JP4718924B2

JP4718924B2 - 通信システム、および送受信機

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Publication number: JP4718924B2
Application number: JP2005218917A
Authority: JP
Inventors: ジャン−バプティスト・ドール; ベルナール・ユゲン; ステファン・パクレ; ルイ−マリー・オーベール
Original assignee: Mitsubishi Electric R&D Centre Europe BV Netherlands
Current assignee: Mitsubishi Electric R&D Centre Europe BV Netherlands
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-07-28
Also published as: CN100423461C; EP1622281B1; EP1622281A1; ATE411651T1; US20060025086A1; CN1728574A; JP2006074745A; US7508879B2; DE602004017157D1

Description

本発明は、送信器に備えられるシンボル符号化手段によって変調された少なくとも１つのパルス系列によって形成された信号の送受信をそれぞれ行うことを目的とする、少なくとも１つの送信器および少なくとも１つの受信器を備えた通信システムに関する。

かかる通信システムは現在、いわゆる超広帯域伝送技法（以下、ＵＷＢシステムおよび技法とそれぞれ称する）の妥当性を評価する目的で研究されている。かかるシステムでは、各送信器を、関連する時間窓内の各パルス位置を特定するチップ番号によって形成されるシグネチャで特定することができ、このシグネチャはそれ自体非常に堅牢であるため、潜在的な受信器のすべてに対して確実かつ正確に伝達することができる。

ＵＷＢシステムにおいて用いられるパルスは非常に短く、たとえば１ナノ秒未満の持続時間を有し、それにより、かかるシステムは少なくとも７．５ＧＨｚ程度の広い帯域幅が提供され、高い自由度を有し、それゆえかかるシステムにとって数多くの実現可能な応用形態が見込まれる。

上記のパルス系列は搬送信号を形成することができ、この搬送信号を変調することによりその上に情報を符号化することができる。本発明者らは、関連するパルスが短いことに起因して、所与のパルス系列との正確な同期を受信器端においてとることが難しいので、費用効率を良くするために、選択される変調方式に関連する時間関連パラメータをできる限り少なくすべきであるということを認めている。したがって、本発明者らは、パルス系列によって搬送される情報を、受信したパルス系列を時間に関して正確に位置づける（map）ことを必要とすることなく、受信器端において再生することができる変調方式を選択し、この目的は、各パルス系列を上記パルス系列で搬送するシンボルを表す値で乗算することで実現される。そうして送信された信号が搬送する情報はこういった信号が搬送する電力によって本質的に表すことができ、この電力はかかる信号内に含まれるパルスの振幅に関連する。

解決すべきもう１つの問題は、上記の原理に従って使用する搬送信号の帯域幅が広いことに関連する。実際に、７．５ＧＨｚ帯域幅にわたって物理的特性が変わらない、たとえば各ユーザに選択される搬送周波数に関係なくシステムの全ユーザに対して同じサービス品質を確保する際に必要である利得が一定である電子回路およびアンテナを設計することは、当分野の現行技術では全くの不可能ではないにせよ非常に難しい。

米国特許出願公開第２００４／００８７２９号明細書、図１８、図２５、図３１、図６０、図６５および段落０１３０〜０１３２、０１７９〜０１８８、０２２４〜０２３０、０２８３、０３００、０３２４〜０３２７

本発明は、上記の原理を、上記のＵＷＢ通信システムにおいてパルス系列の符号化、送信、受信、および復号を行うことができる構成要素の現実的な実装を提案することで実際に具現化することができる。

実際に、本発明の第一の態様によれば、冒頭の段落において述べられたシンボル符号化手段は、複数のアンテナに接続された複数の信号符号器を備え、
基本パルス系列を送出するパルス発生手段と、
上記基本パルス系列を、各周波数小帯域内で送信する少なくとも２つの小系列にディスパッチする(dispatch)エネルギー分配手段(energy splitting means)と、
上記小系列により搬送されるシンボルを表す調整可能な係数を、各小系列に与える信号変調手段と、
信号変調手段によって送出されるすべての小系列を結合して、符号器が接続されたアンテナで送信する信号にする結合手段と
をそれぞれ備える。

