CN101502071A - 超宽带发送装置和超宽带发送方法 - Google Patents

Abstract

提供UWB发送装置，其在振幅调制方式和相位调制方式混合的系统中，能够防止振幅调制信号的信号功率的降低，并且对应振幅调制方式和相位调制方式双方的调制方式。在该UWB发送装置中，在调制模式是QPSK调制时，映射单元(121)根据两比特的数据，选择IQ平面上的四个信号点中的任一点，并将与所选择的信号点的I分量和Q分量有关的信息输出到QPSK/ASK调制信号形成单元(122)。另一方面，在调制模式是ASK调制时，映射单元(121)在数据为“0”时选择IQ平面上的原点，在数据为“1”时选择QPSK调制时的IQ平面上的四个信号点中的任一点，并将与所选择的信号点有关的信息输出到QPSK/ASK调制信号形成单元(122)。

Description

超宽带发送装置和超宽带发送方法

技术领域

本发明涉及UWB(Ultra Wide Band：超宽带)发送装置和UWB发送方法，特别涉及在振幅调制方式和相位调制方式混合的UWB系统中，对应双方的调制方式的UWB发送装置和UWB发送方法。

背景技术

与以往的移动电话或无线LAN(Local Area Network：局域网)相比，作为更高速且能够搭载于移动电话等移动装置的超低功耗的无线方式，UWB备受瞩目。与目前使用的无线系统中利用数十MHz左右的频带进行通信相比，UWB无线系统是利用数百MHz～数GHz频带进行通信的无线系统，并且随着2002年美国联邦通信委员会公布了下述核心内容的法规化，UWB无线系统被广泛地研究，所述核心内容为，如果是在Part15中规定的PC等的无用辐射等级(level)以下，则允许将利用了3.1～10.6GHz的频带的短脉冲通信作为UWB通信。

作为UWB无线系统的实现方式，包含短脉冲通信的单载波通信作为能够实现低功耗化的方式特别被看好。作为单载波通信所使用的调制方式，大致有振幅调制(ASK：Amplitude Shift Keying(振幅键控))方式和相位调制(PSK：Phase Shift Keying(相位键控))方式。由于振幅调制方式是将数据重叠在信号的强弱上，所以对振荡器的性能要求低，从而预计可廉价且低功耗地实现。另一方面，由于相位调制方式是将数据重叠在信号的相位上，所以需要低相位噪声的振荡器等，与振幅调制方式相比，尽管消耗功率变大，但是有下述优点，没有因对振幅调制信号进行解调时所需的用于判定“0”或“1”的阈值控制所造成的性能劣化，而且适合高性能化，所述高性能化是指，如果使用高阶的相位调制方式则能够实现更高速传输。

因此，估计在UWB通信中，是使用同一频带的、进行振幅调制的UWB发送装置和进行相位调制的UWB发送装置混合的利用环境，从而希望实现区分使用该双方的UWB发送装置。

在专利文献1中公开了下述的发送装置，其能够对应振幅调制方式和相位调制方式双方。图1表示专利文献1所公开的发送装置的主要结构。在该发送装置中，QPSK用基带处理单元1、ASK用基带处理单元2以及发送通用信号处理单元11在ASK调制时，根据输入数据，产生在I轴与Q轴的交点(原点)和I轴上的信号点之间变化的两值的I值分量和“0”值的Q值分量并输入到QPSK调制器，另一方面在QPSK调制时，根据输入数据，产生多个值的I值分量和多个值的Q值分量并输入到QPSK调制器60，由此对载波进行QPSK调制或ASK调制。

专利文献1：特开2004-147052号公报

发明内容

本发明要解决的问题

但是，在上述的发送装置中，使Q值分量为“0”并使I值分量两值地变化而形成振幅调制信号，所以存在下述的问题，相对于相位调制信号，振幅调制信号的输出功率降低，振幅调制信号的接收质量劣化。

本发明的目的在于提供UWB发送装置和UWB发送方法，其在振幅调制方式和相位调制方式混合的系统中，能够防止振幅调制信号的信号功率的降低，并且能够对应振幅调制方式和相位调制方式双方的调制方式。

解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明的UWB发送装置能够进行振幅调制模式下的发送及相位调制模式下的发送，其采用的结构包括：选择单元，选择振幅调制模式或相位调制模式；以及发送信号形成单元，在所选择的所述模式是振幅调制模式时，根据每一码元的数据，形成配置在IQ平面上的原点上的码元而生成以第一值为振幅电平的振幅调制信号，或者形成配置在相位调制时的IQ平面上的多个信号点中的任一点的码元而生成以第二值为振幅电平的振幅调制信号，在所选择的所述模式是相位调制模式时，根据每一码元的数据，形成配置在相位调制时的IQ平面上的多个信号点中的任一点上的码元而生成相位调制信号。

根据该结构，在振幅调制模式的情况下，能够形成配置在IQ平面上的原点的码元而生成断开信号(off signal)的振幅调制信号，而且能够形成配置在相位调制时的IQ平面上的多个信号点中的任一点上的码元而生成振幅调制时的开通信号(on signal)，所以与简单地使Q分量为“0”和使I分量在“0”或规定值之间变化而生成开通/断开信号的情况相比，振幅调制时的开通信号的信号功率与相位调制信号的信号功率一致，从而能够防止切换调制模式时信号功率降低，并且减低接收质量的劣化。

发明的效果

根据本发明，能够在振幅调制方式和相位调制方式混合的系统中，在形成振幅调制信号时不降低信号功率，而对应振幅调制方式和相位调制方式双方的调制方式。

附图说明

图1是表示以往的UWB发送装置的主要结构的方框图。

图2是表示本发明实施方式1的UWB发送装置的主要结构的方框图。

图3是表示实施方式1所使用的星座的图。

图4表示实施方式1所使用的星座的图。

图5是表示用于说明实施方式1所使用的信号点配置的星座的图。

图6是用于说明同步位置因实施方式1所使用的信号点配置的不同而不同的情况的图。

图7是表示实施方式1的UWB接收装置的主要结构的方框图。

图8是表示实施方式1的ASK判定单元的主要结构的方框图。

图9是表示实施方式1的ASK判定单元的主要结构的方框图。

图10是表示实施方式1的ASK判定单元的主要结构的方框图。

图11A～图11C是表示发送帧的一例格式的图。

图12是表示本发明实施方式2的UWB发送装置的主要结构的方框图。

图13是表示本发明实施方式3的UWB发送装置的主要结构的方框图。

图14是表示由实施方式3的UWB发送装置形成的QPSK调制信号的波形的图。

图15是表示实施方式3的UWB通信装置的主要结构的方框图。

图16是表示本发明实施方式4的UWB发送装置的主要结构的方框图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。

