JP2007097186A

JP2007097186A - 高速モード及び低速モードの選択機能を有する超広帯域ネットワークシステム及び方法

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Publication number: JP2007097186A
Application number: JP2006264968A
Authority: JP
Inventors: Wan-Jin Kim; 完鎭金; Jae-Hyun Koo; 宰賢具
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: KR100686738B1; JP4250179B2; EP1770869A1; DE602006008235D1; EP1770869B1; US20070081613A1

Abstract

【課題】ホームネットワーク機器のような超広帯域通信端末機が大容量のデータ伝送のための高速通信と位置認識基盤の低速通信が実行できるようにする。
【解決手段】伝送する信号をＭＢ−ＯＦＤＭ方式の信号に変調するＭＢ−ＯＦＤＭモデム２１０と、伝送する信号をＤＳ−ＣＤＭＡ方式の信号に変調するＤＳ−ＣＤＭＡモデム２１２と、高速モード制御信号に基づいてＭＢ−ＯＦＤＭモデム２１０に接続を切り替え、低速モード制御信号に基づいてＤＳ−ＣＤＭＡモデム２１２に接続を切り替えるモードスイッチ部２２０と、モード選択のための入力信号に応じて高速モード制御信号または低速モード制御信号をモードスイッチ部２２０に伝達する中央制御部２２２と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は高速モード及び低速モードの選択機能を有する超広帯域ネットワークシステム及び方法に関し、より詳細にはホームネットワーク機器のような超広帯域通信端末機が大容量のデータ伝送のための高速通信と位置認識基盤の低速通信が実行できるように、高速通信の多重帯域直交周波数分割多重接続（ＭＢ−ＯＦＤＭ：ＭｕｌｔｉＢａｎｄ−ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式と低速通信の直接シーケンスコード分割多重接続（ＤＳ−ＣＤＭＡ：ＤｉｒｅｃｔＳｅｑｕｅｎｓｅ−ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式とを共存させ、送受信するデータに応じて高速モードまたは低速モードを選択して動作できるようにする、高速モード及び低速モードの選択機能を有する超広帯域ネットワークシステム及び方法に関する。

一般的に、超広帯域（以下、「ＵＷＢ」という。）技術は、使用する周波数の帯域幅が中心周波数に対して２０％以上または５００ＭＨｚ以上の帯域幅を占める無線伝送技術のことを意味する。従って、周波数帯域で帯域幅が非常に広くなり、逆に周波数軸上での送信電力の密度は小さくなる（例えば、特許文献１及び２参照）。

米国連邦通信委員会（ＦＣＣ：ＦｅｄｅｒａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＣｏｍｍｉｓｉｏｎ）は、ＵＷＢ通信のための周波数帯域を、３．１〜１０．６ＧＨｚと規定し、電力放出限界を−４１．３ｄＢｍと規定している。

このような電力放出限界を満たすＵＷＢ通信方式には２つの方式がある。
一つは、３．１〜１０．６ＧＨｚの帯域を５２８ＭＨｚの大きさを有する帯域に分けて、各帯域を周波数ホッピングするＯＦＤＭ方式のＵＷＢ信号を用いるＭＢ−ＯＦＤＭ方式である。もう一つは、３．１〜１０．６ＧＨｚの帯域を２つの帯域に分けて、各帯域においてビット列を２４ビットのコードワードに置換する方式のＵＷＢ信号を用いるＤＳ−ＣＤＭＡ方式である。

図１Ａは、従来のＭＢ−ＯＦＤＭ方式の無線周波数送受信機の内部構成を概略的に示す構成図である。

従来のＭＢ−ＯＦＤＭ方式の無線周波数送受信機は、低域通過フィルタ（ＬＰＦ：ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）１０２、送信ミキサ１０４、ウィルキンソン合成器（ＷｉｌｋｉｓｏｎＣｏｍｂｉｎｅｒ）１０６、可変増幅器（ＤｒｉｖｅＡｍｐｓ）１０８、スイッチ１１０、低雑音増幅器（ＬＮＡ：ＬｏｗＮｏｉｓｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）１１２、ウィルキンソン合成器（ＷｉｌｋｉｎｓｏｎＤｒｉｖｉｄｅｒ）１１４、受信ミキサ１１６、増幅器１１８、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１２０、可変利得増幅器（ＶＧＡ：ＶａｒｉａｂｌｅＧａｉｎＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）１２２、マルチトーン生成器（Ｍｕｌｔｉ−ＴｏｎｅＧｅｎｅｒａｔｏｒ）１３０、電圧制御発振器（ＶＣＯ：ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１３２、位相固定回路（ＰＬＬ：ＰｈａｓｅＬｏｃｋＬｏｏｐ）１３４などを含む構成を有する（例えば、非特許文献１参照）。

つまり、前述のように構成された従来のＭＢ−ＯＦＤＭ方式の無線周波数送受信機においては、データを送信する場合、電圧制御発振器１３２の発振周波数を、マルチトーン生成器１３０を介してＩチャネルの局部発振信号とＱチャネルの局部発振信号を生成し、送信ミキサ１０４を介してＩチャネル及びＱチャネルの局部発振信号と低域通過フィルタ１０２によってフィルタリングされた伝送信号とをミキシングした後、ウィルキンソン合成器１０６にてＩチャネルのミキシング信号とＱチャネルのミキシング信号とを合成し、合成した信号を、可変増幅器１０８を介して増幅した後、アンテナ（Ａｎｔ）を介して送出する。このとき、スイッチ１１０を介して送信モードにスイッチングされた状態で進行するようになる。

