JP2006519542A - タイム・スロットで順序付けられたマルチバンドｕｗｂ通信システム - Google Patents

Abstract

タイム・スロット・シーケンスによるマルチバンド通信の送信および受信のためのシステムおよび方法であって、送信端には、各周波数帯域のタイム・スロット位置（ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４）に従ってデータを符号化するためのエンコーダと、複数の周波数帯域（ｆ１、ｆｎ）から選択された所定の複数の周波数帯域（ｆ４、ｆ３、ｆ２、ｆ１）にわたって符号化データを変調するためのＲＦ変調器とが含まれる。所定の複数の周波数帯域は互いに独立しており、スペクトラル・キーイングでの依存性と異なり、所定の複数の周波数帯域の送信順序は関係がない。本発明は、送信される周波数帯域の順序の制約を取り除き、その結果、チャネル化、セキュリティ、または他の目的に使用することができ、受信端であまり複雑な回路を必要としない。

Description

本発明は、ワイヤレス・エリヤ・ネットワークの通信に関し、詳細には、本発明は、超広帯域通信の変調方式に関する。

超広帯域（ＵＷＢ）は、ワイヤレス通信、とりわけ近距離通信用の次世代技術として研究されている。広帯域幅のＲＦチャネルを介して情報を変調するために使用される多くの変調方式がある。その中に、スペクトラル・キーイング（ｓｐｅｃｔｒａｌ ｋｅｙｉｎｇ）があり、これは基本的にマルチバンド変調方式であり、情報は適時に送信される周波数のシーケンスによって搬送される。

図１Ａは、スペクトラル・キーイング（ｓｐｅｃｔｒａｌ ｋｅｙｉｎｇ）においてなど、連続する周波数のブロードキャストを使用する従来技術の一例を示している。この特定の例では、最初の期間１０１に、それぞれ１０５、１１５、１２５、および１３５という符号が付けられた４つの周波数帯域がある。この特定の場合では、すべてのパルスは共にグループ化され、ｆ２、次いでｆ１、次いでｆ３、次いでｆ４のように送信される。後続のシンボル期間のシーケンスは、ｆ３、ｆ２、ｆ４、ｆ１である。周波数のそれぞれには、一連のスロットｓ１からスロットｓ４がある。送信の順序は重要である。それは、その順序が、情報の符号化／復号化に使用されるスペクトラル・キーイング（ｓｐｅｃｔｒａｌ ｋｅｙｉｎｇ）・システムの一部だからである。

上記の場合、受信端で、複数の並列受信機を各帯域につき１つ使用する必要がある。帯域の数が増加するにつれて、受信機もそれだけ複雑になる。

したがって、本発明は、受信機の複雑さを大幅に減少させ、一方、スペクトラル・キーイングなど従来技術のシステムと同じ、またはより良い符号化性能を達成する変調のための方法およびシステムを提供する。本発明は、任意の順序での周波数の送信を可能にし、連続する周波数帯域を使用するシステムより柔軟性を高める。

図１Ｂおよび１Ｃは、本発明による送信方法の第１の実施形態を例示している。最初のステップは、図１Ａで示している同じデータを符号化するものであるが、送信が行われるとき、周波数の送信のシーケンスは関係がない。

図１Ｂで示しているように、一度に１つの周波数のみ（ｆ４、あるいはｆ２、ｆ３またはｆ１）が送信される。シーケンスのこの特定の選択は任意であり、それぞれの周波数の特定の送信シーケンスは、従来知られているスペクトラル周波数システムと同様に情報を搬送しない。

しかし、本発明によると、４つのスロット（ｓ１からｓ４）の相対位置により情報が決定される。

換言すれば、送信端で、本発明による方法は、
（ａ）複数の周波数帯域で、一連のタイム・スロットで情報を符号化するステップと、
（ｂ）複数の周波数帯域にわたって一度に１つの帯域ずつパルスを変調するステップとを含み、
複数の周波数帯域の各それぞれの周波数帯域で符号化された情報は、複数の周波数帯域の送信順序のシーケンスとは無関係である。

受信端で、前記方法は、
（ｃ）それぞれの周波数帯域の各々から受信されたパルスを復調するステップと、
（ｄ）各それぞれの周波数帯域について、タイム・スロット内のデータの位置に従って、ステップ（ｃ）で復調されたパルスから情報を復号するステップとを含む。

