JP2008515354A - 複数の符号語を使用する超広帯域通信のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

無線デバイスを作動させる方法。この方法では、第１の動作が、第１のアナログ符号語フォーマットに従って配列された第１のグループのウェーブレットを使用して無線信号に対して行われる（７２０）。次に、第２の動作が、第２のアナログ符号語フォーマットに従って配列された第２のグループのウェーブレットを使用して無線信号に対して行われる（７４０）。第１の符号語フォーマットの内容およびサイズは、第２の符号語フォーマットの内容およびサイズとは異なるものであってもよい。各アナログ符号語フォーマットに対して異なる特性を選択することにより、デバイスは各動作の性能を最適化することができる。これらの動作は受信プロセス（８００）中に行うこともできるし、送信プロセス（９００）中に行うこともできる。

Description

本発明は、概して、移動トランシーバ、集中トランシーバ、関連機器を含む超広帯域（ＵＷＢ）システムを始めとする無線通信システムおよび対応する方法に関する。本発明のもう１つの態様は、各動作に対して異なる符号語を使用する複数の動作を実行することができる無線トランシーバに関する。本発明のもう１つの態様は、動作中に使用する符号語を変更する方法および回路に関する。

超広帯域（ＵＷＢ）信号を使用すれば、非常に低い電力かつ非常に高速で大量のデータを送信することができる。ＵＷＢ信号のデータは、一般的に、１つまたは複数の非常に短い持続時間（すなわち、非常に高い周波数）のウェーブレット（チップとも呼ばれる）により送信される。これらのウェーブレットは、できるだけ信号電力を低減する一方で、動作速度が増大するように配列することが望ましい。
（発明の開示）
ＵＷＢウェーブレットは、種々の異なる方法で発生することができる。ある実施形態では、ＵＷＢウェーブレットはガウス型モノパルスであってもよい。他の実施形態では、ＵＷＢウェーブレットは、正弦波の繰り返し周期であってもよい。さらに他の実施形態では、ＵＷＢウェーブレットは、異なる望ましい形を有することができる。

図１は、本発明の開示の実施形態によるモノパルス・ウェーブレットを使用するＵＷＢウェーブレットのストリームのグラフである。この場合、パルスは、数ナノ秒のウェーブレット周期Ｔ_ｗ（チッピング周期とも呼ばれる）を有し、数ギガヘルツの帯域幅を有するガウス型モノパルスである。

ＵＷＢシステムの一実施形態は、ウェーブレットに対して一連の短い持続時間のパルスをベースとする信号を使用する。これらのウェーブレットは１つの基本パルス形により形成される。個々のパルス間の間隔は、同じであってもよいし、異なっていてもよく、通信データにより一連のパルスを変調するために多数の異なる方法を使用することができる。

この実施形態では、これらの個々のパルスの持続時間は非常に短く、通常、１つのビットに対応する間隔よりもきわめて短く、このことはマルチパス成分を分解するのに有利である。この実施形態の一連の通常のＵＷＢパルス信号は、式（１）に示すように、時間的にシフトしているパルスの合計として表すことができる。

ここで、ｓ（ｔ）はＵＷＢ信号であり、ｐ（ｔ）は基本パルス（すなわち、ウェーブレット）の形であり、ａ_ｋおよびｔ_ｋは個々の各パルスの振幅および時間的ズレである。パルスの持続時間が短いので、ＵＷＢ信号のスペクトルの帯域幅は、数ギガヘルツ以上にすることができる。

図２は、本発明の開示の実施形態によるウェーブレットとしての正弦波の繰り返し周期を使用するＵＷＢウェーブレットのストリームのグラフである。図２に示すように、各ウェーブレットは、正弦波信号の３つの連続しているサイクルから形成されている。そのため、この実施形態では、ウェーブレット周期Ｔ_ｗ（チッピング周期とも呼ばれる）は、正弦波の周期の３倍である。すなわち、ウェーブレットは、正弦波の周波数の１／３であるウェーブレット周波数Ｆ_ｗ（チッピング周波数とも呼ばれる）を有する。ウェーブレットを形成するために３つの繰り返し周期が使用されているが、他の実施形態では、使用するサイクルの数を変えることもできる。

図１および図２に示すように、データを２値符号化するために、ウェーブレットを反転したウェーブレット１１０または２１０または反転していないウェーブレット１２０または２２０に変調することができる。

これら実施形態の１つの共通の特徴は、一連のウェーブレットがより高い搬送周波数に変換されないで送信されることであり、そのためこれらのタイプのパルスによるＵＷＢ送信は「キャリアを使用しない」無線送信とも呼ばれる。すなわち、この実施形態では、ＵＷＢシステムは、そのアンテナを直接ベースバンド信号で駆動する。

いくつかの図面全体を通して類似の参照番号が同じまたは機能的に類似の要素を示し、下記の詳細な説明と一緒に本明細書に組み込まれていて、その一部を形成する添付の図面は、本発明による種々の実施形態をさらに説明し、種々の原理および利点を説明するためのものである。