一方、従来のＭＢ−ＯＦＤＭ方式の無線周波数送受信機は、データを受信する場合、スイッチ１１０を介して受信モードにスイッチングした状態で受信したデータを処理する。即ち、アンテナ（Ａｎｔ）を介して受信した信号を、低雑音増幅器１１２を介して増幅し、ウィルキンソン分配器１１４を介してＩチャネルの信号とＱチャネルの信号に分配し、受信ミキサ１１６を介してＩチャネルの局部発振信号及びＱチャネルの局部発振信号をそれぞれミキシングする。次いで、ミキシング信号を、増幅器１１８を介して増幅し、低域通過フィルタ１２０を介してフィルタリングした後、可変利得増幅器１２２を介して増幅してそれぞれのＩチャネルデータとＱチャネルデータを入力するようになる。

図１Ｂは、従来のＤＳ−ＣＤＭＡ方式の無線周波数送受信機の内部構成を概略的に示す構成図である。

従来のＤＳ−ＣＤＭＡ方式の無線周波数送受信機は、発振器１４０、帯域選択器（ｍｏｄｅｓｅｌｅｃｔｏｒ）１４２、分周器（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）１４４、データ伝達部（Ｄａｔａｔｒａｎｓｆｅｒｐａｒｔ）１４６、コード生成部（ＣｏｄｅＧｅｎ．）１５０、ミキサ１５２、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１５４、ミキサ１５６、乗算器（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）１５８、可変増幅部１６０、増幅器１６２、平滑部（Ｓｅｎｓｅ）１６４、フィルタ（Ｆｉｌｔｅｒ）１６６、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１６８、アナログマッチドフィルタ（Ａｎａｌｏｇｍａｔｃｈｅｄｆｉｌｔｅｒ）１７０などを含む構成を有する。

つまり、前述のように構成された従来のＤＳ−ＣＤＭＡ方式の無線周波数伝送機は、発振器１４０を介して１．３５２ＧＨｚの敏しょうなクロック（ＡｇｉｌｅＣｌｏｃｋ）を発振させる。次いで、帯域選択器１４２を介してｎ＝１の場合はＩＥＥＥ８０２．１５．ＴＧ３ａで使用する帯域幅（ＢＷ：Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）が１．５ＧＨｚである周波数を選択し、ｎ＝３の場合はＩＥＥＥ８０２．１５．ＴＧ４ａで使用する帯域幅（ＢＷ）が５００ＭＨｚである周波数を選択する。この時、大体は高速の動作モードの場合にｎ＝１、低速の動作モードの場合にｎ＝３に設定する。帯域選択器１４２によって選択された該当帯域の周波数は，チップクロック（ＣｈｉｐＲａｔｅＣｌｏｃｋ）で乗算器１５８を介して送信部のミキサ１５６に印加されるか、シンボルクロック（ＳｙｍｂｏｌＲａｔｅＣｌｏｃｋ）で分周器１４４を介してアナログマッチドフィルタ１７０に印加される。また、チップクロックとシンボルクロックはコード生成部１５０にも印加される。

データ送信の場合、コード生成部１５０にてチップクロックとシンボルクロックに基づいて「＋１、０、−１」のターナリコード（ＴｅｒｎａｒｙＣｏｄｅ）を生成してミキサ１５２に印加し、データ伝達部１４６にてシンボルクロックに基づいてＣＰＵやメモリなどから伝達されたデータをミキサ１５２に印加する。ミキサ１５２はターナリコードとデータとをミキシングして低域通過フィルタ１５４に伝達し、低域通過フィルタ１５４は合成データをフィルタリングした後、ミキサ１５６に伝達する。

ミキサ１５６は、ｎ＝１の高速モードやｎ＝３の低速モードにおいても、帯域選択器１４２から帯域幅が１．５ＧＨｚであるチップクロックの印加を受けると共に合成データの印加を受けミキシングするようになる。次いで、ミキシングデータは可変増幅部１６０と増幅器１６２を介して増幅され、フィルタ１６６を介してフィルタリングされた後、アンテナ（ＡＮＴ）を介して送出される。この時、ミキシングデータは増幅器１６２を介して増幅された後、平滑部１６４を介して調整された状態でフィルタ１６６に印加される。

一方、従来のＤＳ−ＣＤＭＡ方式の無線周波数送受信機でデータを受信した場合、受信信号を、低雑音増幅部１６８を介して増幅しアナログマッチドフィルタ１７０に伝達する。アナログマッチドフィルタ１７０では受信信号をクロック信号とミキシングして増幅した後、積分してサンプリング（Ｓａｍｐｌｉｎｇ）及びホールディング（Ｈｏｌｄｉｎｇ）してＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）に伝達する。

ところが、ＭＢ−ＯＦＤＭの技術の場合、高速通信のために多数の会社がこの方式を採択しているが、位置認識技術を主に使用する低電力センサネットワークシステムには適していないという問題点がある。また、ＭＢ−ＯＦＤＭの技術は他のセンサネットワークシステムと互換性がないので、センサネットワークシステムに加入するためには別途の伝送機（Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）を追加して使わなければならない煩雑さがある。