周波数帯域の送信の周波数のシーケンスの独立性が許容される。というのは、スペクトラル・キーイングと異なり、周波数送信の順序が通信の形態として使用されないからである。したがって、複数の周波数帯域の送信順序によるデータの符号化および復号化を除き、スペクトラル・キーイングの機能を使用することが可能である。

図１Ｃは、本発明の別の態様を例示しており、ここでは２つの周波数（ｆ２、ｆ４またはｆ３、ｆ１）がグループとして送信される。

図１Ｃで示しているように、最初の周波数ｆ２とｆ４が、次にｆ１とｆ３が送信される。送信のシーケンスの実際の選択は任意である。

実際の送信に関しては、各パルスは、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＯＦＤＭ、ＰＰＭ、または任意の他の変調方式を使用して変調することが可能であることに留意されたい。したがって、エンコーダは、２つ以上の変調方式に従って周波数帯域を符号化することができる。もちろん、受信機は、２つ以上の変調方式を復調するための機能を必要とする。

図２は、本発明の一態様を示しており、ある装置が、現在開示している方法に従って送信を行う。この受信機は、グループとして送信されている２つの周波数のグループ化に適している。

図２Ａで示している受信機には、バンドパス・フィルタ２０５、低雑音増幅器２１０、バッファ２１５、ミキサ２１６、ＶＣＯのバンク２１７、アナログ・デジタル・コンバータ２２０が含まれる。受信機では、所与のタイム・ウィンドウ内でどの周波数が受信されているか認識している必要がある。しかし、この情報はかなり簡単に提供することができる。この提案している受信機を使うと、周波数の送信のシーケンスの実際の時間は関係がなくなり、この点がスペクトラル・キーイングなどの送信方式と区別可能であることを強調しておきたい。

図２Ｂは、アンテナ２６３を有するシングル・バンド可変チューナ２６５と、ＲＦ復調器２７０と、それに続くデコーダ２８５とを有するシングル・バンド受信機のブロック図を示している。デコーダは、各帯域内のタイム・スロット順序データに従って帯域の各々を復号し、情報を復号するために送信帯域のスペクトルの順序を利用しない。というのは、データが送信対でこの形で符号化されていないからである。

図３Ａおよび３Ｂは、本発明と共に使用することができる異なる２つの送信機を例示している。本発明の趣旨や添付請求項の範囲を逸脱しないこの例に多くの修正を加えることができ、また、これらの例は例示のためであり、示した要素に限定して提示されていることを、当業者なら理解されたい。

図３Ａは、エンコーダ３０５を示している。エンコーダは、送信される各それぞれの帯域について相対的なタイム・スロットの位置に従ってデータを符号化するが、周波数帯域の送信のシーケンスに従ってデータを符号化しない。この場合のＲＦ変調器３１０は、同調可能なシングル・バンド送信機であることを必要とするだけであり、図１Ｂで示しているような、周波数パターンが順次送信される。たとえば、ｆ４、次いでｆ３、次いでｆ１、次いでｆ２である。

同調可能なシングル・バンド受信機は、異なる帯域の復調および復号が可能である。

図３Ｂはエンコーダ３０５を示しているが、ＲＦ変調器３１１には複数の帯域（帯域のグループとも呼ばれる）を送信する機能がある。たとえば、ｆ１とｆ４を１つのグループとして、ｆ２とｆ３を２番目グループとして、さらにｆ４とｆ２を別のグループとして送信できる。この場合も、この例示は、例示的な目的で示しており、本発明は、決して２つの周波数帯域の送信グループに限定されない。３つ以上（必要な数）の周波数帯域を送信することができる。理解されたいのは、同時に送信されるマルチバンドの数が増えるにつれ、受信機に必要な複雑さも増大するということである。さらに、本発明において、周波数帯域の送信のシーケンスは関係がなく、送信の順序に従ってどんな情報も符号化されない。したがって、帯域は、順番より効率的であるグループで送信可能である。

本発明の利点は、周波数帯域送信の実際のシーケンスが情報の符号化／格納の手段として使用されないので、送信の実際のシーケンスを、各受信機が送信波形の一意のシーケンスを有するチャネル化やセキュリティなどの使用に利用可能である。たとえば、一方の送信機は、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４と順序付け、他方の送信機は、ｆ３、ｆ２、ｆ４、ｆ２と順序付けることができる。本発明の趣旨および添付請求項の範囲を逸脱することのない本発明の説明に対して、種々の修正および置換を加えることができることを、当業者なら理解されたい。たとえば、使用される帯域の数、変調の種類、帯域の周波数、送信される周波数帯域の数、符号化方式は、すべて必要に応じて変更することができる。実際、帯域の送信は重なり合い、依然としてマルチバンド通信と見なされる。

