JP2005333643A - 直交パルス極性変調 - Google Patents

Abstract

【課題】 パワー効率のよい方法でＵＷＢシステム内の無線通信を変調すること。
【解決手段】 直交パルス極性変調は、対応する符号シーケンスの正の文字値および負の文字値に応じて変調パルスの極性が設定される無線通信１１６を含む。データ１１２はチップ波形に変換され、スペクトル線が除去され、パルスは適切に整形される。例えばデータビットストリームは、ビットストリーム／シンボルセグメンタ、シンボル／符号シーケンスマッパ、および符号シーケンス／チップ波形トランスフォーマを使用して、チップ波形に変換することができる。所与のチップ波形内の各チップの極性は、対応する符号シーケンス内の各文字のサインとマッチする。
【選択図】 図１

Description

本開示は、一般に無線通信用の変調方式および技術に関し、詳細には、例えば超広帯域（ＵＷＢ）システム用のパワー効率のよい直交パルス極性変調（ＯＰ^２Ｍ）に関するが、それには限定されない。

超広帯域（ＵＷＢ）無線通信は、ここ数年来、研究の点から大いに興味深いテーマである。従来のシングルバンドのＵＷＢシステムでは、通常はナノ秒（ｎｓ）以下の程度の非常に短い間隔の一連のパルスを伝送して、データを伝達する。したがってＵＷＢは、高速のデータ転送速度の無線用途にとって大いに有望である。しかし極めて短いパルス幅のため、ＵＷＢ信号のスペクトルは数ギガヘルツ（ＧＨｚ）に及ぶ場合が多く、既存の狭帯域システムの帯域と重なることがある。

ＵＷＢデバイスは、既存の狭帯域システムへの干渉をごくわずかにとどめて広範な用途で受け入れられるには、米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）によって設定されているパワースペクトル密度（ＰＳＤ）に関する厳格な制約に準拠する必要がある。したがってシングルバンドのＵＷＢシステムには、いくつかの欠点がある。例えば、ＵＷＢの全スペクトル（例えば３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚ）を使用しつつ、ＦＣＣによるＰＳＤの制約にも準拠することは、これまでも非効率的であった。言い換えれば、従来の手法では、ＵＷＢの全スペクトルを使用しつつ、同時に（例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａに従って動作するシステムなどの）狭帯域システムからの干渉および／またはそうした狭帯域システムへの干渉を回避することはできない。

従来の手法のこうした欠陥に対応するものとして、マルチバンドのＵＷＢシステムが提案されている。具体的には、マルチバンドのＵＷＢシステムは、ＩＥＥＥ８０２．１５．３ａと共に、それに準拠する規格で提案されている。こうしたシステムでは、シングルバンドのＵＷＢシステムとは対照的に、ＵＷＢの全帯域は、複数のばらばらな（disjoint）サブバンドに分割される。各サブバンドはＵＷＢの全スペクトル（３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚ）の一部の帯域幅を占める。各サブバンド内の異なる中心周波数を有する搬送波は、伝送中にいくらか幅の広いパルス（例えば約３ｎｓの幅を有するパルス）によって変調される。

ＦＣＣによるＰＳＤに関する厳格な制約のため、ＵＷＢシステムは、シングルバンドのシステムとして運用するか、またはマルチバンドのシステムとして運用するかにかかわらず、パワーの限定されたシステムである。パワーが限定されていることによってシステムレンジおよび／またはデータスループットが受ける影響を軽減するために、パワー効率のよいＵＷＢの変調方式を採用することができる。ＵＷＢシステム用に複数の変調方式が提案されている。これらの提案されている方式は、パルス振幅変調（ＰＡＭ）方式およびパルス位置変調（ＰＰＭ）方式を含む。ＰＡＭ方式は、二相位相（ＢＰＳＫ）変調方式およびオン／オフキーイング（ＯＯＫ）変調方式を含む。ＰＰＭ方式は、Ｍ−ａｒｙ Ｅｑｕｉｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ（ＥＣ）ＰＰＭ方式、ウォルシュコードを使用するＭ−ａｒｙ ＰＰＭ方式、およびＭ−ａｒｙ直交ＰＰＭ方式を含む。しかし、これらの提案されている方式はいずれも、狭帯域システムへの干渉を回避しつつ、ＵＷＢシステムに割り当てられているスペクトルを十分には利用していない。

したがって、パワー効率のよい方法でＵＷＢシステム内の無線通信を変調できる方式および／または技術に対するニーズが存在する。

直交パルス極性変調（orthogonal pulse polarity modulation）は、対応する符号シーケンスの正の文字値および負の文字値に応答して変調パルスの極性が設定される無線通信を含む。説明する実施態様では、データはチップ波形に変換され、スペクトル線が除去され、パルスは適切に整形される（shaped）。例えばデータビットストリームは、ビットストリームからシンボルへのセグメンタ、シンボルから符号シーケンスへのマッパ、および符号シーケンスからチップ波形へのトランスフォーマを使用して、チップ波形に変換することができる。所与のチップ波形内の各チップの極性は、対応する符号シーケンス内の各文字のサイン（signs）とマッチする。

他の方法、システム、手法、装置、デバイス、メディア、プロシージャ、配置（arrangement）などの実施態様も、本明細書に記載する。

同様のおよび／または対応する態様、機能、およびコンポーネントを指すために、図面を通して同じ番号を使用する。

無線通信システムおよび超広帯域無線通信用の変調に関する序論
図１は、送信デバイス１０２（Ｔ）および受信デバイス１０２（Ｒ）から形成された代表的な無線通信システム１００であり、データ信号変調ロジック１１０を含む、デバイス１０２の代表的なコンポーネントを示す。記載の実施態様では、各デバイス１０２は無線ネットワークの一部を形成するか、および／または無線のやり取りに関与することができる。図示のように、送信デバイス１０２（Ｔ）は無線通信または信号１１６を受信デバイス１０２（Ｒ）へ送信し、受信デバイス１０２（Ｒ）は無線通信１１６を受信する。

各デバイス１０２は、サイズ／形状、意図する目的、処理能力、プログラミングなどの点で、他の各デバイス１０２と類似していてもよいし、異なっていてもよい。例えば各デバイス１０２は、ラップトップコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、入力デバイスなどとすることができる。デバイス１０２用の他の代表的な具体例については、以降で図８を参照してさらに説明する。

記載の実施態様では、各デバイス１０２は、プロセッサ１０４、送受信機１０６、およびメディア１０８を含む。プロセッサ１０４は、プロセッサ実行可能命令を実行、実施、および／またはその他の形で遂行することができる。送信機および／または受信機（すなわち送受信機）１０６は、送信デバイス１０２（Ｔ）から無線通信１１６を発信／送信することができる。また送受信機１０６は、受信デバイス１０２（Ｒ）において無線通信１１６を受信することもできる。同様に破線の矢印１１６’によって示されているように、送受信機１０６は、受信デバイス１０２（Ｒ）から無線通信１１６’を送信し、送信デバイス１０２（Ｔ）において無線通信１１６’を受信することができる。したがって各デバイス１０２は、無線通信１１６／１１６’用の送信／発信元デバイス１０２（Ｔ）として、並びに受信／宛先デバイス１０２（Ｒ）として機能することができる。

メディア１０８は、揮発性／不揮発性メモリや無線／有線伝搬チャネルなど、１つまたは複数のプロセッサアクセス可能メディアとすることができる。メディア１０８は、デバイス１０２の特定の機能を遂行するためにプロセッサ１０４によって実行できるプロセッサ実行可能命令を含む。具体的には、デバイス１０２のメディア１０８はデータ信号変調ロジック１１０を含む。

より一般的には、データ信号変調ロジック１１０は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、（１つまたは複数の）アナログコンポーネント、それらのいくつかの組合せなどを含むことができる。さらに受信機能用として、データ信号変調ロジック１１０は、無線通信１１６を復調するための論理を含むことができる。

