JP2006516369A - Spread spectrum transmission and reception using continuous waveforms in harmonic relations - Google Patents

Spread spectrum transmission and reception using continuous waveforms in harmonic relations Download PDF

Info

Publication number
JP2006516369A
JP2006516369A JP2005506616A JP2005506616A JP2006516369A JP 2006516369 A JP2006516369 A JP 2006516369A JP 2005506616 A JP2005506616 A JP 2005506616A JP 2005506616 A JP2005506616 A JP 2005506616A JP 2006516369 A JP2006516369 A JP 2006516369A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
frequency
data
present
harmonic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2005506616A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
カジマーズ シウィアク,
ジェームス エル. リチャーズ,
ハンズ グレゴリー シャンズ,
Original Assignee
アレリオン,インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US10/436,646 external-priority patent/US7206334B2/en
Application filed by アレリオン,インコーポレイテッド filed Critical アレリオン,インコーポレイテッド
Publication of JP2006516369A publication Critical patent/JP2006516369A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69Spread spectrum techniques
    • H04B1/7163Spread spectrum techniques using impulse radio
    • H04B1/717Pulse-related aspects
    • H04B1/7174Pulse generation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69Spread spectrum techniques
    • H04B1/692Hybrid techniques using combinations of two or more spread spectrum techniques
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69Spread spectrum techniques
    • H04B1/7163Spread spectrum techniques using impulse radio
    • H04B1/7176Data mapping, e.g. modulation

Abstract

持続波形を用いてスペクトラム拡散信号を送信し、受信するシステムおよび方法について記載する。スペクトラム拡散信号を送信する方法は、複数のおおむね持続波形を生成して、複数のおおむね持続波形を積算して、積算した複数のおおむね持続波形を変調してスペクトラム拡散信号を生成して、スペクトラム拡散信号を送信することを含む。スペクトラム拡散信号を受信する方法は、複数のおおむね持続波形を生成して、複数のおおむね持続波形を積算して、積算した複数のおおむね持続波形を、コードを用いて変調して、変調した積算した複数のおおむね持続波形を、スペクトラム拡散信号を用いて混合してベースバンド信号を生成して、ベースバンド信号を積分して、データを検出することを含む。Systems and methods for transmitting and receiving spread spectrum signals using continuous waveforms are described. A method of transmitting a spread spectrum signal is to generate a plurality of generally continuous waveforms, integrate the plurality of generally continuous waveforms, modulate the plurality of generally integrated continuous waveforms to generate a spread spectrum signal, and then spread the spectrum. Including transmitting a signal. A method of receiving a spread spectrum signal is to generate a plurality of generally continuous waveforms, integrate the plurality of generally continuous waveforms, modulate the plurality of generally integrated continuous waveforms using a code, and perform the modulated integration. The method includes mixing a plurality of generally continuous waveforms using a spread spectrum signal to generate a baseband signal, integrating the baseband signal, and detecting data.

Description

(技術分野)
本特許出願はおおむね通信装置に関し、特に詳しくは、超広帯域(UWB)高速データ通信(HDR)通信装置に関する。
(Technical field)
This patent application generally relates to communication devices, and more particularly to ultra-wideband (UWB) high speed data communication (HDR) communication devices.

(背景)
免許不要スペクトラムにおけるワイヤレス通信装置の普及と、より高いデータ帯域幅に対しますます高くなる消費需要とにより、これらの周波数スペクトラム帯域には深刻な歪みがかかっている。免許不要帯域の例として、915MHz、2.4GHzの産業用、科学用、医療用(ISM)帯域、5GHzの免許不要全米情報基盤(UNII)帯域が含まれる。新しい装置や新しい基準が絶えず現れる。例えば、IEEE802.11b、IEEE802.11a、IEEE802.15.3、HiperLAN/2基準である。基準を作成し、容認することで、これらの周波数帯域に絶えずさらに負担がかかる。ワイヤレス周波数(RF)スペクトラムと競合する多くのシステムと共存することは、民生用製品が普及するに従って、ますます高いレベルの重要性を持つことになる。
(background)
With the widespread use of wireless communication devices in the unlicensed spectrum and the increasing demand for higher data bandwidths, these frequency spectrum bands are severely distorted. Examples of unlicensed bands include the 915 MHz, 2.4 GHz industrial, scientific and medical (ISM) bands, and the 5 GHz unlicensed National Information Infrastructure (UNII) band. New equipment and new standards constantly appear. For example, IEEE802.11b, IEEE802.11a, IEEE802.15.3, HiperLAN / 2 standards. Creating and accepting standards will continually place additional burdens on these frequency bands. Coexistence with many systems competing with the wireless frequency (RF) spectrum will become increasingly important as consumer products become more popular.

当業者は、免許のいらない帯域(およびおおむね利用可能なRFスペクトラム)で利用可能な帯域幅が、ワイヤレスシステムの利用可能なデータ帯域幅を圧迫していることがわかっている。また、データ速度スループット能力は、利用可能な帯域幅に比例して変化するが、利用可能な信号対ノイズ比に単に対数的に比例する。従って、制約のある帯域幅でますますより速いデータ速度で伝送するには、高度な信号変調方法を用いた複雑な通信システムの使用が必要となる。   Those skilled in the art have found that the bandwidth available in the unlicensed band (and the generally available RF spectrum) is putting pressure on the available data bandwidth of the wireless system. Also, the data rate throughput capability varies in proportion to the available bandwidth, but is only logarithmically proportional to the available signal to noise ratio. Therefore, transmission at increasingly higher data rates over constrained bandwidth requires the use of complex communication systems using advanced signal modulation methods.

複雑な通信システムは典型的には、非常に高い信号対ノイズ比を必要とするので、より速いデータ速度システムがさらに脆弱になり、スペクトラムを利用する他のユーザからの干渉やマルチパス干渉からの影響を受けやすくなってしまう。干渉に対する高い感受性により、上述の共存問題をさらに悪化させる。また、任意のRF帯域内の法的制限により、最大利用可能な信号対ノイズ比が圧迫されるので、通信システムのデータ速度スループットに制限を受ける。従って、他の既存のワイヤレス通信システムと難なく共存でき、マルチパス環境での相対的に高速なデータ通信をしっかりとサポートできる、高速データ通信装置およびシステムに対する需要がある。   Complex communication systems typically require very high signal-to-noise ratios, making faster data rate systems even more vulnerable to interference from other users of the spectrum and from multipath interference. It becomes easy to be affected. The high sensitivity to interference further exacerbates the above-mentioned coexistence problem. In addition, legal restrictions in any RF band impose a limit on the data rate throughput of the communication system, as it squeezes the maximum available signal to noise ratio. Therefore, there is a need for a high-speed data communication apparatus and system that can coexist without difficulty with other existing wireless communication systems and can firmly support relatively high-speed data communication in a multipath environment.

(概要)
本発明の一面は、通信伝送装置や通信受信装置等の通信装置に関する。ある例示の実施の形態では、本発明によるRFトランスミッタは、基準信号ジェネレータと、信号ジェネレータと、ミキサとを含む。
(Overview)
One aspect of the present invention relates to a communication device such as a communication transmission device or a communication reception device. In one exemplary embodiment, an RF transmitter according to the present invention includes a reference signal generator, a signal generator, and a mixer.

基準信号ジェネレータは、所定のあるいは所望の周波数を有する基準信号を生成する。信号ジェネレータは、選択信号に応じて、動作信号を生成する。動作信号は、ある数字で乗算した基準信号の周波数と等しい周波数を有する。特に所望ならば、実施の形態のあるものは、この数字は整数から構成され、他の実施の形態では、この数字非整数から構成することもできる。ミキサは、動作信号を別の信号と混合して送信信号を生成する。   The reference signal generator generates a reference signal having a predetermined or desired frequency. The signal generator generates an operation signal according to the selection signal. The operating signal has a frequency equal to the frequency of the reference signal multiplied by a number. If desired, in some embodiments, this number may consist of an integer, and in other embodiments, this number may consist of a non-integer number. The mixer mixes the operating signal with another signal to generate a transmission signal.

別の例示の実施の形態では、本発明による入力レシーバは、2つのミキサ、第1のミキサと第2のミキサとを含む。レシーバはさらに、インテグレータ/サンプラと、信号ジェネレータとを含む。   In another exemplary embodiment, an input receiver according to the present invention includes two mixers, a first mixer and a second mixer. The receiver further includes an integrator / sampler and a signal generator.

第1のミキサは、その入力として入力RF信号と第2の入力信号とを受信する。第1のミキサは、その入力信号を混合して、混合した信号を生成する。インテグレータ/サンプラは、混合した信号を受信してこれを処理して、出力信号を生成する。信号ジェネレータは、選択信号に応じて動作信号を生成する。動作信号は、ある数字を乗算した基準信号周波数と等しい周波数を有する。特に所望ならば、実施の形態のあるものは、この数字を整数から構成し、他の実施の形態では、この数字を非整数から構成することもできる。第2のミキサは、動作信号をテンプレート信号と混合して、第1のミキサの第2の入力信号を生成する。   The first mixer receives the input RF signal and the second input signal as its inputs. The first mixer mixes the input signals and generates a mixed signal. The integrator / sampler receives the mixed signal and processes it to produce an output signal. The signal generator generates an operation signal according to the selection signal. The operating signal has a frequency equal to the reference signal frequency multiplied by a number. If desired, some embodiments may comprise this number from an integer, and other embodiments may comprise this number from a non-integer. The second mixer mixes the operating signal with the template signal to generate a second input signal for the first mixer.

(詳細な説明)
本発明は、高速データ通信装置と、対応する方法とについて検討したものである。本発明による通信装置により、共存する通信システムの問題を解決し、また、相対的に速いデータ通信を提供する。本発明によるワイヤレスまたは無線通信システムにより、マルチパス環境等の”劣悪な”伝搬環境において相対的に速いデータ通信を提供することに留意されたい。また、以下に述べるように、ここに述べる新規の考えを、陸線通信システムに適用することもできる。例えば、同軸ケーブル等を用いる通信システムである。
(Detailed explanation)
The present invention examines high-speed data communication devices and corresponding methods. The communication apparatus according to the present invention solves the problems of coexisting communication systems and provides relatively fast data communication. It should be noted that a wireless or wireless communication system according to the present invention provides relatively fast data communication in a “poor” propagation environment such as a multipath environment. Moreover, as described below, the novel idea described here can be applied to a land line communication system. For example, a communication system using a coaxial cable or the like.

本発明による一例示の実施の形態では、高速データ通信UWBデータ送信システムは、本発明の説明による利点を理解する当業者に周知のキャリア周波数の2相変位変調(BPSK)変調を用いる。このようなシステムの周波数fでハイパワースペクトル密度(PSD)が得られる。   In one exemplary embodiment according to the present invention, a high speed data communication UWB data transmission system employs carrier frequency two phase displacement modulation (BPSK) modulation well known to those skilled in the art who understand the advantages of the present description. A high power spectral density (PSD) is obtained at the frequency f of such a system.

Figure 2006516369
ここで、fは基準クロック周波数を表し、nはキャリアサイクル1チップ当たりの数を表す。すなわち、
Figure 2006516369
Here, f c represents a reference clock frequency, n represents represents the number per carrier cycle one chip. That is,

Figure 2006516369
図11Aまたは図11Bに示されているように、チップは信号要素をいう。別の言い方では、チップは、送信信号を生成するために用いる要素シーケンスにおける1つの要素をいう。送信信号は、チップのシーケンス(チップシーケンス)を、拡散コード、すなわち、相対的に広帯域に拡散する送信信号に広がるコードで乗算することにより得られる。1ビット当たりの所望のエネルギーレベルに比例する複数のチップが、各データビットを符号化する。
Figure 2006516369
As shown in FIG. 11A or 11B, a chip refers to a signal element. In other words, a chip refers to one element in an element sequence used to generate a transmission signal. The transmission signal is obtained by multiplying a sequence of chips (chip sequence) with a spreading code, ie a code that spreads over a transmission signal that is spread over a relatively wide band. Multiple chips that are proportional to the desired energy level per bit encode each data bit.

本実施の形態では、変調チッピングレートは、キャリア周波数に釣り合っている。別の言い方では、nは相対的に小さな数字である。別の実施の形態では、例えば、nは、3または4といった10未満の値である。他の説明のための実施の形態では、nを1〜500、または1〜42の範囲で用いることもできる。nの値を後者の範囲で用いると、500MHz以上のUWB帯域幅、連邦通信委員会(FCC)パート15規則で規定の約10.6GHzの周波数制限まで達成することもできる。   In the present embodiment, the modulation chipping rate is balanced with the carrier frequency. In other words, n is a relatively small number. In another embodiment, for example, n is a value less than 10, such as 3 or 4. In other illustrative embodiments, n can be used in the range of 1 to 500, or 1 to 42. Using the value of n in the latter range, it is also possible to achieve a UWB bandwidth of 500 MHz or higher, and a frequency limit of about 10.6 GHz as defined by Federal Communications Commission (FCC) Part 15 regulations.

本発明の説明による利点を理解当業者が周知のように、所望ならば、nに他の正の整数の値を用いることもできる。概して、nの値の選択は、それぞれの超広帯域の定義によるものである。所望の帯域幅により、所望ならば適切なnの値を選択することができる。   Understanding the benefits of the description of the invention As will be appreciated by those skilled in the art, other positive integer values may be used for n if desired. In general, the choice of the value of n depends on the respective ultra-wideband definition. Depending on the desired bandwidth, an appropriate value of n can be selected if desired.

nの値(整数の値に切り上げる)は、所望の帯域幅の半分に分割された所望の中心動作周波数におおよそ対応する。すなわち、   The value of n (rounded up to an integer value) roughly corresponds to the desired center operating frequency divided by half the desired bandwidth. That is,

Figure 2006516369
または
Figure 2006516369
Or

Figure 2006516369
ここで、fおよび△fはそれぞれ、中心動作周波数と所望の帯域幅とを表す。例えば、UWBに関するFCCの定義の上記の例は、nの値は1〜42の範囲になる。すなわち、現行のFCCパート15の制限周波数である10.6GHzを下回って動作する500MHz幅UWBシステム(帯域幅の半分)では、次のようになる。
Figure 2006516369
Here, f 0 and Δf represent the center operating frequency and the desired bandwidth, respectively. For example, in the above example of the FCC definition for UWB, the value of n is in the range of 1-42. That is, in a 500 MHz wide UWB system (half the bandwidth) operating below 10.6 GHz, which is the limit frequency of the current FCC part 15, the following occurs.

Figure 2006516369
または
Figure 2006516369
Or

Figure 2006516369
FCCはまた、22〜29GHzの周波数範囲で少なくとも500MHzの帯域幅のUWB信号を許可している。これは、上の値がn=116,000に対応する。従って、本発明の説明による利点を理解している当業者は、任意の応用に対する性能および設計仕様や要件により、事実上任意の範囲でnの値を選択することができる。おおむね信号帯域幅は、nの値の逆に変化することに留意されたい。
Figure 2006516369
The FCC also allows UWB signals with a bandwidth of at least 500 MHz in the frequency range of 22-29 GHz. This corresponds to an upper value of n = 16,000. Accordingly, those skilled in the art who understand the benefits of the description of the present invention can select the value of n in virtually any range, depending on the performance and design specifications and requirements for any application. Note that generally the signal bandwidth varies inversely with the value of n.

図1は、各種のnの値(1チップ当たりのキャリアサイクル数)に対するPSDプロフィールをいくつか示す。PSDプロフィール11は、n=1に対応し、PSDプロフィール12とPSDプロフィール13とはそれぞれ、n=2と、n=3とに対応する。nの値が増えるに従って、変調信号の帯域幅が減少することに留意されたい。規定の最大PSD(例えば、監督機関による規定のPSD特性)を抑制したいと考えるUWBシステムにおいて、所定の帯域幅での全送信電力を最小限にするために、できるだけ平らなスペクトラムを得ようとすることにさらに留意されたい。   FIG. 1 shows several PSD profiles for various values of n (number of carrier cycles per chip). The PSD profile 11 corresponds to n = 1, and the PSD profile 12 and the PSD profile 13 correspond to n = 2 and n = 3, respectively. Note that as the value of n increases, the bandwidth of the modulated signal decreases. In UWB systems that want to suppress a specified maximum PSD (eg, a specified PSD characteristic by a supervisory authority), try to obtain a spectrum that is as flat as possible to minimize the total transmitted power in a given bandwidth. Note further.

このようなシステムでは同様に、全送信電力を最大にするために、変調速度とは無関係に送信帯域幅を選択しようとする。当業者が理解するように、従来のBPSKシステムにおいては、1番高い帯域幅の場合であってもPSDプロフィールは平らではなく、n=1である。また、パラメータnから明らかなように、帯域幅はチップレートに依存する。帯域幅がパラメータnに依存することは、所定の規制あるいは設計仕様を満たすことが難しかったり、できなかったりすることなど、様々な理由から望ましくないことである。   Similarly, such systems attempt to select a transmission bandwidth regardless of the modulation rate in order to maximize the total transmission power. As will be appreciated by those skilled in the art, in a conventional BPSK system, even with the highest bandwidth, the PSD profile is not flat and n = 1. As is clear from the parameter n, the bandwidth depends on the chip rate. The dependence of the bandwidth on the parameter n is undesirable for a variety of reasons, such as it being difficult or impossible to meet predetermined regulations or design specifications.

説明のため、図2は、BPSK送信システムに対応する各種の信号を示す。キャリア信号21は、基本周波数だけを含む。あるいは、連続正弦波信号というよりはむしろ、キャリア信号21は以下に述べるように他の波形を含むこともできる。図2はまた、擬似ランダムノイズ(PN)シーケンス22も示す。図2に示す波形は、1RFサイクル当たり1つのチップ(すなわち、n=1)、1データビット当たり4チップの通信システムに対応することに留意されたい。   For illustration purposes, FIG. 2 shows various signals corresponding to the BPSK transmission system. The carrier signal 21 includes only the fundamental frequency. Alternatively, rather than a continuous sine wave signal, the carrier signal 21 may include other waveforms as described below. FIG. 2 also shows a pseudo-random noise (PN) sequence 22. Note that the waveforms shown in FIG. 2 correspond to a communication system with one chip per RF cycle (ie, n = 1) and four chips per data bit.

図2に示す第3の波形は、データビット23に対応する。時間27で始まり、時間28で終わるように、PNシーケンス22がデータビット23を符号化する。データビット23を符号化することにより、信号24を生成する。信号24がキャリア21を変調して、変調信号25を生成する。信号26がゲート信号として動作する。別の言い方では、ゲート信号26がアクティブになっている間(信号26のアクティブ部の間)に、通信システムが変調信号25を送信する。変調信号25は、図1に示すスペクトラム11とおおむね同じスペクトラムを有する(すなわち、パラメータnが1つの値を有する場合)。   The third waveform shown in FIG. 2 corresponds to data bit 23. The PN sequence 22 encodes the data bits 23 to begin at time 27 and end at time 28. The signal 24 is generated by encoding the data bits 23. The signal 24 modulates the carrier 21 to generate a modulated signal 25. Signal 26 operates as a gate signal. In other words, the communication system transmits the modulated signal 25 while the gate signal 26 is active (during the active portion of the signal 26). The modulated signal 25 has substantially the same spectrum as the spectrum 11 shown in FIG. 1 (that is, when the parameter n has one value).

通信システムのデータ速度またはデータスループットを、各種のシステムパラメータから決定することができる。例えば、キャリア信号が周波数4GHzを有し、システムが1RFサイクル当たり1つのチップ(すなわち、n=1)と、1データビット当たり4チップとで動作すると仮定する。これらの任意のパラメータが与えられているので、本発明の説明の利点を理解する当業者ならば、このシステムにより、1秒当たり1ギガビット(Gb/s)のデータ速度になることが容易に理解できる。   The data rate or data throughput of the communication system can be determined from various system parameters. For example, assume that the carrier signal has a frequency of 4 GHz and the system operates with one chip per RF cycle (ie, n = 1) and 4 chips per data bit. Given these optional parameters, those skilled in the art who understand the benefits of the description of the invention will readily understand that this system results in a data rate of 1 gigabit per second (Gb / s). it can.

本発明による高速データ通信UWBシステムの一例示の実施の形態は、高速データ通信UWBトランスミッタと、高速データ通信UWBレシーバとを含む。図3は、本発明による高速データ通信UWBトランスミッタ4の例示の実施の形態を示す。   One exemplary embodiment of a high speed data communication UWB system according to the present invention includes a high speed data communication UWB transmitter and a high speed data communication UWB receiver. FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a high speed data communication UWB transmitter 4 according to the present invention.

トランスミッタ4は、基準クロック41(基準クロックジェネレータ)と、タイミングコントローラ42と、データバッファ43と、PNジェネレータ45(疑似ランダムノイズシーケンスジェネレータ)と、データ/PNコンバイナ46と、ミキサ47と、アンテナ48と、高調波ジェネレータ49とを含む。基準クロック41は、所望の周波数を有する信号を生成する。基準クロック41の周波数は、トランスミッタ4のキャリア周波数に対応する。従って、基準クロック41の周波数は、所望のキャリア周波数に対応する。本発明の説明による利点を理解する当業者の知見に含まれる多くの方法および各種の技術で、基準クロック41を実施することができる。   The transmitter 4 includes a reference clock 41 (reference clock generator), a timing controller 42, a data buffer 43, a PN generator 45 (pseudo random noise sequence generator), a data / PN combiner 46, a mixer 47, and an antenna 48. And a harmonic generator 49. The reference clock 41 generates a signal having a desired frequency. The frequency of the reference clock 41 corresponds to the carrier frequency of the transmitter 4. Accordingly, the frequency of the reference clock 41 corresponds to a desired carrier frequency. The reference clock 41 can be implemented in many ways and various techniques that are within the knowledge of those of ordinary skill in the art who understand the benefits of the present description.

基準クロック41は、高調波ジェネレータ49に接続している。クロック信号に基づいて、高調波ジェネレータ49が基準クロック41から受信して、キャリア周波数の1つ以上の高調波(クロック基準41の周波数)を生成する。例えば、任意のクロック周波数fを仮定すると、当業者が本発明の説明による利点を理解するように、高調波ジェネレータ49の出力の第2の高調波信号は、周波数2・f等を有する。高調波ジェネレータ49は、基準クロックに対し同調して、1つ以上の高調波を生成する(すなわち、1つ以上の高調波が基準クロックと同期している)。 The reference clock 41 is connected to the harmonic generator 49. Based on the clock signal, the harmonic generator 49 receives from the reference clock 41 and generates one or more harmonics of the carrier frequency (frequency of the clock reference 41). For example, assuming an arbitrary clock frequency f c, as those skilled in the art will appreciate the benefit of the description of the invention, the second harmonic signal at the output of the harmonic generator 49 has a frequency 2 · f c such . The harmonic generator 49 is tuned to the reference clock to generate one or more harmonics (ie, one or more harmonics are synchronized with the reference clock).

本発明の説明による利点を理解当業者が周知のように、多くの方法で高調波ジェネレータ49を実施できることに留意されたい。例えば、くし形ジェネレータである。別の例としては、所望ならば位相同期ループを用いることもできる。別の例としては、デジタルデバイダ回路が続く発振器を用いることもできる。任意の周波数の信号を各種の整数で分割することにより、1つ以上の高調波を得ることができる。このように実施することについて、所望ならば分数Nシンセサイザを用いることもできる。   It should be noted that the harmonic generator 49 can be implemented in many ways, as will be appreciated by those skilled in the art who understand the advantages of the present description. For example, a comb generator. As another example, a phase-locked loop can be used if desired. As another example, an oscillator followed by a digital divider circuit can be used. One or more harmonics can be obtained by dividing a signal of an arbitrary frequency by various integers. For this implementation, a fractional N synthesizer can be used if desired.

また、様々な回路および技術を用いて、1つ以上の高調波を基準クロックと同期させることもできる。このような回路および技術は、本発明の説明の利点を理解する当業者の知見に含まれるものである。一例として、くし形ジェネレータは1つ以上の高調波を基準クロックと同期させることができる。   Various circuits and techniques can also be used to synchronize one or more harmonics with the reference clock. Such circuits and techniques are within the knowledge of one of ordinary skill in the art who understands the advantages of the description of the invention. As an example, the comb generator can synchronize one or more harmonics with a reference clock.

ミキサ47は、1つ以上の高調波を高調波ジェネレータ49から受信する。ミキサ47は、キャリア周波数の1つ以上の高調波を、データ/PNコンバイナ46から受信する信号と混合する(さらに以下で述べる)。ミキサ47は、得られる信号をアンテナ48に供給する。アンテナ48は、これらの信号を送信媒体に伝搬する。説明のための実施の形態では、アンテナ48は、広帯域アンテナを構成する。   The mixer 47 receives one or more harmonics from the harmonic generator 49. The mixer 47 mixes one or more harmonics of the carrier frequency with the signal received from the data / PN combiner 46 (further described below). The mixer 47 supplies the obtained signal to the antenna 48. The antenna 48 propagates these signals to the transmission medium. In the illustrative embodiment, antenna 48 constitutes a broadband antenna.

広帯域アンテナの例として、以下の特許文献を含む。米国特許第6、091、374号、2000年9月27日出願米国特許出願シリアル番号09/670、792、2001年1月2日出願米国特許出願シリアル番号09/753、244、2001年1月2日出願米国特許出願シリアル番号09/753、243、2002年2月15日出願米国特許出願シリアル番号09/077、340、米国特許出願シリアル番号09/419、806である。全て、本出願の譲受人に譲渡されている。また、所望ならば、広帯域ホーンアンテナおよびリッジホーンアンテナを用いることもできる。さらに別の例として、簡単で効率的な広帯域ラジエータとして、差動駆動ワイヤセグメントを用いることもできる。また、本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、他の適した広帯域アンテナを用いることもできる。   Examples of wideband antennas include the following patent documents. U.S. Patent No. 6,091,374, filed Sep. 27, 2000 U.S. Patent Application Serial No. 09/670, 792, filed Jan. 2, 2001 U.S. Patent Application Serial No. 09 / 753,244, Jan. 2001 US patent application serial number 09/753, 243, filed February 15, 2002, US patent application serial number 09/077, 340, US patent application serial number 09 / 419,806. All are assigned to the assignee of the present application. If desired, a broadband horn antenna and a ridge horn antenna can also be used. As yet another example, a differential drive wire segment can be used as a simple and efficient broadband radiator. Other suitable broadband antennas may also be used, as is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention.

アンテナのあるものは”周波数に一定のゲインがある”タイプで、周波数依存伝搬特性を有するシステムになることに留意されたい。他のアンテナ、例えば、ホーンアンテナは、”一定のアパーチャ”の多様性があり、周波数依存性の伝搬挙動を生成する。相対的に高周波数で高調波を用いるには、本発明による例示の実施の形態では、”周波数に一定のアパーチャがある”アンテナを用いるが、本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、他の種類のアンテナを用いることもできる。   Note that some antennas are of the type “having constant gain in frequency”, resulting in a system with frequency dependent propagation characteristics. Other antennas, such as horn antennas, have a “constant aperture” variety and produce frequency-dependent propagation behavior. To use harmonics at relatively high frequencies, the exemplary embodiment according to the present invention uses an antenna “having a constant aperture in frequency”, but is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the present description. As described above, other types of antennas can be used.

基準クロック41はまた、タイミングコントローラ42に接続している。タイミングコントローラ42は、データバッファ43のデータをクロック制御する。タイミングコントローラ42からのタイミング信号も、クロックPNジェネレータ45をクロック制御することに留意されたい。データバッファ43は、その入力データをデータポート44から受信する。PNジェネレータ45からのPNシーケンスは、データバッファ43からのデータを、本発明の説明による利点を理解する当業者が周知の方法で、データ/PNコンバイナ46を用いて変調する。データ/PNコンバイナ46からのPN符号化データは、ミキサ47で1つ以上の高調波を変調する。説明のための本発明による実施の形態では、データ/PNコンバイナ46は、排他的論理和(XOR)ゲートを構成するが、本発明の説明による利点を理解する当業者が周知のように、他の適した回路を用いることもできる。   The reference clock 41 is also connected to the timing controller 42. The timing controller 42 clocks data in the data buffer 43. Note that the timing signal from the timing controller 42 also clocks the clock PN generator 45. The data buffer 43 receives the input data from the data port 44. The PN sequence from the PN generator 45 modulates the data from the data buffer 43 using the data / PN combiner 46 in a manner well known to those skilled in the art who understand the benefits of the present description. The PN encoded data from the data / PN combiner 46 modulates one or more harmonics in the mixer 47. In the illustrative embodiment of the present invention, the data / PN combiner 46 constitutes an exclusive-or (XOR) gate, but others known to those skilled in the art who understand the benefits of the description of the present invention are well known. A suitable circuit can also be used.

説明のための実施の形態では、高調波ジェネレータ49の出力にフィルタを用いて、おおむね同じ値となるように1つ以上の高調波の振幅を調整することもできる。しかしながら、本発明による他の実施の形態では、所望ならば、等しくない振幅を用いることもできることに留意されたい。等しくない振幅を用いることにより、特定の周波数または周波数の帯域での送信信号のエネルギー量を制御することもできる。   In the illustrative embodiment, a filter may be used at the output of the harmonic generator 49 to adjust the amplitude of one or more harmonics to be approximately the same value. However, it should be noted that in other embodiments according to the invention, unequal amplitudes may be used if desired. By using unequal amplitudes, it is also possible to control the amount of energy of the transmitted signal at a particular frequency or frequency band.

等しくない振幅により、対応するPSDプロフィールの各種の部分のエネルギー量に影響を与える。例えば、低減した(あるいは除去した)振幅により、対応する周波数帯域でエネルギーが低減することになる(図16は、このようなシステムの例を示す。当該帯域内で動作する無線システムとの共存を向上するために、帯域267の放射エネルギーをより低減するものである。)
図4は、高速データ通信UWBトランスミッタ4に対応する例示の波形を示す。信号421は、高調波ジェネレータ49の出力に対応する。信号422は、1データビット当たり4チップの相対的に短いPNシーケンスに対応する。信号423は、相対的に短いデータシーケンスに対応する。信号429は、トランスミッタ4のより詳細なタイミングを示し、基準クロック41の出力信号を構成する。
The unequal amplitude affects the amount of energy in the various parts of the corresponding PSD profile. For example, reduced (or removed) amplitude will reduce energy in the corresponding frequency band (FIG. 16 shows an example of such a system. Coexistence with a wireless system operating in that band. (In order to improve, the radiant energy of the band 267 is further reduced.)
FIG. 4 shows exemplary waveforms corresponding to the high speed data communication UWB transmitter 4. The signal 421 corresponds to the output of the harmonic generator 49. Signal 422 corresponds to a relatively short PN sequence of 4 chips per data bit. Signal 423 corresponds to a relatively short data sequence. A signal 429 indicates more detailed timing of the transmitter 4 and constitutes an output signal of the reference clock 41.

本発明の説明の利点を理解する当業者ならば、応用により、ビット当たり4チップより長いチップシーケンスが望ましいことが理解できる。例えば、送信媒体が大幅なマルチパスを有するRFチャネルを構成する場合や、1データビット当たりのエネルギー大きくしたい場合(データスループット速度を犠牲にして)には、このようなチップシーケンスを用いることもできる。   Those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention will understand that a chip sequence longer than 4 chips per bit is desirable depending on the application. For example, such a chip sequence can be used when the transmission medium constitutes an RF channel having a large multipath or when it is desired to increase the energy per data bit (at the expense of the data throughput rate). .

おおむね、所望ならば、1ビット当たり1つのチップをできるだけ小さくして最大データ速度を得ることができる。また、データ速度を犠牲にして”積分”ゲインを得るために、1ビット当たり何万チップも用いることもできる。従って当業者が理解するように、所望ならば、特定の応用への設計や性能仕様により、1ビット当たりのチップ数の範囲は大きく変化する。例えば、本発明による説明のための実施の形態では、所望ならば、おおむね1ビット当たり1〜200のチップを用いることができる。別の例として、IEEE802.15に適合した実施の形態では、典型的には、1ビット当たり数のチップに対応する480Mb/sと速いデータ速度と、ビット当たり約数百チップに対応する11Mb/sと遅いデータ速度とが望ましい。   In general, if desired, one chip per bit can be made as small as possible to obtain the maximum data rate. Also, tens of thousands of chips can be used per bit to obtain “integration” gain at the expense of data rate. Thus, as will be appreciated by those skilled in the art, the range of chips per bit can vary greatly depending on the design and performance specifications for a particular application, if desired. For example, in the illustrative embodiment of the present invention, approximately 1 to 200 chips per bit can be used if desired. As another example, an IEEE 802.15 compliant embodiment typically has a high data rate of 480 Mb / s corresponding to several chips per bit and 11 Mb / s corresponding to about several hundred chips per bit. s and a slow data rate are desirable.

本発明の説明の利点を理解する当業者ならば、1データビット当たりのPNチップ数が、干渉やマルチパス障害に対するマルチゲートで有効な符号化ゲイン対策であることがわかるであろう。従って、1データビット当たり多数のチップを用いることにより、干渉やマルチパスの影響を低減するある機構を提供する。   Those skilled in the art who understand the advantages of the description of the present invention will recognize that the number of PN chips per data bit is a multi-gate effective coding gain measure against interference and multipath failure. Thus, a mechanism is provided that reduces the effects of interference and multipath by using multiple chips per data bit.