本発明により、各信号符号器は、システムが利用可能な全帯域幅の一部に向けて最適化された単一のアンテナにリンクされる。したがって、各アンテナの動作周波数範囲は、関連する信号符号器に含まれる各構成要素と同様に制限され、これにより、上記アンテナまたは構成要素の設計が容易になり、上記アンテナまたは構成要素が、各々の動作周波数範囲内で本質的に一定の物理的特性を確実に有することができるようになる。

本発明により行われるエネルギー分配により、単一のパルス系列に基づいて、複数の送信アンテナがサポートする複数の通信チャネルの１つを介して同時に伝送することができる少なくとも２つのシンボルを含むグループを生成することができ、それにより、本発明による通信システムは、当分野において既知のＵＷＢシステムよりも大幅に増大したスループットを提供することができる。この特定の実施形態は、各信号符号器が、備えるパルス発生器は１つであるが、複数の符号化されたパルス系列を発生することが可能であるという点でも注目に値する。

エネルギー分配手段は、少なくとも２つの周波数小帯域を生成するための少なくとも２つのバンドパスフィルタを備えたウィルキンソン（Wilkinson）スプリッタで構成することができる。かかるスプリッタは、実装は非常に安価であるが、出力される各小帯域にディスパッチされるエネルギーが小帯域の総数で除算されるという欠点がある。エネルギー分配手段は、好ましくは、以下に説明するようにダイプレクサに基づいて構築される。

パルス発生手段は、クロック信号発生器と、遅延されたクロック信号を発生するための遅延ゲートと、クロック信号と遅延されたクロック信号を結合して基本パルス系列を送出することを目的とする出力ゲートとを有利に備える。

かかる実施形態は、非常に単純かつ費用効率が良く、基本的に同形かつ同幅のパルスを発生することができ、後者は概ね、クロック信号が遅延ゲートを通過するために必要な時間遅延に対応し、単純なインバータで構成することができ、この場合、出力ゲートはＸＮＯＲゲートで構成することができる。

パルス発生手段は、好ましくは、出力ゲートの出力を反転させた値または反転させない値を交互に選択するための交互２進値(alternate binary values)を送出することを目的とする、バイナリ発振器をさらに備える。

パルス発生手段のこの実施形態は、正負のパルスが交互になった分布を得ることができ、これは、本発明者らが選択した変調方式によれば上記パルスによって搬送される情報は上記パルスの二乗に関連付けられるため、その情報には影響を及ぼさず、この通信システムに含まれない機器に干渉し得る高い振幅のピークがスペクトル領域内に現れるのを防ぐことができる。かかる周波数干渉は規則として制限すべきであり、欧州委員会指針(European Commission Directive)８３／３３６ＣＥＥによって、ならびに米国連邦通信委員会(USA's Federal Communications Commission)の規定によって規制対象になっている。

信号変調手段によって行われる変調は単純なオンオフ変調であってよく、その場合、変調手段は基本的に、選択された小系列を結合手段に伝達することができるスイッチアレイを備える。

信号変調手段によって行われる変調は振幅変調であってもよく、その場合、変調手段は基本的に、所与の小系列を調整可能な符号化値で乗算することをそれぞれ意図する信号乗算器アレイを備える。そして、各信号変調器は、３つの差動(differential)トランジスタ対によって２つのアナログ信号を混合するように設計された単純かつ既知のアナログ回路であるギルバートセルを基にして構築することができる。調整可能な符号化値は１より大きな値にすることができ、その場合、信号乗算器は増幅器として機能する。調整可能な符号化値は１より小さくすることもでき、その場合には、信号乗算器は減衰器または分圧器(divider)として機能し、単純な分圧ブリッジ(dividing bridge)で構成することができる。