動作速度および効率性を向上する１つの方法は、単にデータを個々のウェーブレットに符号化するのではなく、データを符号語と呼ばれるウェーブレットのグループに符号化する方法である。これらの符号語は、これら符号語が使用される動作目的により異なる特性を有することができる。デバイスの速度および効率性をさらに向上するために、デバイス動作の別々の態様に対して異なる特性を有する異なる符号語を使用することができる。この方法により、任意の所与の動作に対する符号語を、特定の動作には適合しているが任意の他の動作に対しては特に効率的でなくてもよいものにすることができる。
符号語
すでに説明したように、ＵＷＢシステムにおいては、一連のウェーブレットを、符号語にグループ分けし、次にそれをデータを符号化するために使用することができる。符号語は、ある実施形態では記号と呼ぶこともできる。二元系においては、「０」を表すために一連の反転していないウェーブレットおよび反転したウェーブレットが選択され、「１」を表すためにその逆のウェーブレット・セットが選択される。三元系においては、「０」を表すために一連の反転していないウェーブレット、反転したウェーブレットおよびヌル・ウェーブレット（すなわち、ウェーブレットが存在しないこと）が選択され、「１」を表すためにその逆のものが選択される。この場合、ヌル・ウェーブレットの反転したものもヌル・ウェーブレットである。

符号語と呼ばれるこれらのウェーブレット・セットは、所与のデータレートでデータを転送するために使用される。この場合、各符号語は、転送する情報の１つまたは複数のビットに対応する。これらの符号語は、１つの符号語の持続時間を表す符号語周期Ｔ_CW（シンボル周期とも呼ばれる）および関連する符号語周波数Ｆ_ｃｗを有する。符号語周期はデータレートに対応させることができるが、必ずしもそうする必要はない。図３〜図６は、例示としての符号語を示すグラフである。

図３は、本発明の開示の実施形態によるモノパルス・ウェーブレットを使用するある長さの６つのスパース符号語のグラフである。この簡単な例は、１つの反転していないウェーブレットおよびスパース符号語と呼ぶことができる５つのヌル・ウェーブレットを含む３値符号化した符号語を含む。図３に示すように、この例示としての実施形態では、１つの反転していないウェーブレットの後ろに「１」に対応する５つのヌル・ウェーブレットが続き、１つの反転したウェーブレットの後ろに「０」に対応する５つのヌル・ウェーブレット（すなわち、第１の符号語の反転したもの）が続く。

他の実施形態では、第１のウェーブレットの向きを逆にすることができる。さらに、符号語長を６以外のものにすることができる。他の実施形態では、スパース符号語を所望の任意の長さにすることができる。長さＮの符号語は、反転していない（または反転した）ウェーブレットと、その後に続く「１」を表す（Ｎ−１）のヌル・ウェーブレットとを使用し、「０」を表すためにその逆のものを使用する。

また、他の実施形態では、反転したまたは反転していないウェーブレットの位置を修正することができる。すなわち、必ずしも符号語内の第１のウェーブレットでなくてもよい。例えば、長さ６のスパース・ウェーブレットは、３つのヌル・ウェーブレットと、その後に続く反転していないウェーブレットと、さらにその後に続く２つの他のヌル・ウェーブレットとを含むことができる。ウェーブレットの位置を任意に変えることもできる。

図４は、本発明の開示の実施形態によるモノパルス・ウェーブレットを使用するある長さの６つの非スパース符号語のグラフである。この実施形態は、６つの３値符号化したウェーブレットを含む符号語を有する。この場合、符号語周期Ｔ_CWは、ウェーブレット周期Ｔ_ｗの６倍である（すなわち、符号語は、ウェーブレットの１／６の周波数で送信される）。

すなわち、ｎ個のウェーブレットの符号語の場合には、下式のようになる。
Ｔ_CW＝ｎ^＊Ｔ_W （１）
それ故、ウェーブレット周期Ｔ_Wおよび符号語当たりのウェーブレットの数ｎが符号語の周期Ｔ_CWを決定する。

図４に示すように、６つのウェーブレットの特定の向きは「１」に対応し、この向きの逆は「０」に対応する。符号語内のウェーブレットの向きおよび配列の特定の選択は、必要に応じて変えることができ、その場合、異なる符号語が異なる機能のために使用される。それでも、「１」および「０」の符号語が相互に逆の関係のままであれば役に立つ。しかし、これは絶対に必要というわけではない。

図５は、本発明の開示の実施形態によるウェーブレットとして正弦波の繰り返し周期を使用するある長さの６つのスパース符号語のグラフである。この簡単な例は、スパース符号語と呼ぶことができる、１つの反転していないウェーブレットと、その後に続く５つのヌル・ウェーブレットとを含む３値符号化した符号語を有する。図５に示すように、この例示としての実施形態では、５つのヌル・ウェーブレットが後に続く反転していないウェーブレットは「１」に対応し、５つのヌル・ウェーブレットが後に続く反転したウェーブレット（すなわち、第１の符号語の逆のもの）は「０」に対応する。他の実施形態では、これを逆にすることができる。