一方、ＤＳ−ＣＤＭＡの技術の場合、前述のように高速及び低速通信モードで伝送機の共有が容易であるが、高速通信モードは極めて一部の会社のみ採択しているので、互換性が低いという問題点がある。

また、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式の伝送機とＤＳ−ＣＤＭＡ方式の伝送機を同時に使う場合、通信方式がそれぞれ異なるため相手伝送機の周波数は雑音として作用し、深刻な干渉（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を起こす問題点がある。
米国公開特許第２００５−０５８１０７号米国公開特許第２００３−１００２８８号最終的に構成される未来の標準変化とアップデートへの柔軟性のために製造されたライブラリを用いて提案されたＭＢ−ＯＦＤＭとＤＳ−ＵＷＢを両方とも支援可能なＵＷＢライブラリ（システムビュー２００５）、ＳｔｅｐｈｅｎＨ．Ｋｒａｔｚｅｔ著、ＥａｇｌｅｗａｒｅＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ出版、２００５年３月３０日発行

本発明は前述した問題点を解決するために提案されたもので、本発明の目的は、ホームネットワーク機器のような超広帯域通信端末機が大容量のデータ伝送のための高速通信と位置認識基盤の低速通信が実行できるように、高速通信の多重帯域直交周波数分割多重接続（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式及び低速通信の直接シーケンスコード分割多重接続（ＤＳ−ＣＤＭＡ）方式によるデータの送受信を可能とし、送受信するデータに応じて高速モードまたは低速モードを選択して動作できるようにする、高速モード及び低速モードの選択機能を有する超広帯域ネットワークシステム及び方法を提供することにある。

前述の目的を達成するための本発明に係る超広帯域ネットワーク送信機は、伝送する信号をＭＢ−ＯＦＤＭ方式の信号に変調するＭＢ−ＯＦＤＭモデムと、伝送する信号をＤＳ−ＣＤＭＡ方式の信号に変調するＤＳ−ＣＤＭＡモデムと、高速モード制御信号または低速モード制御信号に応じて前記ＭＢ−ＯＦＤＭモデムまたは前記ＤＳ−ＣＤＭＡモデムにスイッチング接続するモードスイッチ部と、位相制御信号に応じて周波数位相をシフトさせた後、前記ＭＢ−ＯＦＤＭ方式または前記ＤＳ−ＣＤＭＡ方式の周波数位相に固定させる位相固定部と、使用者のモード選択の入力に応じて前記高速モード制御信号または前記低速モード制御信号を前記モードスイッチ部に伝達し、またモード選択の入力に応じて該当動作モードで使う周波数の位相を合わせるための前記位相制御信号を前記位相固定部に伝達する中央制御部と、を含むことを特徴とする。

また、前記の構成に、高周波帯域の雑音信号をフィルタし低周波帯域の必要な信号のみを通過させる低域通過フィルタと、前記伝送する信号と発振信号とをミキシングし、アップコンバーティングするミキサと、前記伝送する信号を増幅する増幅器と、前記ＭＢ−ＯＦＤＭ方式の帯域周波数信号または前記ＤＳ−ＣＤＭＡ方式の帯域周波数信号を通過させて残りの信号はフィルタする帯域通過フィルタと、電圧制御に応じて前記発振信号を生成する電圧制御発振器と、前記発振信号をＩチャネル及びＱチャネルの局部発振信号に生成するマルチトーン生成部と、を更に含むことを特徴とする。

また、データの送信のない平常時は、前記モードスイッチ部が前記ＤＳ−ＣＤＭＡモデムに接続されていて、低速で動作する低速動作モードの状態であることを特徴とする。

また、前記中央制御部は、大容量データを伝送した後、高速動作モードを維持するか否かを判断し、低速モードで動作すべき場合、前記モードスイッチ部に前記低速モード制御信号を印加することを特徴とする。

そして、前記位相固定部は、基準周波数を発生させる基準クロック発生部と、前記基準周波数を分配して分配周波数を生成する分配器と、位相検出のために前記分配周波数と分周周波数とをミキシングするミキサと、ミキシング周波数から高周波帯域の雑音信号をフィルタし、低周波帯域の必要な周波数信号のみを通過させる低域フィルタ部と、周波数信号の雑音指数を下げて前記電圧制御発振器に印加する低雑音増幅部と、前記電圧制御発振器からフィードバックされた周波数信号を分周してチップクロック信号及びシンボルクロック信号を発生させる分周器と、を含むことを特徴とする。

一方、本発明の目的による超広帯域ネットワーク受信機は、受信信号をＭＢ−ＯＦＤＭ方式の信号に復調するＭＢ−ＯＦＤＭモデムと、前記受信信号をＤＳ−ＣＤＭＡ方式の信号に復調するＤＳ−ＣＤＭＡモデムと、前記受信信号に対して積分とサンプリング及びホールディングを行うアナログマッチドフィルタと、前記受信信号の振幅を自動で制御して振幅を一定に維持する自動利得調節部と、アナログ形態の前記受信信号をデジタル形態の受信データに変換するＡ／Ｄ変換部と、前記受信信号の周波数位相を前記ＭＢ−ＯＦＤＭ方式または前記ＤＳ−ＣＤＭＡ方式の周波数位相に固定させ、前記受信信号の位相を合わせるためにシンボルクロックを前記アナログマッチドフィルタに印加する位相固定部と、高速モード制御信号または低速モード制御信号に応じて前記ＭＢ−ＯＦＤＭモデムまたは前記ＤＳ−ＣＤＭＡモデムにスイッチング接続するモードスイッチ部と、前記受信データがＭＢ−ＯＦＤＭ方式またはＤＳ−ＣＤＭＡ方式で処理すべきデータか否かを判断し、前記高速モード制御信号または前記低速モード制御信号を前記モードスイッチ部に伝達し、またモード制御信号に応じて該当動作モードで使用する周波数の位相を合わせるための位相制御信号を前記位相固定部に印加する中央制御部と、を含むことを特徴とする。