上述した本発明の変形形態によれば、送信器は、複数のアンテナに接続された複数の信号復号器を含むシンボル復号手段をさらに備え、
関連するアンテナで受信した入力信号を、各周波数小帯域内で復調する少なくとも２つの部分信号（sub-signal）にディスパッチするエネルギー分配手段と、
入力信号の送信前に各小系列に与えられていた場合があり、与えられていた場合には前記小系列によって搬送されるシンボルを表す調整可能な係数を各部分信号内で特定する信号復調手段と
をそれぞれ備える。

上記の送信器は実際には、変調されたパルス系列を送信するのみならず、システムが利用可能な全帯域幅の一部に向けて最適化された信号復号器にそれぞれ結合された複数のアンテナによりこのようなパルス系列を受信することも可能であるため、送受信器を形成する。各アンテナならびに関連する信号復号器に含まれる各構成要素はしたがって、限られた動作周波数範囲を有し、これにより上記アンテナまたは構成要素の設計が容易になり、上記アンテナまたは構成要素が、各々の動作周波数範囲内で本質的に一定の物理的特性を確実に有することができるようになる。

さらなる利点として、上記のように複数の送受信アンテナが設けられた送受信器は、全二重通信方式に従って動作することもできる。

信号符号器および信号復号器は、２セットの別個の、複数の送受信アンテナにそれぞれ結合してもよい。より費用効率の良い実施形態では、送信または受信を目的として任意の所与のアンテナを選択的に使用(alternative use)することができる。

本実施形態によれば、上記送受信器に含まれる各アンテナは、スイッチング手段を介して信号符号器および信号復号器に接続され、上記信号符号器に備えられる結合手段および上記信号復号器に備えられるエネルギー分配手段は、同じ可逆的な周波数多重モジュールで構成される。

かかる周波数多重モジュールは、基本的に対称な構造を有し、上記周波数多重モジュールを通過する方向に応じて信号を結合または分離するために使用することができる。このため、上記の実施形態では、同じアンテナを符号化パルス系列の送信または受信に使用することができるだけでなく、同じ構成要素を、信号符号器の結合手段および上記信号復号器内のエネルギー分配手段の実施に使用することができるため、かかるシンボル符号化手段および復号手段を含む送受信器の全体コストを削減することができる。

可逆的構造を有する周波数多重モジュールは、例えば、並列配置された他の２つのダイプレクサに接続された第１のダイプレクサを備えることができる。

上記ダイプレクサの、少なくとも１つ、好ましくは各々は、２つの同一のフィルタを介して互いに接続された２つの９０度混成四極子(hybrid quadripole)を有利に備える。これは単純かつ非常に費用効率の良い構造である、

各９０度混成四極子は、好ましくは、非常に安価でありかつ集積が容易なランゲ（Lange）カプラで形成される。

別の態様によれば、本発明は、各パルス系列を、上記パルス系列により搬送するシンボルを表す値で乗算することを目的とするシンボル符号化手段を備える、少なくとも１つのパルス系列で形成される信号を送信可能な装置に関し、
その装置において、シンボル符号化手段は、複数のアンテナに接続された複数の信号符号器を備え、
基本パルス系列を送出するパルス発生手段と、
前記基本パルス系列を、送信に利用可能な全帯域幅が分割された各周波数小帯域内で送信する少なくとも２つの小系列にディスパッチするエネルギー分配手段と、
各小系列に、上記小系列により搬送するシンボルを表す調整可能な係数を与える信号変調手段と、
上記信号変調手段によって送出されるすべての小系列を結合して、上記符号器が接続されたアンテナで送信する信号にする結合手段と
をそれぞれ備える。

全帯域幅を分割するのと同じ原理をＵＷＢ無線リンクの受信器端において別個に用いることもできる。さらに別の態様によれば、本発明は、少なくとも１つのパルス系列によって形成された信号を受信可能な装置にも関し、
この装置は、複数のアンテナに接続された複数の信号復号器を備えるシンボル復号手段を備え、
関連するアンテナで受信した入力信号を、送信に利用可能な全帯域幅が分割された各周波数小帯域内に復調される少なくとも２つの部分信号にディスパッチするエネルギー分配手段であって、各部分信号は潜在的にパルス系列を含む、エネルギー分配手段と、
入力信号の送信前に関連するパルス系列に与えられていた場合があり、与えられている場合には上記小系列が搬送するシンボルを表す調整可能な係数を各部分信号内で特定する信号復調手段と
をそれぞれ備える。