さらに、符号語長を６以外にすることができる。他の実施形態では、スパース符号語を所望の任意の長さにすることができる。長さＮの符号語は、「１」を表すために（Ｎ−１）のヌル・ウェーブレットが後に続く反転していない（または反転した）ウェーブレットを使用し、「０」を表すためにその逆のものを使用する。

また、他の実施形態では、反転したまたは反転していないウェーブレットの位置を修正することができる。すなわち、必ずしも符号語内の第１のウェーブレットでなくてもよい。例えば、長さ６のスパース・ウェーブレットは、３つのヌル・ウェーブレットと、その後に続く反転していないウェーブレットと、さらにその後に続く２つの他のヌル・ウェーブレットとを含むことができる。ウェーブレットの位置を任意に変更することができる。

図６は、本発明の開示の実施形態によるウェーブレットとしての正弦波繰り返し周期を使用する、ある長さの６つの非スパース符号語のグラフである。この実施形態は、６つの３値符号化したウェーブレットを含む符号語を有する。この場合、符号語周期Ｔ_CWは、ウェーブレット周期Ｔ_Wの６倍である（すなわち、符号語は、ウェーブレットの１／６の周波数で送信される）。式（１）に示すように、ウェーブレット周期Ｔ_Wおよび符号語当たりのウェーブレットの数ｎが、符号語の周期Ｔ_CWを決定する。

図６に示すように、６つのウェーブレットの特定の向きは「１」に対応し、この向きの逆は「０」に対応する。符号語内のウェーブレットの向きおよび配列の特定の選択は必要に応じて変えることができ、その場合、異なる符号語が異なる機能に対して使用される。それでも、「１」および「０」の符号語が相互に反転の関係のままであれば役に立つ。

図３〜図６は、長さ６の符号語を使用する実施形態を開示しているが、他の長さも使用することができる。例えば、ある他の実施形態は、長さ１、長さ２、長さ４、長さ６、長さ１２、長さ２４の符号語を使用することができるが、他の長さの符号語も使用することができる。表１は、ウェーブレットとして正弦波の３つのサイクルを使用する例示としての実施形態を示す。これらの符号語は、データ伝送のために使用される。この実施形態では、ウェーブレット周波数（すなわち、チッピング周波数）は１．３ＧＨｚであり、符号語周波数（すなわち記号周波数）は符号語のサイズにより異なる。あるデータレートの場合には、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）が使用される。

表１に示すように、この実施形態では、データ伝送に必要なデータレートにより、種々の異なる符号語長（それ故、異なる符号語）を使用することができる。
さらに、図４および図６は３値符号化の使用を開示するが、他の実施形態は、例えば、２値符号化、多重レベル２値符号化等のような他のタイプの符号化を使用することができる。

また、上記実施形態では、各符号語内で１つのビットのデータだけが符号化されるが、１つの符号語内で複数のビットのデータが符号化される他の実施形態も使用することもできる。この場合、複数の符号語は、可能な複数の各ビットの組合せを表すために使用しなければならない。

符号語を使用する場合の１つの利点は、複数のウェーブレット上に必要な送信電力を拡散することができることである。送信を成功させるためには、各ビットを送信するためにある量のエネルギーを使用しなければならない。ビットが１つのウェーブレットにより送信される場合には、ウェーブレットはすべての必要なエネルギーを含んでいなければならない。そのためにはもっと長いウェーブレットが必要になり、信号（すなわち全体波形）のピーク・アベレージ比を増大する。しかし、（図３〜図６の実施形態に示すように）データの１つのビットを送信するために６つのウェーブレットを使用する場合には、６つの別々のウェーブレットにエネルギーを分散することができる。それ故、個々の各ウェーブレットをもっと小さくすることができ、ピーク・アベレージ比をもっと小さくすることができる。

さらに、所望の基準に適合して動作するように、異なる状況に対して異なる符号を選択することができる。例えば、ある符号語は、相互により良い符号分離を有する。このことは、外部からの信号の段階を決定するために受信機がスクラッチから開始しなければならない取得プロセスの際に役に立つ。この場合、受信機は適当な取得段階を発見しようとしてその段階を循環する。そうすると、隣接するＵＷＢネットワークで送信中の他の符号語と干渉が起こりやすくなる恐れがある。そのため、この干渉を最小限度に低減するために、優れた符号分離特性を有する符号語により取得を行うことが望ましい。

表２および３は、優れた符号分離特性を有する例示としての符号語の選択を示す。より詳細に説明すると、表２は６つの長さ２４の符号を示し、表３は６つの長さ１２の符号を示す。もっと長い符号を使用すると、符号語の分離は改善されるがデータ伝送速度が遅くなる。しかし、取得中には取得情報しか送信されないので、これにより動作が大きく制限されることはない。