上述のように、排他的論理和ゲートを用いてデータ/PNコンバイナ46を実施することができる。信号424は、信号422および423に関する排他的論理和演算の結果を示す。変調したRF信号425は、ミキサ47で信号421を信号424と合成することにより得られる。タイミング信号426は、データビット423のシーケンスの送信時間を示す。   As described above, the data / PN combiner 46 can be implemented using an exclusive OR gate. Signal 424 indicates the result of the exclusive OR operation on signals 422 and 423. The modulated RF signal 425 is obtained by combining the signal 421 with the signal 424 by the mixer 47. Timing signal 426 indicates the transmission time of the sequence of data bits 423.

図5は、本発明による高速データ通信UWBレシーバ5の例示の実施の形態を示す。レシーバ5は、基準クロック53と、トラッキングループ52と、インテグレータ/サンプラ51と、PNジェネレータ55と、データ/PNコンバイナ56と、ミキサ57と、アンテナ58と、高調波ジェネレータ59とを含む。レシーバ5で同様に符号を付されたブロックや構成要素は、図3に示すトランスミッタ4の対応するブロックや構成要素と同じ構造および動作を有する。   FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a high speed data communication UWB receiver 5 according to the present invention. The receiver 5 includes a reference clock 53, a tracking loop 52, an integrator / sampler 51, a PN generator 55, a data / PN combiner 56, a mixer 57, an antenna 58, and a harmonic generator 59. Blocks and components that are similarly labeled in the receiver 5 have the same structure and operation as the corresponding blocks and components of the transmitter 4 shown in FIG.

図5を参照すると、高速データ通信UWBレシーバ5では、受信アンテナ58が、受信した変調信号425(図3に示すように、信号は図4に示す例示の波形により、送信媒体に接続している)をミキサ57に接続する。ミキサ57が、その出力信号をインテグレータ/サンプラ51に供給する。インテグレータ/サンプラ51が、ミキサ57の出力信号を積分して、復元したデータビット信号563をデータ出力54として送信する。   Referring to FIG. 5, in the high-speed data communication UWB receiver 5, the receiving antenna 58 is connected to the transmission medium by the received modulated signal 425 (as shown in FIG. 3, the signal has the waveform shown in FIG. 4 as an example). ) To the mixer 57. The mixer 57 supplies the output signal to the integrator / sampler 51. The integrator / sampler 51 integrates the output signal of the mixer 57 and transmits the restored data bit signal 563 as the data output 54.

ミキサ57はまた、テンプレート信号567を受信する。データ/PNコンバイナ56は、テンプレート信号567をPNジェネレータ55および高調波ジェネレー59の出力から生成する。本発明による説明のための実施の形態では、本発明の説明による利点を理解する当業者が周知のように、データ/PNコンバイナ56は排他的論理和(XOR)ゲートを構成するが、他の適した回路を用いることもできる。高調波ジェネレータ59は、図3に示す高調波ジェネレータ49と同様な仕方で動作し、同じ構造または回路を有することもできる。   Mixer 57 also receives template signal 567. The data / PN combiner 56 generates a template signal 567 from the outputs of the PN generator 55 and the harmonic generator 59. In the illustrative embodiment of the present invention, the data / PN combiner 56 constitutes an exclusive OR (XOR) gate, as is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the present invention. A suitable circuit can also be used. The harmonic generator 59 operates in a manner similar to the harmonic generator 49 shown in FIG. 3 and may have the same structure or circuit.

本技術で周知のトラッキングループ52は、基準クロック53とPNジェネレータ55とを制御する。本発明の説明による利点を理解する当業者が周知のように、トラッキングループ52は、PNジェネレータ55のタイミングを制御して、適切な信号取得およびトラッキングを行う。基準クロック53は、基準クロック信号569をPNジェネレータ55と高調波ジェネレータ59とに供給する。   A tracking loop 52 known in the art controls a reference clock 53 and a PN generator 55. As known to those skilled in the art who appreciate the benefits of the present description, the tracking loop 52 controls the timing of the PN generator 55 to ensure proper signal acquisition and tracking. The reference clock 53 supplies a reference clock signal 569 to the PN generator 55 and the harmonic generator 59.

所望ならば、トラッキングループ52を様々な方法で実施できることに留意されたい。当業者が周知のように、実施方法の選択は、設計および性能仕様や特性等の多数の要因による。本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、トラッキングループ52は、テンプレート信号567と共に動作して、送信信号を受信するロック機構(テンプレートレシーバまたは適したテンプレートレシーバ)を構成する。   Note that tracking loop 52 can be implemented in various ways, if desired. As is well known to those skilled in the art, the choice of implementation method depends on a number of factors such as design and performance specifications and characteristics. As is well known to those skilled in the art to understand the advantages of the present description, the tracking loop 52 operates in conjunction with the template signal 567 to form a locking mechanism (template receiver or suitable template receiver) that receives the transmitted signal.

ミキサ57は、アンテナ58から受信した信号をテンプレート信号567と混合して、信号568を生成する。インテグレータ/サンプラ51は、信号568を積分して、復元したデータ信号563を生成する。インテグレータ/サンプラ51は、トラッキングループ52を駆動する、高速データ通信UWBレシーバ5における信号取得およびトラッキングを制御する。   Mixer 57 mixes the signal received from antenna 58 with template signal 567 to generate signal 568. The integrator / sampler 51 integrates the signal 568 to generate a restored data signal 563. The integrator / sampler 51 controls signal acquisition and tracking in the high-speed data communication UWB receiver 5 that drives the tracking loop 52.

図6は、高速データ通信UWBレシーバ5に対応する例示の波形を示す。信号562は、PNジェネレータ55の出力を構成する。信号561は、高調波ジェネレータ59の出力に対応し、信号567はデータ/PNコンバイナの出力信号に対応する。信号568は、ミキサ57の出力信号を構成し、インテグレータ/サンプラ51に供給する。信号563は、インテグレータ/サンプラ51の出力信号である。最後に、レシーバ5のタイミングをより詳細に示すため、信号569は基準クロック53の出力信号を構成する。   FIG. 6 shows exemplary waveforms corresponding to the high speed data communication UWB receiver 5. Signal 562 constitutes the output of PN generator 55. Signal 561 corresponds to the output of harmonic generator 59 and signal 567 corresponds to the output signal of the data / PN combiner. The signal 568 constitutes an output signal of the mixer 57 and is supplied to the integrator / sampler 51. A signal 563 is an output signal of the integrator / sampler 51. Finally, in order to show the timing of the receiver 5 in more detail, the signal 569 constitutes the output signal of the reference clock 53.

図7は、高速データ通信UWBトランスミッタ4における各種の信号のタイミングの関係の詳細をさらに示す。波形75は、送信媒体における信号(すなわち、アンテナ48から伝搬した)に対応する。波形76は、送信期間、すなわち、トランスミッタ4が送信する時間を示す。最後に、波形73は、送信期間76の間のデータビットストリーム73を示す。波形79は、図7に示す他の波形に対するタイミング基準のクロックチェックマークを示す。   FIG. 7 further shows details of the timing relationship of various signals in the high-speed data communication UWB transmitter 4. Waveform 75 corresponds to a signal in the transmission medium (ie, propagated from antenna 48). A waveform 76 indicates a transmission period, that is, a time during which the transmitter 4 transmits. Finally, waveform 73 shows data bit stream 73 during transmission period 76. Waveform 79 shows a timing reference clock check mark for the other waveforms shown in FIG.

本発明による他の実施の形態では、選択した、あるいは所定のパラメータにより、2つのモードのいずれかで、高速データ通信UWBトランスミッタ4を動作させることができる。各モードでは、特定の、あるいは所定の高調波の次数(すなわち、キャリアの高調波を選択して各モードに用いる)を用いることにより、特定の、あるいは所定のPSDプロフィールを生成することができる。特定のモードを選択することにより、特定のPSDプロフィールに従う、あるいは所定の条件(上述のように、例えば、FCC等の監督機関によるもの)に適合する出力信号を生成するようにトランスミッタ4を動作させることができる。   In another embodiment according to the present invention, the high-speed data communication UWB transmitter 4 can be operated in one of two modes according to selected or predetermined parameters. In each mode, a specific or predetermined PSD profile can be generated by using a specific or predetermined harmonic order (ie, the carrier harmonic is selected and used for each mode). By selecting a specific mode, the transmitter 4 is operated to generate an output signal that conforms to a specific PSD profile or that meets a predetermined condition (as described above, eg, by a supervisory body such as an FCC). be able to.

図8は、このような実施の形態における2つの動作モードに対応する、2つの例示の所望のあるいは所定のPSDプロフィールを示す。本発明によるトランスミッタは、選択したある所定のPSD振幅プロフィールマスク80と、所定のPSD振幅プロフィールマスク81とに従う出力を生成することができる。このようなトランスミッタの実施の形態では、基準クロックの周波数(すなわち、図3に示す基準クロック41の周波数)は、約1.8GHzである。従って、第2次および第3次の高調波はそれぞれ、約3.6GHzと5.4GHzとに現れる。   FIG. 8 shows two exemplary desired or predetermined PSD profiles corresponding to the two modes of operation in such an embodiment. The transmitter according to the present invention can produce an output according to a selected predetermined PSD amplitude profile mask 80 and a predetermined PSD amplitude profile mask 81. In such a transmitter embodiment, the frequency of the reference clock (ie, the frequency of the reference clock 41 shown in FIG. 3) is about 1.8 GHz. Accordingly, the second and third harmonics appear at approximately 3.6 GHz and 5.4 GHz, respectively.

PSD振幅プロフィールマスク80に従う第1の動作モードでは、2つのRFキャリアサイクル当たり1つのチップで、3.6GHzキャリア(基準クロック周波数の第2次高調波)を変調する。また、3つのRFサイクル当たり1つのチップで、5.4GHzキャリア(基準クロック周波数の第3次高調波)を変調する。この動作モードでは、トランスミッタは、1秒当たり1.8ギガチップのチッピングレートを有する。このトランスミッタは、送信PSDプロフィール83を生成する。送信PSDプロフィール83は、おおむね平らな形状であり、PSDマスク80(すなわち、PSDマスク80の下に残っているもの)に一致することに留意されたい。   In the first mode of operation according to PSD amplitude profile mask 80, a 3.6 GHz carrier (second harmonic of the reference clock frequency) is modulated with one chip per two RF carrier cycles. Also, the 5.4 GHz carrier (third harmonic of the reference clock frequency) is modulated with one chip per three RF cycles. In this mode of operation, the transmitter has a chipping rate of 1.8 gigachips per second. This transmitter generates a transmission PSD profile 83. Note that the transmit PSD profile 83 is generally flat and matches the PSD mask 80 (ie, what remains under the PSD mask 80).

第2の動作モードでは、1.80GHzクロックの第3次高調波(すなわち、5.6GHzで現れる高調波)を4つのRFサイクル当たり1つのチップのレートでを変調する間に、第2の高調波を抑制する。その結果、トランスミッタは、1秒当たり1.35ギガチップのチッピングレートを有することになる。   In the second mode of operation, while modulating the third harmonic of the 1.80 GHz clock (ie, the harmonic appearing at 5.6 GHz) at the rate of one chip per four RF cycles, the second harmonic Suppress the wave. As a result, the transmitter will have a chipping rate of 1.35 gigachips per second.

所望ならば、3つ以上の動作モードを含む本発明による実施の形態を実施できることに留意されたい。例えば、mの動作モードを含むUWB装置構成することもできる。mは1より大きい整数である。本発明の説明による利点を理解する当業者が周知のように、このようなシステムを様々な方法で実施することができる。例えば、選択可能な高調波フィルタバンク(すなわち、用いる高調波の次数が選択可能な)を用いて、1つ以上の高調波の任意の組み合わせを選択することができる。このようなUWB無線装置により、同じ帯域または複数の帯域における他の無線システム動作からの、あるいは他の無線システム動作に伴う干渉を選択的に避けることができる。本発明による説明のための実施の形態では、極性変調(すなわち、BPSK変調)の他に、ある変調形式として、”1以上のm高調波”を考えることもできることに留意されたい。   It should be noted that embodiments according to the invention including more than two modes of operation can be implemented if desired. For example, a UWB device including m operation modes can be configured. m is an integer greater than 1. Such systems can be implemented in a variety of ways, as is well known to those skilled in the art who appreciate the benefits of the present description. For example, any combination of one or more harmonics can be selected using a selectable harmonic filter bank (ie, the order of the harmonics used can be selected). Such UWB wireless devices can selectively avoid interference from other wireless system operations in the same band or multiple bands or with other wireless system operations. It should be noted that in the illustrative embodiment according to the present invention, in addition to polarity modulation (ie, BPSK modulation), “one or more m harmonics” can be considered as a certain modulation format.

上記の説明では第2次および第3次高調波について述べているが、本発明の説明の利点を理解する当業者なら、所望なら、他の高調波を用いることもわかるであろう。別の言い方では、各動作モードでは、第3次高調波を越える高調波をさらに用いることもできる。高調波をさらに用いることにより、同時に(すなわち、PSDマスク下に残存する)所定のそれぞれのマスクに適合させながら、全送信電力を増加する。   Although the above description refers to second and third harmonics, those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention will also recognize that other harmonics may be used if desired. In other words, in each operation mode, harmonics exceeding the third harmonic can also be used. Further use of harmonics increases the total transmit power while adapting to each respective mask at the same time (ie, remaining under the PSD mask).

図9は、高次の高調波を用いる本発明の例示の実施の形態のPSDプロフィールを示す。送信したPSDプロフィール91は、1.1−GHz基準クロックの変調した第3次および第4次高調波に対応する。PSDプロフィール91は、1秒当たり1.1ギガチップのレートで変調を前提としている。   FIG. 9 shows the PSD profile of an exemplary embodiment of the invention using higher order harmonics. The transmitted PSD profile 91 corresponds to the modulated third and fourth harmonics of the 1.1-GHz reference clock. PSD profile 91 assumes modulation at a rate of 1.1 gigachips per second.

送信電力をさらに所望する場合には、第3次から第7次の高調波を用いることができる。これにより、送信PSDプロフィール93になる。PSDプロフィール92とPSDプロフィール93とは共に、おおむね平らな形状であることに留意されたい。PSDプロフィール92とPSDプロフィール93とは共に、所定の、あるいは所望のPSD振幅プロフィールマスク90に一致することにさらに留意されたい。従って、所望ならば、適切な次数を有する基準クロック周波数の多くの高調波を用いることにより、所定のPSDプロフィールに一致する特定の出力電力プロフィールで通信システムを実施することができる。   If more transmission power is desired, third to seventh harmonics can be used. As a result, the transmission PSD profile 93 is obtained. Note that both the PSD profile 92 and the PSD profile 93 are generally flat in shape. Note further that both PSD profile 92 and PSD profile 93 match a predetermined or desired PSD amplitude profile mask 90. Thus, if desired, the communication system can be implemented with a specific output power profile that matches a given PSD profile by using many harmonics of a reference clock frequency with the appropriate order.

適切なクロック基準周波数と対応付けられた高調波とを用いて、特定のRF帯域またはスペクトラムを用いる他の装置と共存することができることに留意されたい。例えば、本発明による他の実施の形態では、PSDの高速データUWB送信が2.4GHzのISM帯域および5GHzのUNII帯域で動作するワイヤレス装置と共存するように、クロック基準パラメータと高調波キャリアとを選択する。   Note that the appropriate clock reference frequency and associated harmonics can be used to coexist with other devices that use a particular RF band or spectrum. For example, in another embodiment according to the present invention, clock reference parameters and harmonic carriers are combined so that PSD high-speed data UWB transmission coexists with wireless devices operating in the 2.4 GHz ISM band and the 5 GHz UNII band. select.

すなわち、このような実施の形態では、基準クロックは、約1.1GHzの周波数を有する。また、トランスミッタは、基準クロック速度約1.1GHzで変調したキャリア周波数として、基準クロック周波数(すなわち、それぞれ3.3GHzおよび4.4GHz)の第3次および第4次高調波を共に用いる。   That is, in such an embodiment, the reference clock has a frequency of about 1.1 GHz. Also, the transmitter uses both the third and fourth harmonics of the reference clock frequency (ie, 3.3 GHz and 4.4 GHz, respectively) as the carrier frequency modulated at a reference clock speed of approximately 1.1 GHz.

図10は、このような本発明の実施の形態の例示のPSDプロフィールを示す。送信PSDプロフィール101は、2.4GHzのISM帯域102と5GHzのUNII帯域103との間に適合して、所望のレベルの共存を満たす。通信システムはさらに、相対的に高速のデータ通信をサポートできることに留意されたい。例えば、10つのPNチップを用いて1データビットを構成する場合、得られるデータ速度は1秒当たり110メガビット(Mb/s)である。   FIG. 10 shows an exemplary PSD profile for such an embodiment of the present invention. The transmit PSD profile 101 fits between the 2.4 GHz ISM band 102 and the 5 GHz UNII band 103 to meet the desired level of coexistence. Note that the communication system can also support relatively high speed data communication. For example, if one PN chip is used to configure one data bit, the resulting data rate is 110 megabits per second (Mb / s).

信号高調波は、キャリアの相対位相について選択可能な、所望の設計上の自由度 を付加することもできる。例えば、第3次および第4次高調波を用いる本発明による通信システムでは、おおむね時間信号x(t)、つまりキャリア高調波の合計を次のように表す。
x(t)=sin(2π・3・ft)+sin(2π・4・ft+φ)
ここで、frは基準クロック周波数を表し、φは選択可能な、あるいは0〜2πラジアンの間の所定の位相角を示す。本発明による例示の実施の形態では、本発明の説明による利点を理解する当業者が周知のように、フィルタを用いて位相角を実施することもできることに留意されたい。
The signal harmonics can also add the desired design freedom that can be selected for the relative phase of the carrier. For example, in a communication system according to the present invention using third and fourth harmonics, the time signal x (t), that is, the sum of carrier harmonics is generally expressed as follows.
x (t) = sin (2π · 3 · fr t) + sin (2π · 4 · fr t + φ)
Here, fr represents the reference clock frequency, and φ represents a selectable or predetermined phase angle between 0 and 2π radians. It should be noted that in an exemplary embodiment according to the present invention, the phase angle can also be implemented using a filter, as is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the present description.

本発明による例示の実施の形態では所望ならば、0≦φ≦2πで、各種の値のφを用いることができることに留意されたい。図11Aは、本発明によるUWB通信システムにおけるトランスミッタの1サイクルの例示の出力信号121Aを示す。信号121Aは、φ=πに対応する。始点122と終点123とは、チップバウンダリに一致する。例えば、図4に示す信号421とチップ信号422と(PNジェネレータの出力信号)で図示される。   It should be noted that various values of φ can be used, if desired, in an exemplary embodiment according to the present invention, with 0 ≦ φ ≦ 2π. FIG. 11A shows an exemplary output signal 121A for one cycle of a transmitter in a UWB communication system according to the present invention. The signal 121A corresponds to φ = π. The start point 122 and the end point 123 coincide with the chip boundary. For example, a signal 421, a chip signal 422, and an output signal of the PN generator shown in FIG.

また、所望ならば、余弦を用いて出力信号x(t)を表すこともできる。すなわち、
(t)=cos(2π・3・ft)+cos(2π・4・ft+φ)
ここで、fは基準クロック周波数を表し、φは選択可能な、あるいは0〜2πラジアンの間の所定の位相角を示す(終点を含む)。図11Bは、本発明によるUWB通信システムにおけるトランスミッタの1サイクルの別の例示の出力信号121Bを示す。出力信号121Bは、始点122Bと終点123Bとを有する。
If desired, the output signal x (t) can also be expressed using a cosine. That is,
x i (t) = cos (2π · 3 · fr t) + cos (2π · 4 · fr t + φ)
Here, f r represents the reference clock frequency, phi represents a predetermined phase angle between the selectable or 0~2π radians (including the endpoints). FIG. 11B shows another exemplary output signal 121B for one cycle of a transmitter in a UWB communication system according to the present invention. The output signal 121B has a start point 122B and an end point 123B.

本発明の説明による利点を理解する当業者ならば、信号x(t)とx(t)とで直交信号を構成することがわかるだろう。従って、以下に述べるように、信号x(t)とx(t)とを用いて、直交位相シフト変調(QPSK)変調を実施することができる。 Those skilled in the art who understand the advantages of the description of the present invention will understand that the signals x (t) and x i (t) constitute an orthogonal signal. Accordingly, as described below, quadrature phase shift modulation (QPSK) modulation can be performed using signals x (t) and x i (t).

信号121Aおよび121Bは、それぞれの始点(すなわち、122A、122Bそれぞれ)と、それぞれの終点(すなわち、123A、123B)とで、相対的に小さな信号レベルを有している。本発明による例示の実施の形態では、これらの相対的に小さい信号レベルで、信号のオン、オフを切り換える。これにより、得られるスペクトラムを不要なものへと変えてしまうような、不完全な切換による切換移行を避けられるようになることに留意されたい。   Signals 121A and 121B have relatively small signal levels at their respective start points (ie, 122A and 122B) and at their respective end points (ie, 123A and 123B). In the exemplary embodiment according to the invention, these relatively small signal levels switch the signal on and off. It should be noted that this avoids switching transitions due to incomplete switching that would change the resulting spectrum to an unwanted one.

本発明による説明のための実施の形態では、すなわち、正弦波信号および/または余弦の信号の積算を構成する複合信号Sによる高調波キャリア表すこともできる。
S(t)=Σsin{2π・n・f・(t−s)}
ここで、積算は、所望の高調波nの範囲(すなわち、所望の高調波の最低の次数から最高の次数に渡る)に渡る。別の言い方では、複合信号Sは、選択した範囲nに渡る高調波キャリアの合計を構成する。また、余弦高調波を加えて直交UWB通信装置を実行することもできることに留意されたい。
In the illustrative embodiment according to the invention, it is also possible to represent a harmonic carrier with a composite signal S which constitutes the integration of a sine wave signal and / or a cosine signal.
S (t) = Σsin {2π · n · fr · (ts)}
Here, the integration extends over the range of the desired harmonic n (ie, from the lowest order to the highest order of the desired harmonic). In other words, the composite signal S constitutes the sum of the harmonic carriers over the selected range n. It should also be noted that an orthogonal UWB communication device can be implemented with cosine harmonics.

上述のように、実施の形態の中には、nは、3〜4の範囲とできる(所望の3.1GHz〜5.2GHzの周波数範囲で動作するUWB通信装置に対応する)。図12は、本発明による実施の形態における、n=3のいくつかの信号間のタイミングの関係を示す。各種の信号間のタイミングの関係を簡単に表すことができるように、信号139は基準クロック信号を含む。信号131は、上述の複合信号Sに対応する。信号132は、正弦波の信号を示し、複合信号131になる高調波である。基準クロック信号139は、正弦波の信号132の性の方向のゼロ交差に対応する。   As described above, in some embodiments, n can be in the range of 3-4 (corresponding to a UWB communication device operating in the desired frequency range of 3.1 GHz to 5.2 GHz). FIG. 12 shows the timing relationship between several signals of n = 3 in an embodiment according to the present invention. Signal 139 includes a reference clock signal so that timing relationships between the various signals can be easily represented. The signal 131 corresponds to the composite signal S described above. The signal 132 represents a sine wave signal and is a harmonic that becomes the composite signal 131. Reference clock signal 139 corresponds to the zero crossing in the sexual direction of sinusoidal signal 132.

時間変位sは、キャリア信号からのチッピング信号を相殺することに留意されたい。すなわち、時間変位sは、基準クロック信号139(または正弦波の信号132)とチッピング信号との間のオフセットとして現れる。   Note that the time displacement s cancels the chipping signal from the carrier signal. That is, the time displacement s appears as an offset between the reference clock signal 139 (or sine wave signal 132) and the chipping signal.

図12は、時間変位sのいくつかの値に対応する信号を示す。各時間変位sは、基準クロック信号139(または正弦波の信号132)と、チッピング信号133、チッピング信号134、チッピング信号135それぞれの1つとの間のオフセットを表す。特に、チッピング信号133は、ゼロの時間変位sに対応する。チッピング信号134およびチッピング信号135はそれぞれ、0.25および0.5の時間変位sを表す。   FIG. 12 shows signals corresponding to several values of the time displacement s. Each time displacement s represents an offset between the reference clock signal 139 (or sinusoidal signal 132) and one of each of the chipping signal 133, the chipping signal 134, and the chipping signal 135. In particular, the chipping signal 133 corresponds to a zero time displacement s. Chipping signal 134 and chipping signal 135 represent time displacements s of 0.25 and 0.5, respectively.

本発明の説明の利点を理解する当業者ならば、対称のために、負の値のsが、正の値のsと同じ結果になることがわかるであろう。従って、本発明の説明では、大きさs、つまり|s|について述べている。また、図12は説明のための一例としてチッピングシーケンス”101”を示しているが、本発明の説明による利点を理解する当業者が周知のように、おおむね所望のPNシーケンスを用いることができることに留意されたい。   Those skilled in the art who understand the advantages of the description of the present invention will appreciate that, due to symmetry, a negative value of s results in the same result as a positive value of s. Therefore, in the description of the present invention, the size s, that is, | s | is described. Further, FIG. 12 shows a chipping sequence “101” as an example for explanation. However, as is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the present invention, a desired PN sequence can be used. Please keep in mind.

図13は、本発明による説明のための実施の形態のPSDプロフィールをいくつか示す。PSDプロフィール143は、PNチッピングシーケンス133で乗算した信号131のパワースペクトル密度を示す。同様に、PSDプロフィール144は、PNチッピングシーケンス134で乗算した信号131のパワースペクトル密度に対応する。最後に、PSDプロフィール145は、PNチッピングシーケンス135で乗算した信号131のパワースペクトル密度を示す。   FIG. 13 shows several PSD profiles of an illustrative embodiment according to the present invention. PSD profile 143 shows the power spectral density of signal 131 multiplied by PN chipping sequence 133. Similarly, PSD profile 144 corresponds to the power spectral density of signal 131 multiplied by PN chipping sequence 134. Finally, PSD profile 145 shows the power spectral density of signal 131 multiplied by PN chipping sequence 135.

図13はまた、2.4GHzのISM帯域のバウンダリ146と、UNII帯域のバウンダリ147とを示す。2つの高調波では、時間変位の値|s|=0.25により、おおむね平らなPSDプロフィール144を生成する。本発明の説明の利点を理解する当業者ならば、しかしながら、所望ならば、約0.1〜約0.9の範囲の時間変位の値(s)を用いて、第3次および第4次高調波のおおむね同じPSDプロフィールを生成できることがわかるであろう。同様な方法で、所望ならば、他の時間変位sの値と適切な高調波部とを用いて、所望のあるいは所定のPSDプロフィールを有する通信システムを実施できる。   FIG. 13 also shows a boundary 146 for the 2.4 GHz ISM band and a boundary 147 for the UNII band. For the two harmonics, the time displacement value | s | = 0.25 produces a generally flat PSD profile 144. A person skilled in the art who understands the advantages of the description of the invention, however, uses third order and fourth order, if desired, using time displacement values (s) in the range of about 0.1 to about 0.9. It will be appreciated that approximately the same PSD profile of harmonics can be generated. In a similar manner, if desired, a communication system having a desired or predetermined PSD profile can be implemented using other time displacement s values and appropriate harmonics.

一例として、図14は、ますます多くの高調波を用いた本発明の例示の実施の形態に対応するPSDプロフィールのいくつかを示す。図14は、PSDプロフィール151と、PSDプロフィール152と、PSDプロフィール153とを含む。おおむね平らなPSDプロフィール151は、時間変位の値|s|=0.375を用いた、基本周波数から第7の高調波を含む信号に対応する。同様に、PSDプロフィール152は、時間変位の値|s|0.375を用いた、第2次から第7次の高調波を含む信号に関する。最後に、PSDプロフィール153は、時間変位の値|s|=0.375を用いた、第3から第7の高調波を含む信号に対応する。   As an example, FIG. 14 shows some of the PSD profiles corresponding to the exemplary embodiment of the present invention using more and more harmonics. FIG. 14 includes a PSD profile 151, a PSD profile 152, and a PSD profile 153. A generally flat PSD profile 151 corresponds to a signal from the fundamental frequency to the seventh harmonic using the time displacement value | s | = 0.375. Similarly, PSD profile 152 relates to signals containing second to seventh harmonics using time displacement values | s | 0.375. Finally, PSD profile 153 corresponds to a signal containing third to seventh harmonics with a time displacement value | s | = 0.375.

約0.1〜約0.9の間の時間変位sの値により、図14に示すPSDプロフィールと同様の、おおむね平らなPSDプロフィールを生成することに留意されたい。上述のように、PSDプロフィール(すなわち、最大PSD値に制約される)に一致しているが、多数の高調波を用いることにより、全送信または放射電力が増加することになる。   Note that values of time displacement s between about 0.1 and about 0.9 produce a generally flat PSD profile similar to the PSD profile shown in FIG. As described above, it matches the PSD profile (ie, constrained by the maximum PSD value), but using multiple harmonics will increase the total transmitted or radiated power.

本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、時間変位sを様々な方法で生成し、実施することができる。例えば、sを、トランスミッタ4のタイミングコントローラ42とレシーバ4のPNジェネレータ55とにおける、デジタル的に導出したクロックシフトとして実施することもできる。別の例として、トランスミッタ4のミキサ47のデジタル入力経路とレシーバ5のミキサ57とにおける物理的遅延線を用いることにより、所望のタイムシフトを実施することもできる。   The time displacement s can be generated and implemented in various ways, as is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention. For example, s may be implemented as a digitally derived clock shift in the timing controller 42 of the transmitter 4 and the PN generator 55 of the receiver 4. As another example, the desired time shift can be implemented by using a physical delay line in the mixer 47 digital transmitter path of the transmitter 4 and the receiver 5 mixer 57.

複合信号Sのフーリエ変換を計算することにより、図示のスペクトラムを得ることができる。すなわち、データパルスがおおむね矩形で、濾波されていない場合(例えば、図4に示すチッピング信号422)、PSDを以下のように得ることができる。   By calculating the Fourier transform of the composite signal S, the illustrated spectrum can be obtained. That is, if the data pulse is generally rectangular and not filtered (eg, the chipping signal 422 shown in FIG. 4), the PSD can be obtained as follows.

Figure 2006516369
ここで、fはチッピングクロック周波数を表し、nおよびnは用いる高調波の次数(すなわち、用いる高調波の範囲の上下のバウンダリ)に対応する。所望ならば、n〜nの範囲内の選択した高調波を除外してさらにスペクトラムを整形することもできることに留意されたい。図15は、この技術を適用した例を示す。
Figure 2006516369
Here, f r represents the chipping clock frequency, n 1 and n 2 harmonic order of used (i.e., the upper and lower boundary of the range of harmonics used) corresponding to. Note that if desired, the spectrum can be further shaped to exclude selected harmonics in the range of n 1 -n 2 . FIG. 15 shows an example in which this technique is applied.

図15を参照すると、PSDプロフィール161は、1.1GHzのクロックである第3次から第7次の高調波を用いた本発明による通信システムの実施の形態のパワースペクトル密度を示す。対照的に、PSDプロフィール162は、第5次から第7次の高調波を用いたシステムに対応する。その結果、後者のシステムにおけるPSDエネルギーはおおよそ5GHzを越える。   Referring to FIG. 15, PSD profile 161 shows the power spectral density of an embodiment of a communication system according to the present invention using third to seventh harmonics that are 1.1 GHz clocks. In contrast, PSD profile 162 corresponds to a system using fifth to seventh harmonics. As a result, the PSD energy in the latter system is approximately over 5 GHz.

第3の例として、PSDプロフィール163は第3次、第4次、第6次、第7次の高調波を用いたシステムに対応する。このシステムから第5次高調波を除外したことにより、5GHz〜6GHzの近傍にギャップを形成することになる。その結果、このシステムは、5GHzのUNII帯域で動作するシステムと効果的に共存できることになる。濾波を行って、図15に示すサイドローブのエネルギーを簡単に除去することができることに留意されたい。   As a third example, the PSD profile 163 corresponds to a system using third-order, fourth-order, sixth-order, and seventh-order harmonics. By excluding the fifth harmonic from this system, a gap is formed in the vicinity of 5 GHz to 6 GHz. As a result, this system can effectively coexist with a system operating in the 5 GHz UNII band. Note that filtering can easily remove the sidelobe energy shown in FIG.

図15に示すPSDプロフィールは、本発明による通信システムを説明するための実施の形態に対応する。選択したクロック周波数と共に、選択した高調波をうまく用いることにより、柔軟な方法で所定のPSDプロフィールを有する多種多様な通信システムを設計し、実施することができる。設計パラメータの選択(例えば、クロック周波数、部材、高調波の次数)は、所望の設計および性能仕様に基づくものであり、本発明の説明の利点を理解する当業者の知見に含まれる。   The PSD profile shown in FIG. 15 corresponds to an embodiment for explaining a communication system according to the present invention. By successfully using the selected harmonics along with the selected clock frequency, a wide variety of communication systems having a predetermined PSD profile can be designed and implemented in a flexible manner. The choice of design parameters (eg, clock frequency, component, harmonic order) is based on the desired design and performance specifications and is within the knowledge of those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention.