またメディア１０８は、データ１１２および変調データ１１４も含む。データ信号変調ロジック１１０をデータ１１２に適用すると、変調データ１１４が得られる。これについては、以降で図３を参照してさらに説明する。デバイス１０２用のさらなる代表的なコンポーネントや態様などについては、以降で図８を参照してさらに説明する。

図２は、ビット誤り率（ＢＥＲ）のパフォーマンスに関するパワー効率の向上を示す２つの曲線２０６Ｌおよび２０６Ｍの代表的なグラフ２００である。グラフ２００では、エネルギ／ノイズ比（Ｅ_ｂ／Ｎ_ｏ）が横軸すなわち「ｘ」軸２０２に沿ってデシベル（ｄＢ）で示されており、符号化されていないビット誤り率（ＢＥＲ）が縦軸すなわち「ｙ」軸２０４に沿って対数目盛で示されている。よりパワー効率の悪い曲線２０６Ｌおよびよりパワー効率のよい曲線２０６Ｍが共にグラフ２００上に示されている。

所与のＢＥＲレベル２０８を達成するには、よりパワー効率のよい曲線２０６Ｍによる変調を使用すると、よりパワー効率の悪い曲線２０６Ｌによる変調を使用した場合に必要とされる（ＢＥＲポイント２０８Ｌによって示されている）エネルギ／ノイズ比に比べ、（ＢＥＲポイント２０８Ｍによって示されているように）より低いエネルギ／ノイズ比が必要とされる。所与のエネルギ／ノイズ比レベル２１０に対しては、よりパワー効率のよい曲線２０６Ｍによる変調は、（エネルギ／ノイズ比ポイント２１０Ｌによって示されているような）よりパワー効率の悪い曲線２０６Ｌによる変調に比べて、（エネルギ／ノイズ比ポイント２１０Ｍによって示されているように）ＢＥＲがより低くなる。

本明細書に記載されている直交パルス極性変調（orthogonal pulse polarity modulation）の実施態様を適用すると、超広帯域（ＵＷＢ）無線通信用にデータ信号をよりパワー効率よく変調することができる。言い換えれば、他の変調方式に比べて、本明細書に記載されている変調方式は、対応するパワー効率曲線を左方向に（例えば、よりパワー効率の悪い曲線２０６Ｌからよりパワー効率のよい曲線２０６Ｍへと）移動させる。

前述のように、こうした他の変調方式は、パルス振幅変調（ＰＡＭ）方式およびパルス位置変調（ＰＰＭ）方式を含む。ＰＡＭ方式は、二相位相（ＢＰＳＫ）変調方式およびオン／オフキーイング（ＯＯＫ）変調方式を含む。ＰＰＭ方式は、Ｍ−ａｒｙ Ｅｑｕｉｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ（ＥＣ）ＰＰＭ方式、ウォルシュコードを使用するＭ−ａｒｙ ＰＰＭ方式、およびＭ−ａｒｙ直交ＰＰＭ方式を含む。これらの変調方式の中では、バイナリＰＰＭおよびＢＰＳＫが最も一般的である。ＢＰＳＫがバイナリＵＷＢ変調方式の中で最もパワー効率がよいと断言する意見もある。さらにＢＰＳＫ変調は、ＵＷＢシステム用のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）の観点から、その比較的平滑な信号の点でＰＰＭよりも好ましい。

Ｍ−ａｒｙ ＥＣ−ＰＰＭおよび直交ＰＰＭは通常、Ｍが十分に大きい場合はＢＰＳＫよりもパワー効率がよいが、結果として生じるそれらの変調された信号は双方とも、そのパフォーマンスを米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）によるＰＳＤ関連の規則内に制限するスペクトル線を含む。さらにＭ−ａｒｙ直交ＰＰＭは、対応する時間位置におけるマルチパスおよび多元接続の干渉するパルスと、実際の変調データパルスとを混同するリスクが高いため、多元接続用の時間ホッピングコードの数を制限し、マルチパスおよび多元接続環境におけるパフォーマンスがさらに低下するという問題を抱えている。Ｍ−ａｒｙ ＥＣ−ＰＰＭは、そのシンボルセットの非直交性のため、加法的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）チャネルにおいてＭ−ａｒｙ直交ＰＰＭよりもさらにパワー効率が悪い。

代表的なＵＷＢ信号はパワーが低く、帯域幅が広いため、通常は数十または数百のパルスが、ＢＰＳＫやバイナリＰＰＭのＵＷＢシステム用に単一のビットを「硬化する」ために使用される。これら多くのパルスはすべて、同じ極性またはパルス位置のシフトを有する。したがって本明細書において後述するように、１つのシンボル内における極性の変化を反映するパルス極性を利用して、より多くの情報を伝達し、それによってシステムパフォーマンスを改善することができる。

ＵＷＢシステム用のより高いパワー効率および望ましい信号のＰＳＤ特性を達成するために、修正された直交可変拡散率（ＯＶＳＦ）コードを使用するＭ−ａｒｙ直交パルス極性変調（ＯＰ^２Ｍ）による時間ホッピング（ＴＨ）ＵＷＢシステムについて説明する。狭帯域システムは帯域幅のリソースが限定されているため、パワー効率の向上と引き換えに帯域幅の減少を容認することは、狭帯域システムにとって賢明な選択ではないが、ＵＷＢシステムは、パワーは限定されているが（さらに）大きな帯域幅を有する傾向があるため、高位の直交変調を使用することは、ＵＷＢシステムにとって非常に適している。したがって以降で説明する第１の態様は、データをチップ波形に変換するための直交シーケンスコードの使用を伴い、そこではシンボル内のサイン値情報はチップ波形の極性情報として搬送／符号化される。

以降で説明する第２の態様は、直交シーケンスコードを修正することによってＰＳＤの包絡線を平滑化して、直交信号セット内で負および正の極性が発生するバランスをとることを伴う。第３の態様は、調整されたガウスパルス整形メカニズム（a tuned Gaussian pulse shaping mechanism）を採用することを伴う。記載の実施態様では、このガウスパルス整形によって、ＦＣＣによるＰＳＤの制約の下で最大の受信パワーが得られる。

以降に示すように、説明したＭ−ａｒｙ ＯＰ^２Ｍ方式は、シングルバンドのＵＷＢシステムとマルチバンドのＵＷＢシステムの双方に適用することができる。直交パルス極性変調の定性的な説明は、以降で図３〜６Ｃを参照して提示する。直交パルス極性変調の定量的な説明は、その後、図７を参照する本文を含めて提示する。

直交パルス極性変調の定性的な説明
図３は代表的なデータ信号変調ロジック１１０を示しており、これは、データ／チップコンバータ３０２、スペクトル線リムーバ３０４、およびパルス整形器３０６を含む。データ信号変調ロジック１１０は、データ１１２を入力として受け入れ、変調データ１１４を出力として生成する。

記載の実施態様では、データ／チップコンバータ３０２は、データ１１２を入力として受け入れ、直交符号シーケンスを使用してそのデータを少なくとも部分的に波形へと変換する。変調された波形のいかなるスペクトル線も、スペクトル線リムーバ３０４によって除去される。変調された信号のパルスは、変調された信号が、ＦＣＣによって課されたＰＳＤの制約など、関連する（１つまたは複数の）ＰＳＤの制約に必ず準拠するように、パルス整形器３０６によって整形される。データ／チップコンバータ３０２、スペクトル線リムーバ３０４、およびパルス整形器３０６をデータ１１２に適用すると、変調データ１１４がデータ信号変調ロジック１１０によって生成される。データ／チップコンバータ３０２、スペクトル線リムーバ３０４、および／またはパルス整形器３０６は、線形に図示されているが、部分的にまたは完全に重なる（例えば同時発生的な）方法を含むいかなる順序で動作することもできる。

図４Ａは、代表的なデータ／チップコンバータ３０２である。データ／チップコンバータ３０２は、入力としてデータビットストリーム１１２を受け入れ、出力として符号シーケンス４１０を生成する。図示のように、データ／チップコンバータ３０２は、ビットストリーム／シンボルセグメンタ４０２と、シンボル／符号シーケンスマッパ４０４とを含む。