６つの長さ２４の符号および６つの長さ１２の符号しか開示していないが、他の実施形態では、同じまたは異なる長さの他の符号語も使用することができる。これらの符号語は単に例示としてのものに過ぎない。

自動相関を改善するために異なる符号語を使用することもできる。この場合、例えば、それ自身と相互に関連付けた場合、最大の可能な自動相関値を提供するように、符号語が自分自身を相互に関連付けるように符号語が選択される。

優れた自動相関値を有する符号語は、マルチユーザ環境での取得に適していない場合がある。何故なら、これらの符号語は符号分離特性は良くなくてもトレーニングには理想的であるからである。これは、デバイスがトレーニングの準備に適した時間になるまでに、取得に成功しなければならないからである。外部からの信号に対して正しいフェーズを取得しているので、他のネットワークとの干渉が少なくなり、高い符号分離の必要性が低減する。

優れた自動相関値を有する符号語の１つのよい例は、スパース符号語、すなわち１つの反転しているまたは反転していないウェーブレットを含み、符号語の残りがヌル・ウェーブレットである符号語である。

取得およびトレーニングの他に、他の状況の場合に他の種々の符号語を使用することができる。例えば、データ伝送速度を速くしたい場合にはより短い符号語を使用することができ、距離を長くしたい場合にはもっと長い符号語を使用することができる。これらの符号語は、優れた符号分離または相互相関を有していないかもしれないが、適当な性能を提供する。何故なら、システムはすでに取得およびトレーニングに成功しているからである。他の状況の場合、範囲動作によく適している符号を使用することができる。この場合も、符号分離および相互相関の点で有することができるすべての不足を、取得およびトレーニングにより埋め合わせることができる。さらに他の実施態様の場合には、変更した符号語をセキュリティのために使用することができる。符号語を選択するための他の可能な基準も使用することができる。

それでも、異なる動作に対する異なる符号語を使用することにより、本発明のシステムは、他の動作の性能を劣化しないでこれらの動作の動作を改善することができる。
上記説明の場合、符号語はアナログ符号語である。このことは簡単なウェーブレットの代わりに使用される符号語を意味する。動作を向上するためにアナログ符号語をさらにデジタル符号語に変換することもできる。この場合、複数のアナログ符号語は符号化され（例えば、２値または３値符号化により）、デジタル符号語を形成するために一緒に結合される。それ故、アナログ符号語が複数の符号化されたウェーブレットで形成されているように、デジタル符号語は複数の符号化されたアナログ符号語により形成される。

さらに、ＵＷＢデバイス内の各動作は、少なくとも２つの符号語、すなわち、「１」を表す反転していない符号語と、「０」を表す反転した符号語を必要とするが、説明をわかりやすくするために、各符号語ペアは単に符号語と呼ぶ。
システム動作
すでに説明したように、動作中、ＵＷＢデバイスは、複数の異なる動作の際に使用するための複数の符号語を通して巡回することができる。図７は、本発明の開示の実施形態によるＵＷＢデバイスの複数の符号語動作のフローチャートである。

図７に示すように、ＵＷＢデバイスは、第１のアナログ符号語を現在の符号語としてセットすることにより開始する（ステップ７１０）。次に、この第１のアナログ符号語は、第１の動作を実行するために使用される（ステップ７２０）。

第１の動作が終了すると、ＵＷＢデバイスは、第２のアナログ符号語を現在の符号語としてセットする（ステップ７３０）。次に、この第２のアナログ符号語は、第２の動作を実行するために使用される（ステップ７４０）。

任意選択で、第２の動作が終了すると、ＵＷＢデバイスは、第３のアナログ符号語を現在の符号語としてセットする（ステップ７５０）。次に、この第３のアナログ符号語は、第３の動作を実行するために使用することができる（ステップ７６０）。

３つの別々の動作の際に使用するための３つだけの可能な符号語の選択を示したが、他の実施形態では、種々の動作のためにもっと多くのまたはもっと少ない符号語の変更を行うことができる。

２つの動作を使用する場合には（ステップ７１０〜７４０）、第１の動作は取得であってもよく、第２の動作はトレーニングおよびデータ伝送であってもよい。他の実施形態では、第１の動作は取得になり、第２の動作は単にデータ伝送になるようにトレーニング動作を省略することができる。３つの動作を使用する場合には（ステップ７１０〜７６０）、第１の動作は取得であってもよく、第２の動作はトレーニングであってもよく、第３の動作はデータ伝送であってもよい。データ伝送は、これらの例のうちのいずれかにおいて、レンジング機能、セキュリティ機能、またはＵＷＢデバイスのための任意の他の所望の機能により１つの動作として置き換えることができる。