図16は、本発明による通信システムあるいは装置の他の例示の実施の形態のPSDプロフィールを示す。これらの実施の形態は、3.1GHzの放射がピークから少なくとも−10dB(図16に示す265として符号が付けられている)であるPSDマスクに一致している。また、このマスクは、10.6GHzの放射がピークから少なくとも−10dB(図16に示す266として符号が付けられている)であることを指定している。   FIG. 16 shows a PSD profile of another exemplary embodiment of a communication system or apparatus according to the present invention. These embodiments are consistent with PSD masks where 3.1 GHz radiation is at least -10 dB from the peak (labeled 265 as shown in FIG. 16). This mask also specifies that 10.6 GHz radiation is at least -10 dB from the peak (labeled 266 in FIG. 16).

UNII帯域267は、5.15GHzから約5.9GHzに渡る。図16は、用いる高調波の次数を別々に選択することに対応する4つのPSDプロフィール(それぞれプロフィール261、262、263、264と示す)を示す。4つのPSDプロフィールは全て、1.4GHzのベースバンドチッピング基準クロック周波数に対応する。また、PSDプロフィールは、基準クロック信号とチッピングシーケンスとの間(図13と、添えられている時間変位sの説明と、そのPSDプロフィールに対する作用とを参照のこと)の約0.375の時間変位sと仮定する。   The UNII band 267 extends from 5.15 GHz to about 5.9 GHz. FIG. 16 shows four PSD profiles (denoted as profiles 261, 262, 263, 264, respectively) corresponding to selecting the harmonic orders used separately. All four PSD profiles correspond to a baseband chipping reference clock frequency of 1.4 GHz. Also, the PSD profile is approximately 0.375 time displacement between the reference clock signal and the chipping sequence (see FIG. 13 and accompanying description of time displacement s and its effect on the PSD profile). Assume s.

上述のように、PSDプロフィール261、262、263、264は、用いる高調波の次数に対する様々な選択を示す。PSDプロフィール261は、チッピング基準クロックの第3次から第7次の高調波を用いる通信システムに対応する。従って、このようなシステムにより、3.1GHz〜10.6GHzの間の認可された帯域幅を効果的に占有する。   As mentioned above, PSD profiles 261, 262, 263, 264 show various choices for the harmonic order used. The PSD profile 261 corresponds to a communication system that uses the third to seventh harmonics of the chipping reference clock. Thus, such a system effectively occupies an authorized bandwidth between 3.1 GHz and 10.6 GHz.

PSDプロフィール262は、チッピング基準クロックの第3次、第5次、第6次、第7次の高調波を用いるシステムに対応する。すなわち、PSDプロフィール261に対応するシステムとは異なり、UMI帯域267と部分的に重複する第4次高調波を除外している。   PSD profile 262 corresponds to a system that uses the third, fifth, sixth, and seventh harmonics of the chipping reference clock. That is, unlike the system corresponding to the PSD profile 261, the fourth harmonic that partially overlaps the UMI band 267 is excluded.

PSDプロフィール263に対応するシステムは、チッピング基準クロックの第3次から第6次高調波を用いている。従って、このシステムは高次の高調波を用いないことにより、相対的により高い周波数を除外している。   The system corresponding to the PSD profile 263 uses the third to sixth harmonics of the chipping reference clock. Therefore, this system excludes relatively higher frequencies by not using higher order harmonics.

PSDプロフィール264は、チッピング基準クロックの第3次、第5次、第6次の高調波を用いる通信システムに関する。このシステムでは、UNII帯域267と一部重複する第4次高調波を除外している。このシステムでは、以下に詳細に述べるように、その動作モードをPSDプロフィール261とPSDプロフィール262との間、あるいは、PSDプロフィール263とPSDプロフィール264との間で切り換えることができる。   The PSD profile 264 relates to a communication system using third, fifth, and sixth harmonics of the chipping reference clock. In this system, the fourth harmonic that partially overlaps with the UNII band 267 is excluded. In this system, its operating mode can be switched between PSD profile 261 and PSD profile 262 or between PSD profile 263 and PSD profile 264, as described in detail below.

次の表1は、PSDプロフィール261、262、263、264に対応するシステムで用いられる高調波の概要である。   Table 1 below summarizes the harmonics used in the system corresponding to PSD profiles 261, 262, 263, 264.

Figure 2006516369
上述のように、本発明の例示の実施の形態による通信システムは、マルチモード動作を含む。このようなシステムでは、所望のあるいは所定の条件または刺激に基づき、ある動作モードから別の動作モードに切り換えることができる。図3を参照すると、コントローラ入力信号40により、トランスミッタ4におけるモード切換が可能になる。コントローラ入力信号40、トランスミッタ4、すなわち、タイミングコントローラ42の状態により、本発明の説明の利点を理解する当業者に明らかな方法で、基準クロックサイクルに対するチッピング持続時間を決定する。
Figure 2006516369
As mentioned above, the communication system according to the exemplary embodiment of the present invention includes multi-mode operation. In such a system, it is possible to switch from one operating mode to another based on a desired or predetermined condition or stimulus. Referring to FIG. 3, the controller input signal 40 allows mode switching in the transmitter 4. The state of the controller input signal 40, transmitter 4, ie timing controller 42, determines the chipping duration for the reference clock cycle in a manner apparent to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention.

本発明による通信システムにより、所望ならば、事実上任意の刺激に応じて、モード切換を行うことができる。例えば、システムユーザがマニュアルでモードを選択することにより、モード切換を行わせる。別の例として、例えば、所定の、あるいは選択したシステムイベントに応じて、モード切換を自動的に行うこともできる。   With the communication system according to the present invention, mode switching can be performed in response to virtually any stimulus, if desired. For example, the mode switching is performed by the system user manually selecting the mode. As another example, mode switching can be performed automatically in accordance with, for example, a predetermined or selected system event.

別の例として、モード切換を半自動的に行うこともできるが、フラグが付けられたイベントまたはユーザの注意を引くイベントに応じてユーザがマニュアルで選択することになる。他の実施の形態では、内部または外部の変数あるいは数量、例えば時間により、モード切換を制御する。あるいは、通信システムが受信したリモート信号により、動作モードを切り換えることもできる。   As another example, mode switching can be performed semi-automatically, but the user manually selects according to the flagged event or the event that attracts the user's attention. In other embodiments, mode switching is controlled by internal or external variables or quantities, such as time. Alternatively, the operation mode can be switched by a remote signal received by the communication system.

さらに別の例として、各種の本発明の実施の形態による通信システムおよび装置により、所望の1帯域または複数の帯域において無線信号エネルギーを検出することに応じて、モードを切り換えることもできる。例えば、UNII帯域に無線信号エネルギー存在することを検出したことに応じて(5.15GHz〜5.85GHzの間)、本発明によるUWB通信装置またはシステムにより、その送信が所定のスペクトラムデータを有するように、その動作モードを切り換えることができる。新しい動作モードは、当該の特定の帯域において動作する全装置による干渉を除去し、低減し、最小限にするようなPSDプロフィールに対応する。例えば、新しいPSDプロフィールは、図15に示すPSDプロフィール163を構成する。   As yet another example, modes can be switched by various communication systems and devices according to embodiments of the present invention in response to detecting radio signal energy in one or more desired bands. For example, in response to detecting the presence of radio signal energy in the UNII band (between 5.15 GHz and 5.85 GHz), the UWB communication device or system according to the present invention causes the transmission to have predetermined spectrum data. In addition, the operation mode can be switched. The new mode of operation corresponds to a PSD profile that eliminates, reduces and minimizes interference from all devices operating in that particular band. For example, the new PSD profile constitutes the PSD profile 163 shown in FIG.

従って、このようなシステムにおいてモード切換の刺激とは、特定の帯域内で、または特定の周波数または複数の周波数で動作する、UNII帯域装置といった装置からのRF信号の存在を検出することである。通信システムまたは装置の存在は、干渉を除去したり最小限にしたりするように、例えば、影響を受けた周波数範囲または帯域で送信エネルギーとなるような高調波構成要素を除外することにより、切換モードを構成する。このような特徴により、UMI無線装置といった、既存の無線周波数帯域で動作する装置と共存する手段を、さらに提供する。   Thus, the mode switching stimulus in such a system is to detect the presence of an RF signal from a device such as a UNII band device operating within a specific band or at a specific frequency or frequencies. The presence of a communication system or device is switched mode so as to eliminate or minimize interference, e.g. by eliminating harmonic components that result in transmission energy in the affected frequency range or band. Configure. Such a feature further provides means for coexisting with a device operating in an existing radio frequency band, such as a UMI radio device.

上記の例は、どのように動作モードをきりかえるかというサンプリングだけを構成していることに留意されたい。本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、所望の設計および性能仕様により、モード切換のための他の技術や機構を用いることができる。また、所望ならば、これらの技術を本発明による通信システムおよび装置の各種の実施の形態に適用することもできる。   Note that the above example only constitutes a sampling of how to switch between operating modes. Other techniques and mechanisms for mode switching can be used as desired by those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention, depending on the desired design and performance specifications. If desired, these techniques can also be applied to various embodiments of the communication system and apparatus according to the present invention.

図17は、モード切換を組み込んだ通信システムについての本発明による例示の実施の形態を示す。高速データ通信UWB通信システム11は、内部電力源112(例えば、バッテリまたは他の電力源)を有するトランシーバ111を含む。システム11はまた、内部電力源114(例えば、バッテリまたは他の電力源)を有する第2のトランシーバ113を含む。システム11におけるモード切換は、システムが内部電力源で動作しているか、あるいは外部電力源で動作しているかにより行われる(図17には明示せず)。   FIG. 17 shows an exemplary embodiment according to the present invention for a communication system incorporating mode switching. High speed data communication UWB communication system 11 includes a transceiver 111 having an internal power source 112 (eg, a battery or other power source). System 11 also includes a second transceiver 113 having an internal power source 114 (eg, a battery or other power source). Mode switching in the system 11 is performed depending on whether the system is operating with an internal power source or an external power source (not explicitly shown in FIG. 17).

システム11が内部電力源112と内部電力源114とを用いる場合、特定のPSDプロフィールに一致するモードで動作することができる。例えば、図8に示すPSDマスク81である。このモードは例えば、屋内でのシステム動作に対応する。屋内で動作する間システム11は、他のシステムと起こりうる干渉がより少ないので、屋内動作に対応するPSDマスク81は、より緩和した要件を有することができる。   When system 11 uses internal power source 112 and internal power source 114, it can operate in a mode that matches a particular PSD profile. For example, the PSD mask 81 shown in FIG. This mode corresponds to, for example, indoor system operation. Because the system 11 has less potential interference with other systems while operating indoors, the PSD mask 81 corresponding to indoor operation may have more relaxed requirements.

逆に言えば、システム11が(トランシーバ111へのポート115を介して供給したり、トランシーバ113へのポート116を介して供給したりして)外部電力を用いる場合、異なるPSDプロフィールに一致する別のモードで動作することができる。例えば、図8に示すPSDマスク82である。第2のモードは例えば、屋外でのシステム動作に対応する。従って、動作モードを切換ることにより、本発明によるUWB通信システムは、より厳格な屋外でのPSDマスクに適合し、さらに、屋内動作中は、より緩和したPSDマスクに一致することができる。   Conversely, if the system 11 uses external power (provided via port 115 to transceiver 111 or via port 116 to transceiver 113), the system 11 will not match another PSD profile. Can operate in any mode. For example, the PSD mask 82 shown in FIG. The second mode corresponds to, for example, outdoor system operation. Therefore, by switching the operation mode, the UWB communication system according to the present invention can be adapted to a stricter outdoor PSD mask and moreover match a more relaxed PSD mask during indoor operation.

モードを切り換えるには、システム11が外部電力の印加を検知して、トリガ信号をトランスミッタのコントローラ入力40に供給する(図3を参照のこと)。これに応じて、図8を参照して上述したように、タイミングコントローラ42と高調波ジェネレータ49とが所定のタイミングパラメータを調整して、所望のPSDプロフィールを生成する。類似の動作がトランシーバのレシーバ回路で発生する。また、コンパニオントランシーバまたは対応するトランシーバが同様に、レシーバ回路が受信する特定のPSDプロフィールに応じて、そのトランスミッタ回路とレシーバ回路とのパラメータを調整する。   To switch modes, the system 11 detects the application of external power and provides a trigger signal to the transmitter controller input 40 (see FIG. 3). In response, as described above with reference to FIG. 8, the timing controller 42 and the harmonic generator 49 adjust predetermined timing parameters to generate a desired PSD profile. Similar operation occurs in the receiver circuit of the transceiver. The companion transceiver or corresponding transceiver also adjusts its transmitter and receiver parameters according to the particular PSD profile received by the receiver circuit.

図17は1対のトランシーバを示しているが、所望ならば、別のシステムではトランシーバとレシーバ、あるいはトランスミッタまたはレシーバを含むことができることに留意されたい。本発明の説明による利点を理解する当業者が周知のように、このようなシステムでのモード切換は、上述のように同様の技術や機構を用いて行う。   Although FIG. 17 shows a pair of transceivers, it should be noted that other systems may include a transceiver and receiver, or a transmitter or receiver, if desired. As is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the present description, mode switching in such systems is performed using similar techniques and mechanisms as described above.

本発明の別の面は、チッピング信号422内のパルス整形に関する(便宜上図18に転載する)。チッピング信号422は、おおむね矩形のパルスを含む。その結果、次の周知の正弦関数によりおおよそ与えられるチップの周波数領域におけるスペクトラムをおおむね得ることができる。   Another aspect of the present invention relates to pulse shaping in the chipping signal 422 (reproduced in FIG. 18 for convenience). The chipping signal 422 includes a generally rectangular pulse. As a result, the spectrum in the frequency domain of the chip which is roughly given by the following known sine function can be obtained.

Figure 2006516369
(チップは、信号422の縦セグメントの間、あるいは信号222のゼロ交差の間の時間における距離に対応する。)ミキサ47での乗算演算により、そのスペクトラムを周波数領域内に移動させ、スペクトラムのコピーを信号421に存在する各高調波信号(高調波ジェネレータ49の出力信号)で調心する。
Figure 2006516369
(The chip corresponds to the distance in time between the vertical segments of signal 422 or the zero crossing of signal 222.) The multiplication operation at mixer 47 moves the spectrum into the frequency domain and copies the spectrum. Is aligned with each harmonic signal (output signal of the harmonic generator 49) present in the signal 421.

上記の説明では、おおむね矩形のパルスを有するチッピング信号(例えば、チッピング信号422)を仮定しているが、所望ならば他のパルスの形を用いることもできる。例えば、パルスがより”丸い”形状であってもよい。   While the above description assumes a chipping signal having a generally rectangular pulse (eg, chipping signal 422), other pulse shapes may be used if desired. For example, the pulse may have a more “round” shape.

より”丸い”パルス形状の一例は、ガウスインパルスでる。数学的に、ガウスインパルスs(t)を次のように表す。   An example of a more “round” pulse shape is a Gaussian impulse. Mathematically, the Gaussian impulse s (t) is expressed as follows:

Figure 2006516369
ここで、tは時間を表し、τはパルス幅を定義するパラメータを表す。フーリエ変換s(t)を用いることにより、周波数領域内のスペクトラムの形状を得ることができる。数学的に、フーリエスペクトラムs(t)を次のように表すことができる。
Figure 2006516369
Here, t represents time and τ represents a parameter defining the pulse width. By using the Fourier transform s (t), the shape of the spectrum in the frequency domain can be obtained. Mathematically, the Fourier spectrum s (t) can be expressed as:

Figure 2006516369
上記の関係を用いて、周波数f(例えば1.1GHz)に対応するパルス幅を設計することができる。大きさS(f)は、所望の量(例えば、10log[S(f)]=−10dB)により、基準値を下回る。この技術により、τに対する設計値を生成し、次にs(t)を評価できるようになる。
Figure 2006516369
Using the above relationship, a pulse width corresponding to the frequency f B (eg, 1.1 GHz) can be designed. The size S (f) falls below the reference value by a desired amount (for example, 10 log [S (f B )] = − 10 dB). This technique makes it possible to generate a design value for τ and then evaluate s (t).

図18は、一例としてのガウスインパルスを示すことに留意されたい。本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、所望ならば、他の形状を用いることもできる。例えば所望ならば、図12に示す台形のチッピング信号133、チッピング信号134、チッピング信号135を用いることもできる。   Note that FIG. 18 shows an exemplary Gaussian impulse. Other shapes can be used if desired, as is well known to those of ordinary skill in the art who understand the benefit of the description of the invention. For example, if desired, a trapezoidal chipping signal 133, a chipping signal 134, and a chipping signal 135 shown in FIG. 12 can be used.

また、相対的に高周波数を有する信号(高調波信号)と混合する前にパルスを整形または濾波することにより、これらの相対的に高周波数でパルス設計または整形することを避けることに留意されたい。濾波信号の場合、PSDを次のように得ることができる。   Also note that by shaping or filtering the pulses before mixing with signals having higher frequencies (harmonic signals), avoiding pulse design or shaping at these higher frequencies. . For the filtered signal, the PSD can be obtained as follows.

Figure 2006516369
ここで、p(t)はデータ信号を濾波したベースバンドを表す。一例として、図18に示す1つのチップのチッピングシーケンス222等のガウス濾波信号がある。また、複数の高調波を用いることにより、整形パルスを周波数領域内に移動して、移動したものを所望の高調波キャリアで調心することができることに留意されたい。
Figure 2006516369
Here, p (t) represents a baseband obtained by filtering the data signal. An example is a Gaussian filtered signal such as the single chip chipping sequence 222 shown in FIG. It should also be noted that by using multiple harmonics, the shaped pulse can be moved into the frequency domain and the moved can be centered with the desired harmonic carrier.

図18は、+1および−1振幅スイングを有するチッピングシーケンス422とチッピングシーケンス222とを示すが、本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、他のスイングを用いることもできる。例えば、所望ならば、+1.0や、−1の振幅のスイングを用いるチッピングシーケンスを実施することもできる。   Although FIG. 18 shows a chipping sequence 422 and a chipping sequence 222 having +1 and −1 amplitude swings, other swings can be used as is well known to those skilled in the art who understand the benefits of the description of the present invention. For example, if desired, a chipping sequence using a swing with an amplitude of +1.0 or -1 can be implemented.

所望ならば、本発明による通信システムおよび装置における各種の変調方法および技術を用いることができる。例えば、本発明の例示の実施の形態では、従来の直交位相シフト変調(QPSK)システムに類似した技術を用いることができる。本発明による他の例示の実施の形態では、オフセットQPSK(OQPSK)に類似した技術を用いることができる。   If desired, various modulation methods and techniques in the communication system and apparatus according to the present invention can be used. For example, in an exemplary embodiment of the invention, techniques similar to conventional quadrature phase shift modulation (QPSK) systems can be used. In other exemplary embodiments according to the present invention, techniques similar to offset QPSK (OQPSK) may be used.

特に、QPSKを用いる実施の形態では、2組の高調波として関連する信号が直交関係を有するように、2つの自由度が要求される2つの高調波キャリアを用いる。特に、2つの基準クロックの間に位相差があり、高調波ジェネレータ線の一方においてさらに位相遅れがあると、2つの所望の自由度が形成される。2つの高調波キャリアを用いる本発明によるQPSK様のUWBシステムは、BPSK様システムのデータ速度の2倍のデータ速度になる所望の特性を有しているが、所定の、あるいは所望の基準に一致している基本的に平らなPSDプロフィールをやはり有している。   In particular, in the embodiment using QPSK, two harmonic carriers requiring two degrees of freedom are used so that signals related as two sets of harmonics have an orthogonal relationship. In particular, if there is a phase difference between the two reference clocks and a further phase lag in one of the harmonic generator lines, two desired degrees of freedom are formed. A QPSK-like UWB system according to the present invention using two harmonic carriers has the desired characteristic of a data rate twice that of the BPSK-like system, but is consistent with a given or desired standard. It also has a basically flat PSD profile.

直交高調波キャリアを変調する2つのデータストリームの間に半分のチップ長オフセットをさらに設けることにより、OQPSKシステムを形成する。このようなOQPSKシステムは、QPSKシステムのPSDプロフィールに対して平滑化した、所望のPSDスペクトラムまたはプロフィール特性を有している。   An OQPSK system is formed by further providing a half chip length offset between the two data streams modulating the quadrature harmonic carrier. Such OQPSK systems have the desired PSD spectrum or profile characteristics smoothed to the PSD profile of the QPSK system.

図20は、説明のための実施の形態におけるOQPSKUWB信号のセットの波形の一例を示す。信号2110は、図11Aに示す信号等の正弦波の高調波を含むが、信号2130は図11Bに示す信号のように余弦の高調波を含む。データ信号2120に依存しないで、データストリーム2120は信号2110の極性を変え、データストリーム2140は信号2130の極性を変える。   FIG. 20 shows an example of a waveform of a set of OQPSKKUWB signals in the illustrative embodiment. Signal 2110 includes sinusoidal harmonics, such as the signal shown in FIG. 11A, while signal 2130 includes cosine harmonics, such as the signal shown in FIG. 11B. Regardless of the data signal 2120, the data stream 2120 changes the polarity of the signal 2110 and the data stream 2140 changes the polarity of the signal 2130.

また、信号2130の最大エンベロープ値2135が信号2110の最小エンベロープ値2115におおむね対応するように、信号2130は信号2110の右側に時間で移動する。また、直交を維持するには、信号2110のゼロ交差が信号2130の個別の信号ピークに対応する。逆に言えば、信号2130のゼロ交差は、信号2110の各ピークに対応する。   Also, the signal 2130 moves in time to the right side of the signal 2110 so that the maximum envelope value 2135 of the signal 2130 roughly corresponds to the minimum envelope value 2115 of the signal 2110. Also, to maintain orthogonality, the zero crossing of signal 2110 corresponds to the individual signal peak of signal 2130. Conversely, the zero crossing of signal 2130 corresponds to each peak of signal 2110.

信号2150は、直交信号2110と2130との合計を表す。本発明の説明による利点を理解する当業者ならば、複合信号のピーク対平均値が信号2110または信号2130のいずれかのピーク対平均値よりも小さいことがわかるであろう。この特性により、より平滑化したPSDプロフィールが得られ、規制制限レベルに対する’安全’余裕度がより少ない電力レベルでRF送信が可能になる。   Signal 2150 represents the sum of quadrature signals 2110 and 2130. Those skilled in the art who understand the benefits of the description of the present invention will appreciate that the peak-to-average value of the composite signal is less than the peak-to-average value of either signal 2110 or signal 2130. This characteristic results in a smoother PSD profile and allows RF transmission at a power level with less 'safety' margin with respect to regulatory restriction levels.

本発明による他の実施の形態では、差動位相シフト変調(DPSK)方法を用いることができる。本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、本発明によるトランスミッタを、例えば図3に示すトランスミッタ4に変更して、DPSK信号を生成することができる。トランスミッタ4は、次のようにDPSK信号を生成する。図3を参照すると、トランスミッタ4はデータ入力44でデータを受信する。従来のDPSKと同様に、トランスミッタ4はデータを差動的に符号化する。すなわち、トランスミッタ4は、データストリーム内で変化するようにデータを符号化する。   In other embodiments according to the present invention, a differential phase shift modulation (DPSK) method may be used. As is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the present invention, the transmitter according to the present invention can be changed, for example, to the transmitter 4 shown in FIG. 3 to generate the DPSK signal. The transmitter 4 generates a DPSK signal as follows. Referring to FIG. 3, transmitter 4 receives data at data input 44. Similar to conventional DPSK, the transmitter 4 encodes data differentially. That is, the transmitter 4 encodes the data to change within the data stream.

例えば、シーケンスがバイナリ”1”ビットで開始すると仮定する。次のビットが”1”の場合は、トランスミッタ4はその前に”0”を送信したことを示す(変化なし)。一方、”0”がもともとの”1”に続いている場合は、トランスミッタ4は”1”を符号化する。従って、トランスミッタ4は、1から−1(または−1から1)への変化をバイナリ”1”として符号化する。逆に言えば、トランスミッタ4は、ビット対ビット変化(例えば、1のあとに1が続いたり、−1の後に−1が続いたりする)についてはバイナリ”0”として符号化することはない。上記の説明からわかるように、mビットを送信するには、m+1ビット(開始ビットの後にmビットのデータが続く)を送信する。なぜなら、入力データビットにおける変化により、データを符号化するからである。   For example, assume that the sequence starts with a binary “1” bit. When the next bit is “1”, it indicates that the transmitter 4 has transmitted “0” before that (no change). On the other hand, if “0” follows the original “1”, the transmitter 4 encodes “1”. Therefore, the transmitter 4 encodes the change from 1 to -1 (or -1 to 1) as binary "1". Conversely, the transmitter 4 does not encode a bit-to-bit change (eg, 1 followed by 1 or −1 followed by −1) as binary “0”. As can be seen from the above description, to transmit m bits, m + 1 bits (m bits of data follow the start bit) are transmitted. This is because data is encoded by changes in input data bits.

図3を参照すると、データバッファ43は、上述の差動符号化を行う。PNジェネレータ45は、1つのデータビットに対するチップ数に等しい遅延または時間Dに対応付けられるチップシーケンスを生成する。時間遅延Dは、一例示の実施の形態における1つのチップ時間とすることができ、別の説明のための実施の形態におけるビットの符号化シーケンスを構成することができる(例えば、Dは1つのデータビットに対応付けられるチップ数とすることができる)。別の言い方では、1チップ当たり(2つのチップが開始する間の時間)、または1ビット当たり(2つのビットが開始する間の時間)の時間遅延Dを用いることができる。時間遅延Dの選択にかかわらず、このシステムではDを一定に保つようにする。   Referring to FIG. 3, the data buffer 43 performs the above-described differential encoding. The PN generator 45 generates a chip sequence associated with a delay or time D equal to the number of chips for one data bit. The time delay D may be one chip time in one exemplary embodiment and may constitute an encoded sequence of bits in another illustrative embodiment (eg, D is one It can be the number of chips associated with a data bit). In other words, a time delay D per chip (time between the start of two chips) or per bit (time between the start of two bits) can be used. Regardless of the choice of time delay D, the system keeps D constant.

本発明による例示の実施の形態では、バーカコードまたはシーケンスを用いることにより、チップシーケンスを生成する。各チップシーケンスは、周知のバーカシーケンスの1つに長さが等しい。好ましくは、トランスミッタ4は、13、11、または7の長さのバーカシーケンスを用いるが、本発明の説明を理解する当業者が周知のように、所望ならば、他のバーカシーケンスを用いてチップシーケンスを生成することもできる。次の表2に周知のバーカコードを記載する。   In an exemplary embodiment according to the present invention, a chip sequence is generated by using a Barker code or sequence. Each chip sequence is equal in length to one of the well-known Barker sequences. Preferably, the transmitter 4 uses a 13, 11, or 7 length barker sequence, but as is well known to those skilled in the art to understand the description of the invention, other barker sequences may be used if desired. A sequence can also be generated. Table 2 below lists the well-known Barker codes.

Figure 2006516369
当業者が理解するように、表2のコードシーケンスを逆にしたものもやはりバーカコードを構成する。また、記載のコードシーケンスを逆にしたもの(すなわち、1を−1で置換したり、この逆で得たりしたコードシーケンス)がバーカコードである。
Figure 2006516369
As will be appreciated by those skilled in the art, the reverse of the code sequence in Table 2 also constitutes a Barker code. Further, a bar code is obtained by reversing the described code sequence (that is, a code sequence obtained by replacing 1 with -1 or obtained by reversing the code sequence).

本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、バーカコードを用いるよりもむしろ、他の種類のコードを用いることもできることに留意されたい。例えば、所望ならば、カサミコードを用いることが得きる。他の例としては、アダマールコード、ウォルシュコード、相互相関特性が低いコードを含む。   It should be noted that other types of codes can be used rather than using Barker codes, as is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the present description. For example, if desired, a scissor cord can be used. Other examples include Hadamard codes, Walsh codes, and codes with low cross-correlation characteristics.

PNジェネレータ45は、バーカシーケンスを用いてデータバッファ43から得た各ビットを乗算する。従って、信号424(データ/PNコンバイナ46の出力信号)は、バーカシーケンスまたはバーカシーケンスを逆にしたもの(すなわち、表2のコードシーケンスを−1で乗算して得たもの)のいずれかを構成する。例えば、PNジェネレータが長さ11のバーカコードを用いると仮定する場合、時間または遅延Dは、11のチップの長さに等しい。別の例として、図12は、1つのチップ時間を示す。これは、図6に示すバーカチップ(信号1562)と関連し、長さ4のバーカコードに関連する)。   The PN generator 45 multiplies each bit obtained from the data buffer 43 using the Barker sequence. Thus, the signal 424 (data / PN combiner 46 output signal) constitutes either a Barker sequence or the inverse of the Barker sequence (ie, obtained by multiplying the code sequence of Table 2 by -1). To do. For example, assuming that the PN generator uses a length 11 Barker code, the time or delay D is equal to the length of 11 chips. As another example, FIG. 12 shows one chip time. This is associated with the barker chip (signal 1562) shown in FIG. 6 and associated with a length 4 barker code).

図19は、DPSK信号を受信するのに適した本発明による差動レシーバの例示の実施の形態19を示す。レシーバ19は、アンテナ910と、ミキサ916と、インテグレータ918と、サンプルアンドホールド920と、アナログデジタル変換器(ADC)922とを含む。レシーバ19はオプションとしてアンプ912とアンプ914とを含むこともできる。   FIG. 19 shows an exemplary embodiment 19 of a differential receiver according to the present invention suitable for receiving a DPSK signal. The receiver 19 includes an antenna 910, a mixer 916, an integrator 918, a sample and hold 920, and an analog-digital converter (ADC) 922. The receiver 19 can optionally include an amplifier 912 and an amplifier 914.

アンテナ910は、差動符号化信号を受信する。アンプ912は、受信信号を増幅し、得られる信号をミキサ916およびアンプ914の入力の1つに供給する。遅延素子916を介して、アンプ916の出力信号(用いられている場合には)は、ミキサ916の別の入力に接続している。   The antenna 910 receives a differentially encoded signal. Amplifier 912 amplifies the received signal and provides the resulting signal to one of the inputs of mixer 916 and amplifier 914. Through delay element 916, the output signal of amplifier 916 (if used) is connected to another input of mixer 916.

遅延素子916が供給する時間遅延Dは、1ビット時間に等しい。従って、ミキサ916は、受信信号を時間Dで遅延したものにより、受信信号を乗算する。(上述の)信号の差動符号化により、レシーバ19がバイナリ”1”を受信する際に、受信信号を遅延したもののビットサインは変化する。   The time delay D supplied by the delay element 916 is equal to 1 bit time. Therefore, the mixer 916 multiplies the reception signal by the reception signal delayed by time D. Due to the differential encoding of the signal (described above), when the receiver 19 receives binary “1”, the bit sign of the delayed received signal changes.

ミキサ916の出力からインテグレータ918に供給する。ミキサ916の出力は、逆のバーカシーケンスで乗算した表2の+1バーカシーケンスを構成する。従って、インテグレータ918の出力でバーカコードの長さに渡る負の方向に向かう電圧が得られる。サンプルアンドホールド920により、信号が閾値と交差する際に、インテグレータ918の出力信号をサンプルする。サンプルアンドホールド920により、サンプリングした信号をADC922に供給する。ADC922は、出力データビットを生成する。   The output from the mixer 916 is supplied to the integrator 918. The output of the mixer 916 constitutes the +1 Barker sequence of Table 2 multiplied by the reverse Barker sequence. Therefore, a voltage in the negative direction over the length of the Barker code is obtained at the output of the integrator 918. Sample and hold 920 samples the output signal of integrator 918 when the signal crosses the threshold. The sampled signal is supplied to the ADC 922 by the sample and hold 920. The ADC 922 generates output data bits.

説明のための実施の形態では、長さの積分は時間Dであることに留意されたい。しかしながら設計および性能仕様に基づき、本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、長い、あるいは短い時間期間を用いることもできる。   Note that in the illustrative embodiment, the integral of length is time D. However, based on the design and performance specifications, longer or shorter time periods may be used, as is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention.

オプションのアンプ912とオプションのアンプ914とにより、所望ならば、リニアアンプまたは制限アンプのいずれかを構成することもできる。さらにアンプ914を用いて、遅延素子916の損失を補償することもできる。また、図19に示すアンプ912を遅延素子916の後に配置できることにも留意されたい。   The optional amplifier 912 and the optional amplifier 914 can constitute either a linear amplifier or a limiting amplifier if desired. Furthermore, the amplifier 914 can be used to compensate for the loss of the delay element 916. It should also be noted that the amplifier 912 shown in FIG. 19 can be placed after the delay element 916.

本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、様々な方法で遅延素子916を実施することができる。例えば、相対的に簡単な遅延素子は、電気的長さDの送信線の長さを含む。このような装置を実施する様々な方法で、同軸線、プリントストリップライン、あるいはマイクロストリップの長さを用いることができる。   The delay element 916 can be implemented in a variety of ways, as will be appreciated by those skilled in the art who understand the advantages of the present description. For example, a relatively simple delay element includes a transmission line length of electrical length D. The length of the coaxial line, print strip line, or microstrip can be used in various ways to implement such an apparatus.

