件4008rc,接收部件4009rc,以及时钟振荡/控制部件4010rc。
发送部件4008rc使用码型发送装置1构成,另一方面,接收部件4009rc使用码型接收装置200构成,两部件共用天线进行发送和接收,并且,由控制部件4007rc进行控制。
对于读出器,在起动时,在时钟/振荡控制部件4010rc,时钟发生振荡,控制部件4007rc进行动作。根据作为其输出信号的控制信号,由发送部件4008rc生成的提问波按顺序输入到发送用放大器4003rc、循环器4001rc、天线4000rc,送出给标签300,提供电力,同时将标签的存储数据作为应答波读出。该提问波是表示将复用基本脉冲串的码片进行比特变换的比特流的2值的脉冲串的被调制信号。或者,提问波也可以是以复用基本脉冲串的码片进行线性调制的被调制信号。应答波按顺序输入到天线4000rc、循环器4001rc、接收用放大器4002rc、接收部件4009rc,由接收部件4009rc算出源数据,由运算部件4004rc与存储器4005rc的ID进行对照。进而,算出的源数据经由接口4006rc发送给外部装置等。在用于读出器的调制中,使用ASK、AM、FM等方式。为了减轻通信环境中的影响,优选利用时钟振荡/控制部件4009rc使振荡频率跳跃。另外,运算部件4004rc控制时钟振荡/控制部件4010的频率,进行接收部件4009rc的检测信号的频率变换。另外,根据来自运算部件4004rc的控制信号,控制部件4007rc控制发送以及接收的过程。进而,基于运算部件4004rc,切换发送部件4008rc的发送频率、位次等,并且进行控制,使得在应答波期间不产生辐辏。另外,进行顺序脉冲串的分配,使得在标签间不进行重复,在产生辐辏的情况下,来自其它的应答被作为干扰噪声除去。
作为无源RFIC标签的读出器,在发送部件4008rc送出冲击脉冲的提问波的情况下,使用定时信号和冲击脉冲重叠的电力供给用的载波,在RFIC标签侧,存储电力,生成由存储数据的冲击脉冲构成的应答波。送出给标签300侧。或者,定时使用信标等提供,此时,RFIC标签使用信标信号,进行定时的捕捉或者保持。
RF读/写器400进行的写入如下进行,即经由接口4006rc,由运算部件4004rc将所输入的数据和ID存储在存储器4005rc,同时利用控制部件4007rc是发送部件4008rc进行动作,生成从由运算部件4004rc生成的写入用指令以及输入的数据变换成复用基本脉冲串的码片数据的格式的发送信号,从发送用放大器4003rc经由循环器4001rc,从天线4000rc送出。
在由有源型RFIC标签300的RF读/写器400进行的读出中,作为信标等的定时的供给和基于复用基本脉冲串的数据信号,进行冲击脉冲的发送。RFIC标签中的应答波的格式、存储的格式、控制方法等与无源型RFIC标签同样地进行。
复用基本脉冲串的码片被进行比特变换后的比特流以及存储格式参照图36A~图36C。
图30表示包含图2的纠错编码部件20、图3的数据化码脉冲串生成部件30、图6A的发送信号生成部件70的码型发送装置1的各部分的信号波形,以及表示与其相对使用、且具有图14A的检测部件210、图18A的可定域信号检测部件240、图24A的定域脉冲检测部件250以及图26A的数据算出部件260的码型接收装置200的各位置的波形。正交调制中的I信道以及Q信道的波形也一样。图30是使用N=7的一种类的M序列脉冲串作为数据化码脉冲串用码脉冲串的一例,该移位时间对应于数据与时钟同步地设定。利用图3的数据变换单元31s,数据被变换成(0、3、4、3、1、2、6),对应于该数据,设定被传送给构成数据化单元32s的移位寄存器的初始状态的码脉冲串的移位时间,生成七种类的数据化码脉冲串。该初始状态的码脉冲串由码脉冲串生成单元33s与时钟(a)同步地生成。
b-1~b~7为码型接收装置200的数据化码脉冲串生成部件30的数据化单元32s的输出信号,b-1表示数据为0、调节脉冲为+、码片宽度为Tk的第1号的数据化码脉冲串,该波形与由码脉冲串生成单元33s所生成的初始状态的码脉冲串一致。另外,b-2表示移位时间为3Tk、调节脉冲为-的、b-2表示移位时间为3Tk、调节脉冲为-的、b-3表示移位时间为4Tk、调节脉冲为+的、b-4表示移位时间为3Tk、调节脉冲为+的、b-5表示移位时间为Tk、调节脉冲为-的、b-6表示移位时间为2Tk、调节脉冲为+的、b-7表示移位时间为6Tk、调节脉冲为-的、乘以调节脉冲后的数据化码脉冲串波形。