種々の実施形態では、第１、第２および第３のアナログ符号語の長さは必ずしも同じでなくてもよい。これらの符号語は、同じ長さを有することもできるし、またはこれらの符号語すべては異なる長さを有することもできるし、またはいくつかの符号語が同じ長さを有し、他の符号語が異なる長さを有することもできる。２つのアナログ符号語、すなわち、取得のために第１のアナログ符号語およびデータ伝送のために第２のアナログ符号語を使用するある特定の例の場合には、第１のアナログ符号語は第２のアナログ符号語よりも長い。

図８および図９は、複数の符号語を使用するＵＷＢ受信機および送信機の動作の特定の例を示す。図８は、本発明の開示の実施形態によるＵＷＢ受信機の複数の符号語の受信動作のフローチャートである。一方、図９は、本発明の開示の実施形態によるＵＷＢ送信機の複数の符号語の送信動作のフローチャートである。

図８に示すように、受信機は、第１のアナログ符号語を現在の符号語としてセットすることにより動作を開始する（ステップ８１０）。この実施形態では、第１のアナログ符号語は、取得にうまく適するように選択される。例えば、第１のアナログ符号語は、優れた符号分離特性を有する。

次に、受信機は、第１のアナログ符号語を使用して取得プロセスを実行する（ステップ８２０）。第１のアナログ符号語は、取得に適している特性を有しているので、このプロセスは迅速に効率的に行われる。

次に、受信機は、トレーニング・プロセスが必要か否かを判定する（ステップ８３０）。肯定の場合、受信機は第２のアナログ符号語を現在の符号語としてセットし（ステップ８４０）、次に第２のアナログ符号語を使用してトレーニング・プロセスを実行する（ステップ８５０）。この第２のアナログ符号語は、例えば優れた相互相関のようなトレーニングに適している特性も有するように選択されるので、トレーニング動作を迅速に効率的に行うことができる。

次に、トレーニング後（ステップ８５０）、またはトレーニングは必要ないと判定した場合には（ステップ８３０）、ＵＷＢ受信機は、第３のアナログ符号語を現在の符号語としてセットする（ステップ８６０）。この実施形態では、第３の符号語は、例えば迅速なデータ伝送のような理想的な伝送特性を得ることができるように選択される。取得およびトレーニングが終了したので、第３の符号語は、その所望の伝送特性を達成するために優れた符号分離および優れた相互相関の一部を犠牲にすることができる。

次に、ＵＷＢ受信機は、第３の符号語を使用してデータ受信に進み（ステップ８７０）、他のデータが来ているか否かを判断するために反復してチェックを行う（ステップ８８０）。引き続きデータを受信している間は、受信機は第３の符号語を使用してデータの受信を続行する。

データ・ストリームが終了すると、ＵＷＢ受信機は次の送信に対して待機し（ステップ８９０）、次に新しい信号取得プロセスのために再度第１のアナログ符号語を現在の符号語としてセットする（ステップ８１０）。

３つの異なる符号語について説明したが、他の実施形態ではもっと多くのまたはもっと少ない符号語を使用することもできる。例えば、ある実施形態では、第２および第３の符号語は同じものであってもよい。他の実施形態では、さらに異なる符号語を使用して追加の動作を実行することができる。

図９に示すように、送信機は、第１のアナログ符号語を現在の符号語としてセットすることにより動作を開始する（ステップ９１０）。この実施形態では、第１のアナログ符号語は、取得にうまく適するように選択される。例えば、第１のアナログ符号語は、優れた符号分離特性を有する。

次に、送信機は、受信機が取得プロセスを実行することができるように、第１のアナログ符号語を使用して既知の取得パターンを送信する（ステップ９２０）。第１のアナログ符号語は、取得に適している特性を有しているので、受信機はこのプロセスを迅速に効率的に実行することができる。

次に、送信機は、トレーニング・プロセスが必要か否かを判定する（ステップ９３０）。必要である場合には、送信機は第２のアナログ符号語を現在の符号語としてセットし（ステップ９４０）、次に第２のアナログ符号語を使用してトレーニング・パターンを送信する（ステップ９５０）。このトレーニング・パターンは、トレーニング・プロセスを実行するために受信機により使用される。第２のアナログ符号語は、例えば優れた相互相関のようなトレーニングに適している特性を有するように選択されるので、受信機はトレーニング動作を迅速に効率的に実行することができる。

次に、トレーニング・パターンを送信した後で（ステップ９５０）、またはトレーニングは必要ないと判定した場合には（ステップ９３０）、ＵＷＢ送信機は、第３のアナログ符号語を現在の符号語としてセットする（ステップ９６０）。この実施形態では、第３の符号語は、例えば迅速なデータ伝送のような理想的な伝送特性を得ることができるように選択される。取得およびトレーニングが終了したので、この第３の符号語は、所望の伝送特性を達成するために優れた符号分離および優れた相互相関の特性の一部を犠牲にすることができる。