(实施方式1)

图2表示本实施方式的UWB发送装置的主要结构。图2所示的UWB发送装置100包括：调制模式选择单元110、发送信号形成单元120、以及发送单元130，发送信号形成单元120包括映射单元121和QPSK/ASK调制信号形成单元122。另外，在下面说明下述情况，即，QPSK/ASK调制信号形成单元122在数据为“0”时形成断开信号(无脉冲)，在数据为“1”时形成开通信号(有脉冲)。

调制模式选择单元110选择对数据是进行QPSK调制并发送，还是进行ASK调制并发送，或者从未图示的控制装置等取得调制模式选择指示信息，并且将选择或取得的与调制模式有关的信息输出到映射单元121。

在所选择的调制模式是QPSK调制时，映射单元121根据2比特的数据，选择IQ平面上的四个信号点中的任一点，并将与所选择的信号点的I分量和Q分量有关的信息输出到QPSK/ASK调制信号形成单元122。图3表示所选择的调制模式是QPSK调制时的IQ平面上的信号点配置。图中，信号点201表示2比特的数据为“0，0”时的信号点，信号点202表示2比特的数据为“1，0”时的信号点，信号点203表示2比特的数据为“1，1”时的信号点，信号点204表示2比特的数据为“0，1”时的信号点。另外，各个信号点对应的2比特的数据的组合并不限于图3所示的组合。

另一方面，调制模式是ASK调制时，映射单元121在数据为“0”时选择IQ平面上的原点，在数据为“1”时选择图3所示的QPSK调制时的IQ平面上的四个信号点201～204中的任一点，并将与所选择的信号点的I分量和Q分量有关的信息输出到QPSK/ASK调制信号形成单元122。图4表示调制模式是ASK调制时的IQ平面上的信号点配置。图4所示的信号点配置是下述情况的例子，即，1比特的数据为“0”时，所选择的信号点为信号点200(原点)，1比特的数据为“1”时，所选择的信号点为图3中的信号点201。另外，ASK调制时，在接收端将图4中以虚线206示出的圆的半径设定为阈值来进行阈值判定，从而能够检测有无脉冲，并对数据进行解调。

QPSK/ASK调制信号形成单元122使用从映射单元121输出的与I分量和Q分量有关的信息，形成配置在由映射单元121选择的信号点上的码元而生成QPSK调制信号或ASK调制信号。

发送单元130对QPSK调制信号或ASK调制信号进行规定的无线发送处理并进行发送。

接着，说明上述结构的UWB发送装置100的动作。

首先，由调制模式选择单元110选择、或从未图示的控制装置等通知的调制模式被输出到映射单元121。这里，调制模式是指，与调制方式有关的信息，即，对数据是进行QPSK调制并发送，还是进行ASK调制并发送。

然后，在映射单元121中，根据调制模式和数据，从IQ平面上的信号点中选择应发送的信号点。具体而言，在QPSK调制模式的情况下，根据2比特的数据，如图3所示，IQ平面上的四个信号点中的任一点被选择。然后，与所选择的信号点的I分量和Q分量有关的信息被输出到QPSK/ASK调制信号形成单元122，在QPSK/ASK调制信号形成单元122中形成QPSK调制信号。

另一方面，在ASK调制模式的情况下，在映射单元121中，根据1比特的数据，如图4所示，IQ平面上的原点或者QPSK调制时的IQ平面上的四点中的任一点被选择。然后，与所选择的信号点的I分量和Q分量有关的信息被输出到QPSK/ASK调制信号形成单元122，在QPSK/ASK调制信号形成单元122中形成ASK调制信号。

这样，在ASK调制模式的情况下，在映射单元121中，根据1比特的数据，选择IQ平面上的原点或QPSK调制时的IQ平面上的四点中的任一点。接着，在QPSK/ASK调制信号形成单元122中形成配置在所选择的信号点上的码元，并生成ASK调制信号。因此，与下述情况相比开通信号的信号功率变大，所述情况为，使信号点在下述两点之间变化而生成开通/断开信号，所述两点为原点200(0，0)和I轴上的信号点205，即，Q轴上都为“0”、I轴上根据数据为“0”和规定值两个值。而且，ASK调制时的开通信号的信号功率与QPSK调制信号的信号功率一致，所以能够防止切换调制模式时信号功率的下降，并且降低接收质量的劣化。

另外，使用配置在QPSK调制时所使用的信号点201上的码元而形成开通信号，从而在接收端接收ASK调制时的开通信号的期间，结果对QPSK调制时所使用的信号点也取得同步。因此，在调制模式从ASK调制模式切换为QPSK调制模式时，能够反映对于ASK调制信号所获得的同步位置的结果，而获得对应于QPSK调制信号的同步位置，其结果，能够缩短获得同步所需的时间。

在上述的说明中，对下述情况进行了说明，QPSK/ASK调制信号形成单元122在ASK调制时，形成如图4所示那样配置在原点200上的码元而生成断开信号，以及形成配置在信号点201的码元而生成开通信号的情况，但信号点并不限于信号点201一点，也可以由映射单元121时间性地转移配置在信号点201～204内的信号点，由此QPSK/ASK调制信号形成单元122形成码元而生成开通信号。

由此，在波形由于多路径的影响、传输路径或UWB发送装置100的模拟电路的频率特性而失真的情况下，也能够利用QPSK调制时所使用的全部信号点来形成ASK调制时的开通信号。因此，在调制模式从ASK调制模式切换为QPSK调制模式时，能够在获得对QPSK调制信号的同步时反映对ASK调制信号的同步状态，从而容易地取得用于对QPSK调制信号进行解调的同步。