c-1~c~7是由顺序脉冲串生成部件50生成的、码片宽度为Tc的顺序脉冲串,c-1是移位时间为0的顺序脉冲串,c-2是移位时间为Tc的顺序脉冲串。以下同样,作为第j号的脉冲串波形的c-j表示移位时间为(j-1)Tc的顺序脉冲串。顺序脉冲串的码片宽度Tc是图30的(d)所示的基本脉冲串的码片宽度,还为(e)的复用基本脉冲串的码片宽度。
d-1~d-7表示调节脉冲、数据化码脉冲串、和顺序脉冲相乘的基本脉冲串,是顺序化单元702s的输出信号。d-1表示b-1和c-1相乘的、调节脉冲为+的基本脉冲串。以下同样,d-7为b-7和c-7相乘的、调节脉冲为+的基本脉冲串。
图30的(e)为图5A所示的码型发送装置1的复用单元703s的输出信号,表示d-1~d-7的基本脉冲串被复用的复用基本脉冲串。该脉冲串在1次调制单元701s对载波进行1次调制,经滤波器708s滤波后,在调制单元709s对由载波生成单元710s生成的主载波进行调制。
图30的(f)为图18A的码型接收装置200的乘积电路243s2的输出信号,为对由作为被1次解调的检测信号的(e)所表示的复用基本脉冲串乘以(c)的c-1~c~7的顺序脉冲串后的信号。该波形经滤波器LPF243s3滤波后,检测出b-1~b-7的数据化码脉冲串。这些数据化码脉冲串在图24A的定域脉冲检测部件250的定域单元251s被进行定域,生成g-1~g-7的定域脉冲。该定域单元251s由匹配滤波器、相关函数运算电路等构成。
在图30的(g)中,g-1~g-7表示被定域脉冲单元252s进行定域的定域脉冲。g-1、g-3、g-4是移位时间分别为0、4Tk、3Tk以及2Tk的正极性的脉冲,另外,g-2、g-5以及g-7是移位时间分别为3Tk、Tk以及6Tk的负极性的脉冲。该定域信号输入到数据算出部件260,算出源数据。正交调制时的I信道以及Q信道的波形也同样。另外,在包含OFDM的频率分割传输中使用流调制进行传输的情况下,在各频带的各个信道生成同样的定域脉冲,另一方面,在对复数复用基本脉冲串进行并行调制而传输的情况下,在I信道以及Q信道生成同样的定域脉冲。在跳频方式的传输以及UWB传输中也同样地生成定域脉冲。
图31的(a)表示,在OFDM中使用流调制的线性调制方式下的码型发送装置1的I信道用复用单元703b11~703bJ1以及Q信道用复用单元703b12~703bJ2的输出信号、即1周期T时间量的复用基本脉冲串波形s1I~sJI以及s1Q~sJQ,所述码型发送装置1具有图2的纠错编码部件20、图5的数据化码脉冲串生成部件30、图8A的发送信号生成部件70。具有复用度m的复用基本脉冲串按照传输速度或传输路径特性等条件进行分割,被分配成对各窄频带为复数复用基本脉冲串,同时刻的码片并行地同步发送。另外,取代数据化电路32b11~32bJ2,由m个数据化电路构成m个数据化单元32b,与其对应,由m个顺序化电路构成顺序化单元702b,并行地生成m个基本脉冲串,并使其输入给复用单元703b,进行并行处理下的高速化也可以。
s1I~sJI表示分配给各窄频带的I信道的周期为T、码片宽度为Tc、复用度为m1j、j=1~J的复用基本脉冲串。从时间t0到t1,作为频率f1的第1号的窄频带的复数码元的I分量(实数部)对应S1I的码片CI11。同样地,Q分量(虚数部)对应Q信道的复用基本脉冲串的码片CQ11。以下同样,从时间t0到t1中的副载波频率为fj的第j号的窄频带的I分量的码片为CI1j,Q分量的码片为CQ1j。由这些(CI1j、CQ1j)、j=1~J构成的复数码元并行地输入到IDFT到IDFT单元704b,并被进行逆离散傅立叶变换,生成I信道信号以及Q信道信号。
同样地,在时间t(r-1)和tr之间,具有fj的第j号的复数码元的I分量为码片CIrj,Q分量为CQrj,被IDFT单元704b进行离散逆傅立叶变换。R为1~KN的任意整数,KN与周期T所包含的码片的数量相等。
另一方面,图31的(b)表示图16所示的码型接收装置200的可定域信号检测部件240所包含的FFT电路248b2的各窄频带的I信道信号波形以及Q信道信号波形,(a)的波形被再现。