上記ならびに他の本発明の特徴は、添付図面に関連して与える以下の説明を読むことからより明確になろう。

図１は、本発明が実施される通信システムＳＹＳＴを示す。このシステムＳＹＳＴは、少なくとも１つの送信器ＴＲＤおよび少なくとも１つの受信器ＲＣＤを備え、これらはたとえば両方とも移動電話等の機器で構成することができる。送信器ＴＲＤは、Ｎｓ個のパルスｐｊ（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）からなる少なくとも１つの系列で形成される信号ＴｓｇをＮｓ個のパルス窓Ｔｆを通じて送信するように構成され、各パルスは１つの時間チップＴｃ内に包含され、その関連する時間窓内の時間チップの位置はチップ番号ｃｊ（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）によって定義される。この系列に含まれるパルスの数Ｎｓは、たとえば、１２８に等しい値に選択することができ、一方、各時間窓Ｔｆの幅は１００ナノ秒に等しい値に選択することができる。ただし、各時間チップＴｃ当たりの幅は１ナノ秒である。

本発明によれば、送信器ＴＲＤは、各パルス系列を、そのパルス系列によって搬送されることになる１つのシンボルを表す符号化値と乗算することを目的とするシンボル符号化手段ＥＮＣを含み、受信器ＲＣＤは、送信された信号Ｔｓｇの中身から上記符号化値を特定し復元することを目的とするシンボル復号手段ＤＥＣを含む。

送信される信号Ｔｓｇによって搬送される情報は基本的には、この信号Ｔｓｇによって搬送される電力によって表すことができ、その電力は、振幅変調方式が選ばれた場合には上記信号Ｔｓｇ内に含まれるパルスの振幅に関連付けられ、オンオフ変調方式が選ばれた場合には単純に、実際に送信されるパルス数に関連付けられる。その後、この情報は受信器ＲＣＤによって再生することができるが、上記受信器ＲＣＤは、受信したパルス系列を、時間に関して正確に位置付ける必要はない。

図２は、そのような送信される信号Ｔｓｇをクロノグラムの形で示しており、そのクロノグラムによれば、各パルス系列は全持続時間Ｔｓを有し、その全持続時間Ｔｓは、持続時間Ｔｆをそれぞれ有する時間窓に分割され、各時間窓は時間チップＴｃに細分されており、各窓内の１つの時間チップは１つのパルスｐｊ（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）を含むことを目的とし、１つの時間チップはチップ番号ｃｊによって特定される。したがって、この送信される信号Ｔｓｇの送信器は、上記のチップ番号ｃｊ（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）をすべて合わせることによって形成されるシグネチャＳｇ＝（ｃ１、ｃ２．．．ｃＮｓ）により特定されることになり、そのシグネチャＳｇそのものは変動の影響を受けにくく、それゆえすべての潜在的な受信器に確実かつ正確に伝達することができる。

本発明によれば、この図に示されるパルス系列に属する各パルスｐｊ（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）は、この系列によって搬送される電力の形において、このパルス系列によって搬送されることになる１つのシンボルを表す同じ調整可能な符号化値Ｖｌによって乗算されている。ただし、参照符号「ｌ」は、ここで考えているパルス系列に割り当てられる参照番号を示す。

さらに、パルスｐｊ（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）は、所与の系列について＋１または−１に等しい交互に選択される値αｊによって乗算される。ここに示す例では、パルスｐｊ（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）は正である。

上記パルスによって搬送される情報は上記パルスの二乗に関連付けられるので、上記パルスによって搬送される情報には影響を及ぼさない、正負のパルスを交互に分布させることにより、スペクトル領域内に高い振幅ピークが現れるのを防ぐことができるようになる。