次に、ＵＷＢ送信機は、第３の符号語を使用してデータ伝送に進み（ステップ９７０）、送信する他のデータがあるか否かを判断するために反復してチェックを行う（ステップ９８０）。送信するデータが残っている限りは、送信機は第３の符号語を使用して送信を続行する。

データ・ストリームが終了すると、ＵＷＢ送信機は次の送信に対して待機し（ステップ９９０）、次に取得パターンを送信するために再度第１のアナログ符号語を現在の符号語としてセットする（ステップ８１０）。

３つの異なる符号語について説明したが、他の実施形態ではもっと多くのまたはもっと少ない符号語を使用することもできる。例えば、ある実施形態では、第２および第３の符号語は同じものであってもよい。他の実施形態では、さらに異なる符号語を使用して追加の動作を実行することができる。

さらに、図８および図９は送信機または受信機で使用するためのプロセスを開示しているが、１つのトランシーバが両方の動作を交互に実行することもできる。この場合、トランシーバは、送信機または受信機として動作する場合、その各フローチャートの各ステップを順次実行し、送信機能および受信機能を切り替えた場合には２つのプロセス間で切替えを行う。

符号語をどのように選択したにせよ、この選択は送信機および受信機と協働して行わなければならない。すなわち、現在の符号語が変わる各時点で、送信機および受信機の両方はこの変化に気が付かなければならない。
符号語発生器
図１０は、本発明の開示の実施形態による２値符号化された符号語を発生するための符号語発生器のブロック図である。図１０に示すように、符号語発生器１０００は、１番目からＮ番目の格納符号語レジスタ１０１０_１〜１０１０_Ｎ、格納レジスタ・マルチプレクサ１０２０、１番目からＭ番目の演算用符号語レジスタ１０３０_１〜１０３０_Ｍ、演算用レジスタ・マルチプレクサ１０４０、上部符号レジスタ１０５０、下部符号レジスタ１０５５、上部／下部レジスタ・マルチプレクサ１０６０を含む。一実施形態では、この回路を集積回路で実施することができる。

１番目からＮ番目の格納符号語レジスタ１０１０_１〜１０１０_Ｎは、それぞれ１番目からＮ番目の格納されている符号語を格納する長さＣのレジスタである（この場合、Ｃは最大符号語長である）。これらの格納されている符号語は、符号語発生器１０００が生成することができる種々の符号語のすべてを表す。これらの格納している符号語は、使用することができる機能より多くの符号語を含むことができ、任意の所与の機能が使用することができる複数の符号語を提供する。例えば、１番目からＮ番目の格納されている符号語は、干渉を避けるためにシステムがそれらの間で切り替わることができる複数の取得符号語を含むことができる。またはそれらの符号語は、異なる最大範囲およびデータレートに対して使用することができる複数のデータ伝送符号語を有することができる。

開示の実施形態では、すべての符号語は、最大符号語長Ｃの整数の除数である、ある長さを有する。最大符号語長Ｃより短い長さを有するすべての符号語は、１番目からＮ番目の格納符号語レジスタ１０１０_１〜１０１０_Ｎのそれぞれを満たすために整数回反復して使用される。

格納レジスタ・マルチプレクサ１０２０は、レジスタ選択信号に基づいて１番目からＮ番目の格納されている符号語のうちの１つを選択する。次に、格納レジスタ・マルチプレクサ１０２０からの符号語は、１番目からＭ番目の演算用符号語レジスタ１０３０_１〜１０３０_Ｍの入力に送られる。

１番目からＭ番目の演算用符号語レジスタ１０３０_１〜１０３０_Ｍは、それぞれデバイスが現在の動作中に実際に使用する符号語、すなわち短期間に必要な符号語を格納する長さＣのレジスタである。例えば、（Ｍ＝３）である場合には、第１の演算用符号語レジスタ１０３０_１は、取得符号語を保持することができ、第２の演算用符号語レジスタ１０３０_２は、トレーニング符号語を保持することができ、第３の演算用符号語レジスタ１０３０_３は、データ伝送符号語を保持することができる。

１番目からＭ番目の各演算用符号語レジスタ１０３０_１〜１０３０_Ｍへの制御信号は、レジスタ選択マルチプレクサ１０２０から受信した値をいつ格納すべきかについて、レジスタに指示する。

すでに説明したように、開示の実施形態では、上記すべての符号語は、最大符号語長Ｃの整数除数である、ある長さを有する。最大符号語長Ｃより短い長さを有するすべての符号語は、１番目からＭ番目の演算用符号語レジスタ１０３０_１〜１０３０_Ｍのそれぞれを満たすために整数回反復して使用される。

演算用レジスタ・マルチプレクサ１０４０は、符号選択信号に基づいて１番目からＭ番目の演算用符号語のうちの１つを選択する。次に、演算用レジスタ・マルチプレクサ１０４０からの符号語は、上部符号語レジスタ１０５０および下部符号語レジスタ１０５５の入力に送られる。