また、前記の構成に、前記ＭＢ−ＯＦＤＭ方式の帯域周波数または前記ＤＳ−ＣＤＭＡ方式の帯域周波数信号以外の信号をフィルタする帯域フィルタと、受信機全体の雑音指数を下げるための低雑音増幅部と、電圧制御に応じて発振信号を生成する電圧制御発振部と、前記受信信号に発振信号をミキシングするミキサと、高周波帯域の雑音信号をフィルタし低周波帯域の必要な信号のみを通過させる低域フィルタと、フィルタされた前記受信信号を増幅する増幅部と、前記発振信号をＩチャネル及びＱチャネルの局部発振信号に生成して前記ミキサに印加するマルチトーン生成部と、を更に含むことを特徴とする。

また、データの受信のない平常時は、前記モードスイッチ部が前記ＤＳ−ＣＤＭＡモデムに接続されていて、低速で動作する低速動作モードの状態であることを特徴とする。

一方、本発明の他の目的による超広帯域伝送機の高速及び低速モードの選択方法は、データの送信のない平常時にＤＳ−ＣＤＭＡモデムに接続して、低速動作モードで待機している超広帯域伝送機の高速及び低速モードの選択方法において、大容量データの送信に関する命令の入力を受信する段階と、前記ＤＳ−ＣＤＭＡモデムからＭＢ−ＯＦＤＭモデムにスイッチング接続して、高速動作モードに切り替える段階と、前記高速動作モードの状態で前記大容量データを送信する段階と、を含むことを特徴とする。

そして、前記大容量データを伝送した後、前記高速動作モードを維持するか否かを判断し、前記低速モードで動作すべき場合、前記ＭＢ−ＯＦＤＭモデムから前記ＤＳ−ＣＤＭＡモデムにスイッチング接続して、前記低速動作モードに切り替えることを特徴とする。

本発明によると、一つの機器でＤＳ−ＣＤＭＡ方式とＭＢ−ＯＦＤＭ方式によるデータの送受信が可能となるので、ＤＳ−ＣＤＭＡ方式のみに対応した機器とＭＢ−ＯＦＤＭ方式のみに対応した機器を同時に使う場合よりシステム資源を節約することができる。

また、高速または低速モードのうち一つのモードで動作するとき、他の動作モードを使わないので、電源を節約することができる。
また、他のセンサネットワークシステムと互換できないＭＢ−ＯＦＤＭ方式を利用するとき、センサネットワークシステムに加入するための別の伝送器を備える必要がない。

また、ＤＳ−ＣＤＭＡ方式を利用するとき、高速通信モード時に互換性が低かった問題点を解決することができる。

そして、それぞれのＭＢ−ＯＦＤＭ伝送機とＤＳ−ＣＤＭＡ伝送機を同時に使用する場合、通信方式がそれぞれ異なるため相手伝送機の周波数が雑音として作用して深刻な干渉を起こす問題点を解決することができる。

以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
なお、原則、同一の構成については同一の符号を付け、同一の構成についての重複説明を省略する。

また、発明を実施するための最良の形態の中で、公知の構成及び機能についての説明は、適宜省略する。

図２は、本発明の実施形態に係る超広帯域ネットワーク送信機の内部構成を概略的に示す構成図である。

本発明に係る超広帯域ネットワーク送信機２００は、ＭＢ−ＯＦＤＭモデム（ＭＯＤＥＭ）２１０、ＤＳ−ＣＤＭＡモデム２１２、モードスイッチ部（ＭｏｄｅＳｗｉｔｃｈ）２２０、中央制御部（ＣＰＵ）２２２、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）２３０、ミキサ２４０、増幅器２５０、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２６０、マルチトーン生成部（Ｍｕｌｔｉ−ｔｏｎｅＧｅｎｅｒａｔｏｒ）２７０、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２８０、位相固定部（ＰＬＬ）２９０を含む構成を有する。

ここで、ＭＢ−ＯＦＤＭモデム２１０は、伝送する信号をＭＢ−ＯＦＤＭ方式の信号に変調し、ＤＳ−ＣＤＭＡモデム２１２は伝送する信号をＤＳ−ＣＤＭＡ方式の信号に変調する。

モードスイッチ部２２０は、中央制御部２２２から印加された高速モード制御信号または低速モード制御信号に応じて、ＭＢ−ＯＦＤＭモデム２１０またはＤＳ−ＣＤＭＡモデム２１２にスイッチング接続する。

中央制御部２２２は、使用者のモード選択の入力に応じて、高速モード制御信号または低速モード制御信号をモードスイッチ部２２０に伝達する。また、モード選択の入力に応じて、該当動作モードで使用する周波数の位相を合わせるための位相制御信号を位相固定部２９０に伝達する。

低域通過フィルタ２３０は、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式の信号に変調された信号、ＤＳ−ＣＤＭＡ方式の信号変調された信号、Ｉチャネル及びＱチャネルの局部発振信号について、高周波帯域の雑音信号をフィルタリングし、低周波帯域の必要な信号のみを通過させる。