アンプ912とアンプ914とを制限アンプとして実施することにより、ミキサ916に対する設計要求が緩和される。本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、ミキサ916は様々な構造および回路を有することができる。例えば、所望ならば、ミキサ916は、受動リングダイオードミキサ、あるいは4クワドラントマルティプライアを構成することもできる。   By implementing the amplifier 912 and the amplifier 914 as limiting amplifiers, design requirements for the mixer 916 are eased. The mixer 916 can have a variety of structures and circuits, as is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the present description. For example, if desired, the mixer 916 can comprise a passive ring diode mixer or a four quadrant multiplier.

従来のDPSKシステムでは、データビットは1データビットの長さに等しい長さDを構成する。このようなシステムでは、キャリアの位相(0またはπ/2ラジアン)をビットレートで変調する。対照的に、本発明による通信システムあるいは装置では、従来のシステムにおけるキャリアの代わりに高調波ウエーブレットのバーカ符号化シーケンス(例えば、図6に示す)を用いている。本発明による通信システムあるいは装置は、ウエーブレットの極性(すなわち、+1または−1)でチップレートを変調する。また、これらはチップシーケンスをビットレートで極性変調する。従って、従来のDPSKシステムとは対照的に、本発明による通信システムおよび装置では、ビット時間(図6に示す信号563を参照)はウエーブレットの符号化シーケンスを含む。   In a conventional DPSK system, the data bits constitute a length D equal to the length of one data bit. In such a system, the phase of the carrier (0 or π / 2 radians) is modulated at the bit rate. In contrast, a communication system or apparatus according to the present invention uses a harmonic wavelet Barker encoding sequence (eg, as shown in FIG. 6) instead of a carrier in a conventional system. The communication system or apparatus according to the present invention modulates the chip rate with the polarity of the wavelet (ie, +1 or −1). They also modulate the polarity of the chip sequence at the bit rate. Thus, in contrast to a conventional DPSK system, in a communication system and apparatus according to the present invention, the bit time (see signal 563 shown in FIG. 6) includes a wavelet encoding sequence.

レシーバ19と対応付けられた回路とで、さらに機能を実行することに留意されたい。本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、例えば、このような回路は、データビットを復元し、チップシーケンスのタイミングを復元し、信号品質に応じてインテグレータ918の積分時間を微調整する。   Note that further functions are performed by the circuitry associated with the receiver 19. As known to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the present invention, for example, such a circuit restores the data bits, restores the timing of the chip sequence, and reduces the integration time of the integrator 918 depending on the signal quality. Make fine adjustments.

上述の例示の実施の形態では、各データビットを長さNの拡散コードに対応付けることに留意されたい。すなわち、長さN=2、3、4、5、7、11、13のバーカコードを用いることができる。従って、Nつのチップを1つのデータビットに対応付けることができる。一例として、長さ7のバーカコード(上記の表2を参照)、シーケンス111−1−11−1を用いることにより、”1”を送信することができる。同様に、シーケンス−1−1−111−11を用いることにより、”0”を送信することができる(すなわち、前のシーケンスの各数字を−1で乗算して得たシーケンス)。   Note that in the exemplary embodiment described above, each data bit is associated with a length N spreading code. That is, barber codes having lengths N = 2, 3, 4, 5, 7, 11, and 13 can be used. Therefore, N chips can be associated with one data bit. As an example, “1” can be transmitted by using the length 7 Barker code (see Table 2 above) and the sequence 111-1-11-1. Similarly, by using the sequence 1-1-111-11, "0" can be transmitted (that is, a sequence obtained by multiplying each digit of the previous sequence by -1).

本発明による他の実施の形態では、1つのビットの符号化に必要なものより長い長さのコードを用いることができる。これにより、利点がいくつか得られる。まず、得られる信号のスペクトラムが、白色ノイズ(すなわち、スペクトラム”白さ”の利点)により類似するようになる。   In other embodiments according to the invention, codes longer than those required for encoding one bit can be used. This provides several advantages. First, the spectrum of the resulting signal becomes more similar to white noise (ie, the advantage of spectrum “whiteness”).

第2に、このようなコードを用いてチャネル化を行うことができる。より長いコードは、相対的に数多くのほぼ直交するファミリーメンバーを有する。このようなファミリーメンバーを用いることにより、各種の記号(すなわち、ビット群)を表して、より効果的なチャネル化を行うことができる。   Second, channelization can be performed using such codes. Longer codes have a relatively large number of nearly orthogonal family members. By using such family members, it is possible to represent various symbols (that is, bit groups) and perform more effective channelization.

一例として、TIA−95符号分割多元接続(CDMA)により生成されたPNシーケンスを用いることができる。このようなシーケンスは、32、768チップ長である。チャネルと記号とを、(例えば、排他的論理和演算を用いて)PNシーケンスを(チッピングレートで)アダマールコードまたはウォルシュコードを用いて乗算することにより(すなわち、当業者が理解するように1111111100000000、1111000011110000、1100110011001100等の繰り返しシーケンスで)定義することもできる。従って、チップ群は、一意に記号またはチャネルを定義する。このような技術により、コード長32,767を利用して相対的に平滑なスペクトラムを有する信号が得られる。   As an example, a PN sequence generated by TIA-95 code division multiple access (CDMA) can be used. Such a sequence is 32,768 chips long. By multiplying the channel and the symbol (eg, using an exclusive-or operation) with a PN sequence (at a chipping rate) using a Hadamard code or a Walsh code (ie, 1111111100000000, as those skilled in the art will understand, It can also be defined (with a repeating sequence such as 1111000011110000, 1100110011001100, etc.). Thus, a chip group uniquely defines a symbol or channel. With such a technique, a signal having a relatively smooth spectrum can be obtained using the code lengths 32,767.

相対的に長いコードを用いてチャネル化を行うことの他に、所望ならば、時間分割多重化および空間分割多重化(指向性アンテナ技術を用いてリンクを分離すること)等の他の技術を用いることもできる。このような技術は、本発明の説明の利点を理解する当業者の知見に含まれる。   In addition to channeling using relatively long codes, other techniques such as time division multiplexing and space division multiplexing (separate links using directional antenna techniques) if desired It can also be used. Such techniques are within the knowledge of those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention.

上述のように、本発明による実施の形態において送信データを符号化ことのほかに、所望ならば、誤り訂正符号化(ECC)を行うことができる。例えば、所望ならば、ECCを図3に示すデータ入力44に適合する。このようなコードの多くは本技術に存在し、本発明の説明による利点を理解当業者が周知のように、これらを本発明による通信システムおよび装置に適合することができる。このようなコードには、BCHコード、リード・ソロモンコード、ハミングコードが含まれる。   As described above, in addition to encoding transmission data in an embodiment according to the present invention, error correction coding (ECC) can be performed if desired. For example, if desired, the ECC is adapted to the data input 44 shown in FIG. Many of such codes exist in the art and can be adapted to the communication system and apparatus according to the present invention, as those skilled in the art will appreciate the benefits of the description of the present invention. Such codes include BCH codes, Reed-Solomon codes, and Hamming codes.

上述のように、キャリア信号(例えば、図2に示すキャリア信号21)は、正弦波のキャリア信号、あるいは非正弦波のキャリア信号を構成することができる。図21は、非正弦波のキャリア信号に対応する信号波形の例をいくつか示す。図21は、チップ2022の繰り返しパターン”1010”を含む。信号2021は、チップの”1010”繰り返しパターンに対応する。図21に示すように、信号2021は、任意の長さのギャップ2023を(もちろん信号2022のパラメータを有する)そのセグメントの間に有する。   As described above, the carrier signal (for example, the carrier signal 21 shown in FIG. 2) can constitute a sine wave carrier signal or a non-sine wave carrier signal. FIG. 21 shows some examples of signal waveforms corresponding to non-sinusoidal carrier signals. FIG. 21 includes a repeated pattern “1010” of the chip 2022. Signal 2021 corresponds to the “1010” repeating pattern of the chip. As shown in FIG. 21, the signal 2021 has a gap 2023 of any length between its segments (of course having the parameters of the signal 2022).

本発明の別の面は、複数の別々に変調した高調波信号(例えば、クロック周波数等の任意の周波数の高調波)に関する。すなわち、本発明による通信装置では、同じデータストリーム、あるいは別々にそれぞれ(またはセット)の異なるデータストリームのいずれかで、各種の高調波信号を変調することができる。従って、効果的なデータ速度は、高調波信号を変調する全データ速度の合計を構成する。   Another aspect of the invention relates to a plurality of separately modulated harmonic signals (eg, harmonics of any frequency such as a clock frequency). That is, in the communication apparatus according to the present invention, various harmonic signals can be modulated with either the same data stream or different (or set) different data streams. Thus, the effective data rate constitutes the sum of all data rates that modulate the harmonic signal.

また、所望ならば、各高調波信号を選択的にイネーブルあるいはオンすることができる。別の言い方では、高調波信号を別々に構成することができる。ある構成では、高調波信号を同時にオンまたはイネーブルしない。要するに、所望ならば、1つの高調波信号または周波数から別の高調波信号または周波数を、時間の関数として期待する。   Also, if desired, each harmonic signal can be selectively enabled or turned on. In other words, the harmonic signals can be configured separately. In some configurations, the harmonic signals are not turned on or enabled simultaneously. In short, if desired, one harmonic signal or frequency is expected as a function of time from one harmonic signal or frequency.

高調波信号を選択的にオンすることにより構成することは、通信装置またはシステムに非常に大きな利点がある。通信装置またはシステムは、符号化を用いることなく、マルチパス干渉が存在する中で動作することができる。すなわち、このような装置またはシステムは、各高調波信号(上述の実施の形態でおこなわれるように)を変調する信号を符号化することなく、マルチパス作用が存在する環境で動作する。ことにもちろん留意されたい。所望ならば、やはり符号化を用いることもできるが、マルチパス干渉の作用を抑制するためにこれを行う必要はない。   Configuring by selectively turning on the harmonic signal has a tremendous advantage in the communication device or system. A communication device or system can operate in the presence of multipath interference without the use of coding. That is, such a device or system operates in an environment where there is a multipath effect without encoding the signal that modulates each harmonic signal (as done in the above embodiments). Of course, please note. If desired, encoding can still be used, but this need not be done to suppress the effects of multipath interference.

マルチパス干渉の作用を抑制するために、本発明による通信装置またはシステムでは、任意の高調波周波数またはチャネルの1つのインパルスを送信して、次に送信する前にそのチャネルのマルチパスエコーが減衰するのをを待つ。例えば、任意の環境におけるマルチパス干渉が25nsの遅延拡散を有すると仮定する。従って、マルチパスが減衰するので、次のインパルスまたは信号(高調波信号と信号チップまたは1データビットを有するビットとの積)を受信する前のエコーは約20nsの時間である。   In order to suppress the effects of multipath interference, a communication device or system according to the present invention transmits an impulse of any harmonic frequency or channel and attenuates the multipath echo of that channel before transmitting the next. Wait for you to do. For example, assume that multipath interference in any environment has a delay spread of 25 ns. Thus, since the multipath is attenuated, the echo before receiving the next impulse or signal (the product of the harmonic signal and the signal chip or bit with one data bit) is about 20 ns time.

複数の高調波信号(すなわち、2つ以上の高調波)または周波数を用いることにより、複数のデータビットを送信することができる。すなわち、第1次高調波信号の周波数に関する第1のデータビットを送信し、そして第2次高調波信号の周波数に関する第2のデータビットを送信し、第N次高調波信号を用いるなら、最後のデータビット(つまり、データビットN)を送信するまでこれを繰り返す。所望ならば、このサイクルを繰り返すこともできる。   By using multiple harmonic signals (ie, two or more harmonics) or frequencies, multiple data bits can be transmitted. That is, if the first data bit related to the frequency of the first harmonic signal is transmitted and the second data bit related to the frequency of the second harmonic signal is transmitted and the Nth harmonic signal is used, This is repeated until the next data bit (ie, data bit N) is transmitted. This cycle can be repeated if desired.

任意の高調波信号を用いる次の送信の間の遅延により、1つの送信からのエコーが当該高調波信号を用いる次の送信と干渉しないように、マルチパスエコーを減衰させることができる。要するに、任意の高調波周波数を用いて次に送信する前に、十分な数の周波数と時間との組み合わせが存在するという事実を利用する。マルチパスエコーは、減衰した周波数に多く存在する。また、送信周波数の間隔を十分にあけることにより、別の高調波周波数に関する送信で、1つの高調波周波数のマルチパスエコーからの干渉を低減することができる。   The delay between subsequent transmissions using any harmonic signal can attenuate the multipath echo so that echoes from one transmission do not interfere with subsequent transmissions using that harmonic signal. In short, it takes advantage of the fact that there are a sufficient number of frequency and time combinations before the next transmission with any harmonic frequency. Many multipath echoes exist at attenuated frequencies. Further, by sufficiently separating the transmission frequencies, it is possible to reduce interference from multipath echoes of one harmonic frequency in transmission related to another harmonic frequency.

図22は、別々に変調した高調波信号を用いる、本発明によるトランスミッタ2200の例示の実施の形態を示す。図22に示す破線は、相対的に低い周波数で動作する回路を、相対的に高周波数で動作する他の回路から分離していることを示すことに留意されたい。所望ならば、より低い周波数の回路を1つのICに含めることもでき、より高い周波数の回路を別のICに含めることもできる。   FIG. 22 shows an exemplary embodiment of a transmitter 2200 according to the present invention that uses separately modulated harmonic signals. Note that the dashed lines in FIG. 22 indicate that a circuit operating at a relatively low frequency is separated from other circuits operating at a relatively high frequency. If desired, lower frequency circuitry can be included in one IC, and higher frequency circuitry can be included in another IC.

基準クロック41は、所望の周波数を用いて信号を生成する。例えば、周波数foscで正弦波を生成する。様々な方法で、本発明の説明による利点を理解する当業者の知見に含まれる各種の技術を用いることにより、基準クロック41を実施することができる。 The reference clock 41 generates a signal using a desired frequency. For example, a sine wave is generated at a frequency f osc . The reference clock 41 can be implemented in a variety of ways by using various techniques included in the knowledge of those skilled in the art who understand the benefits of the present description.

基準クロック41は、高調波ジェネレータ2220に接続している。クロック信号に基づいて、基準クロック41から受信して、高調波ジェネレータ2220がクロック基準41の周波数の第m次高調波信号を生成する。例えば、任意のaクロック周波数fosc、つまり高調波ジェネレータ2220の出力の第2次高調波信号は周波数2・foscを有し、m番目の高調波信号がおおむね周波数m・foscを有するというように、以下同様である。 The reference clock 41 is connected to the harmonic generator 2220. Based on the clock signal, received from the reference clock 41, the harmonic generator 2220 generates the m th harmonic signal of the frequency of the clock reference 41. For example, an arbitrary a clock frequency f osc , that is, the second harmonic signal output from the harmonic generator 2220 has a frequency of 2 · fosc , and the mth harmonic signal generally has a frequency of m · fosc. The same applies to the following.

所望ならば、トランスミッタ2200が動作する間に、mを変えることができることに留意されたい。すなわち、1データビット当たりでmを変化させるか、チップ毎を基準として変化させる。mを変化させることにより、任意の周波数を有する所望の高調波信号を生成することができる。従って、m=3を用いるなら、第3次高調波を、m=9を用いるなら、第9次高調波を生成することができ、以下同様である。   Note that m can be varied while transmitter 2200 is operating, if desired. That is, m is changed per data bit or is changed on a chip-by-chip basis. By changing m, a desired harmonic signal having an arbitrary frequency can be generated. Accordingly, if m = 3 is used, the third harmonic can be generated, and if m = 9, the ninth harmonic can be generated, and so on.

本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、上述の高調波ジェネレータ49と同様に、高調波ジェネレータ2220を様々な方法で実施することができる。一例として、周波数シンセサイザを用いることができる。周波数シンセサイザの制御信号(例えば、制御電圧)を変えることにより、周波数シンセサイザの出力周波数を変えることができる。従って、所望ならば、所望のmの値に対応する制御信号のレベルを印加することにより、所望の高調波を生成することができる。   As is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the present description, similar to the harmonic generator 49 described above, the harmonic generator 2220 can be implemented in various ways. As an example, a frequency synthesizer can be used. By changing the control signal (eg, control voltage) of the frequency synthesizer, the output frequency of the frequency synthesizer can be changed. Therefore, if desired, a desired harmonic can be generated by applying a level of the control signal corresponding to the desired value of m.

高調波ジェネレータ2220は、基準クロックに対して同期して高調波信号を生成する。様々な回路および技術を用いて、1つ以上の高調波を基準クロックに同期することができる。このような回路および技術は、上述の本発明の説明の利点を理解する当業者の知見に含まれる。   The harmonic generator 2220 generates a harmonic signal in synchronization with the reference clock. Various circuits and techniques can be used to synchronize one or more harmonics to the reference clock. Such circuitry and techniques are within the knowledge of those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention described above.

トランスミッタ2200はまた、信号整形回路2218とミキサ2202とを含む。所望ならば、信号整形回路2218とミキサ2202とを用いて、以下に詳細に述べるように、データ信号2206を整形(あるいは濾波)することができる。このオプションを用いる実施の形態では、ミキサ2202が整形したデータパルスを構成する出力信号2208を生成する。   The transmitter 2200 also includes a signal shaping circuit 2218 and a mixer 2202. If desired, the data shaping circuit 2218 and the mixer 2202 can be used to shape (or filter) the data signal 2206 as described in detail below. In the embodiment using this option, the output signal 2208 constituting the data pulse shaped by the mixer 2202 is generated.

トランスミッタ2200はまた、ミキサ2204とアンテナ48とを含む。出力信号2208は、ミキサ2204の一方の入力に供給する。高調波ジェネレータ2220の出力信号2210は、ミキサ2204のもう一方の入力に供給する。ミキサ2204の出力信号は、変調したRF信号2212を構成する。アンテナ48は、ミキサ2204から変調したRF信号2212を受信し、送信媒体に伝搬する。   The transmitter 2200 also includes a mixer 2204 and an antenna 48. Output signal 2208 is provided to one input of mixer 2204. The output signal 2210 of the harmonic generator 2220 is supplied to the other input of the mixer 2204. The output signal of the mixer 2204 constitutes a modulated RF signal 2212. The antenna 48 receives the modulated RF signal 2212 from the mixer 2204 and propagates it to the transmission medium.

mの値を変えることにより、トランスミッタ2200をミキサ2202の出力信号2208のヘテロダイン動作周波数(整形したデータパルス)にして、別のRF周波数にできることに留意されたい。すなわち、mの値を時間の関数に変えることにより、上述のように、トランスミッタ2200の出力周波数を時間の関数として各種の周波数にホップする。本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、mの値を様々な方法で変えることができる。例えば、所望ならば、コントローラ(明示せず)を用いて、mの値を選択するなど、トランスミッタ2200の各種の機能を制御することができる。   Note that by changing the value of m, the transmitter 2200 can be made to a heterodyne operating frequency (shaped data pulse) of the output signal 2208 of the mixer 2202 to another RF frequency. That is, by changing the value of m to a function of time, as described above, the output frequency of the transmitter 2200 is hopped to various frequencies as a function of time. The value of m can be varied in various ways, as is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the present description. For example, if desired, various functions of transmitter 2200 can be controlled, such as selecting the value of m using a controller (not explicitly shown).

本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、所望ならば、整数または非整数(例えば、分数)のmの値を用いることができる。従って、一般に、所望ならば、整数または非整数のmの値を用いることにより、ミキサ2202の出力信号2208の動作周波数を導出することができる。別の言い方では、ミキサ2202の出力信号2208の動作周波数は、クロック信号の整数の高調波を(構成できるが)構成する必要はない。むしろ、いずれの所望の、あるいは任意の方法におけるクロック周波数に関する。例えば、クロック周波数は、出力信号2208の動作周波数の分数を構成することができる。また、本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、分数Mシンセサイザ等の、周波数シンセサイザを用いて、このような動作周波数を生成することができる。   As is well known to those skilled in the art of understanding the description of the invention, integer or non-integer (eg, fractional) values of m can be used if desired. Thus, in general, the operating frequency of the output signal 2208 of the mixer 2202 can be derived if desired by using an integer or non-integer value of m. In other words, the operating frequency of the output signal 2208 of the mixer 2202 need not constitute (but can constitute) an integer number of harmonics of the clock signal. Rather, it relates to the clock frequency in any desired or arbitrary manner. For example, the clock frequency can constitute a fraction of the operating frequency of the output signal 2208. Such operating frequencies can also be generated using a frequency synthesizer, such as a fractional M synthesizer, as is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the present description.

また、所望ならば、知能信号または情報信号を様々な方法で変調してデータ信号2206を生成することができる。説明として、上述のように本技術でわかるように、BPSK変調、直交振幅変調(QAM)、QPSK変調等をかけることができる。本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、変調方法の選択は、特定の実施する例の設計および性能仕様による。   Also, if desired, the intelligence signal or information signal can be modulated in various ways to generate the data signal 2206. As described above, as can be understood from the present technology as described above, BPSK modulation, quadrature amplitude modulation (QAM), QPSK modulation, or the like can be applied. As is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention, the choice of modulation method depends on the design and performance specifications of the particular implementation.

図23は、別々に変調した高調波信号を受信するための、本発明によるレシーバ2300の例示の実施の形態を示す。レシーバ2300は、アンテナ58と、ミキサ2314と、ミキサ2316と、インテグレータ/サンプラ(インテグレータ/サンプルアンドホールド)2303と、コントローラ2306と、ベースバンドテンプレートジェネレータ2312と、位相同期ループ(PLL)2319と、高調波ジェネレータ2220とを含む。   FIG. 23 shows an exemplary embodiment of a receiver 2300 according to the present invention for receiving separately modulated harmonic signals. The receiver 2300 includes an antenna 58, a mixer 2314, a mixer 2316, an integrator / sampler (integrator / sample and hold) 2303, a controller 2306, a baseband template generator 2312, a phase locked loop (PLL) 2319, a harmonic Wave generator 2220.

アンテナ58は、RF信号を受信して、ミキサ2314の一方の入力に供給する。ミキサ2316の出力信号は、ミキサ2314の第2の入力を構成する。ベースバンドテンプレートジェネレータ2312は、ミキサ2316の一方の入力を構成するテンプレート信号を生成する。高調波ジェネレータ2220の出力は、ミキサ2316の第2の入力を構成する。   The antenna 58 receives the RF signal and supplies it to one input of the mixer 2314. The output signal of mixer 2316 constitutes the second input of mixer 2314. Baseband template generator 2312 generates a template signal that constitutes one input of mixer 2316. The output of harmonic generator 2220 constitutes the second input of mixer 2316.

ベースバンドテンプレートジェネレータ2312の出力は、トランスミッタ2200の信号整形回路2218の出力に整合する(図22を参照)。ベースバンドテンプレートジェネレータ2312は、その出力をPLL2319の制御下で生成する。レシーバ2300内のフィードバックを用いて、PLL2319は第1の出力信号である基準信号2322を生成し、ベースバンドテンプレートジェネレータ2312に供給する。   The output of the baseband template generator 2312 matches the output of the signal shaping circuit 2218 of the transmitter 2200 (see FIG. 22). Baseband template generator 2312 generates its output under the control of PLL 2319. Using the feedback in the receiver 2300, the PLL 2319 generates a reference signal 2322 that is a first output signal and supplies the reference signal 2322 to the baseband template generator 2312.

レシーバ2300が所望のRF信号と同期すると、基準信号2322はRF信号の対応するトランスミッタで用いられる基準信号と同様に構成する。例えば、図22、図23を参照すると、レシーバ2300がトランスミッタ220による信号送信を同期すると、基準信号2322は、クロック基準41が生成する基準信号と同じ信号を生成する(図22を参照)。すなわち、PLL2319は、周波数foscを有するように、基準信号2322を生成する。 When receiver 2300 is synchronized with the desired RF signal, reference signal 2322 is configured similarly to the reference signal used in the corresponding transmitter of the RF signal. For example, referring to FIGS. 22 and 23, when the receiver 2300 synchronizes signal transmission by the transmitter 220, the reference signal 2322 generates the same signal as the reference signal generated by the clock reference 41 (see FIG. 22). That, PLL2319 is to have a frequency f osc, and generates a reference signal 2322.

PLL2319は、高調波ジェネレータ2220に供給する周波数foscを有する第2の出力信号2328を生成する。高調波ジェネレータ2220は、上述のように、図22に示すトランスミッタ2200に関連して動作する。従って、高調波ジェネレータ2220は、高調波信号を、周波数m・foscを有するミキサ2316に供給する。 The PLL 2319 generates a second output signal 2328 having a frequency f osc that is supplied to the harmonic generator 2220. Harmonic generator 2220 operates in conjunction with transmitter 2200 shown in FIG. 22 as described above. Therefore, the harmonic generator 2220, a harmonic signal, and supplies to the mixer 2316 with a frequency m · f osc.

上述のように、ミキサ2316の出力は、ミキサ2314の一方の入力に供給する。レシーバ2300は、ミキサ2314の出力を用いて、ミキサ2316の出力がアンテナ58から受信したRF信号と整合するように、PLL2319を含むフィードバックループを制御する。制御ループは、インテグレータ/サンプラ2303と、コントローラ2306と、PLL2319とを含む。   As described above, the output of mixer 2316 is supplied to one input of mixer 2314. Receiver 2300 uses the output of mixer 2314 to control the feedback loop including PLL 2319 so that the output of mixer 2316 matches the RF signal received from antenna 58. The control loop includes an integrator / sampler 2303, a controller 2306, and a PLL 2319.

ミキサ2314の出力は、インテグレータ/サンプラ2303の入力に供給するレシーバ2300が受信するデータ値により、インテグレータ/サンプラ2303は2つの電圧レベルのうちの1つをその出力として供給する。例えば、レシーバ2300がバイナリゼロを受信する場合、インテグレータ/サンプラ2303の出力は負の電圧を構成する。逆に言えば、レシーバ2300がバイナリ1を受信する場合には、インテグレータ/サンプラ2303は正の電圧をその出力として供給する。   The output of the mixer 2314 provides one of the two voltage levels as its output, depending on the data value received by the receiver 2300 that is supplied to the input of the integrator / sampler 2303. For example, if receiver 2300 receives binary zeros, the output of integrator / sampler 2303 constitutes a negative voltage. Conversely, when receiver 2300 receives binary 1, integrator / sampler 2303 provides a positive voltage as its output.

インテグレータ/サンプラ2303の出力は、コントローラ2306の入力に供給する。コントローラ2306は、インテグレータ/サンプラ2303から受信する電圧レベルにより、データ値を生成する。例えば、インテグレータ/サンプラ2303の出力に存在する正の電圧に応じて、コントローラ2306が所望のデジタルレベルを有するバイナリ1ビットを生成することができる。   The output of integrator / sampler 2303 is supplied to the input of controller 2306. The controller 2306 generates a data value according to the voltage level received from the integrator / sampler 2303. For example, in response to a positive voltage present at the output of the integrator / sampler 2303, the controller 2306 can generate a binary 1 bit having a desired digital level.

コントローラ2306が、所望ならば、データ信号の濾波、整形等を行うことができることに留意されたい。コントローラ2306はまた、フィードバック制御信号2325をPLL2319に供給するので、PLL2319が生成する信号の周波数に影響を与える。また、コントローラ2306が、mの値を決定して、その値を高調波ジェネレータ2220に供給する。   Note that the controller 2306 can perform filtering, shaping, etc. of the data signal if desired. Controller 2306 also provides feedback control signal 2325 to PLL 2319, thus affecting the frequency of the signal generated by PLL 2319. In addition, the controller 2306 determines the value of m and supplies the value to the harmonic generator 2220.

上述のように、高調波ジェネレータ2220は、その出力としてPLL2319の出力信号2328の第m次高調波を生成する。mの値のシーケンスをレシーバとトランスミッタとの時間の関数として決定することに留意されたい。動作中は、レシーバとトランスミッタとは、所定のシーケンスにより、各種のmの値を用いる。   As described above, the harmonic generator 2220 generates the m-th harmonic of the output signal 2328 of the PLL 2319 as its output. Note that the sequence of values of m is determined as a function of receiver and transmitter time. During operation, the receiver and transmitter use various values of m according to a predetermined sequence.

所望ならば、フィードバックループをレシーバ2300内で様々な方法で実施することができることに留意されたい。本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、実施方法の選択は、設計および性能仕様や特性等の多数の要因による。本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、フィードバックループは、ベースバンドテンプレートジェネレータ2312を用いて、同期機構を構成して送信信号(すなわち、テンプレートレシーバまたは整合するテンプレートレシーバ)を受信する。   Note that the feedback loop can be implemented in receiver 2300 in various ways, if desired. As will be appreciated by those skilled in the art who understand the advantages of the description of the present invention, the choice of implementation depends on a number of factors such as design and performance specifications and characteristics. As known to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the present invention, the feedback loop uses the baseband template generator 2312 to configure the synchronization mechanism to transmit the signal (ie, template receiver or matching template receiver). Receive.

上述のように、mの値を変えることにより、本発明による通信装置およびシステムでは各種の周波数チャネルを用いることができる。また、mの値を時間の関数として変えることにより、これらのチャネルを時間の関数として用いて変化させる。従って、本発明による通信装置およびシステムのチャネル周波数プランとチャネルタイミングプランとを指定することができる。周波数およびチャネルタイミングプランを変えることにより、所望ならば、多種多様の通信装置およびシステムを設計して実施することができる。   As described above, various frequency channels can be used in the communication apparatus and system according to the present invention by changing the value of m. Also, changing these values as a function of time by changing the value of m as a function of time. Accordingly, the channel frequency plan and channel timing plan of the communication apparatus and system according to the present invention can be specified. By varying the frequency and channel timing plan, a wide variety of communication devices and systems can be designed and implemented if desired.

次の表3は、本発明による通信装置またはシステムの説明のための実施の形態におけるチャネル周波数およびタイミングプランの例を示す。   Table 3 below shows an example of the channel frequency and timing plan in the illustrative embodiment of the communication apparatus or system according to the present invention.

Figure 2006516369
表3の例は、6つのチャネルを用いる通信装置またはシステムに対応する。また、装置あるいはシステムは、それぞれ8nsの持続時間の6つの時間スロットを用る。従って、時間スロットは、48nsのインターバルで繰り返す。用いられる高調波は、第28次高調波から第38次高調波の範囲である。別の言い方では、mは、28から38の範囲である。125MHzのクロック基準周波数を用いると、チャネルは周波数3.50GHz〜4.75GHzの範囲となる。
Figure 2006516369
The example in Table 3 corresponds to a communication device or system that uses six channels. The device or system also uses 6 time slots, each with a duration of 8 ns. Therefore, the time slot repeats at an interval of 48 ns. The harmonics used range from the 28th harmonic to the 38th harmonic. In other words, m ranges from 28 to 38. With a clock reference frequency of 125 MHz, the channel is in the frequency range of 3.50 GHz to 4.75 GHz.

すなわち、時間t=0で、m=30は高調波周波数3.75GHzに対応する。この周波数はチャネル2に対応する。後の8ナノ秒、t=8nsでは、m=34は周波数4.25GHzに対応し、これはチャネル4に対応する。以下同様である。表3の第2列に示す周波数は、オンまたはイネーブル高調波信号の(すなわち、トランスミッタが変調して送信した)周波数を示す。   That is, at time t = 0, m = 30 corresponds to a harmonic frequency of 3.75 GHz. This frequency corresponds to channel 2. In the latter 8 nanoseconds, t = 8 ns, m = 34 corresponds to a frequency of 4.25 GHz, which corresponds to channel 4. The same applies hereinafter. The frequencies shown in the second column of Table 3 indicate the frequencies of the on or enable harmonic signal (ie, the transmitter has modulated and transmitted).

所望ならば、チャネルとそれらの対応する周波数とを様々な方法で配列することができることに留意されたい。表3に対応する実施の形態では、時間スロットに対応するチャネル周波数を、近傍時間スロットからできる限り離して選択しようとすることもできる。表3を参照すると、少なくとも2つの時間スロットの時間(すなわち、16ns)により、近傍チャネルを分離することに留意されたい。チャネルと周波数とタイミングプランとをこのように選択することにより、チャネル間の干渉を低減したり、最小になるようにしたりする。チャネル分離を増したり、最大にしたりして、マルチパス干渉の減衰を促進する。   Note that the channels and their corresponding frequencies can be arranged in various ways, if desired. In the embodiment corresponding to Table 3, it is also possible to select the channel frequency corresponding to the time slot as far as possible from the neighboring time slots. Referring to Table 3, note that the neighboring channels are separated by the time of at least two time slots (ie, 16 ns). By selecting the channel, frequency, and timing plan in this way, interference between channels is reduced or minimized. Increase or maximize channel separation to help attenuate multipath interference.

しかしながら、所望ならば、本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、表3のチャネルプランを用いるよりもむしろ、他の多くのチャネル、周波数、時間スロット、高調波数を有する、多種多様の他の装置あるいはシステムを用いることもできることに留意されたい。所望のシステム性能および設計仕様により、チャネルと周波数とタイミングプランとを用いて、マルチパス阻止性能を向上させて、チャネル化を行い、ある通信システム内に複数のユーザを適応させることができる。   However, if desired, it has many other channels, frequencies, time slots, harmonics, rather than using the channel plan of Table 3, as is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention. Note that a wide variety of other devices or systems may be used. Depending on the desired system performance and design specifications, channels, frequencies and timing plans can be used to improve multipath blocking performance, channelize and adapt multiple users within a communication system.