この実施形態では、上部および下部符号語レジスタ１０５０および１０５０の長さは、演算用符号レジスタ１０３０_１〜１０３０_Ｎの半分であり、実際に使用中の符号語を格納する。上部符号語レジスタ１０５０は、現在の符号語の前半を格納し、一方、下部符号語レジスタ１０５５は、現在の符号語の後半を格納する。符号語長が最大符号語長Ｃより短い場合には、上部および下部符号語レジスタ１０５０および１０５５それぞれは、現在の符号語の１つ以上の反復を含む。

開示の実施形態では、格納している符号語レジスタ１０１０_１〜１０１０_Ｎおよび演算用符号レジスタ１０３０_１〜１０３０_Ｎの長さは２４であり、上部および下部符号語レジスタ１０５０および１０５５の長さは１２であるが、他の実施形態では別の長さを使用することができる。

上部／下部レジスタ・マルチプレクサ１０６０は、上部符号語レジスタ１０５０および下部符号語レジスタ１０５５から値を順次選択するために動作し、これら値を出力と一緒に連続ストリームとして出力する。開示の実施形態では、このことは、上部／下部レジスタ・マルチプレクサ１０６０の複数の入力ラインのうちの１つを順次動作可能にする一連のクロック・ツリー信号に応じて行われる。

図１０に開示の実施形態では、現在の符号は、上部および下部符号レジスタ内に格納されるが、他の実施形態はこのレジスタを使用しないで現在の符号を含む１つの符号レジスタだけを使用してもよい。しかし、現在の符号語を上部および下部に分割することにより、開示の実施形態は、デバイスの動作中、現在の符号語の動的変更をより容易にすることができる。

次に、上部／下部レジスタ・マルチプレクサ１０６０の出力を、送信のための信号を生成するために、ウェーブレット供給源と混合するミキサに供給することができる。
図１０の符号発生器１０００は、２値符号を発生するために使用される。３値符号を使用する他の実施形態は、符号発生器１０００の２つの同期しているバージョンを並列に使用してもよい。第１の符号発生器は、現在のビットを反転すべきか反転すべきでないのかを表示することができ、第２の符号発生器は、現在のビットをヌル・ビットにすべきか非ヌル・ビットにすべきかを表示することができる。次に、これら２つの出力を混合して３値符号語を生成することができる。
結論
本開示は、本発明の真の意図するおよび公平な範囲および精神を制限するためのものではなく、本発明による種々の実施形態の製造方法および使用方法を説明するためのものである。上記説明は、本発明全部を包括するためのものでもなければ、本発明を開示された正確な形状に限定するためのものでもない。上記説明を読めば本発明を種々に修正または変更することができるだろう。実施形態は、本発明の原理およびその実際の用途を最もよく説明し図示するように、また当業者が種々の実施形態で意図する特定の用途に適するように種々に修正して本発明を使用することができるようにするためのものである。このようなすべての修正および変更は、この特許の出願の係属中に補正され得る特許請求の範囲に定義される本発明の範囲および公平に合法的におよび同じ資格を有する範囲により解釈されたそのすべての等価物に含まれる。

本発明の開示の実施形態によるモノパルス・ウェーブレットを使用するＵＷＢウェーブレットのストリームのグラフ。 本発明の開示の実施形態によるウェーブレットとしての正弦波の繰り返し周期を使用するＵＷＢウェーブレットのストリームのグラフ。 本発明の開示の実施形態によるモノパルス・ウェーブレットを使用するある長さの６つのスパース符号語のグラフ。 本発明の開示の実施形態によるモノパルス・ウェーブレットを使用するある長さの６つの非スパース符号語のグラフ。 本発明の開示の実施形態によるウェーブレットとしての正弦波の繰り返し周期を使用するある長さの６つのスパース符号語のグラフ。 本発明の開示の実施形態によるウェーブレットとしての正弦波の繰り返し周期を使用するある長さの６つの非スパース符号語のグラフ。 本発明の開示の実施形態によるＵＷＢデバイスの複数の符号語動作のフローチャート。 本発明の開示の実施形態によるＵＷＢ受信機の複数の符号語を受信する動作のフローチャート。 本発明の開示の実施形態によるＵＷＢ送信機の複数の符号語を送信する動作のフローチャート。 本発明の開示の実施形態による２値符号化された符号語を生成するための符号語発生器のブロック図。

Claims (22)