图32A表示使用图9A所例示的并行调制方式的OFDM传输的发送信号生成部件70的S/P变换单元714c的输入信号的波形。在从时间t0到tKN的区间,周期为T、码片宽度为Tc、码片数量为KN、且码片为i1j的I分量对应的复用基本脉冲串I1、以及码片数为q1j的Q分量对应的复用基本脉冲串Q1分别被输入到S/P变换单元714c,被变换成复数码元的对(i1j、q1j)、j=1、2...、J,成为第j号的窄频带的副载波的调制信号。所以,频带数J和码片数KN相等。同样地,在(n-1)T+t0≤tj≤(n-1)T+tKN、2≤n下,由S/P变换单元714c具有码片Inj的复用基本脉冲串In和具有qnj的复用基本脉冲串Qn的码片被变换成与复数码元对应的对(inj、qnj)。
图32B为图9A的IDFT单元704c的并行输入信号波形,纵轴表示副载波fj,横轴表示时间,码片对(inj、qnj)被分配给副载波fj,1周期T量的信号在时刻tj-1~tj发送。与图9A的发送信号生成部件70对应的码型接收装置1的可定域信号生成部件240的FFT处理单元所包含的P/S电路的输出信号波形为与图35A相同的波形。例如,图17的码型接收装置1的可定域信号生成部件240的FFT处理单元所包含的P/S电路248c3的输出信号波形为与图35A相同的波形。
图33A表示具有图5例示的数据化码脉冲串生成部件30、图10A例示的发送信号生成部件70的UWB方式的码型发送装置1、以及图21例示的可定域信号检测部件240中的各部分的信号波形。图22的码片再生单元249i也对应同样的波形。
在图33A中,(a)表示码型发送装置1的时钟脉冲,(b)为冲击脉冲生成单元712d的r-复用单元的电路712d21~712d2pr的输出信号,表示复用度m为15的复用基本脉冲串的多值码片为复用度r为5、延迟时间为δ时间间隔、分割个数pr为3的多值脉冲的码片波形。b-1表示与时钟同步的第1r-复用基本脉冲串的码片,b-2为从时钟延迟了δ时间的第2r-复用基本脉冲串的码片,b-3表示从时钟延迟了2δ时间的第3r-复用基本脉冲串的码片。码片的后沿部构成之后的码片的前沿部,但是,可以在这些之间插入用于区别码片的作为时间的分离器。
在图33A的(b)中,b-1为第1被分割的多值脉冲,在t0~tL的期间,振幅值为3E、码片宽度为Tc、延迟时间为0。脉冲的前沿部为时刻t0,与时钟脉冲同步地从-E转变到3E,在Tc时间后的时刻tL,后沿部的振幅值转变成E。b-2为从t0延迟δ时间、前沿部从-E转变到E的第2多值脉冲,后续的脉冲由于振幅值为E,所以在后沿部的时刻tL+δ,不产生振幅值的变化。b-3为从t0延迟2δ时间、前沿部从E转变到-E的第3多值脉冲,后沿部在时刻t0+2δ,从-E转变到E。
图33A的(c)为冲击脉冲化单元712d3的冲击脉冲生成电路712d31~712d3pr的输出波形。该波形如果平均值为0,则为其它的波形也可以。例如,都为振幅值由复用基本脉冲串的码片的振幅值决定的冲击脉冲,在使冲击脉冲的位置按照数据变换的APPM(Amplitude Pulse PositionModulation)、不存在冲击脉冲的情况下,如果为接通,则可以使用冲击脉冲的振幅由复用基本脉冲串的码片的振幅值决定的AOOK(Amplitude ON-OFFKeying)等,但是并不限于此。
c-1为冲击脉冲生成电路712d31的输出波形,表示与b-1的码片前沿同步地生成的平均值为0、第1峰值-4E、第2峰值4E的正相冲击脉冲、和与后沿同步地生成的第1峰值2E、第2峰值-2E的逆相冲击脉冲。
c-2为延迟时间为δ的712d32的输出波形,表示与b-2的码片前沿同步地生成的平均值为0的第1峰值-2E、第2峰值2E的正相冲击脉冲、和后沿的冲击脉冲为0的波形。
c-3为延迟时间为2δ的712d33的输出波形,表示与b-2的码片前沿同步地生成的平均值为0、第1峰值2E、第2峰值-2E的逆相冲击脉冲、和与后沿同步地生成的第1峰值为-2E、第2峰值为2E的正相冲击脉冲。
图33A的(d)为复用单元712d4的输出波形,在前沿部分以及后沿部分,在冲击脉冲生成电路712d31~712d33所生成的冲击脉冲被以δ时间间隔排列。在前沿部分,(c)所示的3个冲击脉冲被以δ时间间隔排列,在后沿部分,在时刻tL和时刻tL+2δ分别排列1个冲击脉冲。
在以上,如果延迟时间δ为0,则复用单元712d的输出波形,成为在复用度m的复用基本脉冲串所包含的顺序脉冲串的码片的前沿部和后沿部形成的、具有由与顺序脉冲串的码片对应的振幅值决定的振幅值的冲击脉冲。