也就是说，通过使选择四个信号点的次数尽可能地相同而进行发送，从而具有下述效果，在接收机端不会出现偏向哪一点的相位的同步状态。下面，参照图6的接收时的IQ平面上的信号点配置进行补充说明。图6中，五个接收点200-1～204-1分别表示了对应于图5所示五个信号点200～204的接收点。

ASK调制时，在通过映射单元121形成配置在信号点201上的码元而生成开通信号的情况下，使用仅从接收点201-1和位于第一象限的接收点201-1两个点获得的轴(虚线210)来求同步位置。因此，在接收点201-1因多路径的影响、传输路径以及无线机的模拟电路单元的频率特性而造成波形失真，振幅和相位差变动而使接收位置失真的情况下，存在下述可能性，即，轴(虚线210)极大地偏离与QPSK调制时的信号点配置相对应的轴。因此，在调制模式从ASK调制模式刚切换为QPSK调制模式后，对位于其他象限的接收点202-1～204-1，轴并不一定处于适合的位置，而存在将接收点202-1～204-1误判的可能性。

对此，通过映射单元121时间性地转移配置在信号点201～204内的信号点而形成码元，来生成开通信号时，存在下述的情况等，即，因多路径的影响、传输路径以及无线机的模拟电路单元的频率特性而造成波形失真、振幅和相位差分别变动、或者变动量对应于各个接收点而不同。因此，在接收位置分别失真的情况下，能够使用从接收点200-1和位于第一、第二、第三、第四象限的接收点201-1～204-1的五个点获得的轴(实线220)，即对于接收点201-1～204-1全部四点，信号点间距离均等的轴(实线220)来求各个信号点候补的同步位置。因此，在调制模式从ASK调制模式切换为QPSK调制模式时，与使用虚线210的情况相比，降低将接收点201-1～204-1误判的比例，能够提高接收精度。

图7表示UWB接收装置的主要结构。图7所示的UWB接收装置300包括：本机振荡器302、π/2移相器304、乘法器306-1和306-2、LPF(LowPass Filter：低通滤波器)308-1和308-2、QPSK判定单元312、ASK判定单元314以及调制模式选择单元316。

下面说明上述那样构成的UWB接收装置300的解调动作。如图7所示，接收信号被输出到乘法器306-1和306-2。然后，通过乘法器306-1，接收信号与从本机振荡器302输出的载波303相乘，并被输出到LPF308-1。另一方面，在乘法器306-2中，接收信号与通过π/2移相器304而被移位了相当于π/2相位的载波305相乘，并被输出到LPF308-2。

分别通过LPF308-1和308-2对从乘法器306-1和306-2输出的乘法结果307-1和307-2进行频带限制，获得I分量(同相)的基带信号309-1和Q分量(正交)的基带信号309-2，其被分别输出到QPSK判定单元312和ASK判定单元314。

然后，在调制模式是QPSK调制模式时，调制模式选择单元316进行控制，以仅使QPSK判定单元312动作，而不使ASK判定单元314动作。另一方面，在调制模式是ASK调制模式时，调制模式选择单元316进行控制，以仅使ASK判定单元314动作，而不使QPSK判定单元312动作。另外，对于调制方式的判定，例如，对接收数据首先进行QPSK解调，接着进行ASK解调，将能够正确地进行了解调的调制方式判定为调制模式等来进行即可，而且并不限定于此。

图8表示ASK判定单元314的主要结构。图8所示的ASK判定单元314包括：匹配滤波器320-1和320-2、平方律检波器322-1和322-2、最大值判定单元324以及阈值判定单元326。这里，最大值判定单元324比较平方律检波器322-1和322-2中的平方律检波结果323-1和323-2，将平方律检波结果323-1和323-2中较大的平方律检波结果设为最大值325并将其输出到阈值判定单元326。阈值判定单元326通过对最大值325进行硬判定来进行ASK判定。

另外，ASK判定单元314也可以由图9和图10所示的处理单元构成。图9所示的ASK判定单元314包括：匹配滤波器320-1和320-2、平方律检波器322-1和322-2、加法器328以及阈值判定单元330，加法器328将平方律检波结果323-1和平方律检波结果323-2相加，阈值判定单元330通过对相加值329进行硬判定而进行ASK判定。

图10所示的ASK判定单元314包括：匹配滤波器320-1和320-2、平方律检波器322-1和322-2、阈值判定单元332-1和332-2以及“或”门(OR gate)334，阈值判定单元332-1和332-2分别对平方律检波结果323-1和323-2进行硬判定，或门334计算硬判定结果333-1和硬判定结果333-2的逻辑和。另外，以上说明了的ASK判定单元314的主要结构可以使用现有的技术来构成，ASK判定单元314的主要结构并不限定于图8～图10所示的主要结构。

接着，以下参照图11说明下述情况，在ASK调制时，形成配置在图5所示的信号点201～204的任一信号点上的码元而生成开通信号，从而能够缩短同步获得时间。图11表示了，QPSK调制模式和ASK调制模式在系统中并存的情况下，从UWB发送装置100发送给通信对方时的发送帧的一例格式。

图11A和图11B表示了，ASK调制时，例如像专利文献1那样，选择与QPSK调制的信号点不同的信号点，形成配置在该信号点上的码元时的发送帧的一例格式。此时，如图11A和图11B所示，需要将ASK用前置码和QPSK用前置码(前置码长度：LQ)另行分配给发送帧。

与此相对，如图5所示，ASK调制时，从QPSK调制的信号点201～204中选择配置有码元的信号点而生成开通信号时，能够共享ASK/QPSK用前置码。因此，如图11C所示，能够将QPSK用前置码的前置码长度缩短至LQ-1。

一般地，对ASK调制信号的同步与对QPSK调制信号的同步相比，精度较低也可以，所以同步时间较短。因此，作为ASK调制的同步信息即ASK用前置码，如图5所示，将形成配置在QPSK调制的信号点201～204上的码元而生成的ASK调制信号发送，从而在接收机端，虽不准确但能够大致掌握QPSK调制时的信号点候补。通常，如果多个比特的相关值较高，则被判定为已同步。因此，即使不能正确地取得同步，如果通过ASK用前置码大致取得同步时，则相关值变高。其结果，缩短了使用其后接续的QPSK用前置码而正确地取得同步为止的时间。也就是说，能够缩短QPSK用前置码的前置码长度。