1. 無線受信機を作動させる方法であって、
   第１のアナログ符号語フォーマットに従って配列された第１の複数のウェーブレットを使用して、受信した無線信号に対して第１の動作を実行するステップと、
   前記第１の動作を実行した後で、第２のアナログ符号語フォーマットに従って配列された第２の複数のウェーブレットを使用して、前記無線信号に対して第２の動作を実行するステップと、を含み、
   前記第１のアナログ符号語フォーマットが前記第２のアナログ符号語フォーマットとは異なる方法。
2. 前記第１の動作が、取得、同期および信号トレーニングのうちの１つである請求項１に記載の無線受信機を作動させる方法。
3. 前記第２の動作が、信号トレーニング、データの鮮明な送信、データのセキュアな送信、および距離測定のうちの１つである請求項１に記載の無線受信機を作動させる方法。
4. 前記第１および前記第２の符号語フォーマットの両方が、３値符号化および２値符号化のうちの一方により符号化される請求項１に記載の無線受信機を作動させる方法。
5. 前記第１の符号語フォーマットおよび前記第２の符号語フォーマットが、異なる長さを有する請求項１に記載の無線受信機を作動させる方法。
6. 前記第２の動作を実行した後で、第３のアナログ符号語フォーマットに従って配列された第３の複数のウェーブレットを使用して、前記無線信号に対して第３の動作を実行するステップをさらに含む請求項１に記載の無線受信機を作動させる方法。
7. 前記第１の動作が取得および同期のうちの一方であり、
   前記第２の動作が信号トレーニングであり、
   前記第３の動作が、データの鮮明な送信、データのセキュアな送信、および距離測定のうちの１つである請求項６に記載の無線受信機を作動させる方法。
8. 前記方法が、超広帯域受信機で実施される請求項１に記載の無線受信機を作動させる方法。
9. 前記方法が、集積回路で実施される請求項１に記載の無線受信機を作動させる方法。
10. 無線送信機を作動させる方法であって、
    無線受信機において第１の動作中に使用するために、第１のアナログ符号語フォーマットに従って配列された第１の複数のウェーブレットを送信するステップと、
    前記無線受信機において第２の動作中に使用するために、前記第１の複数のウェーブレットを送信した後で、第２のアナログ符号語フォーマットに従って配列された第２の複数のウェーブレットを送信するステップと、を含み、
    前記第１のアナログ符号語フォーマットが前記第２のアナログ符号語フォーマットとは異なる方法。
11. 前記第１の動作が、取得、同期および信号トレーニングのうちの１つである請求項１０に記載の無線送信機を作動させる方法。
12. 前記第２の動作が、信号トレーニング、データの鮮明な送信、データのセキュアな送信、および距離測定のうちの１つである請求項１０に記載の無線送信機を作動させる方法。
13. 前記第１および前記第２の符号語フォーマットの両方が、３値符号化または２値符号化のうちの一方により符号化される請求項１０に記載の無線送信機を作動させる方法。
14. 前記第１の符号語フォーマットおよび前記第２の符号語フォーマットが、異なる長さを有する請求項１０に記載の無線送信機を作動させる方法。
15. 前記無線受信機において第３の動作中に使用するために、前記第２の複数のウェーブレットを送信した後で、第３のアナログ符号語フォーマットに従って配列された第３の複数のウェーブレットを送信するステップをさらに含む請求項１０に記載の無線送信機を作動させる方法。
16. 前記第１の動作が取得および同期のうちの一方であり、
    前記第２の動作が信号トレーニングであり、
    前記第３の動作が、データの鮮明な送信、データのセキュアな送信、および距離測定のうちの１つである請求項１０に記載の無線送信機を作動させる方法。
17. 前記方法が、超広帯域受信機で実施される請求項１０に記載の無線送信機を作動させる方法。
18. 前記方法が、集積回路で実施される請求項１０に記載の無線送信機を作動させる方法。
19. 無線デバイスであって、
    複数の第１のマルチプレクサ入力信号を供給するための複数の格納符号語レジスタと、
    第１のマルチプレクサ出力信号として通過させるために、前記複数の第１のマルチプレクサ入力信号のうちの１つを選択するための第１のマルチプレクサと、
    前記第１のマルチプレクサから前記第１のマルチプレクサ出力信号を選択的に受信し、複数の第２のマルチプレクサ入力信号を供給するための複数の演算用符号語レジスタと、
    第２のマルチプレクサ出力信号として通過させるために、前記複数の第２のマルチプレクサ入力信号のうちの１つを選択するための第２のマルチプレクサとを備え、
    前記複数の演算用符号語レジスタの各々が、前記無線受信機の異なる動作中に使用するための符号語を格納する無線デバイス。
20. 前記無線デバイスが、無線送信機、無線受信機および無線トランシーバのうちの１つである請求項１９に記載の無線デバイス。
21. 上部符号語信号として供給すべく、前記第２のマルチプレクサ出力信号の第１の部分を格納するための上部符号語レジスタと、
    下部符号語信号として供給すべく、前記第２のマルチプレクサ出力信号の第２の部分を格納するための下部符号語発生器と、
    前記上部および下部符号語信号と、第３のマルチプレクサ出力信号のうちの１つとを順次選択するための第３のマルチプレクサと、をさらに備える請求項１９に記載の無線デバイス。
22. 前記異なる動作が、取得、同期、信号トレーニング、データの鮮明な送信、データのセキュアな送信、および距離測定のうちのいずれかである請求項１９に記載の無線デバイス。

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