图33A的(e)表示码型接收装置200所包含的可定域信号检测部件240的码片再生单元249h的单极化电路249h1的输出信号的波形,表示:在前沿部,从接收信号得到的(d)所示的波形的第1冲击脉冲使用模板被进行单极化的、以时刻t0为基点并且振幅值分别为4E的双峰冲击脉冲;还有,第2冲击脉冲被进行单极化的、以t0+δ为起点、且振幅值分别为2E的双峰冲击脉冲;以及第3冲击脉冲被进行单极化的、以t0+2δ为起点、且振幅值分别为-2E的双峰冲击脉冲。另一方面,表示:在后沿部,从该第1冲击脉冲得到的、以时刻t0+Tc为起点、振幅值分别为-2E的双峰冲击脉冲;第2冲击脉冲被进行单极化的、以t0+Tc+2δ为起点、且振幅值分别为2E的冲击脉冲。另外,在t0+Tc+δ,不存在冲击脉冲。
图33A的(f)表示脉冲合成电路249h2的输出信号的波形。(e)所示的第1双峰冲击脉冲被积分,脉冲合成电路249h2的输出信号的振幅值从-E在时刻t0+δ变化成3E。接着,第2双峰冲击脉冲被积分,在时刻t0+2δ,振幅值变换成5E。接着,通过第3双峰冲击脉冲的积分,振幅值从5E变换成3E,并保持到tL+δ为止。该振幅值通过将后沿部的振幅值为-2E的第4双峰冲击脉冲积分,在t0+Tc+δ,变化成E。进而,通过第5双峰冲击脉冲的积分,在t0+Tc+δ,得到3E的振幅值。
图33A的(g)表示进行在(f)所合成的脉冲的采样的、周期Tc的采样脉冲。所合成的脉冲在从t0+3δ到tL+δ间,复用度m为15的码片。因此,采样时刻ts这样被决定,即采样在从t0+3δ到tL+δ期间进行。
图33A的(h)表示取样器249h3的输出信号被保持的再生脉冲波形。所再生的码片波形的前沿部的开始时刻为ts,后沿部为ts+Tc,该脉冲波形延迟ts-t0。
图33B的(a)~(e)所示的波形与图30的(a)~(e)的波形对应。(e)所示的复用基本脉冲串的码片由C1~Cn来表示。
图33C表示C1~Cn的各码片被变换成表示极性的djs、j=1~n、和将码片振幅作为2进制3位的数表示的比特djr、j=1、2...、n、r=0、1、2。这样的脉冲化使用A/D变换来进行,或者通过数字运算来进行也可以。另外,取代图33C所示的方式,使用DPSK(差动PSK:Differentially Encoded Phase ShiftKeying)等,进行脉冲化也可以,但是并不限于此,可以使用脉冲传输的各种方式。
将该复用基本脉冲串变换成2进制数作为2值脉冲的方法可以使用于UWB传输、脉冲传输、跳频传输、OFDM传输、正交调制、单一载波被调制信号传输等的传输、向存储介质的存储、存储数据的读出等,但是用途并不限于此。
图33D表示在图33C所示的脉冲的转变部位所生成的冲击脉冲。这些冲击脉冲在转变部位从负转变成正的时,由先行的负的峰值和后续的正的峰值构成,而且,在从正转变成负的转变部位,为该逆相的冲击脉冲,在没有转变的情况下,与之前的冲击脉冲同相,但是冲击脉冲的表现方法并不限于此,例如,有对于与之前的冲击脉冲相同的振幅的脉冲,不生成冲击脉冲等的方法。进而,冲击脉冲可以是平均值为0,并且,可以不限定于图33D的波形。
图33D的冲击脉冲信号,在与之前的冲击脉冲信号的差分中,使用模板进行单极化,并对该单极化脉冲进行积分,对该积分值进行采样,进行脉冲的再生也可以。
图34A~图34D为使用图11B所示的流调制的OFDM的UWB的波形。图34A为r-复用单元712eb2的输出波形,表示将频带进行J分割所得到的各频带的pr个复数r-复用基本脉冲串的码片波形。
图34B为δ脉冲单元712eb3的输出波形,各频带的转变脉冲分别是与复数r-复用码片的转变部同步生成的、宽度为δ的脉冲。该脉冲宽度并不限定于δ,可以是可进行IDFT变换的范围的短脉冲。
图34C为δ复用单元712eb4的输出波形。各频带的前沿的第i号的复数δ脉冲(Itpj-if、Qtpj-if)、j=1、2、...、J,并行地输入到IDFT单元715eb,进行IDFT变换,并进行1次调制。该过程对于i从1到pr为止的δ脉冲按顺序进行。后沿部的δ脉冲也同样地通过IDFT变换来进行1次调制。