いずれの任意のチャネル周波数とタイミングプランとにより、本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、所望ならば、様々な変調方法を用いることができる。変調方法の例として、BPSK、QPSK、8−QAM、16−QAMがある。チャネルと用いる変調技術の種類とを選択することにより、通信システムあるいは装置の全データ速度に影響を与える。   Depending on any arbitrary channel frequency and timing plan, various modulation methods can be used if desired, as is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention. Examples of modulation methods include BPSK, QPSK, 8-QAM, and 16-QAM. Selecting the channel and the type of modulation technique used affects the overall data rate of the communication system or device.

次の表4は、用いるチャネルの例と、各種の変調技術に対するスループット(メガビット1秒当たり)の得られるおよそのデータ速度とを示す。   Table 4 below shows examples of channels used and the approximate data rate that can be achieved for throughput (megabits per second) for various modulation techniques.

Figure 2006516369
表4に示すような6つのチャネルを用いるよりもむしろ、所望ならば、もっと少ない数のチャネルを用いることができることに留意されたい。本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、チャネル数と用いる変調技術との選択は、システム性能および設計仕様や考え方等の要因による。
Figure 2006516369
Note that a smaller number of channels can be used if desired, rather than using six channels as shown in Table 4. As is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the present invention, the choice of the number of channels and the modulation technique used depends on factors such as system performance and design specifications and concepts.

また、表4は、1チャネル当たり約500MHz帯域幅のUWBシステムに対応する。所望ならば、本発明の考えを他の帯域幅を有する様々なUWBシステムに応用することができる。帯域幅500MHzは、米国連邦通信委員会施行規則、47連邦施行規則パート15でUWBと定義される最小帯域幅に対応する。   Table 4 also corresponds to a UWB system with a bandwidth of about 500 MHz per channel. If desired, the idea of the present invention can be applied to various UWB systems with other bandwidths. A bandwidth of 500 MHz corresponds to the minimum bandwidth defined as UWB in US Federal Communications Commission Enforcement Rules, 47 Federal Enforcement Rules Part 15.

表4は、パルス繰り返しレートが約20.83MHzのシステムに対応することにさらに留意されたい。このパルス繰り返し速度は、48ナノ秒毎に1/48ns(約20.83MHz)パルス繰り返し速度で送信される8ナノ秒の長さのパルス(1サイクルが125MHzの基準)に対応する。   Note further that Table 4 corresponds to a system with a pulse repetition rate of about 20.83 MHz. This pulse repetition rate corresponds to a pulse of 8 nanoseconds that is transmitted at a 1/48 ns (about 20.83 MHz) pulse repetition rate every 48 nanoseconds (one cycle is 125 MHz reference).

”Est.E/N(dB)”と表示されている表4の最後の行は、ノイズが存在する各送信ビットに用いられる推定またはおよそのエネルギーを表す。表4を参照すると、記載の変調方法は、BPSK変調がノイズ密度比に対し1ビット当たりのエネルギーが最低量である(約0.1%のビットエラーレートに対し7dB)が、全データスループットが最低でもある。逆に言えば、16−QAMがノイズ密度比に対し1ビット当たりのエネルギーが最も高い(約0.1%のビットエラーレートに対し16dB)が、全データスループットは最も高い(BPSKより約8時間高い)。おおむね、変調方法が複雑になればなるほど、ノイズが存在する指定のビットエラーレートを有するビットを送信するのに用いられるエネルギーレベルがますます高くなる。 The last row of Table 4 labeled “Est. E b / N 0 (dB)” represents the estimated or approximate energy used for each transmitted bit in which noise is present. Referring to Table 4, the described modulation method shows that the BPSK modulation has the lowest amount of energy per bit relative to the noise density ratio (7 dB for a bit error rate of about 0.1%), but the total data throughput is It is also the lowest. Conversely, 16-QAM has the highest energy per bit for the noise density ratio (16 dB for a bit error rate of about 0.1%), but the highest total data throughput (about 8 hours than BPSK). high). In general, the more complex the modulation method, the higher the energy level used to transmit bits with a specified bit error rate where noise is present.

表4の情報から、素案の基準で提案されているIEEE802.15.3aに見合う通信装置あるいはシステムを設計して、実施することができる。提案されている素案では、1秒当たり約110メガビット、1秒当たり約200メガビット、1秒当たり約480メガビットのデータ速度を指定している。表4に太字で強調されているセルは、変調方法と、このような装置あるいはシステムを柔軟な方法で実行できるように用いられるチャネル数との組み合わせを示している。   From the information in Table 4, it is possible to design and implement a communication device or system that meets IEEE 802.15.3a proposed by the draft standard. The proposed draft specifies a data rate of about 110 megabits per second, about 200 megabits per second, and about 480 megabits per second. The cells highlighted in bold in Table 4 indicate a combination of the modulation method and the number of channels used so that such a device or system can be implemented in a flexible manner.

このようは柔軟性が望ましいのは、パワースペクトル密度が制限されると指定の規定上の送信制限により、全送信電力が用いる全帯域幅(つまり、表4で用いられるチャネル数)に比例するようになるからである。従って、QPSKを用いることにより、3つのチャネルで、あるいはBPSKを用いることにより6つのチャネルで、125Mb/sの送信を行うことができる。6つのチャネルを用いれば、全放射電力が拡大した範囲通信での3つのチャネルの全放射電力の2倍になる。従って、あるシステムでは、任意のまたは所望のデータ速度で帯域幅を範囲と交換することができる。   This flexibility is desirable when the power spectral density is limited so that the total transmit power is proportional to the total bandwidth used (ie, the number of channels used in Table 4) due to the specified regulatory transmission limits. Because it becomes. Therefore, transmission of 125 Mb / s can be performed by using three channels by using QPSK or by using six channels by using BPSK. If six channels are used, the total radiated power is twice the total radiated power of the three channels in the extended range communication. Thus, in some systems, bandwidth can be exchanged for range at any or desired data rate.

本発明による装置あるいはシステムの一面は、その拡張性に関する。すなわち、次の中心周波数でfosc125MHzを用いることにより、周波数が3.1〜5.2GHzの範囲で複数の500MHz幅のチャネルを設計することができる。
=28fosc=3.500GHz
=29fosc=3.625GHz
=30fosc=3.750GHz
・・・
および
13=40fosc=5.000GHz。
One aspect of the apparatus or system according to the present invention relates to its extensibility. That is, by using the f osc 125 MHz in the next center frequency may be a frequency to design a channel of the plurality of 500MHz width in the range of 3.1~5.2GHz.
f 1 = 28 f osc = 3.500 GHz
f 2 = 29 f osc = 3.625 GHz
f 3 = 30 f osc = 3.750 GHz
...
And f 13 = 40 f osc = 5.000 GHz.

規則作成にあたって、FCCには1MHz当たり−41.3dBmまでの制限付きUWB放射がある。各チャネルに対し、次の式から電力を決定することができる。
=−41.3+10log(2.374fosc
または1チャネル当たり−16.6dBm
従って、チャネル数を増やしてより高いデータ速度を得ることにより、全放射電力を増すこともできる。例えば、2つのチャネルで、1つのチャネルよりも3dB大きい電力を供給するようになる。別の例として、4つのチャネルで1つのチャネルよりも6dB大きい電力を供給する様になる。以下同様である。複数のチャネルを用いることにより、1つの変調方法を用いる場合(例えば、BPSKからQPSKへ切り換えない等)、全データ速度またはデータスループットを増やすのと同じ率で全放射電力を増やすことになる。
In creating the rules, the FCC has limited UWB emissions up to -41.3 dBm per MHz. For each channel, the power can be determined from:
P c = -41.3 + 10 log (2.374 f osc )
Or -16.6 dBm per channel
Thus, the total radiated power can be increased by increasing the number of channels to obtain a higher data rate. For example, two channels supply power that is 3 dB larger than one channel. As another example, four channels supply power that is 6 dB greater than one channel. The same applies hereinafter. By using multiple channels, if one modulation method is used (eg, not switching from BPSK to QPSK, etc.), the total radiated power is increased at the same rate as increasing the total data rate or data throughput.

結果として、上述のように通信範囲がデータ速度またはデータスループットの増加に対し約一定のままで、帯域幅を通信範囲と交換することができる。従って、本発明による装置あるいはシステムにより、データ速度またはデータスループットを増加しても通信範囲が狭くならないといった、所望の拡張性特徴を提供する。すなわち、チャネル数を増やすことにより、所望の範囲でより高いデータスループットの通信を達成することができるので、全放射電力が増加することになる。   As a result, the bandwidth can be exchanged for the communication range while the communication range remains approximately constant with increasing data rate or data throughput as described above. Thus, the device or system according to the present invention provides the desired extensibility features such that increasing the data rate or data throughput does not reduce the communication range. That is, by increasing the number of channels, communication with higher data throughput can be achieved in a desired range, so that the total radiated power increases.

周波数や周波数範囲等の、特定のシステムパラメータを有する上述の例は、本発明の考えを説明のための実施の形態を構成していることに留意されたい。本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、所望ならば、所望の設計および性能仕様等の各種の要因により、様々な他のシステムパラメータ(例えば、周波数や周波数 範囲)を用いることもできる。   It should be noted that the above examples having specific system parameters, such as frequency and frequency range, constitute an illustrative embodiment of the idea of the invention. As is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the present description, various other system parameters (eg, frequency and frequency range) may be used, if desired, depending on various factors such as the desired design and performance specifications. You can also

一例として、fosc=232MHz(すなわち、チャネルが500MHzより広い)で次の中心周波数を用いて、3.1〜5.1GHz帯域の2つのチャネルを用いることもできる。
=16fosc=3.712GHz
=20fosc=4.640GHz
またはそれぞれ、m=16,20
=−41.3+10log(2.374fosc
または−13.9dBm。
As an example, two channels in the 3.1-5.1 GHz band can be used with the next center frequency at f osc = 232 MHz (ie, the channel is wider than 500 MHz).
f 1 = 16 f osc = 3.712 GHz
f 2 = 20 f osc = 4.640 GHz
Or m = 16, 20 respectively
P c = -41.3 + 10 log (2.374 f osc )
Or -13.9 dBm.

規則により、FCCは、UWB放射を3.1〜10.6GHzの周波数帯域または範囲で許可している。説明した例示のチャネルプランはFCC規則に従っているが、UNII帯域を有する共存の通信も可能である。従って、UNII帯域における通信との起こりうる干渉を避けたい場合には、3.1〜約5.2GHz範囲で、所望の周波数範囲の例を構成している。   By convention, the FCC allows UWB radiation in the frequency band or range of 3.1 to 10.6 GHz. The exemplary channel plan described is in compliance with FCC rules, but coexisting communications with UNII bands are also possible. Therefore, when it is desired to avoid possible interference with communication in the UNI band, an example of a desired frequency range is configured in the range of 3.1 to about 5.2 GHz.

上記で参照したFCC規則作成により、1つのマスクを−10dBポイントで定義される帯域幅と指定する。上記の例では、10dBポイントは2fosc=464MHzで発生し、−20dBポイントは2.62fosc=607.84MHzで発生する。従って、この例に基づく、説明のための実施の形態による装置あるいはシステムは、FCCの仕様である3.1GHzでの−10dBに見合っている。この例では、2つの中心周波数は帯域幅928MHzに対応し、2つのチャネルはここでは3.1〜5.2GHzの所望の周波数範囲に適合していることに留意されたい。 By creating the FCC rule referred to above, one mask is designated as a bandwidth defined by −10 dB points. In the above example, 10 dB point occurs at 2f osc = 464MHz, -20dB point occurs at 2.62f osc = 607.84MHz. Therefore, an apparatus or system according to an illustrative embodiment based on this example meets the FCC specification of −10 dB at 3.1 GHz. Note that in this example, the two center frequencies correspond to a bandwidth of 928 MHz, and the two channels are here adapted to the desired frequency range of 3.1-5.2 GHz.

もちろん、本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、周波数プラン、変調方法等の幅広いパラメータを用いて本発明による他の実施の形態を実施することができる。実際、上述のように、mの値が整数でない他の周波数合成方法を用いることもできる。   Of course, other embodiments according to the present invention can be implemented using a wide range of parameters such as frequency plan, modulation method, etc., as is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the present invention. In fact, as described above, other frequency synthesis methods in which the value of m is not an integer can be used.

本発明の別の面は、通信装置における信号整形に関する。すなわち、図22に示す信号整形回路2218により、基準クロック41の出力信号2202Aを整形したり、処理したり、濾波したりする方法を行って、整形した出力信号2204Aを生成する。整形した出力信号2204Aは、上述のようにミキサ2202の一方の入力に供給される。   Another aspect of the present invention relates to signal shaping in a communication device. That is, the signal shaping circuit 2218 shown in FIG. 22 performs a method of shaping, processing, or filtering the output signal 2202A of the reference clock 41 to generate the shaped output signal 2204A. The shaped output signal 2204A is supplied to one input of the mixer 2202 as described above.

信号整形回路2218は、ミキサ2204の出力信号のスペクトラムに影響を与えるが、基本的にトランスミッタ2200の送信信号を構成する。すなわち、信号整形回路2218を用いて整形した信号2204Aをデータ信号2206と混合するよりもむしろ、単にデータ信号2206をミキサ2204に供給することができる。信号整形回路2218をバイパスしたり、用いなかったりした結果、送信信号のスペクトルは相対的に高いサイドローブレベルを含む。これらのサイドローブレベルは、FCCまたは別の監督機関が規定したマスク等の所望のマスクに適合する。   The signal shaping circuit 2218 affects the spectrum of the output signal of the mixer 2204, but basically constitutes the transmission signal of the transmitter 2200. That is, rather than mixing the signal 2204 A shaped using the signal shaping circuit 2218 with the data signal 2206, the data signal 2206 can simply be supplied to the mixer 2204. As a result of bypassing or not using the signal shaping circuit 2218, the spectrum of the transmitted signal includes relatively high sidelobe levels. These sidelobe levels are compatible with the desired mask, such as a mask defined by the FCC or another regulatory agency.

信号整形回路2218を用いることにより、送信信号のサイドローブを低減したり低くしたりすることができる。結果として、送信信号のスペクトラムはさらに簡単に、もっと厳しいスペクトラム放射またはマスク要件に適合するようになる。類似の信号整形機能を、トランスミッタ2200が送信した信号を受信して処理するレシーバに適用することに留意されたい。   By using the signal shaping circuit 2218, the side lobe of the transmission signal can be reduced or lowered. As a result, the spectrum of the transmitted signal can more easily meet the more stringent spectrum emission or mask requirements. Note that a similar signal shaping function applies to the receiver that receives and processes the signal transmitted by transmitter 2200.

図23を参照すると、レシーバ2300は、整合テンプレートまたは整合フィルタレシーバを構成する。ベースバンドテンプレートジェネレータ2312は、トランスミッタ2200で信号整形回路2218が行うのと同じかまたは類似の信号整形機能性を形成する。言い換えれば、上述のように、ベースバンドテンプレートジェネレータ2312の出力は、トランスミッタ2200の信号整形回路2218の出力と整合する。   Referring to FIG. 23, the receiver 2300 constitutes a matched template or matched filter receiver. Baseband template generator 2312 forms the same or similar signal shaping functionality as signal shaping circuit 2218 performs at transmitter 2200. In other words, as described above, the output of the baseband template generator 2312 matches the output of the signal shaping circuit 2218 of the transmitter 2200.

信号整形回路2218(およびレシーバ2300の対応する信号整形)により、所望ならば、事実上任意の所望の信号整形、処理、または濾波機能を形成することができることに留意されたい。説明のため、本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、信号整形回路2218により、DC構成要素(DC電圧等)を追加することができ、(例えば、入力信号の全波整流をおこなうことによる)マグニチュード機能等を形成することができる。   Note that the signal shaping circuit 2218 (and the corresponding signal shaping of the receiver 2300) can form virtually any desired signal shaping, processing, or filtering function, if desired. For purposes of explanation, DC shaping components (such as DC voltage) can be added by signal shaping circuit 2218, as is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the present invention (eg, full wave of the input signal). A magnitude function or the like (by rectification) can be formed.

また、所望ならば、各種の機能を組み合わせることもできる。例えば、DCオフセットをマグニチュード機能に加えることができる。おおむね信号整形回路2218の転送機能を構成することにより、多種多様の信号整形機能、あるいは機能を組み合わせたものを適用することができる。機能を選択して用いることは、本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、所望のスペクトラム特性および/または帯域エネルギーからはずれる所望のレベル等の、様々な設計および性能に要因に基づく。   Also, if desired, various functions can be combined. For example, a DC offset can be added to the magnitude function. In general, by configuring the transfer function of the signal shaping circuit 2218, a wide variety of signal shaping functions or a combination of functions can be applied. Selective use of the function is a factor in various designs and performance, such as desired spectral characteristics and / or desired levels deviating from band energy, as is well known to those skilled in the art who understand the benefits of the description of the invention. based on.

アナログ回路を用いて信号を整形するよりもむしろ、所望ならばデジタル回路または混合モード回路を用いることもできる。例えば、信号サンプルを読取り専用メモリ(ROM)等のメモリに格納することもできる。信号整形回路2218への入力信号に基づき、カウンタを用いてメモリ内の各種のアドレスにアクセスして、信号整形回路2218の出力で所望の信号を生成することもできる。   Rather than shaping the signal using analog circuitry, digital or mixed mode circuitry can be used if desired. For example, the signal samples can be stored in a memory such as a read only memory (ROM). Based on the input signal to the signal shaping circuit 2218, various addresses in the memory can be accessed using a counter, and a desired signal can be generated by the output of the signal shaping circuit 2218.

信号整形回路2218の適切な転送機能を用いることにより、データ信号2206のスペクトラムを平滑化できる。また、別の言い方では、ベースバンドデータ信号2206の高周波数データを低減することもできる。上述のように、データ信号2206はおおむね、パルス形状(例えば、矩形はまたはパルス列)を有する。例えば、信号整形回路2218がマグニチュード機能を基準クロック41の出力信号2202Aに適用すると仮定する。   By using an appropriate transfer function of the signal shaping circuit 2218, the spectrum of the data signal 2206 can be smoothed. In other words, the high frequency data of the baseband data signal 2206 can be reduced. As described above, the data signal 2206 generally has a pulse shape (eg, a rectangle or a pulse train). For example, assume that the signal shaping circuit 2218 applies the magnitude function to the output signal 2202A of the reference clock 41.

信号整形回路2218の出力信号2204Aは、整流余弦信号を構成し、そのスペクトラムはデータ信号2206のスペクトラムよりも少ない高周波数データを含む。従って、ミキサ2204の出力信号2212、つまり送信信号は、より低いレベルのサイドローブを有する。   The output signal 2204A of the signal shaping circuit 2218 constitutes a rectified cosine signal whose spectrum contains less high frequency data than the spectrum of the data signal 2206. Accordingly, the output signal 2212 of the mixer 2204, i.e., the transmitted signal, has a lower level sidelobe.

上記の例では、本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、アナログフィルタ構成要素を用いることなく、マグニチュード機能を実施できることに留意されたい。従って、所望ならば、主にデジタル回路を含むIC内でマグニチュード機能を実施することができる。これにより、処理上および製造上の柔軟性がさらに形成されることになり、より高い信頼性が得られ、コストが低くなる。   In the above example, it should be noted that the magnitude function can be implemented without the use of analog filter components, as is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention. Thus, if desired, the magnitude function can be implemented in an IC that primarily includes digital circuitry. This further forms processing and manufacturing flexibility, providing higher reliability and lowering costs.

図24、図25は、本発明によるパルス整形回路2218の説明のための実施の形態で実施されるマグニチュード機能の一例のサンプル波形を示す。すなわち、図24は、図22に示すミキサ2202の1サイクルの出力信号2208(矩形データ信号2206と仮定する)を示す。すなわち、基準クロック41は、信号整形回路2218に供給される余弦信号を生成する。信号整形回路2218はその信号を処理して、そのマグニチュードを生成し、得られる信号(信号2204A)をミキサ2202に供給する。ミキサ2202は、信号2204Aを入力データ信号2206と混合して、出力信号2208を生成する。   FIG. 24 and FIG. 25 show sample waveforms of an example of the magnitude function implemented in the illustrative embodiment of the pulse shaping circuit 2218 according to the present invention. That is, FIG. 24 shows one cycle of output signal 2208 (assuming rectangular data signal 2206) of mixer 2202 shown in FIG. That is, the reference clock 41 generates a cosine signal that is supplied to the signal shaping circuit 2218. The signal shaping circuit 2218 processes the signal to generate the magnitude, and supplies the obtained signal (signal 2204A) to the mixer 2202. The mixer 2202 mixes the signal 2204A with the input data signal 2206 to generate an output signal 2208.

図25は、図24に示す信号のフーリエ変換を示す。別の言い方では、図24、図25はそれぞれ、ミキサ2202の出力信号2208の時間および周波数領域を表現する。従って、図24に示す波形は時間信号を表す。
s(t)=cos(2πfosct)
図25に示すスペクトラムは、スペクトラムs(t)、またはS(f)を示す。
FIG. 25 shows a Fourier transform of the signal shown in FIG. In other words, FIGS. 24 and 25 represent the time and frequency domain of the output signal 2208 of the mixer 2202, respectively. Therefore, the waveform shown in FIG. 24 represents a time signal.
s (t) = cos (2πf osct )
The spectrum shown in FIG. 25 indicates the spectrum s (t) or S (f).

Figure 2006516369
この例示の実施の形態では、信号整形回路2218により、マグニチュード機能を実施する。入力データ信号2206で乗算した余弦関数の大きさ(すなわち、信号整形回路2218の出力信号2204A)は、図24に示すように(しかしながら、図24は1サイクルの信号2208を示していることに留意されたい)、ミキサ2202の出力信号2208を生成する。上述のように、図25は、図24に示す信号のフーリエ変換を示す。効果的には、このような実施の例では、入力チップを余弦関数により重み付けする。
Figure 2006516369
In this exemplary embodiment, the signal shaping circuit 2218 implements the magnitude function. Note that the magnitude of the cosine function multiplied by the input data signal 2206 (ie, the output signal 2204A of the signal shaping circuit 2218) is as shown in FIG. 24 (however, FIG. 24 shows the signal 2208 in one cycle. The output signal 2208 of the mixer 2202 is generated. As mentioned above, FIG. 25 shows the Fourier transform of the signal shown in FIG. Effectively, in such an embodiment, the input chip is weighted with a cosine function.

最大チップレートは、基準クロックの周波数の2倍、つまり2foscを構成することに留意されたい。しかしながら、次の速度で粗いチップを送信することもできる。 Note that the maximum chip rate constitutes twice the frequency of the reference clock, ie 2 f osc . However, it is also possible to transmit a coarse chip at the next rate.

Figure 2006516369
ここで、
Figure 2006516369
here,

Figure 2006516369
また、
=−41.3+10log(2.374fosc
−10dBポイントと−20dBポイントはそれぞれ、2foscと2.62foscとを構成する。3.1GHzを越える(FCC規定ののマスク端)最も近い周波数を書き込むこともできる。信号レベルは−20dB(またはこれ未満)、fは次の通りである。
=(m−2.62)・fosc
ここで、mは整数である。
Figure 2006516369
Also,
P c = -41.3 + 10 log (2.374 f osc )
Each -10dB point and -20dB point, constitutes a 2f osc and 2.62f osc. It is also possible to write the closest frequency exceeding 3.1 GHz (FCC prescribed mask edge). The signal level is −20 dB (or less), and f 1 is as follows.
f 1 = (m−2.62) · fosc
Here, m is an integer.

図24に示す信号と、図25に示すこれに対応付けられたスペクトラムとにより、ベースバンド信号を構成することに留意されたい。すなわち、図24に示す信号スペクトラムはおよそゼロ周波数またはDCに調心する。図22のトランスミッタからわかるように、相対的に高周波数(RF周波数)に調心するように、ベースバンド信号をヘテロダインすることもできる。すなわち、ミキサ2204を用いて、(信号2210と混合することにより)ミキサ2202の出力信号2208をヘテロダインして、およそ周波数m・foscに調心する。 It should be noted that the baseband signal is composed of the signal shown in FIG. 24 and the spectrum associated therewith shown in FIG. That is, the signal spectrum shown in FIG. 24 is centered at approximately zero frequency or DC. As can be seen from the transmitter of FIG. 22, the baseband signal can also be heterodyned to align to a relatively high frequency (RF frequency). That is, using a mixer 2204, an output signal 2208 of (by mixing with the signal 2210) mixers 2202 and heterodyne and aligning approximately frequency m · f osc.

ヘテロダイン処理により、信号2208のスペクトラムを周波数帯域に移動する。周波数帯域は、監督機関(例えば、FCC)が規定する帯域等や、他のいずれの規定の、指定の、あるいは設計された周波数帯域等の、所望の周波数帯域を構成することができる。ここに述べた本発明の考えを用いることにより、移動したスペクトラムが、所望のあるいは規定のマスク、例えば、FCCの規則作成で指定のマスクに適合させる、あるいは一致させるように、RF装置あるいはシステムを設計することができる。   The spectrum of the signal 2208 is moved to the frequency band by heterodyne processing. The frequency band can constitute a desired frequency band such as a band defined by a supervisory organization (for example, FCC) or any other specified, designated or designed frequency band. By using the inventive concepts described herein, the RF device or system can be adapted so that the shifted spectrum matches or matches the desired or specified mask, eg, the mask specified in the FCC rule creation. Can be designed.

図26は、図22のトランスミッタ2200等の、本発明によるトランスミッタの例示の実施の形態におけるサンプル波形を示す。波形2605は、基準クロック41の出力信号2202Aに対応する。波形2610は、整形した出力信号2204Aを示す。すなわち、信号整形回路2218の出力である。この特定の実施の形態では、整形した出力信号2204Aは、信号2202Aの大きさを構成する。しかしながら、上述のように、所望ならば信号整形回路2218を構成して、事実上任意の信号整形または転送機能を実施することができる。   FIG. 26 shows sample waveforms in an exemplary embodiment of a transmitter according to the present invention, such as transmitter 2200 of FIG. A waveform 2605 corresponds to the output signal 2202A of the reference clock 41. A waveform 2610 shows the shaped output signal 2204A. That is, the output of the signal shaping circuit 2218. In this particular embodiment, shaped output signal 2204A constitutes the magnitude of signal 2202A. However, as described above, if desired, the signal shaping circuit 2218 can be configured to perform virtually any signal shaping or transfer function.

波形2615は、入力データ信号2206を示す(図22を参照)。波形2620は、出力信号2208を時間の関数として示す。すなわち、ミキサ2202の出力信号である。上述のように、波形2620は、波形2610と波形2615との(これらを混合した)積に対応することに留意されたい。上述のように、波形2620は、ベースバンド信号(すなわち、およそゼロ周波数、つまりDCに調心した信号)に対応する。   Waveform 2615 shows the input data signal 2206 (see FIG. 22). Waveform 2620 shows output signal 2208 as a function of time. That is, the output signal of the mixer 2202. Note that, as described above, waveform 2620 corresponds to the product of waveform 2610 and waveform 2615 (mixed). As described above, waveform 2620 corresponds to a baseband signal (ie, a signal that is centered at approximately zero frequency, ie, DC).

波形2625は、高調波ジェネレータ2220の出力信号2210を示す。波形2625は、特定のmの値に対応することに留意されたい。上述のように、mの値は時間の関数として変化する。従って、波形2625の周波数もまた、時間の関数として変化する(mの値に比例する)。   A waveform 2625 shows the output signal 2210 of the harmonic generator 2220. Note that waveform 2625 corresponds to a particular value of m. As described above, the value of m varies as a function of time. Accordingly, the frequency of waveform 2625 also varies as a function of time (proportional to the value of m).

波形2630は、ミキサ2204の出力信号を示し、これは変調したRF信号2212を構成する。ミキサ2204は、出力信号2208(ベースバンド信号)を高調波ジェネレータ2220の出力信号2210(RF信号)と混合して、変調したRF信号2212を生成することに留意されたい。   Waveform 2630 shows the output signal of mixer 2204, which constitutes modulated RF signal 2212. Note that the mixer 2204 mixes the output signal 2208 (baseband signal) with the output signal 2210 (RF signal) of the harmonic generator 2220 to produce a modulated RF signal 2212.

本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、同相および直交のチャネルをヘテロダイン方法の一部として生成することができる。すなわち、出力信号2208またはパルスを、余弦信号と混合することにより、同相またはIチャネルを生成することができる。従って、
(t)=[cos(2πfosct)]・cos(2πft)
および
In-phase and quadrature channels can be generated as part of the heterodyne method, as is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the present description. That is, the in-phase or I channel can be generated by mixing the output signal 2208 or pulse with a cosine signal. Therefore,
s I (t) = [cos (2πf osc t)] · cos (2πf 0 t)
and

Figure 2006516369
ここで
=m・fosc
図27は、例示のIチャネルパルス(移動またはヘテロダインした信号を生成したもの)を時間の関数として示す。図28は、図27の信号スペクトラムの大きさを示す。ヘテロダインによりベースバンド信号のスペクトラムを移動して、およそ相対的に高周波数(約4GHz)に調心したことに留意されたい。
Figure 2006516369
Where f 0 = m · f osc
FIG. 27 shows an exemplary I-channel pulse (which generated a moving or heterodyned signal) as a function of time. FIG. 28 shows the magnitude of the signal spectrum of FIG. Note that the spectrum of the baseband signal was moved by the heterodyne and centered at a relatively high frequency (approximately 4 GHz).

逆に言えば、出力信号2208、つまりパルスを正弦曲線と混合して直交位相またはQチャネルを生成することができる。従って、
(t)=[cos(2πfosct)]・sin(2πft)
および
Conversely, the output signal 2208, or pulse, can be mixed with a sinusoid to produce a quadrature or Q channel. Therefore,
s Q (t) = [cos (2πf osc t)] · sin (2πf 0 t)
and

Figure 2006516369
図29は、例示のQチャネルパルス(移動またはヘテロダインした信号を生成したもの)を時間の関数として示す。図30は、図29の信号スペクトラムの大きさを示す。ヘテロダインにより、スペクトラムを移動して、およそ相対的に高周波数(約4GHz)に調心したことに留意されたい。
Figure 2006516369
FIG. 29 shows an exemplary Q channel pulse (which generated a moving or heterodyned signal) as a function of time. FIG. 30 shows the magnitude of the signal spectrum of FIG. Note that due to the heterodyne, the spectrum has been shifted to approximately the higher frequency (approximately 4 GHz).

IチャネルおよびQチャネルのS(f)の公式と、図28、図30に示すスペクトラムの大きさは同じであることにさらに留意されたい。本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、スペクトラムの位相は、IチャネルおよびQチャネルで異なっている。(しかしながら、上述のように、図28、図30は各スペクトラムの大きさを示しているので、位相差については示していない。)
上述のように、信号整形回路2218を用いることにより、トランスミッタ2200の出力スペクトラムまたはプロフィールに示されるサイドローブの大きさ(図22を参照)を低減することができる。図31、図32は、パルスをどのように整形するかがサイドローブの大きさに影響するという例を示している。
Note further that the S (f) formula for the I and Q channels is the same as the spectrum magnitudes shown in FIGS. As is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention, the phase of the spectrum is different for the I and Q channels. (However, as described above, FIG. 28 and FIG. 30 show the magnitude of each spectrum, so the phase difference is not shown.)
As described above, by using the signal shaping circuit 2218, the size of the side lobe (see FIG. 22) shown in the output spectrum or profile of the transmitter 2200 can be reduced. FIG. 31 and FIG. 32 show examples in which how the pulse is shaped affects the size of the side lobe.

図31は、2つの信号を、本発明による説明のための実施の形態において、余弦整形パルスと整形していないパルスとに対応する時間の関数として示す。信号3105は、出力信号2212の余弦整形パルスに対応する(図22を参照)。言い換えれば、信号整形回路2218を用いることによりマグニチュード機能を実施する状態に対応する。一方、信号3110は、信号整形を全く信号2202Aに適用しない状態に対応する。すなわち、後者の場合は、信号2204Aは矩形パルス、つまりDCレベルを構成する。   FIG. 31 shows two signals as a function of time corresponding to a cosine shaped pulse and an unshaped pulse in an illustrative embodiment according to the present invention. Signal 3105 corresponds to the cosine shaping pulse of output signal 2212 (see FIG. 22). In other words, using the signal shaping circuit 2218 corresponds to a state in which the magnitude function is implemented. On the other hand, signal 3110 corresponds to a state where no signal shaping is applied to signal 2202A. That is, in the latter case, the signal 2204A constitutes a rectangular pulse, that is, a DC level.