在图11中例示了在QPSK用前置码之前配置ASK用前置码的情况，但也可以在ASK用前置码之前配置QPSK用前置码。

这里说明下述的情况，如图4所示，ASK调制时，数据为“1”时，仅选择信号点201作为信号点，形成配置在该信号点上的码元而生成开通信号。也就是说，在图4中，仅在一个相位位置生成开通信号的情况下，调制模式从ASK调制模式切换为QPSK调制模式时，难以仅以ASK用前置码对QPSK调制信号充分地进行同步跟踪，所以需要进一步使用QPSK用前置码来正确地取得同步。

与此相对，如果使用图5所示的五个相位位置，形成配置在各个信号点上的码元而生成ASK调制信号，发送ASK/QPSK用前置码，则发送重叠了ASK调制和QPSK调制的调制信号。因此，即使对于QPSK调制信号也能够使用ASK/QPSK用前置码而获得同步，能够仅使用ASK/QPSK用前置码或紧接其后的较短的QPSK用前置码来获得同步。比较以上的三个发送帧结构，在其为图11C时，与实际通信无关的前置码和PHY报头(包含调制方式的指定、设备认证、有效载荷长度等信息)的时间最短，从而能够高效率地发送实际的数据(有效载荷(payload))。

如上所述，根据本实施方式，在ASK调制模式的情况下，数据为“0”时，形成配置在IQ平面上的原点上的码元而生成关信号，数据为“1”时，形成配置在QPSK调制时的IQ平面上的四点中的任一点上的码元，从而生成开通信号。因此，与简单地使Q分量为“0”，使I分量在“0”或规定值之间变化而生成开通/断开信号的情况相比，由于ASK调制时的开通信号的信号功率与QPSK调制信号的信号功率一致，所以能够防止切换调制模式时信号功率的下降，并且降低接收质量的劣化。

而且，QPSK调制时，如图5所示，在数据为“1”时，对应于每一比特，从信号点201～204中选择配置有码元的信号点，如图6所示从对应于五个信号点200～204的五个接收点200-1～204-1中求同步位置。因此，如图6所示那样，在信号点配置因多路径的影响等而失真的情况下，与如该图中以虚线所示那样仅从接收点200-1和接收点201-1两个点求同步时相比，能够如该图中以实线所示那样更正确地求同步位置。这样，能够更正确地计算同步位置的结果，能够提高接收精度。

进而，使用QPSK调制信号的信号点配置，生成ASK调制时的开通信号。因此，能够共享QPSK调制和ASK调制的前置码，其结果，在调制模式从ASK调制模式切换为QPSK调制模式时，能够缩短用于解调QPSK调制信号的同步获得时间。由此，因为能够缩短获得同步所需的前置码的前置码长度，所以能够高效率地发送有效载荷。

另外，在上述的说明中对使用IQ平面上的四个信号点，即，四个相位来形成开通信号的情况进行了说明，但使用两个或三个的相位来形成开通信号也能够获得同样的效果。在使用两个相位来形成开通信号时，与各个相位处于相距π/2的位置关系的信号点相比，在处于相距π/4的位置关系的信号点上配置码元而形成开通信号的方式能够正确地计算同步位置，所以较为理想。

另外，在上述说明中对使用QPSK调制作为相位调制的情况进行了说明，但不言而喻，也可以使用BPSK调制(二相相移键控调制)来同样地进行。

另外，对使用OOK调制(通断键控调制)作为ASK调制的情况进行了说明，但也可用下述的方式来实施，即，采用两值ASK，而且不使振幅值小的码元为IQ平面的原点而赋予规定的振幅，使相位信息也残留在该信号中。此时，在对相位调制信号进行解调的装置中，可以从振幅小的码元中提取相位信息，从而能够更正确地计算同步位置。

另外，高阶ASK调制的情况下也可以同样地进行。此时，为生成高阶ASK信号，也可以追加相位调制器来实现，所述相位调制器用于将发送振幅高阶化。另外，同样不言而喻，相位调制器也可以是还进行振幅调制的规定的高阶数的QAM调制器。

(实施方式2)

图12表示本实施方式的发送信号形成单元120的主要结构。图12所示的发送信号形成单元120包括：映射单元121、I值设定单元404-1、Q值设定单元404-2、脉冲波形整形单元406-1和406-2、乘法器408-1和408-2、本机振荡器410、π/2移相器412以及合成器414。

映射单元121根据从调制模式选择单元110输出的调制模式，选择信号点，将所选择的信号点的I分量输出到I值设定单元404-1，将Q分量输出到Q值设定单元404-2。具体而言，在QPSK调制模式的情况下，将对应于每输入数据2比特的信号点的I分量和Q分量分别输出到I值设定单元404-1和Q值设定单元404-2。另一方面，在ASK调制模式的情况下，输入数据为“0”时，将“0”输出到I值设定单元404-1和Q值设定单元404-2作为I分量和Q分量，输入数据为“1”时，从图5的信号点配置的四个信号点中选择信号点，将与所选择的信号点对应的I分量和Q分量分别输出到I值设定单元404-1和Q值设定单元404-2。

脉冲波形整形单元406-1和406-2对从I值设定单元404-1输出的I分量或从Q值设定单元404-2输出的Q分量进行脉冲波形整形，并将其分别输出到乘法器408-1和408-2。

乘法器408-1将从本机振荡器410输出的载波和脉冲波形整形后的I分量相乘，并将所获得的I分量信号输出到合成器414。

乘法器408-2将载波与脉冲波形整形后的Q分量相乘，并将所获得的Q分量信号输出到合成器414，所述载波为通过π/2移相器412将从本机振荡器410输出的载波的相位移位相当于π/2后所得的载波。