ミキサ２４０は、低域通過フィルタ２３０によりフィルタリングされたＭＢ−ＯＦＤＭ方式の信号に変調された信号またはＤＳ−ＣＤＭＡ方式の信号変調された信号と、Ｉチャネル及びＱチャネルの局部発振信号とをミキシングし、アップコンバーティング（Ｕｐ−Ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ）する。増幅器２５０は、アップコンバーティングした伝送信号を無線周波数信号に増幅する。

帯域通過フィルタ２６０は、無線周波数信号に増幅されたＭＢ−ＯＦＤＭ方式の帯域周波数信号またはＤＳ−ＣＤＭＡ方式の帯域周波数信号を通過させて残りの信号はフィルタリングする。

電圧制御発振器２８０は、電圧制御に応じて発振信号を生成する。
マルチトーン生成部２７０は、電圧制御発振器２８０が生成した発振信号からＩチャネル及びＱチャネルの局部発振信号を生成する。

位相固定部２９０は、中央制御部２２２から印加された位相制御信号に応じて周波数位相（Ｐｈａｓｅ）をシフト（Ｓｈｉｆｔ）させて切り替えた後、増幅部２９０で増幅させた受信信号をＭＢ−ＯＦＤＭ方式またはＤＳ−ＣＤＭＡ方式の周波数位相に固定させる。

図３は、本発明の実施形態に係る超広帯域ネットワーク受信機の内部構成を概略的に示す構成図である。

本発明の実施形態に係る超広帯域ネットワーク受信機３００（図２参照）は、帯域フィルタ（ＢＰＦ）３０２、低雑音増幅部（ＬＮＡ）３０４、ミキサ３０６、低域フィルタ（ＬＰＦ）３０８、増幅部３１０、アナログマッチドフィルタ（ＡｎａｌｏｇＭａｔｃｈｅｄＦｉｌｔｅｒ）３１２、Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）３１４、自動利得調節部（ＡＧＣ：ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３１６、マルチトーン生成部（Ｍｕｌｔｉ−ＴｏｎｅＧｅｎｅｒａｔｏｒ）３２０、位相固定部（ＰＬＬ）３２２、電圧制御発振部（ＶＣＯ）３２４、モードスイッチ部（ＭｏｄｅＳｗｉｔｃｈ）３３０、中央制御部（ＣＰＵ）３４０、ＭＢ−ＯＦＤＭモデム（ＭＢ−ＯＦＤＭＭＯＤＥＭ）２１０、ＤＳ−ＣＤＭＡモデム（ＤＳ−ＣＤＭＡＭＯＤＥＭ）２１２などを含む構成を有する。

ここで、帯域フィルタ３０２は、受信した受信信号からＭＢ−ＯＦＤＭ方式の帯域周波数またはＤＳ−ＣＤＭＡ方式の帯域周波数信号の以外の信号をフィルタリングする。低雑音増幅部３０４は、超広帯域ネットワーク受信機３００全体の雑音指数を下げるため、帯域フィルタ３０２でフィルタリングした受信信号をできるだけ雑音を増加させずに増幅する高周波増幅器である。

ミキサ３０６は、受信信号にＩチャネル及びＱチャネルの局部発振信号をミキシングする。低域フィルタ３０８は、ミキシングした信号について高周波帯域の雑音信号をフィルタリングし、低周波帯域の必要な信号のみを通過させる。

増幅部３１０は、フィルタリングされた受信信号を増幅する。アナログマッチドフィルタ３１２は、この増幅させた受信信号に対して積分、サンプリング及びホールディング過程を行う。

自動利得調節部３１６は、フィルタリングした受信信号の振幅を自動で制御して振幅を一定に維持する。
Ａ／Ｄ変換部３１４は、アナログ形態のアナログマッチドフィルタ３１２で積分とサンプリング及びホールディング過程を行った受信信号並びにアナログ形態の自動利得調節部３１６で振幅が一定に維持された受信信号をデジタル形態の受信データに変換する。

電圧制御発振部３２４は、電圧制御に応じて発振信号を生成し、マルチトーン生成部３２０は、電圧制御発振部３２４が生成した発振信号からＩチャネル及びＱチャネルの局部発振信号を生成してミキサ３０６に印加する。

位相固定部３２２は、受信信号を、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式またはＤＳ−ＣＤＭＡ方式の周波数位相に固定させ、増幅部３１０で増幅させた受信信号の位相を合わせるためにシンボルクロック（ＳｙｍｂｏｌＲａｔｅＣｌｏｃｋ）をアナログマッチドフィルタ３１２に印加する。

モードスイッチ部３３０は、中央制御部３４０から印加された高速モード制御信号または低速モード制御信号に応じて、ＭＢ−ＯＦＤＭモデム２１０またはＤＳ−ＣＤＭＡモデム２１２にスイッチング接続する。平常時のモードスイッチ部３３０は、ＤＳ−ＣＤＭＡモデム２１２にスイッチング接続されている。

中央制御部３４０は、受信したデータがＭＢ−ＯＦＤＭ方式とＤＳ−ＣＤＭＡ方式のいずれにより処理すべきデータであるか否かを判断し、この判断結果に基づき、高速モード制御信号または低速モード制御信号をモードスイッチ部３３０に伝達する。また、モード制御信号に応じて該当動作モードで使用する周波数の位相を合わせるための位相制御信号を位相固定部３２２に伝達する。