スペクトラル・シフト・キーイングを使用した、従来技術の送信方式を示す図である。 本発明による送信の第１の態様を示す図である。 本発明の第１の態様の別の変形形態を示す図である。 マルチバンド通信の受信に使用される一般的な受信機を示す図である。 シーケンスの順序でシングル・バンド通信を受信するために使用される、受信機のブロック図である。 シングル・バンド送信機のブロック図である。 マルチバンド送信機のブロック図である。

Claims (35)

1. タイム・スロットで順序付けられたマルチバンド通信を送信するための送信機であって、
   各周波数帯域について、タイム・スロット位置に従ってデータを符号化するためのエンコーダと、
   複数の周波数帯域から選択された所定の複数の周波数帯域にわたって符号化データを変調するためのＲＦ変調器であって、前記所定の複数の周波数帯域は互いに独立しており、前記所定の複数の周波数帯域の送信の順序は無関係である、前記ＲＦ変調器と、
   前記複数の周波数帯域から選択された少なくとも２つのそれぞれの周波数が送信されるアンテナと、を備える送信機。
2. 前記送信機は、変調された周波数帯域を順次送信する請求項１に記載の送信機。
3. 前記送信機は、変調された周波数帯域を同時に送信する請求項１に記載の送信機。
4. 変調された周波数帯域の送信は重なり合う請求項１に記載の送信機。
5. 前記エンコーダは、前記符号化が複数の周波数帯域の送信順序と無関係であることを除き、スペクトラル・キーイング手法に従ってデータを符号化する、請求項１に記載の送信機。
6. 複数の周波数帯域は、超広帯域周波数にて送信される請求項１に記載の送信機。
7. 前記エンコーダは、複数の変調方式に従って周波数帯域を符号化するように適合され、各周波数帯域が所定の変調方式に従って符号化される、請求項１に記載の送信機。
8. 前記エンコーダは、ＢＰＳＫ、ＳＰＳＫ、ＯＦＤＭ、およびＰＰＭのうちの２つ以上で符号化するように適合されている、請求項７に記載の送信機。
9. 順次送信される、タイム・スロットで順序付けられたマルチバンド通信を受信するための受信機であって、
   送信される、タイム・スロットで順序付けられたマルチバンド通信の複数の帯域を順次受信するように同調される、可変周波数を有するチューナと、
   前記チューナにより受信される周波数帯域を復調するためのＲＦ復調器と、
   互いに無関係で、かつ周波数帯域が受信された順序と無関係に周波数帯域を復号するためのデコーダとを備える受信機。
10. 受信される通信の周波数帯域が超広帯域周波数である請求項９に記載の受信機。
11. 前記復調器は、複数の変調方式に従って周波数帯域を復調するように適合され、各周波数帯域が所定の変調方式に従って復調される、請求項９に記載の受信機。
12. 前記復調器は、所定の複数の変調方式で復調された複数の周波数帯域の送信を復調するように適合され、前記方式はＢＰＳＫ、ＳＰＳＫ、ＯＦＤＭ、およびＰＰＭの２つ以上での変調を含む、請求項９に記載の受信機。
13. ２つ以上の周波数帯域について少なくとも部分的に同時に送信される、タイム・スロットで順序付けられたマルチバンド通信を受信するための受信機であって、
    複数の周波数帯域を含む信号を受信するチューナと、
    様々な周波数帯域をそれぞれの個別の周波数帯域に復調するためのミキサを備えるＲＦ復調器と、
    送信順序に関係なく様々な周波数帯域を独立して復号し、各周波数帯域がタイム・スロット配列の情報の位置に従って復号されるデコーダとを備える受信機。
14. 受信される通信の周波数帯域が超広帯域周波数である請求項１３に記載の受信機。
15. 前記復調器が、複数の変調方式に従って周波数帯域を復調するように適合され、各周波数帯域が所定の変調方式に従って変調される、請求項１３に記載の受信機。
16. 前記復調器が、所定の複数の変調方式で符号化された複数の周波数帯域の送信を復調するように適合され、前記方式はＢＰＳＫ、ＳＰＳＫ、ＯＦＤＭ、およびＰＰＭの２つ以上での変調を含む、請求項１３に記載の受信機。
17. タイム・スロット・シーケンスによるマルチバンド通信の送信および受信のためのシステムであって、
    送信端で、
    各周波数帯域について、タイム・スロット位置に従ってデータを符号化するためのエンコーダと、