図32は、図31に示す信号整形を用いることにより得られるスペクトラムを示す。スペクトラム3205は、余弦重み付けパルス(図31の信号3105として示す)に対応する。スペクトラム3210は、信号整形を全く適用しない状態に対応する。スペクトラム3205のサイドローブは、スペクトラム3210のサイドローブより大きさが小さいことに留意されたい。スペクトラムマスク3215は、FCCが規定するマスク等の所望のまたは指定のマスクを示す。   FIG. 32 shows a spectrum obtained by using the signal shaping shown in FIG. Spectrum 3205 corresponds to a cosine weighted pulse (shown as signal 3105 in FIG. 31). The spectrum 3210 corresponds to a state where no signal shaping is applied. Note that the side lobes of spectrum 3205 are smaller in size than the side lobes of spectrum 3210. The spectrum mask 3215 indicates a desired or designated mask such as a mask defined by the FCC.

上述のように、信号整形回路2218を介して、事実上任意の信号整形を適用することができる。図33、図34は、どのようにパルスを整形すると、サイドローブの大きさに影響を与えるかという例をさらに示す。   As described above, virtually any signal shaping can be applied via the signal shaping circuit 2218. FIGS. 33 and 34 further show examples of how shaping the pulse affects the sidelobe size.

図33は、本発明による説明のための実施の形態にける、ガウス整形パルスと整形しないパルスとに対応する2つの信号を時間の関数として示す。信号3105は、出力信号2212のガウス整形パルス(図22を参照)、つまり言い換えれば、その出力で、式   FIG. 33 shows, as a function of time, two signals corresponding to a Gaussian shaped pulse and an unshaped pulse in an illustrative embodiment according to the present invention. The signal 3105 is a Gaussian shaped pulse of the output signal 2212 (see FIG. 22), in other words, at its output,

Figure 2006516369
により説明したように、信号整形回路2218がガウス整形パルス(または整形パルスに近似しているもの)を生成する状態に対応する。図31と同様に、出力信号3110は、信号整形を信号2202Aに全く適用しない状態に対応する。
Figure 2006516369
This corresponds to the state in which the signal shaping circuit 2218 generates a Gaussian shaping pulse (or an approximation to the shaping pulse) as described above. Similar to FIG. 31, output signal 3110 corresponds to a state where no signal shaping is applied to signal 2202A.

図34は、図33に示す信号整形を用いて得られるスペクトラムを示す。スペクトラム3405は、ガウス重み付けパルス(図33に信号3305として示す)に対応する。スペクトラム3410は、信号整形を全く適用しない状態に対応する。図32と同様に、スペクトラム3405のサイドローブは、スペクトラム3410のサイドローブよりも大きさが小さいことに留意されたい。図32に示すスペクトラムマスク3215と同様に、スペクトラムマスク3415は、FCCが規定するマスク等の、所望のあるいは指定のマスクを表す。   FIG. 34 shows a spectrum obtained using the signal shaping shown in FIG. Spectrum 3405 corresponds to a Gaussian weighted pulse (shown as signal 3305 in FIG. 33). A spectrum 3410 corresponds to a state where no signal shaping is applied. Note that, as in FIG. 32, the side lobes of spectrum 3405 are smaller in size than the side lobes of spectrum 3410. Similar to the spectrum mask 3215 shown in FIG. 32, the spectrum mask 3415 represents a desired or designated mask such as a mask defined by the FCC.

信号整形回路2218により実施または適用する信号整形機能を選択しても、トランスミッタの得られる出力信号のスペクトラムにおける主なローブの特性に影響することはないことに留意されたい。すなわち、ある信号整形方法(例えば、上述の技術)がスペクトラムサイドローブの大きさを低減する傾向があっても、主ローブ特性は相対的に変化しないままという傾向がある。一例として、図32では、スペクトラム3205の主ローブは、スペクトラム3210の主ローブとおおむね同じ形状、大きさであることに留意されたい。   Note that selecting the signal shaping function implemented or applied by the signal shaping circuit 2218 does not affect the characteristics of the main lobe in the spectrum of the resulting output signal of the transmitter. That is, even if a certain signal shaping method (for example, the above-described technique) tends to reduce the size of the spectrum side lobe, the main lobe characteristic tends to remain relatively unchanged. As an example, it should be noted that in FIG. 32, the main lobe of spectrum 3205 is generally the same shape and size as the main lobe of spectrum 3210.

信号整形回路2218により実施または適用する信号整形により、ミキサ2202の出力で得られる信号のスペクトラムのサイドローブ(すなわち、図22の信号2212)の大きさが大きすぎてしまうこともある。すなわち、得られる信号のスペクトラムのサイドローブが、特定のマスクで規定される制限を越えることになる。このような場合、アンテナ48に供給する前に、信号2212を濾波することもできる。フィルタの転送機能(すなわち、濾波特性)を構成したり設計したりして、ある周波数で、あるいはある周波数帯域内でエネルギーを除去したり、低減したりすることができる。これにより、そうしなければ、特定のマスクの制約に当てはまらないようなサイドローブの大きさを低減する。   Depending on the signal shaping performed or applied by the signal shaping circuit 2218, the magnitude of the side lobe (that is, the signal 2212 in FIG. 22) of the spectrum of the signal obtained from the output of the mixer 2202 may be too large. That is, the side lobe of the spectrum of the obtained signal exceeds the limit defined by the specific mask. In such a case, the signal 2212 may be filtered before being applied to the antenna 48. Filter transfer functions (ie, filtering characteristics) can be configured or designed to remove or reduce energy at a certain frequency or within a certain frequency band. This reduces the size of the sidelobe that would otherwise not meet the constraints of a particular mask.

(持続波形に基づきUWB信号を生成し、受信するシステムおよび方法)
本発明は、持続波形に基づき超広帯域信号を生成し、受信するシステムおよび方法を開示している。技術の基本的な部分は主に、パルス型波形に1以上のサイクルを有する広帯域インパルス型の信号を中心として開発された。典型的にはこれらのシステムはコードまたは変調というよりもしろ、主にスペクトラム拡散のパルス形状に基づいている。しかしながら、典型的にはコードを用いてスペクトラムを整形し、そうしなければくし形になってしまうものを平滑化する。また、これらのパルスは、トリガパルスジェネレータまたはエッジソースによりしばしば生成されるので、これらはキャリアの直接的な結果ではなく、典型的にはキャリアベースの信号にはならない。
(System and method for generating and receiving UWB signals based on sustained waveforms)
The present invention discloses a system and method for generating and receiving ultra-wideband signals based on sustained waveforms. The basic part of the technology was mainly developed around a broadband impulse type signal with one or more cycles in the pulse type waveform. Typically, these systems are primarily based on spread spectrum pulse shapes, rather than code or modulation. However, typically, the code is used to shape the spectrum and otherwise smooth the comb. Also, because these pulses are often generated by a trigger pulse generator or edge source, they are not a direct result of the carrier and typically do not result in a carrier-based signal.

しかしながら、これらのパルスは通常、中心周波数と、帯域幅と、パルス形状とに固定されていて、この形状の制御が難しいのは、許容範囲内で変化しマイクロ波周波数での浮遊インダクタンスおよびキャパシタンスに非常に影響を受けるアナログ構成要素をじかに用いて、この形状を生成するからである。従って、これらのパルス技術は、法的機関が必要とする精確な周波数制御に向いておらず、複数のチャネル分離等のあるシステム要件で必要とされるように、このようなパルスを簡単に切り換えて、複数の周波数帯域内で動作させることはできない。   However, these pulses are usually fixed at the center frequency, bandwidth, and pulse shape, and it is difficult to control this shape due to stray inductance and capacitance at microwave frequencies that vary within acceptable limits. This is because the shape is generated by directly using highly affected analog components. Therefore, these pulse technologies are not suitable for the precise frequency control required by legal agencies and can easily switch between such pulses as required by certain system requirements such as multiple channel separations. Therefore, it cannot be operated within a plurality of frequency bands.

従って、信号生成技術と対応付けられたレシーバ技術とを向上させ、特定のUWB応用への市場でのニーズに答える必要性がある。   Thus, there is a need to improve the signal generation technology and associated receiver technology to meet the market needs for specific UWB applications.

ここで説明する本発明は、連続の、あるいはおおむね持続波形を用いたUWB信号を生成し、受信するシステムおよび方法である。この方法の利点は多く、各種の実施の形態を詳細に説明することから明らかになるであろう。これらの利点は、スペクトラム生成を、結晶発振器等の正確な周波数を有するように設計された基準発振器にリンクする結果としての、正確なスペクトラム制御を含む。また、正確なスペクトラム整形は、複数のキャリアを用いることにより得られ、それぞれスペクトラムの一部を制御する。   The present invention described herein is a system and method for generating and receiving UWB signals that use continuous or generally continuous waveforms. The advantages of this method are many and will become apparent from the detailed description of various embodiments. These advantages include accurate spectrum control as a result of linking spectrum generation to a reference oscillator designed to have an accurate frequency, such as a crystal oscillator. In addition, accurate spectrum shaping is obtained by using a plurality of carriers, and each part of the spectrum is controlled.

本発明の別の利点は、信号から分離した複数の周波数を生成した結果として、分離性が高い複数のユーザサブ帯域チャネルから分離した周波数を生成する。それぞれ全帯域幅の一部を占める。これらの信号から分離した周波数はまた、時間符号化を含み、サブ帯域内でコードチャネルを可能とし、空間スペクトラム再利用を最大にして最大空間スペクトラム効率を得ることである。   Another advantage of the present invention is that as a result of generating a plurality of frequencies separated from the signal, a frequency separated from a plurality of user subband channels with high separability is generated. Each occupies part of the total bandwidth. The frequency separated from these signals also includes time coding, enabling code channels within the sub-band, maximizing spatial spectrum reuse and obtaining maximum spatial spectrum efficiency.

本発明の利点はさらに、信号から分離した複数の周波数を位相符号化または振幅符号化して、マルチユーザ動作またはマルチ周波数変調を行えるようにすることである。   A further advantage of the present invention is that multiple frequencies separated from the signal can be phase or amplitude encoded for multi-user operation or multi-frequency modulation.

本発明の利点はさらに、拡散帯域幅を設定または調整して、環境に対し最も良い整合を行って、マルチパスで最大信号ゲインを得ることである。さらに利点として、複数のサブ帯域を用いて、効率的に信号エネルギーを集めて最大範囲の性能を得たり、速いデータ速度能力を向上したりすることである。   An advantage of the present invention is further that the spreading bandwidth is set or adjusted to provide the best match to the environment to obtain maximum signal gain in multipath. A further advantage is that multiple subbands are used to efficiently collect signal energy for maximum range performance or to improve fast data rate capability.

また、これらの信号から分離した複数の周波数を用いて、信号を別々に変調して、平行データ送信を可能にすることにより、速いデータ速度能力を増大する。この変調を、空間的に効率的な変調型を用いて行って、最大空間スペクトラム効率を得ることもできる。   It also increases fast data rate capability by using multiple frequencies separated from these signals to separately modulate the signals to allow parallel data transmission. This modulation can also be performed using a spatially efficient modulation type to obtain maximum spatial spectrum efficiency.

信号から分離した複数の周波数により、広い範囲で信号を生成し、受信することができる。複数の周波数アーキテクチャに一意のものもあるが、広帯域パルス信号を効率的に生成し、受信することができるので、従来のパルス設計のアーキテクチャとも通信することができる。   With a plurality of frequencies separated from the signal, a signal can be generated and received in a wide range. Some of the multiple frequency architectures are unique, but because they can efficiently generate and receive wideband pulse signals, they can also communicate with traditional pulse design architectures.

一実施の形態では、複数の周波数を別々に生成する。別のものでは、複数の周波数を、共通モジューロ期間を用いて生成する。別のものでは、複数の周波数は共通ベース周波数の高調波である。   In one embodiment, the multiple frequencies are generated separately. In another, multiple frequencies are generated using a common modulo period. In another, the plurality of frequencies are harmonics of a common base frequency.

一実施の形態では、複数の周波数を、共通基準に接続した複数の位相同期ループを用いて生成する。これらの複数の位相同期ループは、別々の周波数デバイダを利用することができ、また、くし形サンプラを利用することができ、また、不要の場合には分割回路をオフに切り換えることにより、そして多重化処理を用いる複数のキャリアで分割機能を共有することにより、低い消費電力と効率的に用いるくし形サンプラと共に、周波数デバイダの確定的分割特性を利用することができる。   In one embodiment, multiple frequencies are generated using multiple phase locked loops connected to a common reference. These multiple phase-locked loops can utilize separate frequency dividers, can utilize comb samplers, and can switch multiple dividers off when not needed and multiple By sharing the division function among a plurality of carriers using the conversion processing, the deterministic division characteristic of the frequency divider can be used together with the low power consumption and the comb sampler used efficiently.

一実施の形態では、複数の周波数を濾波することにより、スペクトラム内でさらに制御する。別の実施の形態では、複数の周波数を、時間領域ウインドウ機能により、スペクトラム内でさらに制御する。時間領域ウインドウ機能は、DSPの説明述べたような形をとる。矩形、三角形、ハミング、ハニング、カイザー、ドルフ・チェビシェフ、ガウス、他等である。この時間領域ウインドウ機能を、共通モジューロ期間または共通ベース周波数で適用する。   In one embodiment, the multiple frequencies are further controlled in the spectrum by filtering. In another embodiment, multiple frequencies are further controlled in the spectrum by a time domain window function. The time domain window function takes the form described by the DSP. Rectangle, triangle, Hamming, Hanning, Kaiser, Dorf Chebyshev, Gauss, etc. This time domain window function is applied at a common modulo period or at a common base frequency.

一実施の形態では、第1のセットの周波数を生成して、次に第1のセットの周波数を混合して、積算および差周波数を生成することにより、さらに周波数を生成する。   In one embodiment, additional frequencies are generated by generating a first set of frequencies and then mixing the first set of frequencies to generate sum and difference frequencies.

実施の形態ではさらに、複数の周波数により、帯域を実用のサンプラでサンプリング可能な低い周波数構成要素に分割することにより、広帯域入力の全ナイキストサンプリングを可能にする。   Embodiments further allow full Nyquist sampling of wideband inputs by dividing the band into low frequency components that can be sampled with a practical sampler by multiple frequencies.

別の実施の形態では、コードレーキ処理を行ってレシーバにより信号をノイズ比に向上することにより、レシーバがおおむね同じサンプリング処理を利用するが、受信信号重み付け要因も調整する。可能ならマルチパス環境で送信コードから逸脱して、ゲイン信号からノイズにする。チャネル測定およびサンプル時間の整合を行うことにより、または、性能(SNR等)を測定して、受信用に選択した最も良い重みのサンプル重み付けの各変化を得る、性能測定およびフィードバックにより、これらの重み付け要因をチャネルパターンに調整することができる。   In another embodiment, the receiver uses generally the same sampling process by performing code rake processing and improving the signal to noise ratio by the receiver, but also adjusts the received signal weighting factor. If possible, deviate from the transmitted code in a multipath environment and make noise from the gain signal. These weightings by performing channel measurements and sample time matching, or by measuring performance (SNR, etc.) to obtain each change in the best weight sample weight selected for reception Factors can be adjusted to the channel pattern.

さらに開示のアーキテクチャの利点は、これらの信号を最小限の複雑さとコストとで効率的に生成することである。このアーキテクチャにより、半導体チップに最大に集積することになり、人々の生活に恩恵をもたらし、経済を刺激する、民生用および市販の応用が可能となる。   A further advantage of the disclosed architecture is to efficiently generate these signals with minimal complexity and cost. This architecture enables consumer and commercial applications that maximize integration on semiconductor chips, benefit people's lives, and stimulate the economy.

さらに本発明の恩恵と利点とは、ここで好適な実施の形態の開示を詳細に説明することにより、明らかになるであろう。   Further benefits and advantages of the present invention will become apparent from the detailed description of the preferred embodiment disclosed herein.

本発明について、図35を参照して、さらに詳細に説明する。図35は、本発明によるトランスミッタの例示のブロック図である。トランスミッタは、サブキャリア信号またはキャリア信号3504とも呼ばれる正弦波信号3504を生成する複数の正弦波ジェネレータ3502と、正弦波信号3504を積算する積算ノード3506と、データ信号3510により正弦波関数を変調する変調器3508とを備える。得られる変調信号は、アンテナ3512に送られ送信される。一実施の形態では、正弦波信号3504を互いに同期させたり、データ3510と同期させたりする必要はない。しかしながら、別の実施の形態では、正弦波信号と同期させることができる。   The present invention will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 35 is an exemplary block diagram of a transmitter according to the present invention. The transmitter includes a plurality of sine wave generators 3502 that generate sine wave signals 3504, also referred to as subcarrier signals or carrier signals 3504, an integration node 3506 that accumulates the sine wave signals 3504, and a modulation that modulates the sine wave function with a data signal 3510. 3508. The obtained modulated signal is transmitted to the antenna 3512 and transmitted. In one embodiment, sine wave signals 3504 need not be synchronized with each other or with data 3510. However, in another embodiment, it can be synchronized with a sinusoidal signal.

図36は、本発明によるトランスミッタが生成した信号の例示のスペクトラムを示す図である。に示す図36スペクトラムは、くし形3604を含む無変調信号を表し、各正弦波信号3504に対し1つのくし形である。変調する際は、変調することにより各正弦波信号のスペクトラムを拡散して、くし形3604の間の隙間を占有し、複数の正弦波信号3504の範囲で占有する相対的に平らなスペクトラムになる。   FIG. 36 is a diagram illustrating an exemplary spectrum of a signal generated by a transmitter according to the present invention. The spectrum shown in FIG. 36 represents an unmodulated signal including comb 3604, one comb for each sinusoidal signal 3504. When modulating, the spectrum of each sine wave signal is spread by modulation, occupying the gaps between the combs 3604, and a relatively flat spectrum occupying the range of a plurality of sine wave signals 3504. .

一実施の形態では、正弦波信号が共通基準信号と同期し、正弦波信号のセットになる。これは、共通基準信号の高調波周波数にあって、それぞれの高調波数3602により特定することができる。例えば、キャリアが複数の100MHzと同期している場合、3.1〜5.15GHz範囲は、複数の32〜50の100MHz基準の高調波周波数で動作するキャリアでいっぱいになってしまうので、規定のマスクで示される帯域全体に渡る電力制限まで利用可能な帯域をいっぱいにしてしまう超広帯域システムに用いられる信号を形成することになる。(現在のUWB帯域は10GHzまで拡大しているが、5.15GHzで中断することにより、NII帯域からの干渉を回避していることに留意されたい。)
図37は、本発明によるレシーバの例示のブロック図である。レシーバは、複数の平行チャネルを備える。チャネルはそれぞれ別々に送信信号の個別の正弦波構成要素をトラッキングする。対応関係をとった後で、各チャネルの出力を積算する。次に得られる積算信号を濾波し、増幅し、復調する。図37を参照すると、信号3712を、アンテナ3512を用いて受信して、信号3712を、正弦波信号3502と相関をとって対応関係出力を生成するミキサステージ3702に接続する。対応関係出力を検出経路とトラッキング経路とに接続する。必要ならば、検出経路信号を他のチャネルからの信号と積算3703し、濾波3704し(積分し)、増幅3706する。次に、信号3712を元々の変調に基づいて復調器3708で復調して、データ信号3510を得る。フリップ変調の場合は、例えば復調器3708はコンパレータとすることができる。
In one embodiment, the sine wave signal is synchronized with the common reference signal and becomes a set of sine wave signals. This is at the harmonic frequency of the common reference signal, and can be specified by each harmonic number 3602. For example, if the carrier is synchronized with multiple 100 MHz, the 3.1-5.15 GHz range will be filled with multiple 32-50 carrier operating at 100 MHz reference harmonic frequency, so the specified This creates a signal for use in an ultra wideband system that fills the available bandwidth up to the power limit across the entire bandwidth indicated by the mask. (Note that the current UWB band has expanded to 10 GHz, but avoiding interference from the NII band by interrupting at 5.15 GHz.)
FIG. 37 is an exemplary block diagram of a receiver according to the present invention. The receiver comprises a plurality of parallel channels. Each channel tracks a separate sinusoidal component of the transmitted signal separately. After taking the correspondence, the output of each channel is integrated. The resulting integrated signal is then filtered, amplified and demodulated. Referring to FIG. 37, a signal 3712 is received using an antenna 3512 and the signal 3712 is connected to a mixer stage 3702 that correlates with a sine wave signal 3502 and generates a correspondence output. The correspondence output is connected to the detection path and the tracking path. If necessary, the detection path signal is integrated 3703 with signals from other channels, filtered 3704 (integrated), and amplified 3706. Next, the signal 3712 is demodulated by the demodulator 3708 based on the original modulation to obtain the data signal 3510. In the case of flip modulation, for example, demodulator 3708 can be a comparator.

また、対応関係出力をトラッキング経路に供給する。これは、この出力を濾波して3710、発振器3502の周波数制御に供給して、信号のトラッキングを維持するものである。トランスミッタが用いる変調により、キャリアレス信号になってしまう場合は、図37に示すようなコスタスループまたは判定フィードバック3714等の技術を用いる必要もある。   Also, the correspondence output is supplied to the tracking path. This is to filter this output and supply it to 3710, the frequency control of oscillator 3502, to maintain signal tracking. If the modulation used by the transmitter results in a carrierless signal, it is necessary to use a technique such as a Costas loop or decision feedback 3714 as shown in FIG.

図38は、図37で用いられるトラッキングループである。トラッキングループは、図35に示すようなトランスミッタからの1つのキャリアをトラッキングする。   FIG. 38 shows a tracking loop used in FIG. The tracking loop tracks one carrier from the transmitter as shown in FIG.

図39は、本発明による複数の同期正弦波ジェネレータ3502を用いるトランスミッタの例示のブロック図である。図39では、クロック3902は、くし形ジェネレータ3904を駆動し、所望の帯域内で高調波を十分有する信号を生成する。くし形ジェネレータ3904の典型的な波形は、矩形波、三角波、またはインパルス列である。各高調波信号をバンドパスフィルタ3906で濾波して、各フィルタ出力に対しおおむね1つの周波数を備える正弦波信号を生成する。次に、正弦波信号を積算3506して、複合信号を生成する。次に複合信号を変調3508して、送信する。   FIG. 39 is an exemplary block diagram of a transmitter using multiple synchronous sine wave generators 3502 according to the present invention. In FIG. 39, clock 3902 drives comb generator 3904 to generate a signal with sufficient harmonics in the desired band. A typical waveform of the comb generator 3904 is a rectangular wave, a triangular wave, or an impulse train. Each harmonic signal is filtered by a bandpass filter 3906 to produce a sinusoidal signal having approximately one frequency for each filter output. Next, the sine wave signal is integrated 3506 to generate a composite signal. Next, the composite signal is modulated 3508 and transmitted.

また、データを変調3508、3910して、送信3512して、クロック3902と同期するように、クロック3902は、データ経路を駆動する。また、コード3908をデータと共に用いて、符号化データ信号3914を生成して、さらにスペクトラムを拡散したり、複数のユーザアクセスを向上したり符号化による他の恩恵を達成したりする。例えば、システムを基準周波数100MHzで設計して、3.1GHZ〜5.0GHzの複数の正弦波信号を生成することができる。データを100MHz/11、つまり9.0909Mbpsでクロック制御することにより、データを、バーカ11長コードを用いて送信することができる。各データビット値(1または−1)を用いて、チップレート100Mcps(1秒当たりメガチップ)で対応する11チップコードシーケンスの極性を変調する。   The clock 3902 also drives the data path to modulate 3508, 3910, transmit 3512, and synchronize with the clock 3902. The code 3908 is also used with data to generate an encoded data signal 3914 to further spread the spectrum, improve multiple user access, and achieve other benefits of encoding. For example, the system can be designed with a reference frequency of 100 MHz to generate a plurality of sinusoidal signals from 3.1 GHz to 5.0 GHz. By clocking the data at 100 MHz / 11, that is, 9.0909 Mbps, the data can be transmitted using the Barker 11 length code. Each data bit value (1 or -1) is used to modulate the polarity of the corresponding 11 chip code sequence at a chip rate of 100 Mcps (megachips per second).

図40は、各正弦波信号を別々に変調して合成した、本発明によるトランスミッタの例示のブロック図である。また、図40は、くし形信号を複数の経路に分割するスプリッタ4002の詳細を示す。図40のトランスミッタを図39に示す特徴と組み合わせて、符号化および同期を達成する。図40のトランスミッタは、各正弦波信号を別々に変調するIQ変調等の複雑な変調方法を用いることもできる。   FIG. 40 is an exemplary block diagram of a transmitter according to the present invention in which each sinusoidal signal is modulated and synthesized separately. FIG. 40 also shows details of a splitter 4002 that divides the comb signal into a plurality of paths. The transmitter of FIG. 40 is combined with the features shown in FIG. 39 to achieve encoding and synchronization. The transmitter of FIG. 40 can also use a complex modulation method such as IQ modulation that modulates each sinusoidal signal separately.

図41は、本発明によるトランスミッタの例示のブロック図である。これは、2つの正弦波信号を混合して、積算および差周波数を生成することにより、複数の正弦波信号を生成する。図41を参照すると、特定のシステムで所望ならば、3.5GHz3502Aの発振器と500MHz3502Bの発振器とを、同期させたり、同期させなかったりすることができる。2つの発振器信号をミキサ4102に供給する。ミキサ4102がバランスミキサの場合は、積算および差周波数を出力で生成して、入力周波数を出力で相殺する。ミキサがバランスミキサでない場合は、入力信号が存在する。また、発振器周波数のあるものを出力で所望の場合には、バランスミキサを用いて、所望の発振器周波数を、積算回路またはコンバイナを用いてミキサの出力ひ付加することもできる。次に、データまたはしばしばチップ3914と呼ばれる符号化データにより、ミキサ4102の出力を変調3508する。   FIG. 41 is an exemplary block diagram of a transmitter according to the present invention. This produces a plurality of sine wave signals by mixing two sine wave signals to produce an accumulated and difference frequency. Referring to FIG. 41, the 3.5 GHz 3502A oscillator and the 500 MHz 3502B oscillator may or may not be synchronized if desired in a particular system. Two oscillator signals are supplied to the mixer 4102. When the mixer 4102 is a balanced mixer, the integrated and difference frequencies are generated at the output, and the input frequency is canceled at the output. If the mixer is not a balanced mixer, there is an input signal. Further, when a certain oscillator frequency is desired as an output, a balance mixer can be used to add the desired oscillator frequency to the output of the mixer using an integrating circuit or a combiner. Next, the output of mixer 4102 is modulated 3508 by data or encoded data, often referred to as chip 3914.

図42は、複数の正弦波信号を別々の位相同期発振器により生成した、本発明によるトランスミッタの例示のブロック図である。図42を参照すると、基準発振器3902は、複数の位相同期発振器4202とデータ経路とを駆動する。各位相同期発振器4202は、位相同期ループ構成の位相検出器と、フィルタと、周波数制御可能発振器とを備える。各発振器出力を、位相同期ループ回路で異なる分割割合を用いることにより、複数の異なる基準周波数で動作するよう構成する。位相同期ループアーキテクチャにより、各正弦波ジェネレータの相対振幅および位相が正確に制御できるようになる。データ経路では、複合正弦波信号を変調3508する前に、データ3510を基準発振器3902と同期してクロック制御4204する。   FIG. 42 is an exemplary block diagram of a transmitter according to the present invention in which multiple sinusoidal signals are generated by separate phase locked oscillators. Referring to FIG. 42, the reference oscillator 3902 drives a plurality of phase locked oscillators 4202 and a data path. Each phase-locked oscillator 4202 includes a phase detector having a phase-locked loop structure, a filter, and a frequency-controllable oscillator. Each oscillator output is configured to operate at a plurality of different reference frequencies by using different division ratios in the phase locked loop circuit. The phase locked loop architecture allows the relative amplitude and phase of each sine wave generator to be accurately controlled. In the data path, the data 3510 is clocked 4204 in synchronization with the reference oscillator 3902 before modulating the composite sine wave signal 3508.

図43は、図42に示すトランスミッタの例示のブロック図で、さらに詳細と特徴とを示している。図43のシステムは、くし形ジェネレータ3904を用いて位相同期ループ4202を駆動することを示し、データ経路にコードシーケンスを含むことを示している。   FIG. 43 is an exemplary block diagram of the transmitter shown in FIG. 42, showing further details and features. The system of FIG. 43 illustrates using a comb generator 3904 to drive the phase locked loop 4202 and includes a code sequence in the data path.

図44は、図42または図43のトランスミッタで用いられる典型的な位相同期ループ4202を示す。位相同期ループ4202は、基準発振器3902と、位相検出器4402と、ループフィルタ4404と、正弦波ジェネレータ3502と、周波数デバイダ4406とを備える。図42および図43のトランスミッタでは、各ループが共通基準発振器3902を共有している。また、各位相同期ループ4202は別々の周波数分割数を周波数デバイダ4406に用いることにより、基準発振器3902の異なる高調波周波数の信号を生成する。   FIG. 44 shows an exemplary phase locked loop 4202 used in the transmitter of FIG. The phase locked loop 4202 includes a reference oscillator 3902, a phase detector 4402, a loop filter 4404, a sine wave generator 3502, and a frequency divider 4406. In the transmitters of FIGS. 42 and 43, each loop shares a common reference oscillator 3902. Each phase-locked loop 4202 uses different frequency division numbers for the frequency divider 4406 to generate signals of different harmonic frequencies of the reference oscillator 3902.

図45は、サンプリング検出器4502を用いる別の位相同期ループ4202を示す。周波数デバイダ4406回路の必要性をなくすことにより、サンプリング検出器4502によって、場合によってはシステムを簡単にできる。サンプリング検出器4502はクロック端または広帯域インパルスを用いて、ある時点で発振器信号をサンプリングするので、サンプリング検出器4502は基準発振器3902周波数の任意の整数の倍数との同期を生成することができる。図43のトランスミッタの位相同期ループ4202でサンプリング検出器4502を用いるには、発振器を狭い範囲の周波数で動作するように設計して、まちがっている高調波倍数にロックしないようにする。   FIG. 45 shows another phase locked loop 4202 that uses a sampling detector 4502. By eliminating the need for frequency divider 4406 circuitry, sampling detector 4502 can simplify the system in some cases. Since sampling detector 4502 samples the oscillator signal at some point in time using a clock edge or wideband impulse, sampling detector 4502 can generate synchronization with any integer multiple of the reference oscillator 3902 frequency. To use the sampling detector 4502 in the phase locked loop 4202 of the transmitter of FIG. 43, the oscillator is designed to operate at a narrow range of frequencies so that it does not lock to the wrong harmonic multiple.

図46は、切換カウンタを含むサンプリング位相同期ループ4202の例示のブロック図である。多くの位相同期ループ4202を用いるシステムでは、蓄積消費電力が非常に大きくなってしまう。図46の位相同期ループ4202は、2つの位相検出器と2つのフィードバックループとを構成することにより、電力を節約する。はじめに、入力スイッチ4610と出力スイッチ4616とを閉じることにより、第1の信号経路をイネーブルする。第1の信号経路では、周波数デバイダ4406が第1の位相検出器4602に供給して、第1のフィルタ4604が位相同期ループ4202を初期化して、制御された発振器3502が基準発振器3902の正しい高調波周波数と確実に同期するようにする。初期同期の後、サンプリング検出器4502である第2の位相検出器4606を、エラー信号コンバイナ4614を介してイネーブルする。第2の位相検出器4606を用いて同期を維持し、周波数安定性を保証する。第2の位相検出器4606をイネーブルすると、第1の位相検出器4602と周波数デバイダ4406との電力が下がったり、低い電力モードに切り換わったりする。   FIG. 46 is an exemplary block diagram of a sampling phase locked loop 4202 including a switching counter. In a system using many phase locked loops 4202, the accumulated power consumption becomes very large. The phase locked loop 4202 of FIG. 46 saves power by configuring two phase detectors and two feedback loops. First, the first signal path is enabled by closing the input switch 4610 and the output switch 4616. In the first signal path, the frequency divider 4406 feeds the first phase detector 4602, the first filter 4604 initializes the phase locked loop 4202, and the controlled oscillator 3502 is the correct harmonic of the reference oscillator 3902. Ensure synchronization with wave frequency. After the initial synchronization, the second phase detector 4606, which is the sampling detector 4502, is enabled via the error signal combiner 4614. A second phase detector 4606 is used to maintain synchronization and ensure frequency stability. When the second phase detector 4606 is enabled, the power of the first phase detector 4602 and the frequency divider 4406 decreases or switches to a low power mode.