图34D为图23B的FFT单元245kb的输出波形。各频带的复数码片的前沿部分的复数短脉冲以及后沿部的转变短脉冲沿着时间轴被分别检测出pr组,输出到对应的频带的可定域信号检测单元246kbj,码片被再生,使用所再生的NK个码片,分离出数据化码脉冲串。
图35A~图35D为使用图11C所示的并行调制的OFDM的UWB的波形。图35A为r-复用电路712ec2的码片输出波形,复用度m的脉冲被分成I信道和Q信道,分别在每一延迟时间,进行复用度为r这种复用。a-i1~a-ipr、以及a-q1~a-qpr分别为r-复用电路的712ec21~712ec2pr的I信道以及Q信道的δ延迟r-复用波形。
图35B的b-i1~b-ipr以及b-q1~b-qpr分别是,与图35A的对应的δ延迟r-复用码片的转变部同步地生成的δ脉冲电路712ec31至712ec3pr的I信道以及Q信道的输出波形。各脉冲的宽度以延迟时间δ表示,但是为δ以下就可以。另外,延迟时间δ在可进行IDFT变换的范围内,尽可能设定得短,但是在UWB传输方面,优选。
图35C为IDFT的输入波形,纵轴对应于频带。c-i1~c-ipr以及c-q1-c-qpr分别是对应的δ脉冲电路712ec31~712ec3pr的输出波形,为IDFT单元715ec的输入脉冲。构成图35B所示的第1码片的前沿部的脉冲I11f~I1pf以及Q11f~Q1prf并行地输入到IDFT单元715ec,并保持t0~t1期间的、至少进行逆傅立叶变换的时间。接着,同样地,第1码片脉冲的后沿部在t1~t2期间被进行IDFT变换,从而第1码片脉冲的IDFT变换结束。同样地,1周期量、pr个的码片被进行IDFT变换。
图35D为图23C的FFT单元245kc的输出波形,纵轴表示频带。利用FFT变换,在时刻t0~t1期间,在每个频带输出第1码片的前沿部具有窄的宽度的pr组的复数转变短脉冲,接着,在t1~t2期间,输出后沿部的pr组的转变短脉冲。以下,同样地,输出1周期量、到第NK号为止的复数码片的复数转变短脉冲。
图36A~图36C表示一例复用基本脉冲串被变换成2进制数而存储、并发送时的波形以及数据的格式。图36A为一例复用基本脉冲串波形。另外,将该波形进行比特变换时的数据的格式例示于图36B,但是并不限于此。图36B的格式可以作为存储介质的存储格式使用,但是在存储中所使用的格式并不限于此。另外,图36C例示由图36B所示的复用基本脉冲串的比特流,但是并不限于此。使用该比特流的方法可以使用于在IC装置内部的数据传输、通信系统中的传输。另外,图37例示在发送设备使用码型发送装置1、在接收设备使用码型接收装置200的存储介质写入/读取装置500。
图36A表示复用基本脉冲串的码片波形。图36B表示一例复用基本脉冲串通过比特变换单元变换成m’比特时的比特排列。由Cj所示的码片被分别变换成2进制数,由2值脉冲表示,并由将右端作为最少位位(LSD)、将左端作为最上位位(MSD)的2进制m’位数来表示,但是表示方法等并不限于此。
进行比特变换的复用基本脉冲串可以使用于存储、通信等。图36C表示一例将复用基本脉冲串变换成比特流、进行传输或者向存储装置的数据的写入或者读取等的比特流方式的比特排列,2值脉冲与位对应地被送出或者接收。在码片的振幅以m’位数的2进制数表示的情况下,复用基本脉冲串由于以NKm’位表示1周期量的数据,所以在发送以及接收中,将1周期量的数据变成分组,统一地发送也可以,但是通信方式并不限于此。
从所接收的比特流再生码片脉冲。以后的过程与线性调制方式下的传输一样,进行数据化码脉冲串的分离、定域脉冲的检测,接着进行源数据的算出。与比特流重叠的噪声在数据化码脉冲串的分离以及定域过程中降低,S/N比被改善。
图37为在发送设备中使用码型接收装置1、且在接收装置中使用码型接收装置200的存储介质写入/读取装置5000,例示了将复用基本脉冲串的码片变换成2进制数、使用2值脉冲对存储介质6000mrc进行写入以及读出的存储介质写入/读取装置5000。该装置具备:写入部件5001mrc、读取部件5002mrc、时钟振荡/控制部件5003mrc、运算部件5004mrc、存储器5005mrc、接口5006mrc、控制部件5007mrc、发送部件5008mrc、以及接收部件5009mrc,但是在不脱离本发明的宗旨的范围内可以对结构任意地进行变更、追加以及/或者删除。发送部件5008mrc用于生成基于复用基本脉冲串的发送信号,使用码型发送装置1的全部或者一部分来构成,并利用运算部件经由接口,发送用于发送取得的数据以及ID的发送信号。发送部件5009mrc用于从基于存储介质6000mrc所存储的复用基本脉冲串的存储数据,利用反扩散和定域,进行源数据等信息的算出,使用码型接收装置200的全部或者一部分构成。所算出的数据被输出给运算部件5004mrc,与存储器5005mrc所存储的ID进行对照,同时,经由接口发送给外部系统。该存储介质写入/读取装置5000可以组装到其它的装置来使用。