記載の実施態様では、ビットストリーム／シンボルセグメンタ４０２は、バイナリデータビットストリーム１１２を入力として受け入れ、一連のシンボル４０８を出力として生成する。シンボル４０８は、それぞれ「Ｍ」バイナリ数字の長さであり、Ｍは、選択された整数とすることができる。ビットストリーム／シンボルセグメンタ４０２は、セグメント化されたシンボル４０８をシンボル／符号シーケンスマッパ４０４に提供する。

シンボル／符号シーケンスマッパ４０４は、ビットストリーム／シンボルセグメンタ４０２から各シンボル４０８を入力として受け入れる。シンボル／符号シーケンスマッパ４０４は、各シンボル４０８を対応する符号シーケンス４１０にマップする。各シンボル４０８は２^Ｍ個の直交符号シーケンス４１０の１つにマップする。各符号シーケンス４１０は、２^Ｍ個の文字の長さを有する。シンボル／符号シーケンスマッパ４０４は、マップされた符号シーケンス４１０を（図３の）パルス整形器３０６に提供する。

図４Ｂは、Ｍ＝２であるＭビットのシンボル用のデータからチップへの代表的な変換３０２’を示す。フェーズ４０２’では、データビットストリームがＭビットのシンボルにセグメント化される。図示した例では、データビットストリーム１１２は、「０１１１００１０」のバイナリビットストリームである。２ビットシンボル用にＭ＝２とすると、バイナリビットストリーム１１２は、「０１、１１、００、および１０」という４つの２ビットシンボル４０８にセグメント化される。

フェーズ４０４’では、各シンボルは、２^Ｍ個の直交符号シーケンスのコードまたはチップシーケンスにマップされる。したがって各シンボル４０８は、４つの直交符号シーケンス４１０の１つにマップされる。各符号シーケンス４１０は、＋１または−１である２^Ｍ個の文字を含む。図示した例では、シンボル「００」は符号シーケンス「＋１ ＋１ ＋１ ＋１」にマップし、シンボル「０１」は符号シーケンス「＋１ ＋１ −１ −１」にマップし、シンボル「１０」は符号シーケンス「＋１ −１ ＋１ −１」にマップし、シンボル「１１」は符号シーケンス「＋１ −１ −１ ＋１」にマップしている。この例から明らかなように、図示された符号シーケンスセットは、任意の２つの符号シーケンス４１０の文字どうしの積を合計した値がゼロ（０）に等しくなる限り、直交している。これらの符号シーケンス４１０は、パルス整形器３０６のパルス整形中にチップ波形（例えば、図６Ｃのチップ波形６０８）へと変形される。これについては、以降で特に図６Ａ〜６Ｃを参照してさらに説明する。

図５Ａはスペクトル線リムーバ３０４による代表的なスペクトル線の除去５１０を示す。スペクトル線を有するグラフ５０２ＷＳＬ、およびスペクトル線のないグラフ５０２ＷＯＳＬ、という２つのグラフ５０２が示されている。前述のように、（図１の）デバイス１０２は、パワースペクトル密度（ＰＳＤ）の制限５０４が存在する環境内で動作することができる。このパワースペクトル密度の制限５０４は、スペクトル線を有するグラフ５０２ＷＳＬと、スペクトル線のないグラフ５０２ＷＯＳＬの双方に示されている。

スペクトル線を有するグラフ５０２ＷＳＬでは、パワースペクトル密度５０６ＷＳＬがスペクトル線５０８と共に示されている。スペクトル線５０８のために、パワースペクトル密度５０６ＷＳＬは、パワースペクトル密度の制限５０４に準拠することができない。スペクトル線５０８のスパイクをパワースペクトル密度の制限５０４の制約に準拠させるために、パワースペクトル密度５０６ＷＳＬの全体を低減することができる。しかし、こうした手法では送信パワー全体が低減してしまう。

むしろ記載の実施態様では、スペクトル線リムーバ３０４によって遂行される除去プロセス５１０が、パワースペクトル密度５０６ＷＳＬからスペクトル線５０８を除去し、スペクトル線のないパワースペクトル密度５０６ＷＯＳＬが生じる。スペクトル線のないグラフ５０２ＷＯＳＬに示されているように、パワースペクトル密度５０６ＷＯＳＬには除去プロセス５１０によってスペクトル線がない。したがってパワースペクトル密度５０６ＷＯＳＬは、パワースペクトル密度の制限５０４の相当な部分を、制限に対して超過／違反することなく、占めている。

図５Ｂは、チップ極性バランサ５１２を有する代表的なスペクトル線リムーバ３０４である。すなわちスペクトル線リムーバ３０４は、チップ極性バランサ５１２を備えた形で具体化することができる。チップ極性バランサ５１２は、シンボル４０８および／またはそこから生じるチップ波形にわたって、正の極性を有するチップと、負の極性を有するチップのバランスをとる。例えばチップ極性バランサ５１２は、（図４の）符号シーケンス４１０および／または（図６Ｃに示されているように）そこから生じるチップ波形の各構成チップ（member chips）の極性が、時間と共に少なくとも約半分が正になり約半分が負になるようにする。符号シーケンス４１０の各文字のサイン値のバランスをとることによって、パワースペクトル密度５０６を平滑化し、これによって（１つまたは複数の）スペクトル線５０８を除去する。

図５Ｃは、疑似乱数乗算器５１４を有する代表的なチップ極性バランサ５１２である。チップ極性のバランスをとるために、疑似乱数乗算器５１４は、マップされた符号シーケンス４１０の各文字に、疑似乱数的に選択された＋１または−１をかける。これによって、「＋１ ＋１ ＋１ ＋１」の文字シーケンスを有する符号シーケンスや、すべてが「＋１」である他の符号シーケンスを含む、対応する符号シーケンス４１０の変形結果であるチップ波形の構成チップ内に、符号シーケンス４１０の全体のセットの直交性を損なうことなく、バランスが形成される。

図６Ａおよび６Ｂは、それぞれ代表的なパルス整形器３０６Ａおよび３０６Ｂを示す。一般にパルス整形器３０６Ａは、ブロック６０２によって示されているように、ＰＳＤの制約および受信パワーのレベルに応じて得られるベースバンド波形に従って、パルスを整形する。より具体的には、パルス整形器３０６Ｂは、ブロック６０４によって示されているように、５次微分ガウスパルスに適合するベースバンド波形に従って、パルスを整形する。適用できる代表的な５次微分ガウスの定量的な説明については、データ／チップコンバータ３０２およびスペクトル線リムーバ３０４の定量的な説明と共に後述する。

定性的な説明を続けると、パルス整形器３０６Ａおよび３０６Ｂはそれぞれ、ベースバンド波形によるパルス整形プロセスの一部として、符号シーケンス／チップ波形トランスフォーマ６０６を含む。符号シーケンス／チップ波形トランスフォーマ６０６は、（図４の）シンボル／符号シーケンスマッパ４０４から各符号シーケンス４１０を入力として受け入れる。符号シーケンス／チップ波形トランスフォーマ６０６は各符号シーケンス４１０を対応するチップ波形６０８に変形する。対応するチップ波形６０８のチップ極性は、符号シーケンス４１０内に、したがってシンボル４０８内に含まれている情報を含む／伝達する／搬送する。より具体的には、所与の符号シーケンス４１０内のサイン情報は、その各チップの極性によって、対応するチップ波形６０８内に保持される。