図47は、マルチプレックスカウンタを含むシステムの例示のブロック図である。いくつかの位相同期ループ4202内で1つのカウンタ4406と対応付けられた位相検出器4602を多重化することにより、図47のシステムで、さらに電力と構成要素とを低減する。初期化の際、スイッチ1aとスイッチ1bとを閉じて、カウンタ4406と位相検出器4602とフィルタ4604とを発振器l3502−1に接続する。次に、得られた位相同期ループが動作して、発振器3502−1を基準発振器3902の選択した高調波に同期する。一旦同期がとれると、ループ制御をサンプリング位相検出器4606−1に移行する。一実施の形態では、多重位相検出器4602を解除して、サンプリング位相検出器4606−1と接続することにより、この移行を実行する。別の実施の形態では、コンバイナ4614−1を用い、サンプリング位相検出器4606−1ははじめから接続したままにするが、2つの位相検出器からの信号が不一致の場合、多重位相検出器4602がサンプリング位相検出器4606−1の出力を上回ることができるように、多重位相検出器4602はサンプリング位相検出器4606−1より権限がある。コンバイナは、レジスタネットワークまたは他の構成要素を備え、多重位相検出器4602より確実に大きな権限を持つようにする。従って、必要なことは単に、スイッチ1bを用いて多重位相検出器4606−1を解除して、位相同期ループ4202の制御の移行を行うことである。   FIG. 47 is an exemplary block diagram of a system including a multiplex counter. Multiplexing the phase detector 4602 associated with one counter 4406 in several phase locked loops 4202 further reduces power and components in the system of FIG. At the time of initialization, the switch 1a and the switch 1b are closed, and the counter 4406, the phase detector 4602, and the filter 4604 are connected to the oscillator I3502-1. The resulting phase locked loop then operates to synchronize the oscillator 3502-1 to the selected harmonic of the reference oscillator 3902. Once synchronized, loop control is transferred to sampling phase detector 4606-1. In one embodiment, this transition is performed by deactivating the multiple phase detector 4602 and connecting it to the sampling phase detector 4606-1. In another embodiment, a combiner 4614-1 is used and the sampling phase detector 4606-1 is left connected from the beginning, but if the signals from the two phase detectors do not match, the multiple phase detector 4602 Multiple phase detector 4602 is more authoritative than sampling phase detector 4606-1 so that the output of sampling phase detector 4606-1 can be exceeded. The combiner comprises a register network or other component to ensure greater authority than the multiple phase detector 4602. Therefore, all that is necessary is to release the multiple phase detector 4606-1 using the switch 1 b and shift the control of the phase locked loop 4202.

一旦、第1の発振器3502−1と同期がとれると、次の発振器3502−2と、対応付けられた構成要素4606−2、4608−2、4614−2、スイッチ2a、スイッチ2bとにこの処理を順に繰り返して、各発振器にあうように分割値Nを変える。   Once synchronized with the first oscillator 3502-1, the next oscillator 3502-2 and associated components 4606-2, 4608-2, 4614-2, switch 2a, switch 2b perform this process. Are repeated in order, and the division value N is changed to match each oscillator.

フェールセーフ信頼手段として、一旦全ての発振器の同期をとって、多重位相検出器4602を各発振器3502−1および3502−2に周期的に接続して、正しい周波数を検証して、周波数が間違っているならば発振器の再同期を行う。正しい周波数は、多重位相検出器4602の出力での安定したDCオフセットにより検証することができる。周波数エラーがあると、位相検出器4602の出力で完全AC信号になってしまう。   As a fail-safe reliable measure, once all the oscillators are synchronized, the multiple phase detector 4602 is periodically connected to each oscillator 3502-1 and 3502-2 to verify the correct frequency and the frequency is incorrect. If so, resynchronize the oscillator. The correct frequency can be verified by a stable DC offset at the output of the multiple phase detector 4602. When there is a frequency error, the output of the phase detector 4602 becomes a complete AC signal.

図48Aは、7つの正弦波信号を積算して広帯域パルス列を生成するシミュレーションに用いられる、Matlabコードセグメントである。図48Bは、図48Aの7つの正弦波信号を用いて生成した合成波形を示すグラフである。図48Aを参照すると、この図は、複数の高調波に関する正弦波信号を合成して、広帯域パルス波形を生成できることを示している。波形のモジューロを1つだけグラフに示しているが、この波形を基本周波数で繰り返すので、繰り返し波形が広帯域パルス列になる。従って、トランスミッタまたはレシーバベースの複数の正弦波信号を設計して、パルス信号を送受信することができるので、パルス型超広帯域システムと通信することができる。さらに、正弦波信号の相対位相および振幅を変えることにより、他の波形を生成することもできる。   FIG. 48A is a Matlab code segment used for a simulation that integrates seven sine wave signals to generate a wideband pulse train. FIG. 48B is a graph showing a composite waveform generated using the seven sine wave signals of FIG. 48A. Referring to FIG. 48A, this figure shows that a sinusoidal signal for multiple harmonics can be synthesized to generate a wideband pulse waveform. Although only one modulo of the waveform is shown in the graph, since this waveform is repeated at the fundamental frequency, the repeated waveform becomes a broadband pulse train. Accordingly, a plurality of sinusoidal signals based on transmitters or receivers can be designed to transmit and receive pulse signals, thus enabling communication with a pulsed ultra-wideband system. Furthermore, other waveforms can be generated by changing the relative phase and amplitude of the sinusoidal signal.

図49Aは、7つの正弦波信号を積算して帯域制限パルス列を生成するシミュレーションに用いられる、Matlabコードセグメントである。図49Bは、図49Aの7つの正弦波信号を用いて生成した合成波形を示すグラフである。図49Aは、第15から第22の高調波周波数のおよそのシミュレーションを示す。可能なUWB帯域で特定される同じ相対帯域幅の3.1GHz〜5.0GHz帯域である。従って、3.1〜5.0帯域の帯域制限されたパルスは、図49Bに示すものと同様の波形を有することになる。   FIG. 49A is a Matlab code segment used in a simulation for accumulating seven sine wave signals to generate a band-limited pulse train. FIG. 49B is a graph showing a composite waveform generated using the seven sine wave signals of FIG. 49A. FIG. 49A shows an approximate simulation of the 15th to 22nd harmonic frequencies. A 3.1 GHz to 5.0 GHz band with the same relative bandwidth specified by the possible UWB bands. Accordingly, the band-limited pulse in the 3.1 to 5.0 band has a waveform similar to that shown in FIG. 49B.

図50は、図43に示すように構成して、複合正弦波信号経路で2つの正弦波を得るトランスミッタを示すブロック図である。このデータをバーカ7コードで変調する。   FIG. 50 is a block diagram illustrating a transmitter configured as shown in FIG. 43 to obtain two sine waves in a composite sine wave signal path. This data is modulated with the Barker 7 code.

図51は、図50に示すものと同等または互換性があるシステムを示すブロック図であるが、14の正弦波ジェネレータ3906を用いて符号化パルス列を生成する。図51の14のキャリアを、重み関数5102を用いて位相と振幅とをそれぞれ調整して、2つのシステムに互換性がある、図50のシステムが生成する波形と十分類似の波形を生成する。すなわち、図51のシステムによる信号送信を、図50のシステムで信号送信を受信できるように設計したレシーバで受信することができる。   FIG. 51 is a block diagram illustrating a system that is equivalent or compatible with that shown in FIG. 50 but uses 14 sine wave generators 3906 to generate the encoded pulse train. The 14 carriers of FIG. 51 are each adjusted in phase and amplitude using a weighting function 5102 to produce a waveform sufficiently similar to that produced by the system of FIG. 50 that is compatible with the two systems. That is, the signal transmission by the system of FIG. 51 can be received by a receiver designed so that the signal transmission can be received by the system of FIG.

図52Aは、トランスミッタが周知のパターンを送信してレシーバを同期し、次に周知のパターンを送信してヘッダとデータとを送信する前に重みを同調する、例示のプロトコルを示す。図52Bは、トランスミッタが交互に周知のパターンを送信してレシーバを同期し、次に周知のパターンを送信してヘッダとデータとを送信する前に重みを同調して、このパターンを数回繰り返す、例示のプロトコルを示す。   FIG. 52A shows an exemplary protocol in which the transmitter sends a known pattern to synchronize the receiver, and then tunes the weights before sending the known pattern to send the header and data. FIG. 52B shows that the transmitter alternately sends a known pattern to synchronize the receiver, then tunes the weights before sending the known pattern to send the header and data, and repeats this pattern several times. An exemplary protocol is shown.

図53、図54、図55A〜Eは、マルチパス環境における信号の繰り返しを示す。   53, 54, and 55A-E illustrate signal repetition in a multipath environment.

図53は、インパルストランスミッタからの多くの反射を含む受信信号を示す。典型的なインパルスレシーバでは、レシーバの帯域幅により、1つのサンプルの近傍のエネルギーだけしか受信できない。これは、1つのローブ5302だけが図53に示すサンプル時間を取り巻いている。しかしながら、受信に利用可能な全エネルギー5304は、全信号下のエネルギーの積算である。従って、改良したレシーバならば全エネルギーを受信できることになる。   FIG. 53 shows the received signal including many reflections from the impulse transmitter. A typical impulse receiver can only receive energy in the vicinity of one sample due to the bandwidth of the receiver. This is because only one lobe 5302 surrounds the sample time shown in FIG. However, the total energy 5304 available for reception is the sum of the energy under all signals. Therefore, an improved receiver can receive all energy.

図54は、ノイズがある典型的なUWBシステムの信号強度対距離のプロットである。相当典型的な環境では、図53に述べた全エネルギーが、1/rの2乗5402で減衰する。基本的に自由空間経路ロスである。しかしながら、エネルギーが散乱することと、図53に示すような全エネルギーを受信することができないという事実とにより、室内環境等の散乱環境では、UWBサンプリングレシーバは、距離に対しエネルギーが1/rの3乗で減衰5404してしまう。2つの曲線5406の割合は、高度なレシーバ設計から達成可能な信号ゲインを示す。   FIG. 54 is a plot of signal strength versus distance for a typical UWB system with noise. In a fairly typical environment, the total energy described in FIG. 53 decays by 1 / r squared 5402. It is basically a free space path loss. However, due to the scattering of energy and the fact that the total energy as shown in FIG. 53 cannot be received, in a scattering environment such as an indoor environment, the UWB sampling receiver has an energy of 1 / r with respect to the distance. It attenuates 5404 by the third power. The ratio of the two curves 5406 shows the signal gain achievable from an advanced receiver design.

図55Aは、UWB環境の例示のチャネルモデルを示す。各矢印は、この環境での時間遅延、反射の振幅および極性を示す。シミュレーションの受信信号は、チャネルモデルの遅延、極性、振幅に応じて、送信波形をコピーした数を積算することにより、構成することができる。   FIG. 55A shows an exemplary channel model for a UWB environment. Each arrow indicates the time delay, reflection amplitude and polarity in this environment. The simulation reception signal can be constructed by integrating the number of copies of the transmission waveform according to the delay, polarity, and amplitude of the channel model.

図55A〜Eを用いて、広帯域信号を受信する狭帯域要素の使用について説明する。複数の狭帯域チャネルを用いて、広帯域信号を受信することもできる。図55Aは、インパルスチャネルモデルを示す。図55Bは図55Aに対する第1の積算インターバルを示し、図55Cは図55Bの積算インターバルに対応付けられる狭帯域パルス信号を示す。図55Dは、図55Aに対する第2の積算インターバルを示す。図55Eは、図55Dの積算インターバルに対応付けられる広帯域パルス信号を示す。   The use of a narrowband element for receiving a wideband signal will be described with reference to FIGS. A wideband signal can also be received using a plurality of narrowband channels. FIG. 55A shows an impulse channel model. FIG. 55B shows a first integration interval relative to FIG. 55A, and FIG. 55C shows a narrowband pulse signal associated with the integration interval of FIG. 55B. FIG. 55D shows a second integration interval relative to FIG. 55A. FIG. 55E shows a broadband pulse signal associated with the integration interval of FIG. 55D.

図55B、図55Cは、狭帯域パルスと対応付けられた積算インターバルとを示す。狭帯域パルスに基づくレシーバは、反射を多く含む全受信信号の大幅な部分のエネルギーを場合によっては積算することができる。図55D、図55Eに示す広帯域パルスおよび対応付けられた積算インターバルでは、全受信エネルギーの小さな部分だけ受信できる。実際、1つの任意の狭帯域チャネルは、反射を加えたり相殺したりして、反射を積算する。典型的には、最終結果はエネルギーを相殺するよりも加える。しかしながら、異なる周波数に同調した平行狭帯域チャネルのセットは、利用可能な信号の大部分を得ることができる。   55B and 55C show the integration intervals associated with the narrowband pulses. A receiver based on narrowband pulses can in some cases integrate the energy of a significant portion of the total received signal that is highly reflective. With the wideband pulses and associated integration intervals shown in FIGS. 55D and 55E, only a small portion of the total received energy can be received. In fact, one arbitrary narrowband channel adds and cancels reflections and accumulates reflections. Typically, the final result adds more than offsets the energy. However, a set of parallel narrowband channels tuned to different frequencies can obtain most of the available signals.

図56は、マルチキャリアウエーブレット、パルス、または符号化波列信号ジェネレータのブロック図である。図56のシステムを用いてトランスミッタ信号を生成したり、レシーバのテンプレート信号を生成したりできる。図56のシステムを用いて、図49A、図49B、図50A、図50Bに示す動作原理を実施することができる。4つのチャネルを示しているが、任意の数のチャネルを用いることができ、本発明は任意の実用的な数のチャネルを含むと考えられる。おおむねこの開示では、文脈から明らかでない場合は、複数のチャネルを示し、本発明では任意の数のチャネルが適用することができる。   FIG. 56 is a block diagram of a multi-carrier wavelet, pulse, or coded wave train signal generator. The system of FIG. 56 can be used to generate a transmitter signal or a receiver template signal. The operating principle shown in FIGS. 49A, 49B, 50A, and 50B can be implemented using the system of FIG. Although four channels are shown, any number of channels can be used and the present invention is considered to include any practical number of channels. In general, this disclosure refers to a plurality of channels if not apparent from the context, and any number of channels may be applied in the present invention.

図56を参照すると、基準発振器3902が多数の正弦波ジェネレータ3502、つまりキャリアジェネレータ3502を駆動する。コントローラ5612に応じて、それぞれを別々に位相変調5602、5608および/または別々に振幅変調5604、5610する。次に、得られるキャリアを積算3506して複合信号5616出力を生成する。また、基準3902を周波数に分割5606して、複合正弦波信号波形5616の1つ以上のモジューロ繰り返しサイクルを表す時間インターバル5614を生成する。   Referring to FIG. 56, a reference oscillator 3902 drives a number of sine wave generators 3502, ie carrier generators 3502. Depending on the controller 5612, each may be separately phase modulated 5602, 5608 and / or separately amplitude modulated 5604, 5610. Next, the obtained carriers are integrated 3506 to generate a composite signal 5616 output. Also, the reference 3902 is divided 5606 into frequencies to generate a time interval 5614 that represents one or more modulo repetition cycles of the composite sinusoidal signal waveform 5616.

図57は、図56のシステムを用いるトランスミッタ5700のブロック図を示す。図57を参照すると、データを受信して、コード5702と合成する。得られる信号を用いて、複合正弦波信号5616を変調する。次に、変調した複合正弦波信号3912を送信する。   FIG. 57 shows a block diagram of a transmitter 5700 that uses the system of FIG. Referring to FIG. 57, data is received and synthesized with code 5702. The resulting signal is used to modulate composite sine wave signal 5616. Next, a modulated composite sine wave signal 3912 is transmitted.

図58は、図56のシステムを用いるレシーバのブロック図である。図58を参照すると、複合正弦波信号5616をコード5702で変調する。得られる符号化複合正弦波信号を、相互に関連しているレシーバのテンプレートとして用いる。受信経路において、信号をアンテナ3512で受信して、必要なら増幅5802して、ミキサ5804に供給して、符号化複合正弦波信号5812で乗算する。ミキサ5804出力を濾波5806して、復調器5808に供給して、データを検出して、データ信号3510を生成する。   FIG. 58 is a block diagram of a receiver using the system of FIG. Referring to FIG. 58, composite sine wave signal 5616 is modulated with code 5702. The resulting encoded composite sinusoidal signal is used as an interrelated receiver template. In the reception path, the signal is received by the antenna 3512, amplified 5802 if necessary, supplied to the mixer 5804, and multiplied by the encoded composite sine wave signal 5812. The mixer 5804 output is filtered 5806 and provided to a demodulator 5808 to detect data and generate a data signal 3510.

図59は、図58のレシーバに関する詳細と特徴とをさらに示す。図59を参照すると、基準発振器3902がくし形ジェネレータ3904を駆動し、多数の位相同期ループ発振器3502を正弦波ジェネレータ3502として駆動する。   FIG. 59 further shows details and features relating to the receiver of FIG. Referring to FIG. 59, reference oscillator 3902 drives comb generator 3904 and a number of phase locked loop oscillators 3502 are driven as sine wave generators 3502.

図59では、コントローラ5908は、信号品質情報5906を信号レベル、ノイズレベル、信号対ノイズ比の形で受信する。信号品質情報5906を用いて、正弦波ジェネレータ3502からの信号の位相5602および振幅5604を調整して、対応関係マッチ5804を向上するので、受信信号品質5906を向上する。   In FIG. 59, the controller 5908 receives signal quality information 5906 in the form of signal level, noise level, and signal-to-noise ratio. The signal quality information 5906 is used to adjust the phase 5602 and amplitude 5604 of the signal from the sine wave generator 3502 to improve the correspondence match 5804, thus improving the received signal quality 5906.

信号を受信し、信号品質5609を測定することにより、位相および振幅調整5602、5604を、適用可能に行うことができる。1つの正弦波信号3502の位相5602または振幅5604等の1つのパラメータにおける増分調整を行い、信号品質5609における変化を測定することにより行う。品質5609が向上する場合、増分調整をさらに増やして、信号品質の変化を再度測定する。時間別のパラメータ(調整していないキャリアからの位相または振幅)を調節して、この処理を続けて、信号品質が向上しなくなるまで、この処理を続ける。全正弦波ジェネレータ3502に対するパラメータが全て調整されたなら、この処理を再び開始する。   By receiving the signal and measuring the signal quality 5609, phase and amplitude adjustments 5602, 5604 can be made applicable. This is done by making incremental adjustments in one parameter such as phase 5602 or amplitude 5604 of one sinusoidal signal 3502 and measuring the change in signal quality 5609. If the quality 5609 improves, the incremental adjustment is further increased and the change in signal quality is measured again. Adjust the time-specific parameters (phase or amplitude from unadjusted carrier) and continue this process until the signal quality does not improve. Once all the parameters for the full sine wave generator 3502 have been adjusted, the process begins again.

また、位相と振幅とを周知のトランスミッタ信号と同期して調整することもできる。トランスミッタは周知のプロトコルにより、周知のシーケンスの時間で1つのキャリアを送信して、位相およびゲインパラメータの最適化を高速で行うことができる。このプロトコルを用いて、まず遅いデータ速度で、部分的に最適なチャネルで確実な通信を行い、次に最適な位相および振幅パラメータを確立した後で、データ速度を上げることができる。   It is also possible to adjust the phase and amplitude in synchronization with a known transmitter signal. The transmitter can transmit one carrier in a known sequence time according to a well-known protocol to optimize the phase and gain parameters at high speed. Using this protocol, the data rate can be increased after first ensuring reliable communication over a partially optimal channel at a slow data rate and then establishing the optimal phase and amplitude parameters.

図58および/または図59に示す複数キャリアレシーバは、インパルストランスミッタまたは図57の別の複数キャリアトランスミッタ、あるいはキャリア数が異なる別の複数キャリアトランスミッタが生成した信号を受信することができる。図51、図52のシステムを互換性があるように構成したという同じ理由で、キャリアを位相および振幅で調整して、広い範囲の波形に整合させて、図58,図59のアーキテクチャで設計された別のシステムとの互換性を得ることができる。特定の位相および振幅を設計により固定したり、レシーバの受信時間で適用可能に決定したりすることができる。   The multi-carrier receiver shown in FIGS. 58 and / or 59 can receive signals generated by an impulse transmitter, another multi-carrier transmitter of FIG. 57, or another multi-carrier transmitter with a different number of carriers. Designed with the architecture of FIGS. 58 and 59 for the same reason that the systems of FIGS. 51 and 52 are configured to be compatible, the carrier is adjusted in phase and amplitude to match a wide range of waveforms. Compatibility with other systems can be obtained. The specific phase and amplitude can be fixed by design or determined as applicable by the receiver reception time.

(レシーバトラッキング)
図58,図59のレシーバは、コリレータ出力5804を濾波して、濾波したコリレータ信号を帰還して、基準発振器3902の周波数を制御することにより、受信信号をトラッキングすることができる。図59では、濾波したコリレータ信号をさらにコントローラで処理して、周波数制御信号5910を生成する。また、基準発振器3902の位相を制御することもできる。また、各高調波の位相制御5602制御することもできる。各キャリア位相制御5602の位相を制御して、波形5812を一定に保つには、各位相制御5602を時間同じ量でずらす。従って、各位相制御を、その周波数による度合いで異なる量でずらす。より高い周波数は、より低い周波数よりも、1秒当たりの度合いがより高い速度でずらす。ずらしの角速度は、周波数に直接比例する。
(Receiver tracking)
The receivers of FIGS. 58 and 59 can track the received signal by filtering the correlator output 5804, feeding back the filtered correlator signal, and controlling the frequency of the reference oscillator 3902. In FIG. 59, the filtered correlator signal is further processed by a controller to generate a frequency control signal 5910. In addition, the phase of the reference oscillator 3902 can be controlled. Further, phase control 5602 of each harmonic can be controlled. To control the phase of each carrier phase control 5602 to keep the waveform 5812 constant, each phase control 5602 is shifted by the same amount of time. Therefore, each phase control is shifted by a different amount depending on the frequency. Higher frequencies shift at a higher rate per second than lower frequencies. The angular velocity of the shift is directly proportional to the frequency.

トラッキングシステムに関する概要説明は、米国特許第6、556、621号、米国シリアル番号10/356、995、米国シリアル番号09/711、026に記載されている。全内容は、多目的にここに引例として組み込まれている。   A general description of the tracking system can be found in US Pat. No. 6,556,621, US serial numbers 10/356, 995, US serial numbers 09 / 711,026. The entire contents are incorporated herein by reference for multiple purposes.

本発明は、合成したキャリア変調とチャネル化とを含むことができる。図36を参照すると、複数の正弦波信号に基づくシステムは、変調およびチャネル化のための新規の技術を可能にするという利点をさらに有する。ある最小周波数と最大周波数との間の、FCCのマスクにより特徴付けられるような平らなくし形エネルギースペクトラムを含むあるスペクトラム特性を有するように送信した波形を生成することができる。   The present invention can include combined carrier modulation and channelization. Referring to FIG. 36, a system based on multiple sinusoidal signals further has the advantage of enabling novel techniques for modulation and channelization. A transmitted waveform can be generated between certain minimum and maximum frequencies with certain spectral characteristics including a flattened energy spectrum as characterized by the FCC mask.

異なる周波数を有するキャリアを様々に組み合わせることにより、送信波形の基本的に同じスペクトラム特性を得ることができる。例えば、本発明は、20のキャリアを100MHz間隔で用いることができる(例えば、3.2GHz、3.3GHz、3.4GHz等)。また、本発明は、10のキャリアを200MHz間隔(例えば、3.2GHz、3.4GHz、3.6GHz等)で用いることができる。また、本発明は、4つのキャリアを500MHz間隔で用いることができる(例えば、3.2GHz、3.7GHz、4.2GHz等)。   By combining various carriers having different frequencies, basically the same spectrum characteristics of the transmission waveform can be obtained. For example, the present invention can use 20 carriers at 100 MHz intervals (eg, 3.2 GHz, 3.3 GHz, 3.4 GHz, etc.). In the present invention, ten carriers can be used at 200 MHz intervals (for example, 3.2 GHz, 3.4 GHz, 3.6 GHz, etc.). In the present invention, four carriers can be used at intervals of 500 MHz (for example, 3.2 GHz, 3.7 GHz, 4.2 GHz, etc.).

チャネル化は、1つ以上のコードにより指定されるような任意の送信波形を得るのに組み合わせられるキャリア特性に基づき実施することができる。異なるコード、コードのサブセットコードを組み合わせたもの、複数のコードの複数のサブセットを、各連続する送信波形または連続する送信波形群に適用することができる。   Channelization can be performed based on carrier characteristics that are combined to obtain an arbitrary transmit waveform as specified by one or more codes. Different codes, combinations of code subset codes, and multiple subsets of codes can be applied to each successive transmit waveform or group of consecutive transmit waveforms.

本発明は、周波数選択可能コードを用いることができる。チャネルを、送信波形に合成した特定のキャリア周波数の組み合わせにより定義することができる(例えば、システムが用いるNの可能なキャリア周波数、チャネル1はキャリア周波数1、3、7、13、18で定義され、チャネル2はキャリア2、7、10、15、17で定義される等)。   The present invention can use a frequency selectable code. A channel can be defined by a combination of specific carrier frequencies synthesized into the transmit waveform (eg, N possible carrier frequencies used by the system, channel 1 is defined by carrier frequencies 1, 3, 7, 13, 18) , Channel 2 is defined by carriers 2, 7, 10, 15, 17, etc.).

本発明は、位相コードを用いることができる。チャネルを、送信波形に合成されたキャリアの間の位相関係の組み合わせにより定義することができる。特に、ある基準時間に対し、各用いるキャリアは、他のキャリアに対して定義された位相関係を有していても良い。例えば、時間tで、3つのキャリア100MHz、200MHz、300MHzが、0゜の位相関係を持っても良い。ある期間Tの後で、3つのキャリアが再び0゜の位相関係を有することもある。第1のキャリアに2つの全サイクルを行い、第2のキャリアに3つの全サイクルを行い、第3のキャリアに6つの全サイクルを行う。同様に、時間tで、第2のおよび/または第3のキャリアが第1のキャリアおよび/または互いにN゜の位相関係を有しても良い。Nは、180か、他の数とできる。 The present invention can use a phase code. A channel can be defined by a combination of phase relationships between carriers synthesized in the transmit waveform. In particular, for a certain reference time, each carrier used may have a phase relationship defined with respect to other carriers. For example, at time t 0 , the three carriers 100 MHz, 200 MHz, and 300 MHz may have a phase relationship of 0 °. After a certain period T, the three carriers may again have a 0 ° phase relationship. Two full cycles are performed on the first carrier, three full cycles are performed on the second carrier, and six full cycles are performed on the third carrier. Similarly, at time t 0 , the second and / or third carrier may have an N ° phase relationship with the first carrier and / or each other. N can be 180 or some other number.

本発明は、振幅コードを用いることができる。チャネルを、送信波形と合成した特定のキャリア振幅の組み合わせにより定義することができる(例えば、システムが用いるNの可能なキャリア振幅、チャネル1はキャリア振幅1、3、7、13、18で定義され、チャネル2はキャリア振幅1、7、10、15、17で定義される等)。振幅コードを用いて、逆のキャリアおよび/またはキャリアを空白(例えば、ゼロ振幅)に定義することができる。   The present invention can use an amplitude code. A channel can be defined by a combination of specific carrier amplitudes combined with the transmit waveform (eg, N possible carrier amplitudes used by the system, channel 1 is defined by carrier amplitudes 1, 3, 7, 13, 18 Channel 2 is defined by carrier amplitudes 1, 7, 10, 15, 17, etc.). An amplitude code can be used to define a reverse carrier and / or carrier to be blank (eg, zero amplitude).

本発明は、コードの組み合わせを用いることができる。符号化を用いて、周波数、位相関係、振幅の組み合わせに基づきチャネルを定義することができる。同じ周波数であるが位相関係および/または振幅が異なる3つ以上のキャリアを定義することができる。   The present invention can use a combination of codes. Encoding can be used to define channels based on a combination of frequency, phase relationship, and amplitude. Three or more carriers of the same frequency but different phase relationship and / or amplitude can be defined.

チャネル化を、1つ以上のコードで指定されるような、送信波形のシーケンスを得るために組み合わされたキャリア特性に基づいて定義することができる。個別の送信波形を生成するために組み合わせられたキャリアおよびキャリア特性はまた、1つ以上のコードに基づいていたり、各送信波形と同じにしたりできる。   Channelization can be defined based on carrier characteristics combined to obtain a sequence of transmit waveforms, as specified by one or more codes. The combined carriers and carrier characteristics to generate individual transmit waveforms can also be based on one or more codes or can be the same for each transmit waveform.

本発明は、振幅符号化を用いることができる。Nの送信波形のシーケンスを、コードで制御することもできる。このコードが、Nの送信波形の各送信波形の相対振幅を定義する。振幅コードを用いて、逆波形および/または波形を空白にする (例えば、ゼロ振幅)ことを定義することができる。Nの送信波形のシーケンスを、コードで、例えばバーカ11コードで制御することもできる。このコードが、Nの送信波形の各送信波形が逆になっているかどうか定義する。   The present invention can use amplitude encoding. The sequence of N transmit waveforms can also be controlled by a code. This code defines the relative amplitude of each of the N transmit waveforms. An amplitude code can be used to define an inverse waveform and / or blanking the waveform (eg, zero amplitude). The sequence of N transmission waveforms can be controlled by a code, for example, by a Barker 11 code. This code defines whether each transmit waveform of the N transmit waveforms is reversed.

本発明は、時間符号化を用いることができる。Nの送信波形のシーケンスを、コードで制御することもできる(すなわち、時間ホッピングコード)。このコードで、Nの送信波形の各送信波形の相対タイミングを定義する。   The present invention can use time coding. The sequence of N transmit waveforms can also be controlled by code (ie, time hopping code). This code defines the relative timing of each transmission waveform of the N transmission waveforms.

上記で特定された送信波形コードおよび送信波形シーケンスコードは、TDC符号化特許出願のいくつかで述べたように、1つ以上の固定または非固定(すなわち、デルタ)値範囲および/または離散値レイアウトに一致している。このようなコードは、代数的コード(2次コングルエンシャル、双曲コングルエンシャル等)、クマールコード(例えば、デザインIIまたはIII)等の疑似ランダムコードまたは設計コード、または他のバーカコード、ウォルシュコード、カサミコード、ゴールドコード等の多くの周知のコードのいずれか1つとすることができる。これを用いて、設計した任意のコードの対応する対応関係および/またはスペクトラム特性を得る。   The transmit waveform code and transmit waveform sequence code identified above may include one or more fixed or non-fixed (ie, delta) value ranges and / or discrete value layouts, as described in some of the TDC encoded patent applications. It matches. Such codes may be algebraic codes (secondary congruential, hyperbolic congruential, etc.), pseudo-random codes or design codes such as Kumar codes (eg, Design II or III), or other Barker codes, Walsh It can be any one of many well-known codes such as a code, a scissor code, a gold code, and the like. This is used to obtain the corresponding correspondence and / or spectrum characteristics of any designed code.

決定した(例えば、測定した)マルチパス特性、干渉特性、ノイズ特性等の動作環境特性に基づいて、コードを選択することができる。例えば、コードレーキアプローチを用いることができる。同様に、1つ以上の干渉信号の作用を緩和するために、干渉阻止/回避アプローチにより、1つ以上の組み合わせたキャリアの1つ以上の特性(例えば、周波数、位相)を変更して、送信波形を生成する。   A code can be selected based on operating environment characteristics such as determined (eg, measured) multipath characteristics, interference characteristics, noise characteristics, and the like. For example, a code rake approach can be used. Similarly, one or more characteristics (eg, frequency, phase) of one or more combined carriers may be altered and transmitted by an interference rejection / avoidance approach to mitigate the effects of one or more interference signals. Generate a waveform.

コードを用いて、動作環境特性(すなわち、実時間)を決定することなく、あるキャリア周波数および/または位相関係を回避することができる。波形シーケンスを定義するコードを、遅延コードと組み合わせて用いることができる。   The code can be used to avoid certain carrier frequencies and / or phase relationships without determining operating environment characteristics (ie, real time). A code defining a waveform sequence can be used in combination with a delay code.

少なくとも1つのキャリア特性(例えば、振幅、位相、周波数)を変えることにより、変調を1つのキャリアベースで行うことができる。受信した波形を濾波して、それぞれのキャリアを抽出することにより、キャリアに存在するデータを復調することができる。キャリアが存在してもしなくても、これを用いてデータを変調することもできる。   By changing at least one carrier characteristic (eg, amplitude, phase, frequency), modulation can be performed on a single carrier basis. By filtering the received waveform and extracting each carrier, the data present on the carrier can be demodulated. Whether or not a carrier is present, it can be used to modulate data.

送信する波形を時間でずらす(例えば、波形位置変調)ことにより、変調を1つの送信波形ベースで行うことができる。送信した波形を振幅変調する(例えば、逆対非逆の、あるいは離散振幅対基準振幅)ことにより、変調を1つの送信波形ベースで行うことができる。存在を判定する(すなわち、波形が存在するしない)ことにより、変調を1つの送信波形ベースで行うことができる。上記を組み合わせる(例えば、QFTM型変調)ことにより、変調を1送信波形ベースで行うことができる。   By shifting the waveform to be transmitted with time (for example, waveform position modulation), modulation can be performed on a single transmission waveform basis. By modulating the transmitted waveform (eg, inverse vs. non-inverted or discrete vs. reference amplitude), modulation can be performed on a single transmit waveform basis. By determining the presence (ie, no waveform is present), modulation can be performed on a single transmitted waveform basis. By combining the above (for example, QFTM type modulation), modulation can be performed on the basis of one transmission waveform.