ＭＢ−ＯＦＤＭモデム２１０は、受信した信号をＭＢ−ＯＦＤＭ方式の信号に復調し、ＤＳ−ＣＤＭＡモデム２１２は、受信した信号をＤＳ−ＣＤＭＡ方式の信号に復調する。

図３の構成では、自動利得調節部３１６を除いて既存のアナログ受信装置の構成を利用し、またアナログマッチドフィルタ３１２を使うことでＡ／Ｄ変換部３１４が低速で動作するようになり、Ａ／Ｄ変換部３１４の消耗電力を減少させる。

図４は、アナログマッチドフィルタのない超広帯域ネットワーク受信機の内部構成を概略的に示す構成図である。

図４に記載の超広帯域ネットワーク受信機は、図３に記載の超広帯域ネットワーク受信機と比較すると、アナログマッチドフィルタ３１２を備えていない。

これにより、図４に記載の超広帯域ネットワーク受信機においては、低域フィルタ３０８を介した受信信号が増幅部３１０で増幅され、すぐＡ／Ｄ変換部３１４に印加される。

従って、Ａ／Ｄ変換部３１４は、アナログ形態の受信信号を即時にデジタル形態の受信データに変換するために高速で動作する。即ち、Ａ／Ｄ変換部３１４として、高速Ａ／Ｄ変換部（ａｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄＡ／Ｄｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を使用することでＡ／Ｄ変換部３１４は、デジタルマッチドフィルタ（ｄｉｇｉｔａｌｍａｔｃｈｅｄｆｉｌｔｅｒ）の役割を担うこととなる。

図５は、位相固定部（ＰＬＬ：ＰｈａｓｅＬｏｃｋＬｏｏｐ）の内部構成を概略的に示す構成図である。
本実施形態に係る位相固定部（ＰＬＬ）２９０は、基準クロック発生部（ＲｅｆｅｒｅｎｃｅＣｌｏｃｋＧｅｎｅｒａｔｏｒ）５０２、分配部（ｄｉｖｉｄｅｒ）５０４、ミキサ５０６、低域フィルタ部（ＬＰＦ：ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）５０８、低雑音増幅部（ＬＮＡ：ＬｏｗＮｏｉｓｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）５１０、分周器（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）５１２などを含む構成を有する。

基準クロック発生部５０２は、基準周波数を発生させ、分配器５０４は、基準周波数を分配して分配周波数（ｆ１）を生成する。ミキサ５０６は、位相検出のための分配周波数（ｆ１）と、後記する分周器５１２が発生させた分周周波数と、をミキシングする。

また、低域フィルタ部５０８は、ミキサ５０６がミキシングしたミキシング周波数から高周波帯域の雑音信号をフィルタリングし、低周波帯域の必要な周波数信号のみを通過させ、低雑音増幅部５１０は、低域フィルタ部５０８を通過した周波数信号の雑音指数を下げて電圧制御発振器２８０に印加する。

そして、分周器５１２は、電圧制御発振器２８０からフィードバックされた周波数信号を分周してチップクロック信号（ｃｈｉｐｒａｔｅｃｌｏｃｋｓｉｇｎａｌ）及びシンボルクロック信号（ｓｙｍｂｏｌｒａｔｅｃｌｏｃｋｓｉｇｎａｌ）を発生させる。

即ち、分周器５１２は、第１の分周（／Ｎ_Ａ）時に約５００ＭＨｚのチップクロック信号を発生させ、この約５００ＭＨｚのチップクロック信号をＤＳ−ＣＤＭＡモデム２１２に印加する。また分周器５１２は、第２の分周（／Ｎ_Ｂ）時に数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚのシンボルクロック信号を発生させ、この数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚのシンボルクロック信号をアナログマッチドフィルタ３１２に印加する。さらに分周器５１２は、第３の分周（／Ｎ_Ｃ）時に発生された分周周波数をミキサ５０６に印加する。

次に、図６に記載のフローチャートに基づいて超広帯域ネットワーク送信機の動作について図２を適宜参照して説明する。
ここで、図６は、超広帯域ネットワーク送信機の動作を説明するためのフローチャートである。
まず、超広帯域ネットワーク送信機２００においてデータの送信のない平常時には、モードスイッチ部２２０がＤＳ−ＣＤＭＡモデム２１２に接続されていて、低速で動作する低速動作モードの状態で待機する（Ｓ６０２）。

次に、使用者によりキー入力を介して大容量データの伝送に関する命令がある場合（Ｓ６０４）、中央制御部２２２がモードスイッチ部２２０に高速モード制御信号を印加する。
従って、超広帯域ネットワーク送信機２００は、モードスイッチ部２２０がＭＢ−ＯＦＤＭモデム２１０にスイッチング接続することで、高速動作モードに切り替わる（Ｓ６０６）。

また、中央制御部２２２は、ＤＳ−ＣＤＭＡ方式に合わせている周波数位相をＭＢ−ＯＦＤＭ方式に切り替えるために、位相制御信号を位相固定部２９０に印加する（Ｓ６０８）。
従って、位相固定部２９０は、位相制御信号に応じてＤＳ―ＣＤＭＡ方式の周波数位相をシフトさせ、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式の周波数位相に切り替え、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式の周波数位相を合わせる。