図６Ｃは、Ｍ＝２であるＭビットのシンボル用のチップ波形６０８による代表的なパルス整形を示す。フェーズ３０６’では、各符号シーケンスは、２^Ｍ個の異なるチップ波形の中の１つのチップ波形に変形され、変調データ波形１１４が、パルス整形と共に生成される。したがって図４Ｂからの各符号シーケンス４１０は、４つのチップ波形６０８の１つに変形される。記載の実施態様では、各チップ波形６０８は、正の極性または負の極性を有する２^Ｍ個の構成チップ（chip members）を含む。具体的には、符号シーケンス「＋１ ＋１ ＋１ ＋１」は、４つの正のチップを有するチップ波形に変形し、符号シーケンス「＋１ ＋１ −１ −１」は、２つの正のチップの後に２つの負のチップが続くチップ波形に変形し、符号シーケンス「＋１ −１ ＋１ −１」は、正のチップの後に、負のチップと、また別の正のチップが続き、最後に別の負のチップで終わるチップ波形に変形し、符号シーケンス「＋１ −１ −１ ＋１」は、正のチップの後に、２つの負のチップが続き、正のチップで完了するチップ波形に変形する。

したがって符号シーケンス４１０内の各文字のサイン値は、対応するチップ波形６０８内の各構成チップの極性内に反映される。例えば符号シーケンス４１０内の各文字の正のサイン値は、対応するチップ波形６０８内の各チップ要素用に正の極性として反映される。同様に符号シーケンス４１０内の各文字の負のサイン値は、対応するチップ波形６０８内の各チップ要素用に負の極性として反映される。あるいは、この正から正への、および負から負への反映は、正から負への、および負から正への反映にそれぞれ切り替えることができる。すなわち符号シーケンス４１０内の各文字の正のサイン値は、対応するチップ波形６０８内の各チップ要素用に負の極性として反映することができ、符号シーケンス４１０内の各文字の負のサイン値は、対応するチップ波形６０８内の各チップ要素用に正の極性として反映することができる。

記載の実施態様では、各チップは単一のパルスを含むか、または単一のパルスによって具体化される。しかし別法として、複数のパルスが、チップ波形６０８内の各チップを形成することもできる。いずれにしても、チップの極性、したがってパルスは、所与の対応するシンボル４０８内に存在する追加の情報を保存／反映／搬送する。したがって各データビットは、たとえＭビットのシンボルの一部であることに基づくとしても、異なる極性を有する複数のチップを使用して変調することができる。このように変調された信号は、無線通信内で受信されるパルスのパルス極性に関連して変調することができる。

したがって（図４Ｂの）データからチップへの変換３０２’とパルス整形３０６’が連携することによって、所与の符号シーケンス４１０は、フェーズ３０６’において対応するチップ波形６０８に変形される。フェーズ４０４’では、特定のシンボル４０８が、所与の符号シーケンス４１０にマップされた。したがって特定のシンボル４０８は、所与の符号シーケンス４１０に対応するチップ波形６０８に関連付けられている。

直交パルス極性変調の定量的な説明
時間ホッピング超広帯域（ＴＨ−ＵＷＢ）通信システム用の修正された直交可変拡散率（ＯＶＳＦ）コード（例えば、直交ウォルシュコードのセット）を使用するパワー効率のよいＭ−ａｒｙ直交パルス極性変調（ＯＰ^２Ｍ）について、定量的に説明する。Ｍ−ａｒｙ ＯＰ^２Ｍは、シングルバンドのＵＷＢシステムとマルチバンドのＵＷＢシステムの双方に適用することができる。

ＦＣＣによるＵＷＢシステム用のＰＳＤのマスクに準拠するために、２つの技術を実施することができる。第１に、ＰＳＤのスペクトル線を除去するために、Ｍ−ａｒｙ ＯＰ^２Ｍ方式におけるＯＶＳＦコードを修正することができる。第２に、周波数に依存するパスロスおよびＦＣＣによるＰＳＤのマスクを考慮することによって、シングルバンドのＵＷＢシステム用に、受信される信号のパワーを増大させる調整されたガウスパルス波形が得られ、マルチバンドのＵＷＢシステム用に、ルート累乗余弦パルス（a root-raised-cosine pulse）が提供される。

スペクトル線の除去並びに調整されたパルス整形を利用すると、説明したＭ−ａｒｙ ＯＰ^２Ｍ方式は、（ｉ）ＢＰＳＫ変調方式、並びに（ｉｉ）バイナリおよびＭ−ａｒｙ ＰＰＭ方式よりもパワー効率がよい。分析およびシミュレーションの結果によれば、シングルバンドとマルチバンドの両方のＵＷＢシステム用のＡＷＧＮまたはマルチパスチャネルにおいて、目標とされた符号化されていない１０^３のＢＥＲの状態で、ゲインは２〜３ｄＢを超えることができる。このＭ−ａｒｙ ＯＰ^２Ｍ方式のパワー効率の向上は、ＵＷＢ通信システム用のレンジの拡張および／またはスループットの向上に結び付けることができる。

シングルバンドのＵＷＢ変調用の信号モデル
チップ波形の変換およびスペクトル線の除去
記載の実施態様では、変調方式においてＯＶＳＦコードを採用する。ＯＶＳＦコードは、コードツリーのｌｏｇ_２（Ｍ）番目の層におけるＭ直交Ｍチップの符号シーケンスを有するウォルシュコードのセットとして具体化することができる。説明したＭ−ａｒｙ ＯＰ^２Ｍ方式の実施態様では、すべてのｌｏｇ_２（Ｍ）のビットは１つのシンボルを含み、このシンボルは、ＯＶＳＦコードツリーのｌｏｇ_２（Ｍ）番目の層における特定の符号シーケンスに対応する。したがって、パルスのすべてが１つのシンボル内で同じ極性を有するＢＰＳＫ変調方式とは対照的に、パルス極性はＯＰ^２Ｍ方式用のシンボル内で変化することができる。所与のＯＶＳＦ符号シーケンス内の各チップの極性は、対応するパルスの極性を決定する。

ＰＳＤに違反するスペクトル線を回避するには、信号チップの平均値をゼロにし、これがチップレベルにおける＋１と−１のバランスにつながる。記載のＭ−ａｒｙ ＯＰ^２Ｍ方式用の実施態様では、この条件は、すべてのＯＶＳＦコードに関して満たされているが、ＯＶＳＦコードツリーの各層における最初のコードは例外である。各層における最初のコードは、有するすべてのチップが正（＋１）である。

Ｍ−ａｒｙ ＯＰ^２Ｍに適用された時点での最初のＯＶＳＦコードにおけるこの欠陥を取り除くために、疑似乱数乗算を適用する。具体的には、ｌｏｇ_２（Ｍ）のビットをセグメント化して１つのシンボルを作成し、このセグメント化されたシンボルをＯＶＳＦ符号シーケンスにマップした後、このシンボルに長い疑似乱数シーケンス（a long pseudorandom sequence）の要素をかける。疑似乱数シーケンスの各要素は、＋１または−１の値を同じ確率で有するため、伝送される信号は、＋１用のパルスと−１用のパルスのバランスを少なくとも平均して有している。この乗算の修正は、符号シーケンスにマップされたシンボル間の直交性を維持するように管理する一方で、スペクトル線を除去する。

送信機側では、

によって、０≦Ｉ≦Ｍ−１、０≦Ｊ≦Ｍ−１、および

であるＯＶＳＦコードツリーのｌｏｇ_２（Ｍ）番目の層におけるＩによって指数化されるＯＶＳＦ符号シーケンスのＪ番目のチップを表す。次いで、全タイムスケールにわたるユーザｋの信号が、下記の式（１）によって得られる。

この式では、

はユーザｋの

番目のシンボル用の符号シーケンスの指数を表し、

はｘの整数部分を表し、Ｎ_ｃは、Ｍ−ａｒｙシンボルに対応するＯＶＳＦ符号シーケンスの単一のチップを伝送するために使用されるパルスの数である。Ｎ_Ｓ＝Ｎ_ＣＭは、Ｍ個のチップを含むシンボルを伝送するために使用されるパルスの数である。また

は、ユーザｋ用のｉ番目のシンボルをかけた疑似乱数シーケンスの要素を表す。

伝送されるパルスの整形は、ｗ（ｔ）で表される。この伝送されるパルスの整形は次のセクションで調整され、受信パワーの増大（例えば改善、最大化など）を行う。Ｔ_ｆは、フレーム時間またはパルス繰返し時間であり、通常はパルス幅の数十倍または数百倍である。多元接続による壊滅的なコリジョン（collision）を回避するため、ｊ番目のパルスは