波形の送信するシーケンスを時間でずらす(波形シーケンス位置変調)ことにより、変調を1つの送信波形シーケンスベースで行うことができる。送信した波形シーケンスを振幅変調する(例えば、逆対非逆の、あるいは離散振幅対基準振幅)ことにより、変調を1送信波形シーケンスベースで行うことができる。存在を判定する(すなわち、波形シーケンスが全く存在しないか、異なる波形シーケンスが存在するというような、波形シーケンスが存在するしない)ことにより、変調を1つの送信波形シーケンスベースで行うことができる。上記を組み合わせる(例えば、QFTM型変調)ことにより、変調を1つの送信波形シーケンスベースで行うことができる。   By shifting the waveform transmission sequence with time (waveform sequence position modulation), modulation can be performed on a single transmission waveform sequence basis. By modulating the transmitted waveform sequence (e.g., reverse vs. non-reverse, or discrete vs. reference amplitude), modulation can be performed on a single transmit waveform sequence basis. By determining the presence (ie, there is no waveform sequence, such as no waveform sequence or a different waveform sequence), modulation can be performed on a single transmit waveform sequence basis. By combining the above (for example, QFTM type modulation), modulation can be performed based on one transmission waveform sequence.

本発明を、ローカルエリアネットワーク、パーソナルエリアネットワーク、ルータ、スイッチ、ノードおよび/または例えば、ラップトップコンピュータ、携帯情報端末、ビデオディスプレイ等の機器で実施することができる。例えば、ルータは、本発明を実施するトランスミッタと本発明を実施するレシーバとを含むことができる。これらは共に回路をサポートする。   The present invention can be implemented in local area networks, personal area networks, routers, switches, nodes and / or devices such as laptop computers, personal digital assistants, video displays and the like. For example, a router may include a transmitter that implements the present invention and a receiver that implements the present invention. Both of these support the circuit.

本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、本発明による装置および方法は、柔軟性があり、広い範囲で実施できるものである。多種多様の半導体材料および技術を用いて、本発明による通信装置およびシステムを設計し、実施し、製造することができる。例えば、所望ならば、シリコン、薄膜技術、シリコンオンインシュレータ(SOI)、シリコンゲルマニウム(SiGe)、ガリウムヒ素(GaAs)を用いることができる。   As will be appreciated by those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention, the apparatus and method according to the invention are flexible and can be implemented in a wide range. A wide variety of semiconductor materials and technologies can be used to design, implement and manufacture communication devices and systems according to the present invention. For example, if desired, silicon, thin film technology, silicon on insulator (SOI), silicon germanium (SiGe), gallium arsenide (GaAs) can be used.

また、所望ならば、n型金属酸化物半導体(NMOS)、p型金属酸化物半導体(PMOS)、相補型金属酸化物半導体(CMOS)、バイポーラ接合トランジスタ(BJT)、BJTとCMOS回路との組み合わせ(BiCMOS)、ヘテロ接合トランジスタ等を用いて、このようなシステムおよび装置を実施することができる。本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、半導体材料、技術、設計方法の選択は、特定の応用例の設計および性能仕様による。   If desired, an n-type metal oxide semiconductor (NMOS), a p-type metal oxide semiconductor (PMOS), a complementary metal oxide semiconductor (CMOS), a bipolar junction transistor (BJT), a combination of BJT and a CMOS circuit Such systems and devices can be implemented using (BiCMOS), heterojunction transistors, and the like. As is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the present invention, the choice of semiconductor material, technology, and design method depends on the design and performance specifications of the particular application.

基準の半導体装置と製造技術とを利用することにより、本発明による通信システムおよび装置を、高い歩留まり、高い信頼性、低コストで製造することができることに留意されたい。例えば、このようなシステムおよび装置を、基準の混合信号CMOSプロセスを用いて製造することができる。この柔軟性により、本発明による通信システムおよび装置を用いる民生用高速データ通信製品、プロ用製品、健康管理製品、工業用品、科学用装置、軍用品等の製造および販売が可能になる。   It should be noted that the communication system and apparatus according to the present invention can be manufactured with high yield, high reliability, and low cost by utilizing standard semiconductor devices and manufacturing techniques. For example, such a system and device can be fabricated using a standard mixed signal CMOS process. This flexibility enables the manufacture and sale of consumer high-speed data communication products, professional products, health care products, industrial supplies, scientific equipment, military equipment, etc. using the communication system and apparatus of the present invention.

通信システムおよび装置についての上記の説明は、ワイヤレス通信に関するものであるが、本発明の説明の利点を理解する当業者が周知のように、開示の本発明の考えを、他の状況で用いることもできる。例えば、所望ならば、高速データ通信陸線(すなわち、ケーブル、光ファイバ、屋内配線、同軸線、平行2線、電話線、ケーブルTV線等)を用いる通信システムおよび装置を実施することができる。   Although the above description of the communication system and apparatus relates to wireless communication, the disclosed inventive concepts may be used in other situations, as is well known to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention. You can also. For example, if desired, communication systems and devices using high-speed data communication land lines (ie, cables, optical fibers, indoor wiring, coaxial lines, parallel two lines, telephone lines, cable TV lines, etc.) can be implemented.

別の言い方では、アンテナ(および任意の対応付けられた回路)をはぶいて、ワイヤ線または光ファイバ等の送信線を介して、トランスミッタとレシーバとをともに接続することができる。このようなシステムでは、ワイヤレス対応物として同じか、類似の利点が得られる。すなわち、UWB信号が、同じ送信媒体で他の信号と共存することができる。   In other words, the transmitter and receiver can be connected together via a transmission line, such as a wire line or optical fiber, by striking the antenna (and any associated circuitry). Such a system provides the same or similar advantages as a wireless counterpart. That is, a UWB signal can coexist with other signals on the same transmission medium.

各種の図に示すスペクトラム(例えば、図13〜図16)は、送信および放射スペクトラムを表したものである。自由空間での無線波伝搬では周波数依存性を呈することはないので、レシーバの電界強度PSDは、送信PSDと同じで、信号は1/(4πr)で減衰する。上述のように、コンスタントアパーチャ型のアンテナで信号を受信する場合、受信したスペクトラムは送信スペクトラムと同じであるコンスタントアパーチャアンテナの例は、そのゲインが周波数の2乗で増加する広帯域ホーンまたは広帯域パラボラである。 The spectrums (for example, FIGS. 13 to 16) shown in various figures represent transmission and emission spectra. Since radio wave propagation in free space does not exhibit frequency dependence, the electric field strength PSD of the receiver is the same as the transmission PSD, and the signal is attenuated by 1 / (4πr 2 ). As described above, when a signal is received by a constant aperture type antenna, an example of a constant aperture antenna in which the received spectrum is the same as the transmission spectrum is a broadband horn or a broadband parabola whose gain increases with the square of the frequency. is there.

一方、コンスタントゲイン型のアンテナで信号を受信する場合、受信したスペクトラムは荷重1/f特性を有することになる。適したコンスタントゲインアンテナの一例は、そのゲインが周波数と基本的に平らなワイドダイポールである。非自由空間環境では、ある程度は周波数依存性を呈する。しかしながら、これらの作用は、コンスタントアパーチャまたはコンスタントゲインアンテナを用いていようとなかろうと、基本的に同じである。 On the other hand, when a signal is received by a constant gain type antenna, the received spectrum has a load 1 / f 2 characteristic. An example of a suitable constant gain antenna is a wide dipole whose gain is essentially flat with frequency. In a non-free space environment, it exhibits frequency dependence to some extent. However, these effects are basically the same whether or not a constant aperture or constant gain antenna is used.

図を参照すると、図示の各種のブロック(例えば、図3または図5)は主に、概念的な機能と信号フローとを示す。実際の回路を実施するには、各種の機能ブロックの別々に特定可能なハードウェアを含んでいてもいなくても良い。例えば、所望ならば、各種のブロックの機能性を1つの回路ブロックに組み合わせることができる。また、所望ならば、1つのブロックの機能性をいくつかの回路ブロック内で実施することができる。回路を実施するのあたっての選択は、本発明の開示を読んだ当業者が理解するように、任意の実施を行うための特定の設計および性能仕様等の各種の要因による。   Referring to the figure, the various blocks shown (eg, FIG. 3 or FIG. 5) primarily illustrate conceptual functions and signal flow. In order to implement an actual circuit, it may or may not include separately identifiable hardware of various functional blocks. For example, if desired, the functionality of the various blocks can be combined into one circuit block. Also, if desired, the functionality of one block can be implemented in several circuit blocks. The choice in implementing the circuit will depend on various factors such as the specific design and performance specifications for performing any implementation, as will be appreciated by those skilled in the art having read the present disclosure.

ここで説明したものに加えて、他の変更および変形した本発明の実施の形態は、本発明の説明の利点を理解する当業者にとって明らかであろう。従って、この説明により、これらの当業者に本発明を実施する方法を教示し、説明のためだけのものであると解釈されたい。   In addition to those described herein, other variations and modifications of the present invention will become apparent to those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention. Accordingly, this description teaches those skilled in the art how to practice the present invention and should be construed as illustrative only.

図示し、説明した本発明の形態は、現在のところ好ましい実施の形態であると理解されたい。この文献に記載された本発明のの範囲から逸脱することなく、当業者は形状、大きさ、構成を様々に変更することができる。例えば、当業者は同等の要素を、ここで図示し、説明した要素と置換することもできる。また、本発明の説明の利点を理解する当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明のある特徴を他の特徴を用いるのとは別に用いることができる。   The forms of the invention shown and described are to be understood as the presently preferred embodiments. Without departing from the scope of the invention described in this document, those skilled in the art can make various changes in shape, size and configuration. For example, those skilled in the art can substitute equivalent elements for those shown and described herein. Also, those skilled in the art who understand the advantages of the description of the invention can use certain features of the invention separately from other features without departing from the scope of the invention.

添付の図面は、本発明の例示の実施の形態を説明するだけのものであって、本発明の範囲を制限するものと考える必要はない。開示の新規の考えは、他の同様に有効な実施の形態に適している。図中、2つ以上の図で同じ参照番号が付されているものは、同じか、同等の機能、構成要素あるいはブロックを示す。
図1は、本発明による各種の実施の形態におけるパワースペクトル密度(PSD)プロフィールをいくつか示す。 図2は、高速データ通信UWB装置に対応する例示の信号波形を示す。 図3は、本発明による高速データ通信UWBトランスミッタの例示の実施の形態を示す。 図4は、本発明による高速データ通信UWBトランスミッタに対応する例示の波形を示す。 図5は、本発明による高速データ通信UWBレシーバの例示の実施の形態を示す。 図6は、本発明による高速データ通信UWBレシーバに対応する例示の波形を示す。 図7は、本発明による高速データ通信UWBトランスミッタにおける各種の信号のタイミングの関係を示す。 図8は、本発明による説明のための実施の形態2つの動作モードに対応する例示の所望の、あるいは所定のPSDプロフィールを示す。 図9は、高次高調波を用いる本発明の例示の実施の形態のPSDプロフィールを示す。 図10は、本発明による例示の実施の形態における説明のためのPSDプロフィールを示す。 図11Aは、本発明によるUWB通信装置におけるトランスミッタの1サイクルの例示の出力信号を示す。 図11Bは、本発明によるUWB通信装置におけるトランスミッタの1サイクルの別の例示の出力信号を示す。 図12は、本発明による例示の実施の形態におけるいくつかの信号間のタイミングの関係を示す。 図13は、本発明による説明のための実施の形態のPSDプロフィールをいくつか示す。 図14は、本発明による他の例示の実施の形態のPSDプロフィールをいくつか示す。 図15は、説明のための本発明による他の実施の形態のPSDプロフィールを示す。 図16は、本発明による通信システムあるいは装置の他の例示の実施の形態のPSDプロフィールを示す。 図17は、モード切換を組み込んだ通信システムの本発明による例示の実施の形態を示す。 図18は、本発明による通信システムおよび装置で用いられる説明のためのチッピングシーケンスを示す。 図19は、本発明による差動レシーバの例示の実施の形態19を示す。 図20は、本発明による例示の実施の形態におけるオフセット直交位相シフト変調(OQPSK)UWB信号のセットを示す。 図21は、本発明による例示の実施の形態におけるチッピング信号波形のセットを示す。 図22は、別々に変調した高調波信号を用いる本発明によるトランスミッタの例示の実施の形態を示す。 図23は、別々に変調した高調波信号を受信するための本発明によるレシーバの例示の実施の形態を示す。 図24は、本発明による説明のための実施の形態におけるサンプル波形を示す。 図25は、図24に示す信号のフーリエ変換を示す。 図26は、本発明によるトランスミッタの例示の実施の形態におけるサンプル波形を示す。 図27は、本発明による説明のための実施の形態における時間の関数としての例示の同相チャネルパルスを示す。 図28は、図27の信号スペクトラムの大きさを示す。 図29は、本発明による説明のための実施の形態における時間の関数としての例示の直交チャネルパルスを示す。 図30は、図29の信号スペクトラムの大きさを示す。 図31は、本発明による説明のための実施の形態における時間の関数としての2つの信号を示す。 図32は、図31に示す信号整形を用いることから得られるスペクトラムを示す。 図33は、本発明による他の実説明のための施の形態における時間の関数としての2つの信号を示す。 図34は、図33に示す信号整形を用いることから得られるスペクトラムを示す。 図35は、本発明の実施の形態を表すトランスミッタを示す概略図である。 図36は、本発明の実施の形態を表すトランスミッタが生成する信号のスペクトラムを示す。 図37は、本発明の実施の形態を表すレシーバを示す概略図である。 図38は、本発明の実施の形態を表すレシーバの高レベルの概略図を示す。 図39は、本発明の実施の形態を表すトランスミッタを示す概略図である。 図40は、本発明の実施の形態を表すトランスミッタを示す図である。 図41は、本発明の実施の形態を表すトランスミッタを示す図である。 図42は、本発明の実施の形態を表すトランスミッタを示す概略図である。 図43は、本発明の実施の形態を表すトランスミッタを示す概略図である。 図44は、本発明の実施の形態を表す位相同期ループを示す図である。 図45は、本発明の実施の形態を表す位相同期ループを示す図である。 図46は、本発明の実施の形態を表すサンプリング位相同期ループを示す図である。 図47は、本発明の実施の形態を表すマルチプレックスカウンタを含むシステムを示す概略図である。 図48Aは、本発明の実施の形態を表す広帯域パルス列*を生成する7つの正弦波信号の積算シミュレーションを用いたMatlabコードセグメントを示す。 図48Bは、図48Aの7つの正弦波信号を用いて生成した合成波形を表すグラフを示す。 図49Aは、本発明の実施の形態を表す帯域制限パルス列を生成する7つの正弦波信号の積算シミュレーションを用いたMatlabコードセグメントを示す。 図49Bは、図49Aの7つの正弦波信号を用いて生成した合成波形を示すグラフである。 図50は、本発明の実施の形態を表すトランスミッタを示す概略図である。 図51は、本発明の実施の形態を表すトランスミッタを示す概略図である。 図52Aは、本発明の実施の形態を表す例示のプロトコルを示す。 図52Bは、本発明の実施の形態を表す例示のプロトコルを示す。 図53は、本発明の実施の形態を表す、多くの反射を含むインパルストランスミッタからの受信信号を示す。 図54は、本発明の実施の形態を表す、ノイズのあるUWBシステムの信号強度対距離を示すプロットである。 図55Aは、本発明の実施の形態を表すインパルスチャネルモデルを示す。 図55Bは、図55Aに対する第1の積算インターバルを示す。 図55Cは、図55Bの積算インターバルに対応付けられる狭帯域パルス信号を示す。 図55Dは、図55Aに対する第2の積算インターバルを示す。 図55Eは、図55Dの積算インターバルに対応付けられる広帯域パルス信号を示す。 図56は、本発明の実施の形態を表すマルチキャリアウエーブレットパルス、あるいは符号化波列信号ジェネレータを示す概略図である。 図57は、図56のジェネレータを用いるトランスミッタを示す概略図である。 図58は、本発明の実施の形態を表すレシーバを示す概略図である。 図59は、本発明の実施の形態を表すレシーバを示す概略図である。
The accompanying drawings are merely illustrative of exemplary embodiments of the invention and are not to be construed as limiting the scope of the invention. The novel idea of the disclosure is suitable for other equally effective embodiments. In the drawings, the same reference numerals in two or more drawings indicate the same or equivalent functions, components, or blocks.
FIG. 1 shows several power spectral density (PSD) profiles in various embodiments according to the present invention. FIG. 2 shows exemplary signal waveforms corresponding to a high speed data communication UWB device. FIG. 3 illustrates an exemplary embodiment of a high speed data communication UWB transmitter according to the present invention. FIG. 4 shows exemplary waveforms corresponding to a high speed data communication UWB transmitter according to the present invention. FIG. 5 illustrates an exemplary embodiment of a high speed data communication UWB receiver according to the present invention. FIG. 6 shows exemplary waveforms corresponding to a high speed data communication UWB receiver according to the present invention. FIG. 7 shows the timing relationship of various signals in the high-speed data communication UWB transmitter according to the present invention. FIG. 8 illustrates an exemplary desired or predetermined PSD profile corresponding to two modes of operation for illustrative purposes according to the present invention. FIG. 9 shows a PSD profile for an exemplary embodiment of the invention using higher order harmonics. FIG. 10 shows an illustrative PSD profile in an exemplary embodiment according to the present invention. FIG. 11A shows an exemplary output signal for one cycle of a transmitter in a UWB communication device according to the present invention. FIG. 11B shows another example output signal of one cycle of the transmitter in the UWB communication device according to the present invention. FIG. 12 illustrates the timing relationship between several signals in an exemplary embodiment according to the present invention. FIG. 13 shows several PSD profiles of an illustrative embodiment according to the present invention. FIG. 14 shows some PSD profiles of another exemplary embodiment according to the present invention. FIG. 15 shows a PSD profile of another embodiment according to the present invention for illustrative purposes. FIG. 16 shows a PSD profile of another exemplary embodiment of a communication system or apparatus according to the present invention. FIG. 17 shows an exemplary embodiment according to the present invention of a communication system incorporating mode switching. FIG. 18 shows an illustrative chipping sequence used in the communication system and apparatus according to the present invention. FIG. 19 shows an exemplary embodiment 19 of a differential receiver according to the present invention. FIG. 20 shows a set of offset quadrature phase shift modulation (OQPSK) UWB signals in an exemplary embodiment according to the present invention. FIG. 21 shows a set of chipping signal waveforms in an exemplary embodiment according to the present invention. FIG. 22 shows an exemplary embodiment of a transmitter according to the present invention using separately modulated harmonic signals. FIG. 23 shows an exemplary embodiment of a receiver according to the invention for receiving separately modulated harmonic signals. FIG. 24 shows a sample waveform in the illustrative embodiment according to the present invention. FIG. 25 shows a Fourier transform of the signal shown in FIG. FIG. 26 shows a sample waveform in an exemplary embodiment of a transmitter according to the present invention. FIG. 27 shows an exemplary in-phase channel pulse as a function of time in an illustrative embodiment according to the present invention. FIG. 28 shows the magnitude of the signal spectrum of FIG. FIG. 29 shows an exemplary quadrature channel pulse as a function of time in an illustrative embodiment according to the present invention. FIG. 30 shows the magnitude of the signal spectrum of FIG. FIG. 31 shows two signals as a function of time in an illustrative embodiment according to the invention. FIG. 32 shows the spectrum obtained from using the signal shaping shown in FIG. FIG. 33 shows two signals as a function of time in another illustrative embodiment according to the present invention. FIG. 34 shows the spectrum obtained from using the signal shaping shown in FIG. FIG. 35 is a schematic diagram showing a transmitter representing an embodiment of the present invention. FIG. 36 shows a spectrum of a signal generated by the transmitter representing the embodiment of the present invention. FIG. 37 is a schematic diagram showing a receiver representing an embodiment of the present invention. FIG. 38 shows a high-level schematic diagram of a receiver that represents an embodiment of the present invention. FIG. 39 is a schematic diagram showing a transmitter representing an embodiment of the present invention. FIG. 40 is a diagram showing a transmitter representing an embodiment of the present invention. FIG. 41 is a diagram showing a transmitter representing an embodiment of the present invention. FIG. 42 is a schematic diagram showing a transmitter representing an embodiment of the present invention. FIG. 43 is a schematic diagram showing a transmitter representing an embodiment of the present invention. FIG. 44 is a diagram showing a phase locked loop representing the embodiment of the present invention. FIG. 45 is a diagram showing a phase-locked loop representing the embodiment of the present invention. FIG. 46 is a diagram showing a sampling phase-locked loop representing the embodiment of the present invention. FIG. 47 is a schematic diagram showing a system including a multiplex counter representing the embodiment of the present invention. FIG. 48A shows a Matlab code segment using an integration simulation of seven sine wave signals to generate a wideband pulse train * representing an embodiment of the present invention. FIG. 48B shows a graph representing a composite waveform generated using the seven sine wave signals of FIG. 48A. FIG. 49A shows a Matlab code segment using an integration simulation of seven sine wave signals to generate a band limited pulse train representing an embodiment of the present invention. FIG. 49B is a graph showing a composite waveform generated using the seven sine wave signals of FIG. 49A. FIG. 50 is a schematic diagram showing a transmitter representing an embodiment of the present invention. FIG. 51 is a schematic diagram showing a transmitter representing an embodiment of the present invention. FIG. 52A shows an exemplary protocol representing an embodiment of the present invention. FIG. 52B shows an exemplary protocol representing an embodiment of the present invention. FIG. 53 shows a received signal from an impulse transmitter that includes many reflections, representing an embodiment of the present invention. FIG. 54 is a plot showing signal strength versus distance for a noisy UWB system that represents an embodiment of the present invention. FIG. 55A shows an impulse channel model representing an embodiment of the present invention. FIG. 55B shows a first integration interval relative to FIG. 55A. FIG. 55C shows a narrowband pulse signal associated with the integration interval of FIG. 55B. FIG. 55D shows a second integration interval relative to FIG. 55A. FIG. 55E shows a broadband pulse signal associated with the integration interval of FIG. 55D. FIG. 56 is a schematic diagram showing a multicarrier wavelet pulse or an encoded wave train signal generator representing the embodiment of the present invention. FIG. 57 is a schematic diagram illustrating a transmitter using the generator of FIG. FIG. 58 is a schematic diagram showing a receiver representing an embodiment of the present invention. FIG. 59 is a schematic diagram showing a receiver representing an embodiment of the present invention.

Claims (17)

以下
複数のおおむね持続波形を生成して、
複数のおおむね持続波形を積算して、
積算した複数のおおむね持続波形を変調して、スペクトラム拡散信号を生成して、
スペクトラム拡散信号を送信する
を含む、スペクトラム拡散信号を送信する方法。
Below we generate several generally continuous waveforms
Accumulate multiple continuous waveforms,
Modulate multiple accumulated waveforms to generate a spread spectrum signal,
A method of transmitting a spread spectrum signal, including transmitting a spread spectrum signal.
生成前と積算後に複数の位相同期ループにうちの1つを用いて、各々の複数のおおむね持続波形を共通基準に同期することをさらに含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, further comprising synchronizing each of the plurality of generally sustained waveforms to a common reference using one of the plurality of phase locked loops before generation and after integration. 積算した複数のおおむね持続波形を変調することが、積算した複数のおおむね持続波形を、符号化データを用いて変調して、スペクトラム拡散信号を生成することを含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein modulating the accumulated plurality of generally sustained waveforms includes modulating the accumulated plurality of generally sustained waveforms with the encoded data to generate a spread spectrum signal. 周波数スペクトラム拡散帯域信号が、超広帯域信号を含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the frequency spread spectrum signal comprises an ultra wideband signal. スペクトラム拡散トランスミッタを備える、以下
くし形ジェネレータと、
くし形ジェネレータに接続した積算ノードと、
積算ノードに接続した変調器と、
変調器に接続したスペクトラム拡散信号出力と、
変調器に接続したデータエンコーダと、
データエンコーダに接続したデータ入力と、
データエンコーダに接続したコードソースと、
データエンコーダとくし形ジェネレータとに接続したクロック
を備える装置。
A comb generator with a spread spectrum transmitter,
An integration node connected to the comb generator;
A modulator connected to the integrating node;
Spread spectrum signal output connected to the modulator,
A data encoder connected to the modulator;
Data input connected to the data encoder,
A code source connected to the data encoder,
A device comprising a clock connected to a data encoder and a comb generator.
積算ノードに接続した複数の高調波関連位相同期ループ回路をさらに備え、各々の高調波関連位相同期ループ回路がくし形ジェネレータに接続している、請求項5に記載の装置。 6. The apparatus of claim 5, further comprising a plurality of harmonic related phase locked loop circuits connected to the integrating node, each harmonic related phase locked loop circuit connected to a comb generator. 請求項5に記載の装置を備える超広帯域ルータ。 An ultra-wideband router comprising the device according to claim 5. 以下
複数のおおむね持続波形を生成して、
複数のおおむね持続波形を積算して、
積算した複数のおおむね持続波形をコードで変調して、
変調した積算した複数のおおむね持続波形をスペクトラム拡散信号と混合して、ベースバンド信号を生成して、
ベースバンド信号を積分して、
データを検出する
を含む、スペクトラム拡散信号を受信する方法。
Below we generate several generally continuous waveforms
Accumulate multiple continuous waveforms,
Modulate multiple accumulated continuous waveforms with code,
Mixing multiple modulated and generally continuous waveforms with a spread spectrum signal to generate a baseband signal,
Integrate the baseband signal
A method of receiving a spread spectrum signal, including detecting data.
生成前と積算後に複数の位相同期ループにうちの1つを用いて、各々の複数のおおむね持続波形を共通基準に同期することをさらに含む、請求項8に記載の方法。 9. The method of claim 8, further comprising synchronizing each of the plurality of generally sustained waveforms to a common reference using one of the plurality of phase locked loops before generation and after integration. 各々の複数のおおむね持続波形の位相を適用可能に調整することをさらに含み、複数のおおむね持続波形が高調波として関連している、請求項8に記載の方法。 9. The method of claim 8, further comprising adaptably adjusting the phase of each of the plurality of generally continuous waveforms, wherein the plurality of generally continuous waveforms are associated as harmonics. 各々の複数のおおむね持続波形の振幅を適用可能に調整することをさらに含み、複数のおおむね持続波形が高調波として関連している、請求項10に記載の方法。 The method of claim 10, further comprising adaptably adjusting an amplitude of each of the plurality of generally continuous waveforms, wherein the plurality of generally continuous waveforms are associated as harmonics. 各々の複数のおおむね持続波形の振幅を適用可能に調整することをさらに含み、複数のおおむね持続波形が高調波として関連している、請求項8に記載の方法。 9. The method of claim 8, further comprising adaptably adjusting the amplitude of each of the plurality of generally continuous waveforms, wherein the plurality of generally continuous waveforms are associated as harmonics. 周波数スペクトラム拡散帯域信号が、超広帯域信号を含む、請求項8に記載の方法。 The method of claim 8, wherein the frequency spread spectrum signal comprises an ultra wideband signal. 以下
くし形ジェネレータと、
くし形ジェネレータに接続した積算ノードと、
積算ノードに接続した変調器と、
変調器に接続したコードソース回路と、
コードソース回路とくし形ジェネレータとに接続したクロックと、
変調器に接続したマルチプライヤと、
マルチプライヤに接続したスペクトラム拡散信号入力と、
マルチプライヤに接続した積分回路と、
積分回路に接続したデータ出力
を備える、スペクトラム拡散信号レシーバを備える装置。
Below the comb generator,
An integration node connected to the comb generator;
A modulator connected to the integrating node;
A code source circuit connected to the modulator;
A clock connected to the code source circuit and the comb generator;
A multiplier connected to the modulator;
Spread spectrum signal input connected to the multiplier,
An integrating circuit connected to the multiplier;
An apparatus comprising a spread spectrum signal receiver with a data output connected to an integrating circuit.
積算ノードに接続した複数の高調波関連位相同期ループ回路をさらに備え、各々の高調波関連位相同期ループ回路が、くし形ジェネレータに接続している、請求項14に記載の装置。 15. The apparatus of claim 14, further comprising a plurality of harmonic related phase locked loop circuits connected to the integrating node, each harmonic related phase locked loop circuit connected to a comb generator. マルチプライヤがミキサを含む、請求項14に記載の装置。 The apparatus of claim 14, wherein the multiplier includes a mixer. 請求項14に記載の装置を備える超広帯域ルータ。 An ultra-wideband router comprising the device according to claim 14.
JP2005506616A 2002-08-12 2003-08-12 Spread spectrum transmission and reception using continuous waveforms in harmonic relations Withdrawn JP2006516369A (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US40267702P 2002-08-12 2002-08-12
US40275202P 2002-08-12 2002-08-12
US45153803P 2003-03-03 2003-03-03
US10/436,646 US7206334B2 (en) 2002-07-26 2003-05-13 Ultra-wideband high data-rate communication apparatus and associated methods
PCT/US2003/025355 WO2004015883A1 (en) 2002-08-12 2003-08-12 Transmitting and receiving spread spectrum signals using continuous waveforms in an harmonic relationship

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006516369A true JP2006516369A (en) 2006-06-29

Family

ID=31721746

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005506616A Withdrawn JP2006516369A (en) 2002-08-12 2003-08-12 Spread spectrum transmission and reception using continuous waveforms in harmonic relations

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1540841A1 (en)
JP (1) JP2006516369A (en)
AU (1) AU2003258201A1 (en)
WO (1) WO2004015883A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009077409A (en) * 2002-08-16 2009-04-09 Wisair Ltd Multi-band ultra-wide band communication method and system
JP2013516891A (en) * 2010-01-11 2013-05-13 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド Ultra-wideband communication apparatus and method
JP2015008474A (en) * 2010-03-01 2015-01-15 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft Wireless transmission method and wireless transmission apparatus of data packet
JP5858176B2 (en) * 2013-01-08 2016-02-10 株式会社村田製作所 Spread spectrum communication equipment
US9629114B2 (en) 2012-09-19 2017-04-18 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for wireless transmission of data packets

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602004024283D1 (en) * 2004-03-22 2010-01-07 Mitsubishi Electric Corp Method and device for characterizing UWB pulse trains
US20050223306A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-06 Franca-Neto Luiz M Communications apparatus, systems, and methods
DE102004042118B4 (en) * 2004-08-30 2017-04-20 René Zimmer Method for generating UWB pulses
JP4504149B2 (en) * 2004-10-14 2010-07-14 日本電信電話株式会社 Wireless communication system, wireless transmitter, wireless communication method, and wireless transmission method
CN103001921B (en) * 2012-11-29 2015-10-21 泰凌微电子(上海)有限公司 The production method of offset quadrature phase-shift-keying signal and transmitter

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5677927A (en) * 1994-09-20 1997-10-14 Pulson Communications Corporation Ultrawide-band communication system and method
KR100365789B1 (en) * 1998-01-20 2003-05-09 삼성전자 주식회사 Parallel hopping direct sequence/slow frequency hopping composite cdma system
WO2001076086A2 (en) * 2000-03-29 2001-10-11 Time Domain Corporation System and method of using multiple correlator receivers in an impulse radio system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009077409A (en) * 2002-08-16 2009-04-09 Wisair Ltd Multi-band ultra-wide band communication method and system
JP2013516891A (en) * 2010-01-11 2013-05-13 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド Ultra-wideband communication apparatus and method
US9059790B2 (en) 2010-01-11 2015-06-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Ultra-wide band communication apparatus and method
JP2015008474A (en) * 2010-03-01 2015-01-15 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft Wireless transmission method and wireless transmission apparatus of data packet
US9191877B2 (en) 2010-03-01 2015-11-17 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for wireless transmission of data packets
US9629114B2 (en) 2012-09-19 2017-04-18 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for wireless transmission of data packets
JP5858176B2 (en) * 2013-01-08 2016-02-10 株式会社村田製作所 Spread spectrum communication equipment

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004015883A9 (en) 2004-08-12
EP1540841A1 (en) 2005-06-15
WO2004015883A1 (en) 2004-02-19
AU2003258201A1 (en) 2004-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7787513B2 (en) Transmitting and receiving spread spectrum signals using continuous waveforms
US7394846B2 (en) Ultra-wideband high data-rate communication apparatus and methods
US7190729B2 (en) Ultra-wideband high data-rate communications
US7675960B2 (en) Method for generating communication signal sequences having desirable correlation properties and system for using same
US6909877B2 (en) Carrierless ultra wideband wireless signals for conveying data
US6505032B1 (en) Carrierless ultra wideband wireless signals for conveying application data
US7903778B2 (en) Low power, high resolution timing generator for ultra-wide bandwidth communication systems
US7280615B2 (en) Method for making a clear channel assessment in a wireless network
US6912372B2 (en) Ultra wideband signals for conveying data
JP4171466B2 (en) Method and apparatus for generating a clock-based ultra-wideband transmission
US7248659B2 (en) Method for adjusting acquisition speed in a wireless network
US7184719B2 (en) Method for operating multiple overlapping wireless networks
US8743927B2 (en) Low power, high resolution timing generator for ultra-wide bandwidth communication systems
JP2006516369A (en) Spread spectrum transmission and reception using continuous waveforms in harmonic relations
US7280601B2 (en) Method for operating multiple overlapping wireless networks
US20040017840A1 (en) High data-rate communication apparatus and associated methods
WO2004015884A2 (en) Harmonic ultra-wideband high data-rate communications
Wu et al. Carrier-less, single and multi-carrier UWB radio technology
WO2004105291A2 (en) Ultra-wideband high data-rate communication apparatus and associated methods
Liu et al. A Novel Frequency-band Coded Orthogonal UWB Chirp Pulse Design for Cognitive NBI Suppression
Adsul et al. DESIGN OFANALYTICALM ODELFOR ULTRAW IDEBAND SYSTEM

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20061107