存储介质6000mrc包含:光存储介质,用激光进行数据的写入以及读出;磁存储介质,使用磁来保持存储,并使磁的状态变化,存储数据,检测磁的状态,进行数据的读出;使用电磁波、在存储器进行存储或者进行读出的存储介质;利用电信号、进行数据的写入、读出的存储介质;以及使用全息图的存储介质等,但是并不限于此。
图38的(a)~(c)以及图39A~图39表示一例使用正交调制的码型发送装置1、基站以及码型接收装置200的分组型传输系统的发送接收过程。构成分组信号的帧的槽(slot)当中的数据槽其构成为,使用复用基本脉冲串的码片被进行2进制变换后的脉冲进行传输,但是取代传输2值脉冲,其构成为以基于复用基本脉冲串的信号,使用线性调制的发送信号来进行传输。另外,基站根据传输系统,可以由网络集线器、路由器等构成。进而,其构成也可以为不包含基站,从发送侧直接向接收侧发送。
图38的(a)是由码型发送装置1构成的发送侧的发送过程,图38的(b)为基站的过程,图38的(c)表示一例与图38的(a)相对使用、且接收正交调制信号的码型接收装置200的接收过程。码型发送装置1生成由长周期的顺序脉冲串进行顺序化的多个周期的复用基本脉冲串,至少与同步信号一起生成分组信号,送出发送信号,或者生成包含数据信号的分组信号来发送。另外,在码型发送装置1,取代生成分组,可以在基站进行。从发送侧向基站的发送形成上行线路(UL:Up Link)。另一方面,基站使用通信部件,进行发送电力、发送速度、发送信号的复用度等的发送侧的控制,同时进行接收侧的控制。接着,从上行线路的分组信号算出源数据,生成下行线路(DL:Down Link)用频率的分组信号,发送给接收侧。DL用分组信号,从UL用分组信号算出源数据以生成,或者将UL用分组信号进行频率变换以生成,但是并不限于此,在不脱离本发明的宗旨的范围内,可以任意地进行变更、追加或者删除,以符合IEEE等标准。码型接收装置200接收在基站生成的下行线路的分组信号,从而算出源数据。
发送在图38(a)的步骤01001开始传输,包含ID的开始信号被发送给基站38的(b)。在基站,在步骤02001检测出该信号,在步骤02002向发送侧进行UL测试信号请求。发送侧在步骤01003接受该请求,在步骤01004设定输出电平、时钟频率、复用度,在步骤01005发送测试信号。基站在步骤02004~02006测量该测试信号进行判定,在信号未被设定得合适的情况下,在步骤02003,将设定请求返回给发送侧。接受该设定请求后,发送侧反复进行步骤01003~步骤01005,并再次将测试信号发送给基站。在步骤02005包含均衡化处理。
基站如果判断为信号适当,则在步骤02007,向接收侧发送接收请求。接受该接收请求,接收侧在步骤03001~03002,将下行线路测试信号的测试信号的发送请求发送给基站。基站在步骤02008~02009,将测试信号发送给接收侧。在接收侧,在步骤03003~03005对该测试信号进行测量,在为不适当的情况下,在步骤03006,将再发送请求发送给基站,并在基站,在步骤02008~02009,进行信号的再设定,DL测试信号被再次发送,在接收侧,在步骤03003~03005,进行测量和评价。在测试信号测量中,还进行信号的均衡化。
如果是适当的信号,则在步骤03009,对基站进行发送请求。根据该请求,基站在步骤02010对发送侧请求发送包含数据等的UL信号。在发送侧,接收该请求,在步骤01006~01008,生成UL的分组信号,发送给基站。在基站,在步骤02011~02012,接收该信号进行处理。在此期间,在不能进行同步的捕捉或者保持的情况下,在步骤02013,并且,在检测出错误的情况下,在步骤02014,将再发送请求发送给发送侧。如果适当地进行接收处理,则在步骤02015~02017,适当地设定发送参数,生成DL分组信号,发送给接收侧。接受该分组信号后,在接收侧,在步骤03007~03008以及03012~03013,分组信号被处理,从而进行数据的算出、处理、显示等。