秒のさらなるシフトを経る。ここでは、

はユーザ特有の（タイムホッピングシーケンスと呼ばれる）タイムシフトパターンであり、Ｔ_ｃはアドレス可能な時間遅延のビンである。さらなるパルスシフト

は、受信機におけるパルス相関器の出力を読み取るのに必要な時間を可能にするフレーム時間よりも短い。代表的な受信機については、以降で図７を参照してさらに説明する。

一般性を損なうことなく、上記の式（１）をユーザｋの最初のシンボル用に下記の方程式（２）へと簡略化し、チップごとのパルスの数を１に（Ｎ_ｃ＝１に）設定する。このシナリオでは、信号を下記の式（２）として簡略化することができる。

この式では、

は、ユーザｋの最初のシンボルが対応するＯＶＳＦ符号シーケンスの指数を表す。

受信デバイスにおける直交パルス極性変調信号の復調
受信機側では、受信された信号が、Ｍ個の可能性のあるＯＶＳＦ符号シーケンスに関連付けられ、最大の相関値を生じるものが、伝送される信号として選択／決定される。各シンボルには送信デバイスにおいて疑似乱数シーケンスの要素をかけているが、この乗算は、非干渉性の検出のために相関器の出力の振幅に影響を与えないため、受信機はこの乗算を無視できることを理解すべきである。

図７は、直交パルス極性変調用の代表的な受信機アーキテクチャ７００を示す。受信機アーキテクチャ７００は、パルス相関器７０２、ＯＶＳＦ極性コントローラ７０４、およびＭ個の加算回路、７０６（０）、７０６（Ｉ）、７０６（Ｍ−１）を含む。受信された信号ｒ^（ｋ）（ｔ）が、パルス相関器７０２に提供される。またパルス相関器７０２は、伝送されたパルスの整形波形ｗ（ｔ）も受け入れる。相関出力α_ｊが、パルス相関器７０２からＯＶＳＦ極性コントローラ７０４に転送される。

ＯＶＳＦ極性コントローラ７０４は、各符号シーケンスのその時点で指数化されている文字（例えば、＋／−の符号）に基づいて相関出力α_ｊを修正する。次いで個々の極性が修正された相関出力は、それぞれの加算回路７０６に提供される。次いで加算回路７０６（０、Ｉ、Ｍ−１）は、個々の極性が修正された一連の相関出力を合計して、可能性のあるデータＤ（Ｄ_０、Ｄ_Ｉ、Ｄ_Ｍ−１）を生成する。可能性のある、最大の絶対値を有するデータＤが、正しく回復されたデータ１１２として選択／決定される。

言い換えれば、それぞれの受信機の分岐における相関器は、直交パルス極性変調を使用して伝送された信号を復調する際に、事実上、同じパルス相関器の負の出力または正の出力の合計となることができる。したがって受信機アーキテクチャ７００は、１つのパルス波形相関器７０２だけで復調を達成できるため、（図７に示されているように）簡略化することができ、これによってデバイスの複雑度としては扱いやすくなる。図７に示されているように、ＯＶＳＦ極性コントローラ７０４のｉ番目の分岐出力は、

の極性に基づく相関器出力α_ｊの負または正の形である。

パルスの整形（Pulse Shaping）
ＵＷＢ通信用にＦＣＣによって課されているＰＳＤの制約は、ベースバンド波形ｗ（ｔ）用の適切な選択に対して不利に作用する。記載の実施態様では、ベースバンド波形ｗ（ｔ）は、ガウスパルスおよびその微分として具体化される。より具体的には、５次微分ガウスパルスは、シングルバンドのＵＷＢシステム用に受信パワーを増大させるためのベースバンド波形ｗ（ｔ）として実装される。これは下記の式（３）によって得られる。

この式で、Ａは振幅を表す定数であり、ｔはナノ秒の単位を有し、σはインパルス幅のパラメータである。ＦＣＣによるＰＳＤのマスクは、クローズドフォームの式がないという点で変則的であるため、すべての周波数帯域にわたって信号のＰＳＤをＦＣＣの制限未満に抑えることによって、最大とまでは言わなくとも、増大した受信パワーをＦＣＣによるＰＳＤの制限の下で達成するために、調整されたσを数値として得る。この受信パワーを達成するためのσ用の代表的な値は、０．０６４５ナノ秒である。あるいはσ用の他の値を使用することもできるが、σ用の範囲としては、０．０５５ナノ秒から０．０６５ナノ秒の範囲も結果として良好な受信パワーを達成する。

マルチバンドのＵＷＢ変調用の信号モデル
チップ波形の変換およびスペクトル線の除去
マルチバンドのＵＷＢシステム用に、ベースバンドパルスを使用して、各サブバンド内の中心周波数の正弦波形を変調することができる。したがってＭ−ａｒｙ ＯＰ^２Ｍ方式は、マルチバンドのＵＷＢシステムの各サブバンド内におけるベースバンドパルスに拡張して適用される。さらに時間ホッピングは、やはり各サブバンド内の多元接続技術として使用することができる。

したがってマルチバンドのシステムのサブバンド内におけるベースバンド信号のフォーマットは、シングルバンドのシステム用の上記の式（１）および（２）のフォーマットと基本的に同様であり、異なる点は、幅の狭いパルスが、マルチバンドのシステムのサブバンドの中心周波数で正弦波形を変調している幅の広いパルス波形に置き換わっていることである。マルチバンド用のパルス幅はシングルバンドの波形のパルス幅よりも広いが、マルチバンドのＵＷＢシステムは、各サブバンドのパワーがシングルバンドの場合よりも弱いため、より長いＴ_ｆが必要となる。これによって、時間ホッピングの多元接続機能の低下が防止、または少なくとも緩和される。

したがってマルチバンドのＴＨ ＵＷＢシステムにおけるＭ−ａｒｙ ＯＰ^２Ｍ方式用の信号は、下記の式（４）によって得られる。

この式では、ｆ_ｉはｉ番目のサブバンドの中心周波数であり、１≦ｉ≦Ｋ（Ｋはサブバンドの数）である。

また（図７の）受信機アーキテクチャ７００の原理は、本明細書で前述したように、マルチバンドのＵＷＢシステム内で伝送される信号の復調に適用することもできる。

パルスの整形（Pulse Shaping）
マルチバンドのＵＷＢシステム用に、パルスを使用して各サブバンド内の搬送波を変調する。ルート累乗余弦のベースバンドパルスの形状を使用し、下記の式（５）によってベースバンドパルスが得られる。

この式では、αはロールオフ係数である。あるいはαおよびＴ用に他の値を使用することもできるが、αは０．２〜０．５の範囲とすることができ、Ｔは、Ｔ＝（１＋α）／ＢＷ（ＢＷは各サブバンドの帯域幅を表す）によって決定することができる。

直交パルス極性変調のためのデバイスの代表的な具体化
図１〜７のデバイス、アクション、態様、機能、プロシージャ、コンポーネントなどは、複数のブロックまたは他の部分に分割される図に示されている。しかし、図１〜７が記載および／または表示されている順序、相互接続、相互関係、レイアウトなどは、限定と解釈されることを意図するものではなく、直交パルス極性変調の実施態様のための１つまたは複数のシステム、方法、デバイス、プロシージャ、メディア、装置、構成（arrangement）などを実装するために、任意の数のブロックまたは他の部分を任意の方法で修正、結合、再編成、追加、削除することなどができる。さらに本明細書における説明は、特定の実施態様（および下記の図８の代表的な動作環境／デバイス）への参照を含むが、図示および／または説明されている実施態様は、任意の適切なアナログコンポーネント、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはその組合せにおいて、および任意の適切な（１つまたは複数の）デバイスアーキテクチャ、（１つまたは複数の）無線ネットワークプロトコル、（１つまたは複数の）パルス生成メカニズム、（１つまたは複数の）無線エアインターフェースなどを使用して実装することができる。