合成器414将I分量信号和Q分量信号合成。

如上所述，根据本实施方式，ASK调制模式和QPSK调制模式共享信号点配置，使用由映射单元121、I值设定单元404-1、Q值设定单元404-2、脉冲波形整形单元406-1和406-2、乘法器408-1和408-2、本机振荡器410、π/2移相器412以及合成器414构成的QPSK信号形成电路，在ASK调制模式的情况下，在输入数据为“0”时，映射单元121将“0”输出到I值设定单元404-1和Q值设定单元404-2作为I分量和Q分量，在输出数据为“1”时，从图5的信号点配置的四个信号点中选择信号点，将与所选择的信号点对应的I分量和Q分量分别输出到I值设定单元404-1和Q值设定单元404-2，而形成ASK调制时的开通信号。由此，共享QPSK信号形成电路和ASK调制信号形成电路，不增加电路规模而能够对应双方的调制方式，而且ASK调制时的开通信号的信号功率与QPSK调制信号的信号功率一致，所以能够防止切换调制模式时信号功率的下降，并且降低接收质量的劣化。

(实施方式3)

图13表示发送信号形成单元120的主要结构。图13所示的发送信号形成单元120包括：时钟信号源501、映射单元502、载波信号源503、可变延迟器504以及开关505。

映射单元502根据调制模式，以频率变换后的时钟信号为基准，选择从载波信号源503输出的正弦波的相位，并将用于控制正弦波的相位的控制信号输出到可变延迟器504。具体而言，调制模式为ASK调制模式且数据为“1”时，选择图5所示的信号点201、202、203、204中的任一点，根据与所选择的信号点对应的相位，将使正弦波的相位移位相当于π/4、3π/4、5π/4、7π/4的控制信号输出到可变延迟器504。另一方面，在QPSK调制模式的情况下，根据与每输入数据2比特对应的图5所示的信号点配置的四个信号点的相位，将使正弦波的相位移位相当于π/4、3π/4、5π/4、7π/4的控制信号输出到可变延迟器504。另外，映射单元502将从时钟信号源501输出的时钟信号作为原信号，为了使其与调制速率相等而通过倍增来对该时钟信号的频率进行变频，并以变换后的时钟信号为基准生成用于控制正弦波的相位的控制信号。

可变延迟器504根据从映射单元502输出的控制信号，将从载波信号源503输出的正弦波的相位进行移位，并将相位移位后的正弦波输出到开关505。

在QPSK调制模式的情况下，开关505使开关总是处于开通，输出所生成的QPSK调制信号。另一方面，在ASK调制模式的情况下，开关505仅在数据为“1”时接通开关而输出开通信号，在数据为“0”时关断开关。

图14是表示这样形成的QPSK调制信号的波形图。如图14所示，本实施方式的发送信号形成单元120通过由可变延迟器504将从载波信号源503输出的正弦波的相位移位，形成QPSK调制信号。例如，将载波频率设为60GHz则1周期约为16.7psec，所以如在可变延迟器504中使正弦波的相位延迟4psec左右，则载波的相位每次被移位π/2，使用图5所示的全部信号点201～204而生成QPSK调制信号。

另外，在ASK调制模式的情况下，如果使正弦波每次被延迟4psec左右，则作为开通信号的码元点使用了QPSK调制时的IQ平面上的全部四个信号点，从而在QPSK解调时能够将获得同步正确地进行。

图15表示具备接收功能的UWB通信装置的主要结构。在图15的本实施方式的UWB通信装置中，对与图13通用的结构部分附加与图13相同的标号，并省略其说明。与图13所示的UWB发送装置100相比，图15所示的UWB通信装置500采用追加了ASK解调单元506的结构。ASK解调单元506在ASK调制模式的情况下，通过以阈值判定等检测开通信号/断开信号来对ASK调制信号进行解调，在QPSK调制模式的情况下，以从时钟信号源501输出的时钟信号为原信号，为使其与调制速率相等而通过倍增对该时钟信号的频率进行频率变换，并以变换后的时钟信号为基准对正弦波的相位进行判定，由此解调QPSK调制信号。

如上所述，根据本实施方式，ASK调制模式和QPSK调制模式共享信号点配置，通过在由时钟信号源501、映射单元502、载波信号源503以及开关505构成的ASK调制信号形成电路中，追加可变延迟器504而构成QPSK调制信号形成电路，映射单元502对应于每输入数据2比特选择图5所示的信号点配置的四个信号点，并根据所选择的信号点的相位，将使正弦波的相位移位相当于π/4，3π/4，5π/4，7π/4的控制信号输出到可变延迟器504，而形成QPSK调制信号。由此，共享ASK调制信号形成电路和QPSK调制信号形成电路，不增大电路规模而能够对应双方的调制方式，而且ASK调制时的开通信号的信号功率与QPSK调制信号的信号功率一致，所以能够防止切换调制模式时信号功率的下降，并且降低接收质量的劣化。

另外，在上述的说明中，说明了下述情况，为了在调制模式从ASK调制模式切换为QPSK调制模式时正确地取得同步，在ASK调制时将相位每次移位4psec，但是不言而喻，只要在ASK调制时使相位随机变化，可变延迟器504在每次发送时将其适当地延迟数psec即可。

另外，在上述说明中，对以下的情况进行了说明，如图14所示，调制模式为ASK调制模式且数据为“1”时，选择图5所示的信号点201、202、203、204中的任一点，根据与所选择的信号点对应的相位，将使正弦波的相位移位相当于π/4、3π/4、5π/4、7π/4的控制信号输出到可变延迟器504，进行相位调制，但也可以使相位固定。进而，也可以在通信对方具备可以对相位调制信号进行解调的解调器时，从四个相位中选择正弦波的相位，在通信对方不能进行相位调制信号的解调时，也可以仅使用固定相位，生成ASK调制信号。

(实施方式4)

图16表示发送信号形成单元120的主要结构。在图16的本实施方式的发送信号形成单元120中，对与图12用通的结构部分附加与图12相同的标号，并省略其说明。相对于图12，图16采用的结构为，具备映射单元124来替代映射单元121，并在本机振荡器410和π/2移相器412之间追加开关418。