在处理过程中不能捕捉同步的情况下,在步骤03010,并且,在检测出错误的情况下,在步骤03011,对基站进行再发送请求。在接收侧,如果接收结束,则在步骤03014,生成接收信号,在步骤03015,使接收结束,同时,向基站发送结束信号。基站接受该结束信号,在步骤02018~02019,生成结束信号,在步骤02020结束,同时向发送侧送出结束信号。根据该结束信号,发送侧在步骤01009~01010结束发送。
在步骤01007所表示的分组信号生成过程由图39A表示。在步骤01006,判断为接收了发送请求时,在步骤010071生成同步信号,接着,在步骤010072,输入数据,在步骤010073进行纠错编码,在步骤010074变换成N进制m位,在步骤010075,根据被变换的N进制数据,生成调节脉冲。接着,在步骤010076,生成I信道用以及Q信道用的数据化码脉冲串,接着,至少乘以可以将周期内所包含的基本脉冲串进行顺序化的顺序脉冲串,进行顺序化,生成基本脉冲串。该顺序脉冲串可以由1码序列构成。此时,顺序脉冲串将一个复用基本脉冲串进行顺序化,或者将串行配置的多个复用基本脉冲串同时进行顺序化。或者,使用多个码序列,进行一个复用基本脉冲串的顺序化,或者可以进行串行地配置的多个基本脉冲串的顺序化。
在为了减轻干扰噪声而使用调节脉冲的情况下,乘以顺序脉冲串和调节脉冲。进而,基本脉冲串被复用,从而生成复用基本脉冲串。复用基本脉冲串被进行2进制变换后,做成分组帧的数据用槽,并生成包含了同步信号等控制信号的分组帧用的信号。
接着,在步骤010077进行1次调制,在步骤010078进行正交调制,并转移到步骤01008。
图39B表示由步骤03008所示的分组信号接收处理过程。接受步骤03007的过程,在步骤030081接收分组信号,进行解调,同时解除分组,处理控制信号等。在步骤030082,从前置码检测同步信号,进行同步捕捉或者保持。在同步未被捕捉或者保持的情况下,由步骤03009进行向发送侧的再发送请求。如果同步被保持,则在步骤030083乘以顺序脉冲串,检测数据化码脉冲串,在步骤030084检测该定域信号。该步骤030083~030085的过程被进行到与复用度相等的数量的定域脉冲都被检测出为止。接着,在步骤030086~030087,在可定域信号检测部件240和定域脉冲检测部件之间,进行反馈,同时除去干扰噪声。
在干扰噪声的除去过程可以被省略的情况下,跳到步骤030088,将以定域脉冲表示的N进制m位的纠错后的数据进行逆变换成2进制数或者十进制数,进行纠错解码,并进行P/S变换,由步骤030089作为数据输出。在检测到错误的情况下,由步骤030011对发送侧进行再发送请求。
步骤030083~030081的过程被反复进行到帧的全部槽的处理结束为止。在分组的处理结束时,转移到步骤03012,向外部的计算机、通信线路等输出数据,另外,向显示装置进行显示。
在以上中,各步骤在不脱离本发明的宗旨的范围内,可以任意地进行变更、追加以及/或者删除。另外,取代将N进制数逆变换成2进制数,即使逆变换成8进制数、16进制数,也不脱离本发明的宗旨。
如上说明,本发明的基本技术思想是通信系统,是可以在发送侧和接收侧之间进行通信的系统,包括:发送设备,将数据变换成码脉冲串的移位时间而生成数据化码脉冲串,从而发送发送信号;接收设备,检测发送信号,并从检测信号中取得数据化码脉冲串的移位时间,并基于该移位时间算出源数据;以及基站,发送用于至少控制发送设备以及/或者接收设备的发送输出的控制信号。该发送设备可以由所述的任何一种码型发送装置1构成,并且,所述的接收设备由与码型发送装置1相对使用的码型接收装置200构成。另外,取代使用基站的系统,即使是发送设备和接收设备可直接进行通信这样构成的系统、装置或者集成电路,也不脱离本发明的宗旨。
本发明的一个方案为存储发送用程序的、计算机可读取的存储介质,所述发送用程序为,使其按顺序对应于数据生成具有被设定的移位时间的数据化码脉冲串,使其基于包含基本脉冲串的发送信号生成用脉冲串,生成发送信号,从而使其发送。该基本脉冲串中包含数据化顺序基本脉冲串以及乘积基本脉冲串。