図８は、本明細書に記載されている直交パルス極性変調の実施態様のための少なくとも１つのシステム、デバイス、装置、コンポーネント、構成、手法、方法、プロシージャ、メディア、そのいくつかの組合せなど（のすべてまたは一部）を実装できる代表的なコンピューティング（または一般的なデバイス）動作環境８００を示す。動作環境８００は、以降で説明するコンピュータアーキテクチャおよびネットワークアーキテクチャ内で利用することができる。

代表的な動作環境８００は環境の一例にすぎず、（コンピュータ、ネットワークノード、娯楽デバイス、携帯機器、一般的な電子デバイスなどを含む）適用可能なデバイスアーキテクチャの使用または機能の範囲に対して何らかの限定を提示することを意図するものではない。また動作環境８００（またはそのデバイス）が、図８に示されているコンポーネントの任意の１つまたは任意の組合せに関して何らかの依存性または必要性を有すると解釈すべきでもない。

さらに直交パルス極性変調の実施態様は、（コンピューティングまたは無線システムを含む）他の多くの汎用または専用のデバイス環境または構成（configuration）と共に具体化することができる。使用に適する可能性のあるよく知られたデバイス、システム、環境、および／または構成の例としては、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、シンクライアント、シッククライアント、携帯情報端末（ＰＤＡ）または携帯電話、腕時計、ハンドヘルドデバイスまたはラップトップデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースのシステム、セットトップボックス、プログラム可能な家庭用電化製品、テレビゲーム機、ゲーム機、ポータブルゲーム機またはハンドヘルドゲーム機、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、（汎用ルータまたは専用ルータを含む）有線ネットワークノードまたは無線ネットワークノード、上記のシステムまたはデバイスのいずれか、あるいはそれらの何らかの組合せなどを含む分散コンピューティング環境または多重処理コンピューティング環境があるが、これらには限定されない。

直交パルス極性変調の実施態様のための具体化は、プロセッサ実行可能命令という一般的な文脈で説明することができる。一般にプロセッサ実行可能命令は、特定のタスクを実行し、および／または可能にし、および／または特定の抽象データ型を実装するルーチン、プログラム、モジュール、プロトコル、オブジェクト、インターフェース、コンポーネント、データ構造などを含む。また直交パルス極性変調の実施態様は、本明細書の特定の実施形態において説明したように、通信リンクおよび／またはネットワークを介して接続されているリモートにリンクされた処理デバイスによってタスクが実行される分散処理環境において実施することもできる。特に分散コンピューティング環境においては（分散コンピューティング環境だけではないが）、プロセッサ実行可能命令は、別々のストレージメディアに配置し、異なるプロセッサによって実行し、および／または伝送メディアを介して伝搬することができる。

代表的な動作環境８００は、汎用コンピューティングデバイスをコンピュータ８０２の形態で含み、この汎用コンピューティングデバイスはコンピューティング／処理機能を有する任意の（例えば電子的な）デバイスを含むことができる。コンピュータ８０２のコンポーネントは、１つまたは複数のプロセッサまたは処理装置８０４と、システムメモリ８０６と、プロセッサ８０４を含む様々なシステムコンポーネントをシステムメモリ８０６に結合するシステムバス８０８とを含むことができるが、これらには限定されない。

プロセッサ８０４は、それが形成される素材や、そこで採用される処理メカニズムによって限定されるものではない。例えばプロセッサ８０４は、（１つまたは複数の）半導体および／またはトランジスタ（例えば電子集積回路（ＩＣ））から構成することができる。こうしたコンテキストでは、プロセッサ実行可能命令は、電子的に実行可能な命令とすることができる。あるいはプロセッサ８０４のメカニズムまたはプロセッサ８０４用のメカニズム、したがってコンピュータ８０２のメカニズムまたはコンピュータ８０２用のメカニズムは、量子コンピューティング、光コンピューティング、（例えばナノテクノロジーを使用した）機械式コンピューティングなどを含むことができるが、これらには限定されない。

システムバス８０８は、メモリバスまたはメモリコントローラと、ポイントツーポイント接続と、スイッチングファブリックと、ペリフェラルバスと、アクセラレイティッドグラフィックスポートと、様々なバスアーキテクチャのいずれかを使用するプロセッサまたはローカルバスとを含む多くのタイプの任意の有線バス構造または無線バス構造の１つまたは複数を表す。例えばこうしたアーキテクチャは、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ（ＩＳＡ）バス、Ｍｉｃｒｏ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ（ＭＣＡ）バス、Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＩＳＡ（ＥＩＳＡ）バス、Ｖｉｄｅｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＶＥＳＡ）ローカルバス、メザニンバスとしても知られているＰｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ（ＰＣＩ）バス、これらの何らかの組合せなどを含むことができる。

コンピュータ８０２は通常、様々なプロセッサアクセス可能メディアを含む。こうしたメディアは、コンピュータ８０２または別の（例えば電子的な）デバイスによってアクセス可能である利用可能な任意のメディアとすることができ、揮発性メディアおよび不揮発性メディア、取り外し可能メディアおよび取り外し不能メディア、並びにストレージメディアおよび伝送メディアの双方を含む。

システムメモリ８０６は、プロセッサアクセス可能ストレージメディアをランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８４０などの揮発性メモリ、および／または読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）８１２などの不揮発性メモリの形態で含む。基本入出力システム（ＢＩＯＳ）８１４は、起動中などにコンピュータ８０２内の要素間における情報伝達を補助する基本ルーチンを含み、通常はＲＯＭ８１２内に格納されている。ＲＡＭ８１０は通常、処理装置８０４によってすぐにアクセス可能な、および／またはその時点で操作されているデータモジュール／命令、および／またはプログラムモジュール／命令を含む。

またコンピュータ８０２は、他の取り外し可能／取り外し不能、および／または揮発性／不揮発性ストレージメディアを含むこともできる。例えば図８は、（通常は）取り外し不能な不揮発性の磁気メディア（別途図示せず）との間で読み取りや書き込みを行うハードディスクドライブまたはディスクドライブアレイ８１６と、（通常は）取り外し可能な不揮発性の磁気ディスク８２０（例えば「フロッピィ（登録商標）ディスク」）との間で読み取りや書き込みを行う磁気ディスクドライブ８１８と、ＣＤ、ＤＶＤ、他の光メディアなど、（通常は）取り外し可能な不揮発性の光ディスク８２４との間で読み取りおよび／または書き込みを行う光ディスクドライブ８２２とを示す。ハードディスクドライブ８１６、磁気ディスクドライブ８１８、および光ディスクドライブ８２２は、それぞれ１つまたは複数のストレージメディアインターフェース８２６によって、システムバス８０８に接続されている。あるいはハードディスクドライブ８１６、磁気ディスクドライブ８１８、および光ディスクドライブ８２２は、１つまたは複数の他の別個のインターフェースまたは一体化されたインターフェース（図示せず）によって、システムバス８０８に接続することができる。

これらのディスクドライブおよびその関連するプロセッサアクセス可能メディアは、コンピュータ８０２用のデータ構造、プログラムモジュール、および他のデータなどのプロセッサ実行可能命令の不揮発性の記憶を提供する。代表的なコンピュータ８０２は、ハードディスク８１６、取り外し可能な磁気ディスク８２０、および取り外し可能な光ディスク８２４を示すが、磁気カセットまたは他の磁気ストレージデバイス、フラッシュメモリ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）または他の光ストレージ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、電気的消去可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）など、他のタイプのプロセッサアクセス可能メディアも、デバイスによってアクセス可能な命令を格納できることを理解されたい。またこうしたメディアは、いわゆる専用またはハードワイヤードのＩＣチップを含むこともできる。すなわち代表的な動作環境８００のストレージメディアを具体化するために、いかなるプロセッサアクセス可能メディアを利用することもできる。