在QPSK调制模式的情况下，映射单元124将对应于每输入数据2比特的信号点的I分量和Q分量分别输出到I值设定单元404-1和Q值设定单元404-2。另一方面，在ASK调制模式的情况下，映射单元124在输入数据为“0”时，将“0”输出到I值设定单元404-1和Q值设定单元404-2作为I分量和Q分量，在输入数据为“1”时，选择与图5的信号点配置的信号点201或203对应的I分量和Q分量，并将其分别输出到I值设定单元404-1和Q值设定单元404-2。也就是说，在ASK调制模式的情况下，仅选择I分量和Q分量相等的信号点。

开关418在从调制模式选择单元110输出的调制模式是QPSK调制时，将从本机振荡器410输出的载波输出到π/2移相器412，在调制模式是ASK调制模式时，将载波输出到乘法器408-2。

由此，在QPSK调制模式的情况下，与图12的情况同样地形成QPSK调制信号，并且在ASK调制模式的情况下，与I分量相乘的载波的相位和与Q分量相乘的载波的相位同相，通过合成器414将同相分量彼此相加，由此生成开通信号。其结果，与简单地使Q分量为“0”，使I分量在“0”或规定值之间变化而生成开通/断开信号的情况相比，能够增大ASK调制时的开通信号的信号功率，降低接收质量的劣化。

如上所述，根据本实施方式，在ASK调制模式的情况下，在输入数据为“1”时，映射单元124选择I分量和Q分量相等的信号点，进而，将I分量和Q分量与从本机振荡器410输出的同相位的载波相乘。因此，在合成器414中将同相分量彼此相加而生成ASK调制时的开通信号。由此，与简单地仅使I分量在“0”或规定值之间变化而生成开通/断开信号的情况相比，能够增大ASK调制时的开通信号的信号功率，降低接收质量的劣化。

本发明的UWB发送装置的一种形态为，能够进行振幅调制模式下的发送及相位调制模式下的发送的UWB发送装置，其采用的结构包括：选择单元，选择振幅调制模式或相位调制模式；以及发送信号形成单元，在所选择的所述模式是振幅调制模式时，根据每一码元的数据，形成配置在IQ平面上的原点上的码元而生成以第一值为振幅电平的振幅调制信号，或者形成配置在相位调制时的IQ平面上的多个信号点中的任一点上的码元而生成以第二值为振幅电平的振幅调制信号，在所选择的所述模式是相位调制模式时，根据每一码元的数据，形成配置在所述相位调制时的IQ平面上的多个信号点中的任一点上的码元而生成相位调制信号。

根据该结构，本发明的UWB发送装置能够在振幅调制模式的情况下，形成配置在IQ平面上的原点上的码元而生成关信号的振幅调制信号，并且形成配置在相位调制时的IQ平面上的多个信号点中的任一点上的码元而生成振幅调制时的开通信号。因此，与简单地使Q分量为“0”，使I分量在“0”或规定值之间变化而生成开通/断开信号的情况相比，本发明的UWB发送装置使振幅调制时的开通信号的信号功率与相位调制信号的信号功率一致，所以能够防止切换调制模式时信号功率下降，降低接收质量的劣化。

本发明的UWB发送装置的一种形态采用的结构为，以所述振幅调制模式进行的振幅调制是OOK调制。

根据该结构，本发明的UWB发送装置能够在振幅调制模式的情况下，形成配置在IQ平面上的原点上的码元而生成关信号的OOK调制信号，并且形成配置在相位调制时的IQ平面上的多个信号点中的任一点上的码元而生成OOK调制时的开通信号。因此，与简单地使Q分量为“0”，使I分量在“0”或规定值之间变化而生成开通/断开信号的情况相比，本发明的UWB发送装置使OOK调制时的开通信号的信号功率与相位调制信号的信号功率一致，所以能够防止切换调制模式时信号功率下降，并且降低接收质量的劣化。

本发明的UWB发送装置的一种形态采用的结构为，以所述相位调制模式进行的相位调制是BPSK调制。

本发明的UWB发送装置的一种形态采用的结构为，以所述相位调制模式进行的相位调制是QPSK调制。

根据这些结构，本发明的UWB发送装置在振幅调制模式的情况下，能够根据每1比特的数据形成配置在BPSK、QPSK调制时的IQ平面上的信号点上的码元而生成开通信号。因此，本发明的UWB发送装置能够防止振幅调制信号的信号功率的下降，而且对应振幅调制方式以及BPSK、QPSK调制方式双方的调制方式。

本发明的UWB发送装置的一种形态采用的结构为，以所述振幅调制模式进行的振幅调制是OOK调制，而以所述相位调制模式进行的相位调制是BPSK调制。

根据该结构，本发明的UWB发送装置在OOK调制模式的情况下，能够根据每1比特的数据形成配置在BPSK调制时的IQ平面上的信号点上的码元而生成开通信号。因此，本发明的UWB发送装置能够防止OOK调制信号的信号功率的下降，降低接收质量的劣化，而且对应OOK调制方式和BPSK调制方式双方的调制方式。

本发明的UWB发送装置的一种形态采用的结构为，以所述振幅调制模式进行的振幅调制是ASK调制，而以所述相位调制模式进行的相位调制是QPSK调制，所述发送信号形成单元在所选择的所述模式是ASK调制模式的情况下，根据1比特的数据，形成配置在IQ平面上的原点上的码元而生成以第一值为振幅电平的ASK调制信号，或者形成配置在QPSK调制时的IQ平面上的四点中的任一点上的码元而生成以第二值为振幅电平的ASK调制信号，在所选择的所述模式是QPSK调制模式的情况下，根据2比特的数据，形成配置在所述QPSK调制时的IQ平面上的四点中的任一点上的码元而生成QPSK调制信号。

根据该结构，在ASK调制模式的情况下，能够形成配置在IQ平面上的原点上的码元而生成关信号的ASK调制信号，并且形成配置在QPSK调制时的IQ平面上的四点中的任一点上的码元而生成ASK调制时的开通信号。