そして、中央制御部２２２は、ＭＢ−ＯＦＤＭモデム２１０を介した大容量データを、低域通過フィルタ２３０とミキサ２４０、増幅器２５０及び帯域通過フィルタ２６０を経由しアンテナ（ＡＮＴ）を介して送信する（Ｓ６１０）。

一方、中央制御部２２２は、大容量データを伝送した後、高速動作モードを維持するか否かを判断し、低速モードで動作すべき場合、モードスイッチ部２２０に低速モード制御信号を印加する。従って、モードスイッチ部２２０がＤＳ−ＣＤＭＡモデム２１２にスイッチング接続することで、超広帯域ネットワーク送信機２００は低速動作モードに切り替わる。

発明の実施形態を、図面を参照して発明を実施するための最良の形態で説明したが、本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。

すなわち、本願発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められ、発明を実施するための最良の形態の記載により制限されるものではなく、また限定されるものではない。

従来のＭＢ―ＯＦＤＭ方式の無線周波数送受信機の内部構成を概略的に示す構成図である。従来のＤＳ―ＣＤＭＡ方式の無線周波数送受信機の内部構成を概略的に示す構成図である。本発明の実施形態に係る超広帯域ネットワーク送信機の内部構成を概略的に示す構成図である。本発明の実施形態に係る超広帯域ネットワーク受信機の内部構成を概略的に示す構成図である。アナログマッチドフィルタのない超広帯域ネットワーク受信機の内部構成を概略的に示す構成図である。位相固定部（ＰＬＬ）の内部構成を概略的に示す構成図である。超広帯域ネットワーク送信機の動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０２低域通過フィルタ
１０４送信ミキサ
１０６ウィルキンソン合成器
１０８可変増幅器
１１０スイッチ
１１２低雑音増幅器
１１４ウィルキンソン分配器
１１６受信ミキサ
１１８増幅器
１２０低域通過フィルタ
１２２可変利得増幅器
１３０マルチトーン生成器
１３２電圧制御発振器
１３４位相固定回路
１４０発振器
１４２帯域選択器
１４４分周器
１４６データ伝達部
１５０コード生成部
１５２、１５６ミキサ
１５４低域通過フィルタ
１５８乗算器
１６０可変増幅部
１６２増幅器
１６４平滑部
１６６フィルタ
１６８低雑音増幅器
１７０アナログマッチドフィルタ
２００超広帯域ネットワーク送信機
２１０ＭＢ−ＯＦＤＭモデム
２１２ＤＳ−ＣＤＭＡモデム
２２０モードスイッチ部
２２２中央制御部
２３０低域通過フィルタ
２４０ミキサ
２５０増幅器
２６０帯域通過フィルタ
２７０マルチトーン生成部
２８０電圧制御発振器
２９０位相固定部
３００超広帯域ネットワーク受信機
３０２帯域フィルタ
３０４低雑音増幅部
３０６ミキサ
３０８低域フィルタ
３１０増幅部
３１２アナログマッチドフィルタ
３１４Ａ／Ｄ変換部
３１６自動利得調節部
３２０マルチトーン生成部
３２２位相固定部
３２４電圧制御発振部
３３０モードスイッチ部
３４０中央制御部
５０２基準クロック発生部
５０４分配部
５０６ミキサ
５０８低域フィルタ
５１０低雑音増幅部
５１２分周器