一般的な例として、オペレーティングシステム８２８、１つまたは複数のアプリケーションプログラム８３０、他のプログラムモジュール８３２、およびプログラムデータ８３４を含む任意の数のプログラムモジュール（または他の命令／コードのユニットまたはセット）は、ハードディスク８１６、磁気ディスク８２０、光ディスク８２４、ＲＯＭ８１２、および／またはＲＡＭ８４０上に格納することができる。こうした命令は、無線ネットワークに参加および／または参画するための（１つまたは複数の）モジュール、（１つまたは複数の）直交パルス極性変調方式に従って信号を変調および／または復調するための（１つまたは複数の）モジュールなどを含むことができる。

ユーザは、キーボード８３６およびポインティングデバイス８３８（例えば「マウス」）などの入力デバイスを介してコンピュータ８０２にコマンドおよび／または情報を入力することができる。他の入力デバイス８４０（図示せず）は、マイクロフォン、ジョイスティック、ゲームパッド、衛星放送受信用アンテナ、シリアルポート、スキャナなどを含むことができる。これらの入力デバイスおよび他の入力デバイスは、システムバス８０８に結合されている入力／出力インターフェース８４２を介して処理装置８０４に接続される。しかし代わりに、入力デバイスおよび／または出力デバイスは、パラレルポート、ゲームポート、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、赤外線ポート、ＩＥＥＥ１３９４（「FireWire」）インターフェース、ＩＥＥＥ８０２．１１または８０２．１５あるいは他の一般的な無線インターフェース、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）無線インターフェースなどの他のインターフェースおよびバス構造によって接続することもできる。

またモニタ／ビュースクリーン８４４または他のタイプのディスプレイデバイスを、ビデオアダプタ８４６などのインターフェースを介してシステムバス８０８に接続することもできる。ビデオアダプタ８４６（または別のコンポーネント）は、グラフィックスの多い計算を処理し、厳しいディスプレイ上の要件に対処するためのグラフィックスカードとするか、またはそうしたグラフィックスカードを含むことができる。グラフィックスカードは通常、グラフィックスの迅速な表示およびグラフィックス操作の実行を容易にするために、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、ビデオＲＡＭ（ＶＲＡＭ）などを含む。モニタ８４４に加えて、他の周辺出力デバイスは、スピーカ（図示せず）およびプリンタ８４８などのコンポーネントを含むことができ、これらは入力／出力インターフェース８４２を介してコンピュータ８０２に接続することができる。

コンピュータ８０２は、リモートコンピューティングデバイス８５０などの１つまたは複数のリモートコンピュータへの論理接続を使用して、ネットワーク化された環境内で動作することができる。例えばリモートコンピューティングデバイス８５０は、パーソナルコンピュータ、ポータブルコンピュータ（例えばラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、ＰＤＡ、移動局など）、パームまたはポケットサイズコンピュータ、腕時計、ゲーミングデバイス、サーバ、ルータ、ネットワークコンピュータ、ピアデバイス、別のネットワークノード、または前述した別のデバイスタイプなどとすることができる。しかしリモートコンピューティングデバイス８５０は、コンピュータ８０２に関連して本明細書に記載されている要素および特徴の多くまたはすべてを含むことができるポータブルコンピュータとして示されている。

コンピュータ８０２とリモートコンピュータ８５０の間の論理接続は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）８５２および一般的なワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）８５４として示されている。こうしたネットワーキング環境は、オフィス、企業規模のコンピュータネットワーク、イントラネット、インターネット、固定電話ネットワークおよび携帯電話ネットワーク、特別な無線ネットワーク（ad-hoc wireless network）および基幹的な無線ネットワーク、他の無線ネットワーク、ゲーミングネットワーク、それらの何らかの組合せなどにおいてよく見受けられる。こうしたネットワークおよび通信接続は、伝送メディア並びに伝搬チャネルの例である。

ＬＡＮネットワーキング環境において実装する場合、コンピュータ８０２は通常、ネットワークインターフェースまたはアダプタ８５６を介してＬＡＮ８５２に接続される。ＷＡＮネットワーキング環境において実装する場合、コンピュータ８０２は通常、ＷＡＮ８５４上で通信を確立するためのモデム８５８または他のコンポーネントを含む。モデム８５８は、コンピュータ８０２に対して内蔵型または外付け型とすることができ、入力／出力インターフェース８４２または他の任意の適切な（１つまたは複数の）メカニズムを介してシステムバス８０８に接続することができる。示したネットワーク接続は代表的なものであり、送受信機を備えた（１つまたは複数の）無線リンクなど、コンピュータ８０２と８５０の間に（１つまたは複数の）通信リンクを確立するための他の方法も採用できることを理解されたい。

動作環境８００と共に示されているようなネットワーク化された環境では、コンピュータ８０２に関連して示されているプログラムモジュールまたは他の命令、あるいはその一部を、完全にまたは部分的にリモートメディアストレージデバイス内に格納することができる。例えばリモートアプリケーションプログラム８６０はリモートコンピュータ８５０のメモリコンポーネント上に常駐しているが、コンピュータ８０２を介して利用するか、または他の形でアクセスすることもできる。また例示の目的で、アプリケーションプログラム８３０およびオペレーティングシステム８２８などの他のプロセッサ実行可能命令は、本明細書では別個のブロックとして示されているが、こうしたプログラム、コンポーネント、および他の命令は、様々な時点において、コンピューティングデバイス８０２（および／またはリモートコンピューティングデバイス８５０）の異なるストレージコンポーネント内に配置され、コンピュータ８０２の（１つまたは複数の）プロセッサ８０４（および／またはリモートコンピューティングデバイス８５０のプロセッサ）によって実行されることを認識することができる。

システム、メディア、デバイス、方法、プロシージャ、装置、技術、方式、手法、プロシージャ、構成（arrangement）、および他の実施態様について、構造的、論理的、アルゴリズム的、および機能的な特徴並びに／または図に特有の言葉で説明したが、添付の特許請求の範囲において定義される本発明は、説明した特定の特徴または図に必ずしも限定されるものではないことを理解されたい。むしろ特定の特徴および図は、特許請求された本発明を実施する代表的な形態として開示されている。

送信デバイスおよび受信デバイスから形成された代表的な無線通信システムと、データ信号変調ロジックを含む、デバイスの代表的なコンポーネントとを示す図である。 ビット誤り率（ＢＥＲ）のパフォーマンスに関するパワー効率の向上を示す２つの曲線の代表的なグラフを示す図である。 データ／チップコンバータ、スペクトル線リムーバ、およびパルス整形器を含む代表的なデータ信号変調ロジックを示す図である。 代表的なデータ／チップコンバータを示す図である。 Ｍ＝２であるＭビットのシンボル用のデータからチップへの代表的な変換を示す図である。 スペクトル線リムーバによる代表的なスペクトル線の除去を示す図である。 チップ極性バランサを有する代表的なスペクトル線リムーバを示す図である。 疑似乱数乗算器を有する代表的なチップ極性バランサを示す図である。 代表的なパルス整形器を示す図である。 代表的なパルス整形器を示す図である。 Ｍ＝２であるＭビットのシンボル用のチップ波形による代表的なパルス整形を示す図である。 直交パルス極性変調用の代表的な受信機アーキテクチャを示す図である。 本明細書に記載されている直交パルス極性変調の少なくとも１つの態様（のすべてまたは一部）を実装できる代表的なコンピューティング（または一般的なデバイス）動作環境を示す図である。