也就是说，本发明的UWB发送装置是能够进行ASK调制模式下的发送和QPSK调制模式下的发送的UWB发送装置，根据来自图中未记载的控制单元的调制模式，调制模式选择单元对映射单元指示是进行作为ASK调制的映射还是进行作为QPSK调制的映射。这里，在所选择的所述模式是ASK调制模式时，根据1比特的数据形成配置在IQ平面上的原点上的码元而生成以第一值为振幅电平的ASK调制信号，或者形成配置在QPSK调制时的IQ平面上的四点中的任一点上的码元。由此，本发明的UWB发送装置生成以第二值为振幅电平的ASK调制信号，在所选择的所述模式为QPSK调制模式时，根据2比特的数据，形成配置在所述QPSK调制时的IQ平面上的四点中的任一点上的码元而生成QPSK调制信号。

因此，与简单地使Q分量为“0”，使I分量在“0”或规定值之间变化而生成开通/断开信号的情况相比，由于ASK调制时的开通信号的信号功率与QPSK调制信号的信号功率一致，所以能够防止切换调制模式时信号功率下降，降低接收质量的劣化。

本发明的UWB发送装置的一种形态采用的结构为，所述发送信号形成单元在所选择的所述模式是ASK调制模式时，形成在所述QPSK调制时的IQ平面上的四点中的两点以上的点上被时间性地转移的码元而生成以所述第二值为振幅电平的ASK调制信号。

根据该结构，在ASK调制时，能够使用QPSK调制时的IQ平面上的四点中两点以上的信号点来生成开通信号。因此，在ASK调制时可以同时取得QPSK调制的同步，从而能够缩短调制模式从ASK调制模式切换为QPSK调制模式时的对QPSK调制信号的同步时间。

本发明的UWB发送装置的一种形态采用的结构为，所述发送信号形成单元在所选择的所述模式是ASK调制模式时，形成在所述QPSK调制时的IQ平面上的四点上被等概率地转移的码元而生成以所述第二值为振幅电平的ASK调制信号。

根据该结构，在ASK调制时，可以等概率地使用QPSK调制时的IQ平面上的各信号点而生成开通信号，所以能够更正确地计算同步位置，其结果，能够提高接收精度。

本发明的UWB发送装置的一种形态采用的结构为，不论所选择的所述模式是何种模式，所述发送信号形成单元都基于在所述QPSK调制时的IQ平面上的四点上配置的码元，生成发送帧的前置码。

根据该结构，能够共享QPSK调制和ASK调制的前置码，所以在调制模式从ASK调制模式切换为QPSK调制模式时，能够缩短用于解调QPSK调制信号的同步获得时间。而且，因为能够缩短获得同步所需的前置码的前置码长度，所以能够高效率地发送有效载荷。

本发明的UWB发送装置的一种形态采用的结构为，所述发送信号形成单元包括：映射单元，根据所述1比特或2比特的数据以及所选择的所述模式，设定所述码元的I分量和Q分量；本机振荡器，生成载波；第一乘法器，将所述载波与所述I分量相乘；π/2移相器，将所述载波的相位移位相当于π/2；第二乘法器，将其相位通过所述π/2移相器被移位了的载波与所述Q分量相乘；以及合成器，合成与所述载波分别相乘后的所述I分量和所述Q分量。

根据该结构，能够使用用于形成QPSK调制信号的处理单元来形成ASK调制信号，所以能够对应双方的调制方式而不增大电路规模。

本发明的UWB发送装置的一种形态采用的结构为，所述发送信号形成单元包括：本机振荡器，生成载波；可变延迟器，根据所述1比特或2比特的数据、以及所选择的所述模式，将所述载波的相位进行移位；以及切换单元，在所选择的所述模式是ASK调制模式时，根据所述1比特的数据，切换是否使所述载波通过。

根据该结构，能够使用用于形成ASK调制信号的处理单元来形成QPSK调制信号，所以能够对应双方的调制方式而不增大电路规模。

本发明的UWB发送装置的一种形态采用的结构为，所述π/2移相器具备切换单元，所述切换单元在所选择的所述模式是ASK调制模式时，将所述载波输出到所述第二乘法器，所述映射单元在所选择的所述模式是ASK调制时，设定所述码元的所述I分量和与该I分量相等分量的所述Q分量。

根据该结构，在ASK调制模式的情况下，能够使与I分量相乘的载波的相位和与Q分量相乘的载波的相位为同相，将同相分量彼此相加而形成开通信号，所以与简单地使Q分量为“0”，使I分量在“0”或规定值之间变化而生成开通/断开信号的情况相比，ASK调制时的开通信号的信号功率变大，从而能够降低接收质量的劣化。

本发明的UWB发送装置的一种形态采用的结构为，以所述相位调制模式进行的相位调制是包含高阶QAM调制的相位调制，而以所述振幅调制模式进行的振幅调制是不包含高阶QAM调制的振幅调制，所述发送信号形成单元，在所选择的所述模式是振幅调制模式时，根据每一码元的数据，形成配置在IQ平面上的原点上的码元而生成以第一值为振幅电平的振幅调制信号，或者形成配置在高阶QAM调制时的IQ平面上的多个信号点中的任一点上的码元而生成以第二值为振幅电平的振幅调制信号，在所选择的所述模式是相位调制模式时，根据每一码元的数据形成配置在所述高阶QAM调制时的IQ平面上的多个信号点中的任一点上的码元而生成相位调制信号。

根据该结构，能够根据每一码元的数据形成配置在高阶QAM调制时的IQ平面上的多个信号点中的任一点上的码元而生成高阶ASK调制信号，所以能够共享高阶ASK调制和高阶QAM调制的前置码，其结果，在调制模式从高阶ASK调制模式切换为高阶QAM调制模式时，能够缩短用于对高阶QAM调制信号进行解调的同步获得时间。

2006年10月16日申请的日本专利申请第2006-281746以及2007年10月9日申请的日本专利申请第2007-263472号所包含的说明书、附图以及说明书摘要的公开内容全部被全部引用于本申请。

工业实用性

本发明的UWB发送装置和UWB发送方法，在振幅调制方式和相位调制方式混合的系统中，能够防止振幅调制信号的信号功率的下降，而且对应振幅调制方式和相位调制方式双方的调制方式，特别是在振幅调制方式和相位调制方式混合的UWB系统中，作为对应双方的调制方式的UWB发送装置和UWB发送方法等极为有用。

Claims (15)