Claims

伝送する信号をＭＢ−ＯＦＤＭ方式の信号に変調するＭＢ−ＯＦＤＭモデムと、
伝送する信号をＤＳ−ＣＤＭＡ方式の信号に変調するＤＳ−ＣＤＭＡモデムと、
高速モード制御信号に基づいて前記ＭＢ−ＯＦＤＭモデムに接続を切り替え、低速モード制御信号に基づいて前記ＤＳ−ＣＤＭＡモデムに接続を切り替えるモードスイッチ部と、
位相制御信号に応じて周波数位相（ｐｈａｓｅ）をシフト（ｓｈｉｆｔ）させた後、前記ＭＢ−ＯＦＤＭ方式または前記ＤＳ−ＣＤＭＡ方式の周波数位相に固定させる位相固定部（ＰＬＬ）と、
モード選択のための入力信号に応じて前記高速モード制御信号または前記低速モード制御信号を前記モードスイッチ部に伝達し、またモード選択のための入力信号に応じて該当動作モードで使う周波数の位相を合わせるための前記位相制御信号を前記位相固定部に伝達する中央制御部と、
を含むことを特徴とする超広帯域ネットワーク送信機。
高周波帯域の雑音信号をフィルタリングして低周波帯域の必要な信号のみを通過させる低域通過フィルタと、
電圧制御に応じて発振信号を生成する電圧制御発振器と、
前記伝送する信号と前記発振信号とをミキシングし、アップコンバーティング（Ｕｐ−Ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ）するミキサと、
このアップコンバーティングした信号を増幅する増幅器と、
前記ＭＢ−ＯＦＤＭ方式の帯域周波数信号または前記ＤＳ−ＣＤＭＡ方式の帯域周波数信号を通過させて残りの信号はフィルタリングする帯域通過フィルタと、
前記発振信号からＩチャネル及びＱチャネルの局部発振信号を生成するマルチトーン生成部と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の超広帯域ネットワーク送信機。
データの送信のない平常時は、前記モードスイッチ部が前記ＤＳ−ＣＤＭＡモデムに接続され、低速で動作する低速動作モードの状態であることを特徴とする請求項１に記載の超広帯域ネットワーク送信機。
前記中央制御部は、大容量データを伝送した後、高速動作モードを維持するか低速モードに切り替えるかを判断し、前記低速モードに切り替えると判断した場合、前記モードスイッチ部に前記低速モード制御信号を印加することを特徴とする請求項１に記載の超広帯域ネットワーク送信機。
前記位相固定部は、
基準周波数を発生させる基準クロック発生部と、
前記基準周波数を分配して分配周波数を生成する分配器と、
位相検出のために前記分配周波数と分周周波数とをミキシングするミキサと、
ミキシング周波数から高周波帯域の雑音信号をフィルタリングし、低周波帯域の必要な周波数信号のみを通過させる低域フィルタ部と、
前記低域フィルタ部を通過した周波数信号の雑音指数を下げて、この雑音指数を下げた周波数信号を前記電圧制御発振器に印加する低雑音増幅部と、
前記電圧制御発振器からフィードバックされた周波数信号を分周してチップクロック信号及びシンボルクロック信号を発生させる分周器と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の超広帯域ネットワーク送信機。
受信信号に対して積分、サンプリング及びホールディングを行うアナログマッチドフィルタと、
前記受信信号の振幅を自動で制御して振幅を一定に維持する自動利得調節部と、
アナログ形態の前記アナログマッチドフィルタにより積分、サンプリング及びホールディングされた受信信号及び前記自動利得調節部により振幅を一定に維持された受信信号をデジタル形態の受信データに変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部によりデジタル化された受信信号をＭＢ−ＯＦＤＭ方式の信号に復調させるＭＢ−ＯＦＤＭモデムと、
前記Ａ／Ｄ変換部によりデジタル化された受信信号をＤＳ−ＣＤＭＡ方式の信号に復調させるＤＳ−ＣＤＭＡモデムと、
前記受信信号の周波数位相を前記ＭＢ−ＯＦＤＭ方式または前記ＤＳ−ＣＤＭＡ方式の周波数位相に固定させ、前記受信信号の位相を合わせるためにシンボルクロックを前記アナログマッチドフィルタに印加する位相固定部と、
高速モード制御信号に基づいて前記ＭＢ−ＯＦＤＭモデムに接続を切り替え、低速モード制御信号に基づいて前記ＤＳ−ＣＤＭＡモデムに接続を切り替えるモードスイッチ部と、
前記受信データが前記ＭＢ−ＯＦＤＭ方式または前記ＤＳ−ＣＤＭＡ方式で処理すべきデータか否かを判断し、前記高速モード制御信号または前記低速モード制御信号を前記モードスイッチ部に伝達し、またモード制御信号に応じて該当動作モードで使用する周波数の位相を合わせるための位相制御信号を前記位相固定部に印加する中央制御部と、
を含むことを特徴とする超広帯域ネットワーク受信機。
受信信号のうち、前記ＭＢ−ＯＦＤＭ方式の帯域周波数または前記ＤＳ−ＣＤＭＡ方式の帯域周波数信号以外の信号をフィルタリングする帯域フィルタと、
前記超広帯域ネットワーク受信機全体の雑音指数を下げるため、前記帯域フィルタでフィルタリングした受信信号をできるだけ雑音を増加させずに増幅する低雑音増幅部と、
電圧制御に応じて発振信号を生成する電圧制御発振部と、
前記発振信号をＩチャネル及びＱチャネルの局部発振信号を生成して前記ミキサに印加するマルチトーン生成部と、
前記低雑音増幅部により増幅された受信信号に、前記マルチトーン生成部により生成されたＩチャネル及びＱチャネルの局部発振信号をミキシングするミキサと、
前記ミキサでミキシングされた受信信号のうち、高周波帯域の雑音信号をフィルタリングして低周波帯域の必要な信号のみを通過させる低域フィルタと、
前記低域フィルタによりフィルタリングされた受信信号を増幅する増幅部と、
を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の超広帯域ネットワーク受信機。
データの受信のない平常時は、前記モードスイッチ部が前記ＤＳ−ＣＤＭＡモデムに接続され、低速で動作する低速動作モードの状態であることを特徴とする請求項６に記載の超広帯域ネットワーク受信機。
受信部、モードスイッチ部、ＤＳ−ＣＤＭＡモデム、ＭＢ−ＯＦＤＭモデム及び送信部を備え、データの送信のない平常時に前記ＤＳ−ＣＤＭＡモデムを選択し、低速動作モードで待機している、超広帯域伝送機の高速及び低速モードの選択方法であって、
前記受信部により大容量データの送信に関する命令の入力を受信する段階と、
前記モードスイッチ部により前記ＤＳ−ＣＤＭＡモデムから前記ＭＢ−ＯＦＤＭモデムに接続を切り替え、高速動作モードに切り替える段階と、
前記送信部により前記高速動作モードの状態で前記大容量データを送信する段階と、
を含むことを特徴とする超広帯域伝送機の高速及び低速モードの選択方法。
前記大容量データを伝送した後、前記モードスイッチ部が、前記高速動作モードを維持するか前記低速モードに切り替えるかを判断し、前記低速モードに切り替えると判断した場合は、前記ＭＢ−ＯＦＤＭモデムから前記ＤＳ−ＣＤＭＡモデムに接続を切り替え、前記低速動作モードに切り替えることを特徴とする請求項９に記載の超広帯域伝送機の高速及び低速モードの選択方法。