本发明的其它方案为存储接收用程序的、计算机可读取的存储介质,该接收用程序为,使其检测发送信号,并使其从检测信号检测数据化码脉冲串,并将该信号进行定域,使其检测数据化码脉冲串的移位时间,使其使用该移位时间算出数据。
本发明的其它方案为存储所述发送用程序以及接收用程序的、计算机可读取的存储介质。
本发明的其它方案为存储基于基本脉冲串的信号的数据的、可读取的数据存储介质,该基本脉冲串包含具有按顺序并对应于数据所设定的移位时间的数据化码脉冲串。该存储介质中,至少包含磁存储器、IC存储器芯片、可光读取的存储介质、全息图存储介质、图像存储介质、条形码等,但是并不限于此。这些存储介质可以被埋设、埋藏、或者印刷、或者形成在内部等,但是并不限于此。并且,包含使用于RF(高频)IC标签、纸币、有价证券、书籍、箱子等。
产业上的可利用性
本发明可以利用于使用电话线路的ADSL通信、VDSL通信、电力线通信、电缆视频广播、视频电话、移动视频电话、无线LAN、RF(无线)ID标签、无线通信、卫星通信、光通信、包含单方向通信以及双方向通信的数字视频广播、装置内通信、IC内通信、本地移动设备等泛在型装置等、存储基于数据化码脉冲串生成的数据的存储介质、以及通信的加密等,但是并不限于此。在这些当中,在对信号的传输的利用中,不仅单向性,可以利用于双向性通信。
Claims (9)
1.一种码型发送装置,将输入数据变换成码脉冲串的移位时间来发送,其特征在于,具备:
生成用于捕捉或者保持同步的同步信号的部件;
以基于所述同步信号的定时生成顺序脉冲串的部件;
使用所述顺序脉冲串,按照顺序,生成具有对应于输入数据所决定的移位时间的数据化码脉冲串的部件;以及
以基于包含至少具有所述数据化码脉冲串的基本脉冲串的发送信号生成用脉冲串的信号,生成发送信号从而送出的部件。
2.如权利要求1所述的码型发送装置,其特征在于,
所述顺序脉冲串为,码序列的种类与顺序相对应的码脉冲串,或者具有按升序或者降序变化的移位时间或具有以规定的顺序变化的移位时间且该移位时间与顺序相对应的码脉冲串。
3.如权利要求1所述的码型发送装置,其特征在于,
所述发送信号生成用脉冲串使用被进行纠错编码后的数据以及/或者被进行纠错编码后的脉冲串构成。
4.如权利要求1所述的码型发送装置,其特征在于,
基于所述发送信号生成用脉冲串的所述信号为从组中所选择的信号,所述组由复用基本脉冲串、基于复用基本脉冲串所生成的冲击脉冲串、以这些信号所调制的被调制信号、以及以这些脉冲串所调制的跳跃信号构成。
5.一种码型接收装置,接收将数据表示为码脉冲串的移位时间的发送信号,从而算出数据,其特征在于,具备:
检测所述发送信号而生成检测信号的部件;
从所生成的所述检测信号,检测包含数据化码脉冲串的信号的部件;
使所述数据化码脉冲串进行定域,从而检测定域脉冲的移位时间的部件;以及
使用所述移位时间,算出数据的部件。
6.如权利要求5所述的码型接收装置,其特征在于,
具备在所述发送信号为使用被进行纠错编码的数据、基本脉冲串或者复用基本脉冲串所生成的信号时,进行纠错解码、算出数据的部件。
7.如权利要求5所述的码型接收装置,其特征在于,
还具备用于除去所述数据化码脉冲串的检测时以及/或者所述定域脉冲的检测时的干扰噪声的部件。
8.如权利要求5所述的码型接收装置,其特征在于,
包含所述数据化码脉冲串的所述信号为包括数据化码脉冲串、和以数据化码脉冲串进行调制后的被调制信号的其中任意一个的信号。
9.一种通信系统,具备码型发送装置和码型接收装置,所述码型发送装置将输入数据变换成码脉冲串的移位时间来发送,所述码型接收装置接收将数据表示为码脉冲串的移位时间的发送信号,算出数据,其特征在于,
所述码型发送装置具备:
生成用于捕捉或者保持同步的同步信号的部件;
以基于所述同步信号的定时生成顺序脉冲串的部件;
使用所述顺序脉冲串,按照顺序,生成具有对应于输入数据所决定的移位时间的数据化码脉冲串的部件;以及
以基于包含至少具有所述数据化码脉冲串的基本脉冲串的发送信号生成用脉冲串的信号,生成发送信号从而送出的部件,
所述码型接收部件具备:
检测所述发送信号而生成检测信号的部件;
从所生成的所述检测信号,检测包含数据化码脉冲串的信号的部件;
使所述数据化码脉冲串进行定域,从而检测定域脉冲的移位时间的部件;以及
使用所述移位时间,算出数据的部件。
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