    複数の周波数帯域から選択された所定の複数の周波数帯域にわたって符号化データを変調するためのＲＦ変調器であって、前記所定の複数の周波数帯域は互いに独立しており、前記所定の複数の周波数帯域の送信の順序は無関係であるＲＦ変調器と、
    前記複数の周波数帯域から選択された少なくとも２つのそれぞれの周波数が送信されるアンテナとを備え、
    受信端で、
    タイム・スロットで順序付けられて送信されるマルチバンド通信の複数の帯域を順次受信するように同調される、可変周波数を有するチューナと、
    前記チューナにより受信される周波数帯域を復調するためのＲＦ復調器と、
    互いに関係なく、また、周波数帯域が受信された順序と関係なく周波数帯域を復号するためのデコーダとを備えるシステム。
18. 前記送信機が変調された周波数帯域を順次送信する請求項１７に記載のシステム。
19. 前記送信機が変調された周波数帯域を同時に送信する請求項１７に記載のシステム。
20. 前記送信機が変調された周波数帯域の送信を重なり合わせる請求項１７に記載のシステム。
21. 前記エンコーダは、複数の変調方式に従って周波数帯域を符号化するように適合され、各周波数帯域が所定の変調方式に従って符号化される、請求項１７に記載のシステム。
22. 前記エンコーダが、ＢＰＳＫ、ＳＰＳＫ、ＯＦＤＭ、およびＰＰＭの２つ以上で符号化するように適合されている、請求項１７に記載のシステム。
23. タイム・スロットで順序付けられたマルチバンド通信のための方法であって、
    （ａ）複数の周波数帯域で、一連のタイム・スロットで情報を符号化するステップと、
    （ｂ）複数の周波数帯域にわたって一度に１つの帯域ずつパルスを変調するステップとを含み、
    複数の周波数帯域の各それぞれの周波数帯域で符号化された情報は、複数の周波数帯域の送信順序のシーケンスと無関係である方法。
24. （ｃ）それぞれの周波数帯域の各々から受信されたパルスを復調することと、
    （ｄ）各それぞれの周波数帯域について、タイム・スロットのデータの位置に従って、ステップ（ｃ）で復調されたパルスから情報を復号化することとをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
25. 前記複数の帯域の周波数が超広帯域周波数を含む請求項２３に記載の方法。
26. ステップ（ｃ）の前記パルスの復調が、順次送信される前記複数の周波数帯域用の同調可能なシングル・バンド受信機を使用して行われる、請求項２４に記載の方法。
27. ステップ（ａ）の前記符号化およびステップ（ｄ）の前記復号化が、前記複数の周波数帯域の送信順序のシーケンスに従って情報を送信することなしにスペクトラル・キーイングを使用する、請求項２３に記載の方法。
28. ステップ（ｂ）の前記周波数帯域が一度に２つ送信される請求項２３に記載の方法。
29. ステップ（ｂ）の前記周波数帯域が３つ以上の周波数帯域のグループで送信される、請求項２３に記載の方法。
30. ステップ（ｂ）の前記周波数帯域が２つ以上の周波数帯域のグループで送信される、請求項２３に記載の方法。
31. ステップ（ｃ）の前記パルスの復調が、グループとして送信される周波数帯域の数に対応して、同調可能なマルチバンド受信機を使用して行われる請求項２４に記載の方法。
32. 前記エンコーダが、複数の変調方式に従って周波数帯域を符号化するように適合され、各周波数帯域が所定の変調方式に従って符号化される、請求項２３に記載の方法。
33. 前記エンコーダが、ＢＰＳＫ、ＳＰＳＫ、ＯＦＤＭ、およびＰＰＭの２つ以上で符号化するように適合されている、請求項２３に記載の方法。
34. 前記復調化のステップ（ｃ）が、複数の変調方式に従って周波数帯域を復調するように適合され、各周波数帯域が所定の変調方式に従って変調される、請求項２４に記載の方法。
35. 前記復調化のステップ（ｃ）が、所定の複数の変調方式で符号化された複数の周波数帯域の送信を復調するように適合され、前記方式はＢＰＳＫ、ＳＰＳＫ、ＯＦＤＭ、ＰＰＭの２つ以上での変調を含む、請求項２４に記載の方法。

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