符号の説明

１００ 無線通信システム
１０２ 送信デバイス
１０４ プロセッサ
１０６ 送受信機
１０８ メディア
１１０ データ信号変調ロジック
３０２ データ／チップコンバータ
３０４ スペクトル線リムーバ
３０６，３０６Ａ，３０６Ｂ パルス整形器
４０２ ビットストリーム／シンボルセグメンタ
４０４ シンボル／符号シーケンスマッパ
５１２ チップ極性バランサ
５１４ 疑似乱数乗算器
６０６ 符号シーケンス／チップ波形トランスフォーマ
７０２ パルス相関器
７０４ ＯＶＳＦ極性コントローラ
７０６ 加算回路
８０４ 処理装置
８０６ システムメモリ
８０８ システムバス
８２６ ストレージメディアインターフェース
８２８ オペレーティングシステム
８３０ アプリケーションプログラム
８３２ プログラムモジュール
８３４ プログラムデータ
８３６ キーボード
８３８ マウス
８４０ 他のデバイス
８４２ 入力／出力インターフェース
８４４ モニタ
８４６ ビデオアダプタ
８４８ プリンタ
８５０ リモートコンピューティングデバイス
８５４ インターネット
８５６ ネットワークアダプタ
８５８ モデム
８６０ リモートアプリケーションプログラム

Claims (34)

1. 無線通信を伝送できるデバイスであって、直交符号シーケンスを用いてデータを変調して、該データを、該シーケンスからのサイン値情報を符号化するチップ極性情報を有するチップ波形に変換するように適合されていることを特徴とするデバイス。
2. 所与の符号シーケンス内のサイン値情報が、対応するチップ波形に含めて該チップ波形の各チップのチップ極性によって搬送される、請求項１のデバイス。
3. 前記所与の符号シーケンスの各文字用のサイン値情報が、前記対応するチップ波形内で該チップ波形の各チップのチップ極性によって反映される、請求項２のデバイス。
4. さらに、前記データを、少なくとも１つのスペクトル線を前記変調データを搬送する無線信号のパワースペクトル密度から除去することによって変調するように適合されている、請求項１のデバイス。
5. さらに、前記少なくとも１つのスペクトル線を、前記チップ波形のチップ極性のバランスをとることによって除去するように適合されている、請求項４のデバイス。
6. さらに、前記チップ波形のチップ極性のバランスを、疑似乱数によって前記直交符号シーケンスの文字をかけることでとるように適合されている、請求項５のデバイス。
7. さらに、前記データを、パワースペクトル密度の制約および受信パワーのレベルに応じて得られるパルス整形ベースバンド波形を使用して変調するように適合されている、請求項１のデバイス。
8. さらに、前記データを、５次ガウス微分波形を含むパルス整形ベースバンド波形を使用して変調するように適合されている、請求項７のデバイス。
9. 前記５次ガウス微分波形のインパルス幅のパラメータが、０．０５５ナノ秒以上かつ０．０６５ナノ秒以下に設定される、請求項８のデバイス。
10. 前記パラメータが、０．０６４５ナノ秒に設定される、請求項９のデバイス。
11. さらに、前記データを、０．２以上かつ０．５以下に設定されたロールオフ係数を有するルート累乗余弦波形を含むパルス整形ベースバンド波形を使用して変調するように適合されている、請求項１のデバイス。
12. 本デバイスからの無線通信を伝送する送受信機と、
    プロセッサと、
    該プロセッサによって少なくとも部分的に実行可能なデータ信号変調ロジックを含むメディアであって、該変調ロジックが、前記送受信機を介して伝送されるデータ信号のパワースペクトル密度内の少なくとも１つのスペクトル線を、該データ信号の伝送用に作成されるチップ波形のチップ極性のバランスをとることによって除去することができるものと
    を含むことを特徴とするデバイス。
13. 前記データ信号変調ロジックはさらに、前記データ信号の前記パワースペクトル密度内の前記少なくとも１つのスペクトル線を、前記チップ波形と対応する符号シーケンスに疑似乱数シーケンスをかけることによって除去することができる、請求項１２のデバイス。
14. 前記符号シーケンスにかけられる前記疑似乱数シーケンスの疑似乱数が、「＋１」および「−１」を含むグループから選択される、請求項１３のデバイス。
15. 前記データ信号変調ロジックはさらに、前記データ信号を、パワースペクトル密度の制約および周波数に依存するパスロスに応じて得られるパルス整形ベースバンド波形を使用して変調することができる、請求項１２のデバイス。
16. 前記データ信号変調ロジックはさらに、前記データ信号を、対応する符号シーケンスの正のサイン値および負のサイン値に応じて設定される正の極性および負の極性を備えたパルスを有するチップ波形を使用して変調することができる、請求項１２のデバイス。
17. 前記データ信号変調ロジックは、少なくとも１つのアナログコンポーネント、ハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェアの１つまたは複数から構成される、請求項１２のデバイス。
18. 実行されると、
    データビットストリームを複数のシンボルにセグメント化するステップと、
    該セグメント化されたシンボルを複数の対応する符号シーケンスにマップするステップと、
    該マップされた符号シーケンスを、チップ極性が前記対応する符号シーケンスのサイン値とマッチする対応するチップ波形に変換するステップと
    を含むアクションを実施するようデバイスに指示するプロセッサ実行可能命令を含むことを特徴とする１つまたは複数のプロセッサアクセス可能メディア。
19. 前記チップ極性は、正のサイン値にマッチする正のチップ極性および負のサイン値にマッチする負のチップ極性によって前記サイン値にマッチする、請求項１８のメディア。
20. 前記チップ極性は、負のサイン値にマッチする正のチップ極性および正のサイン値にマッチする負のチップ極性によって前記サイン値にマッチする、請求項１８のメディア。
21. 前記対応する符号シーケンスは互いに直交する、請求項１８のメディア。
22. 前記プロセッサ実行可能命令は実行されると前記デバイスに、パワースペクトル密度から少なくとも１つのスペクトル線を、前記チップ波形内の前記チップ極性のバランスをとることによって除去するステップからなるさらなるアクションを実施するよう指示する、請求項１８のメディア。
23. 前記除去するステップは、前記複数の符号シーケンスに疑似乱数シーケンスをかけることを含む、請求項２２のメディア。
24. 各チップ波形の各チップは、少なくとも１つのパルスとして具体化される、請求項１８のメディア。
25. 前記プロセッサ実行可能命令は実行されると前記デバイスに、各チップの前記少なくとも１つのパルスを５次ガウス微分（a fifth-order Gaussian derivative）を含むパルス整形ベースバンド波形を使用して整形するステップからなるさらなるアクションを実施するよう指示する、請求項２４のメディア。
26. 前記整形するステップは、各チップの前記少なくとも１つのパルスを、前記５次ガウス微分のインパルス幅のパラメータが０．０５５ナノ秒以上かつ０．０６５ナノ秒以下に設定される前記５次ガウス微分を含む前記パルス整形ベースバンド波形を使用して整形することを含む、請求項２５のメディア。
27. （ｉ）１つまたは複数のストレージメディア、または（ｉｉ）１つまたは複数の伝送メディアの少なくとも１つを含む、請求項１８のメディア。
28. 直交パルス極性変調用の配置であって、
    データを符号シーケンスに変換するための変換手段と、
    変調された該データの伝送に際して使用されるチップ波形のチップを形成するパルスを整形するための整形手段と、
    前記変調されたデータの前記伝送のパワースペクトル密度からスペクトル線を除去するための除去手段とを含み、
    所与のチップ波形のチップ極性が、対応する符号シーケンスのサイン値に従って変化することを特徴とする配置。
29. スペクトル線を伴わずに、前記変調されたデータを整形された前記パルスを使用して伝送するための送受信機手段をさらに含む、請求項２８の配置。
30. 前記変換手段は、前記データをＭビットのシンボルにセグメント化するためのセグメント化手段を含む、請求項２８の配置。
31. 前記変換手段はさらに、前記Ｍビットのシンボルを２^Ｍ個の符号シーケンスのセットの対応する符号シーケンスにマップするためのマップ手段を含む、請求項３０の配置。
32. 前記整形手段はさらに、前記符号シーケンスを対応するチップ波形に変換するための手段を含む、請求項２８の配置。
33. 前記除去手段は、各チップ波形のチップ極性のバランスをとるバランス手段を含む、請求項２８の配置。
34. （ｉ）１つまたは複数のプロセッサアクセス可能メディア、または（ｉｉ）少なくとも１つのデバイスの少なくとも１つを含む、請求項２８の配置。
    

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