1、超宽带发送装置，能够进行振幅调制模式下的发送及相位调制模式下的发送，其包括：

选择单元，选择振幅调制模式或相位调制模式的任何一个模式；以及

发送信号形成单元，在所选择的所述模式是振幅调制模式时，根据每一码元的数据，形成在IQ平面上的原点上配置的码元而生成以第一值为振幅电平的振幅调制信号，或者形成在相位调制时的IQ平面上的多个信号点中的任一点上配置的码元而生成以第二值为振幅电平的振幅调制信号，在所选择的所述模式是相位调制模式时，根据每一码元的数据，形成在所述相位调制时的IQ平面上的多个信号点中的任一点上配置的码元而生成相位调制信号。

2、如权利要求1所述的超宽带发送装置，以所述振幅调制模式进行的振幅调制是通断键控调制。

3、如权利要求1所述的超宽带发送装置，以所述相位调制模式进行的相位调制是二相相移键控调制。

4、如权利要求1所述的超宽带发送装置，以所述相位调制模式进行的相位调制是四相移相键控调制。

5、如权利要求1所述的超宽带发送装置，以所述振幅调制模式进行的振幅调制是通断键控调制，以所述相位调制模式进行的相位调制是二相相移键控调制。

6、如权利要求1所述的超宽带发送装置，以所述振幅调制模式进行的振幅调制是幅移键控调制，而以所述相位调制模式进行的相位调制是四相移相键控调制，

所述发送信号形成单元在所选择的所述模式是幅移键控调制模式时，根据1比特的数据，形成配置在IQ平面上的原点上的码元而生成以第一值为振幅电平的幅移键控调制信号，或者形成配置在四相移相键控调制时的IQ平面上的四点中的任一点上的码元而生成以第二值为振幅电平的幅移键控调制信号，在所选择的所述模式是四相移相键控调制模式时，根据2比特的数据，形成配置在所述四相移相键控调制时的IQ平面上的四点中的任一点上的码元而生成四相移相键控调制信号。

7、如权利要求6所述的超宽带发送装置，所述发送信号形成单元在所选择的所述模式是幅移键控调制模式时，形成在所述四相移相键控调制时的IQ平面上的四点中两点以上的点上被时间性地转移的码元而生成以所述第二值为振幅电平的幅移键控调制信号。

8、如权利要求6所述的超宽带发送装置，所述发送信号形成单元在所选择的所述模式是幅移键控调制模式时，形成在所述四相移相键控调制时的IQ平面上的四点上被等概率地转移的码元而生成以所述第二值为振幅电平的幅移键控调制信号。

9、如权利要求6所述的超宽带发送装置，不论所选择的所述模式是何种模式，所述发送信号形成单元都基于在所述四相移相键控调制时的IQ平面上的四点上配置的码元，生成发送帧的前置码。

10、如权利要求6所述的超宽带发送装置，所述发送信号形成单元包括：

映射单元，根据所述1比特或2比特的数据以及所选择的所述模式，设定所述码元的I分量和Q分量；

本机振荡器，生成载波；

第一乘法器，将所述载波与所述I分量相乘；

π/2移相器，将所述载波的相位移位相当于π/2；

第二乘法器，将其相位通过所述π/2移相器被移位了的载波与所述Q分量相乘；以及

合成器，合成与所述载波分别相乘后的所述I分量和所述Q分量。

11、如权利要求6所述的超宽带发送装置，所述发送信号形成单元包括：

本机振荡器，生成载波；

可变延迟器，根据所述1比特或2比特的数据以及所选择的所述模式，将所述载波的相位进行移位；以及

切换单元，在所选择的所述模式是幅移键控调制模式时，根据所述1比特的数据，切换是否使所述载波通过。

12、如权利要求10所述的超宽带发送装置，

所述π/2移相器具备切换单元，所述切换单元在所选择的所述模式是幅移键控调制模式时，将所述载波输出到所述第二乘法器，

所述映射单元在所选择的所述模式是幅移键控调制模式时，设定所述码元的所述I分量和与该I分量相等分量的所述Q分量。

13、如权利要求1所述的超宽带发送装置，以所述相位调制模式进行的相位调制是包含高阶QAM调制的相位调制，而以所述振幅调制模式进行的振幅调制是不包含相位调制的振幅调制，

所述发送信号形成单元在所选择的所述模式是振幅调制模式时，根据每一码元的数据，形成配置在IQ平面上的原点上的码元而生成以第一值为振幅电平的振幅调制信号，或者形成配置在高阶QAM调制时的IQ平面上的多个信号点中的任一点上的码元而生成以第二值为振幅电平的振幅调制信号，在所选择的所述模式是相位调制模式时，根据每一码元的数据，形成配置在所述高阶QAM调制时的IQ平面上的多个信号点中的任一点上的码元而生成相位调制信号。

14、超宽带发送方法，用于能够进行振幅调制模式下的发送及相位调制模式下的发送的超宽带发送，它包括以下步骤：

选择振幅调制模式或相位调制模式；以及

在所选择的所述模式是振幅调制模式时，根据每一码元的数据，形成配置在IQ平面上的原点的码元而生成以第一值为振幅电平的振幅调制信号，或者形成配置在相位调制时的IQ平面上的多个信号点中的任一点上的码元而生成以第二值为振幅电平的振幅调制信号，在所选择的所述模式是相位调制模式时，根据每一码元的数据，形成配置在所述相位调制时的IQ平面上的多个信号点中的任一点上的码元而生成相位调制信号。

15、超宽带发送方法，用于能够进行幅移键控调制模式下的发送及四相移相键控调制模式下的发送的超宽带发送，它包括以下的步骤：

选择幅移键控调制模式或四相移相键控调制模式的任何一个模式；以及

在所选择的所述模式是幅移键控调制模式时，根据1比特的数据，形成配置在IQ平面上的原点上的码元而生成以第一值为振幅电平的幅移键控调制信号，或者形成配置在四相移相键控调制时的IQ平面上的四点中的任一点上的码元而生成以第二值为振幅电平的幅移键控调制信号，在所选择的所述模式是四相移相键控调制模式时，根据2比特的数据，形成配置在所述四相移相键控调制时的IQ平面上的四点中的任一点上的码元而生成四相移相键控调制信号。

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