ここに示されるパルス系列のすべてのパルスｐｊ（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）はさらに、シンボル符号化ステップの過程において、或る時間ジッタｄｔｌを受けてもよい。

時間遅延手段によって導入される時間ジッタｄｔｌは、変調された信号が送信されることになる通信チャネルに起因する遅延スプレッドに対して小さく保たれる。遅延スプレッドはたとえば、選択された時間ジッタｄｔｌが好ましくは５ナノ秒未満であるであるように、３０〜１００ナノ秒の値を有することができる。そのような時間ジッタは、各パルス系列によって搬送される情報に影響を及ぼすことはなく、主として本発明による変調方式に対してさらに自由度を与える。実際には、時間ジッタｄｔｌは本明細書において、受信器端において未知と考えることができる。

したがって、送信される信号Ｔｓｇは以下の形で表すことができる。

ここに示さない本発明の代替の実施形態では、送信される信号Ｔｓｇは、好ましくは、所定の数のパルス小系列の重ね合わせによって構成され、各パルス小系列は上記のように変調される。

かかる実施形態では、ランクｋ（ただしｋ＝１〜Ｋであり、Ｋは小帯域の総数である）の各小系列は、

と表される。ただし、

である。

本発明のこの実施形態によれば、同じ通信チャネルを通していくつかのシンボルを同時に送信できるようになり、それゆえ、そのような通信システムのスループットを著しく高めることができるようになる。この実施形態ではまた、特定の狭帯域伝送によって汚染された小帯域を抽出できるようにすることにより、狭帯域干渉を防ぐことができる。

さらに、上記のように、送信に利用可能な全帯域幅が予め分割された複数の所定の小帯域のそれぞれを介して複数の信号Ｔｓｇを送信するために複数のアンテナを同時に使用することができ、各信号Ｔｓｇは、関連する送信アンテナに接続された信号符号器から送出されている。

図３は、上記のパルスを構成するために選択することができる、実現可能な形状ｐ（ｔ）を示す別のクロノグラムである。同じ系列のパルスｐｊ（ｔ）（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）は、すべて概ね同じ幅を有し、同じエネルギー量を搬送するという条件であるならば、異なる形状を有することもできる。しかしながら、同じパルス発生器を使用して同形のパルスを発生するほうがより費用効率が良いため、すべてのパルスｐｊ（ｔ）（ただしｊ＝１〜Ｎｓ）は、好ましくは同形を有すべきである。この例に示す形状ｐ（ｔ）は、ガウス関数の二次導関数として定義され、これは数学的にはｐ（ｔ）＝Ａ［１−４π（ｔ／Ｔｗ）^２］ｅｘｐ（−２π（ｔ／Ｔｗ）^２）と表すことができる。当然、当業者に知られている他のパルス形状をこれと同じ目的で用いることもできる。別の形状を有するパルスを発生することを目的とするパルス発生器について以下に説明する。

図４は、上記のパルス系列のような一連のパルス系列によって形成されるデータフレームＤＦを示すさらに別のクロノグラムであり、各パルス系列は全持続時間Ｔｓを有し、所与の系列が後続の系列によって変更されるのを防ぐために、２つのそのような系列間にガード区間ＧＩが周期的に挿入される。そのような変更は、たとえば、その２つのパルス系列間の相互変調積によって引き起こされ得る。こうして、このデータフレームＤＦは、それぞれＴｒ＝Ｔｓ＋ＧＩである持続時間Ｔｒを有し、かつそれぞれ上記のようなパルス系列を含む連続したフレームによって構成される。

特定の応用形態では、任意の所与の送信器のシグネチャをその送信器内で動的に生成することができ、それゆえ、パルス系列毎に変化させることができる。そのようなシグネチャは、たとえば、予めプログラムされるシフト可能レジスタを固有に制御することにより生成することができる。そのような応用形態では、任意の所与の受信器において各パルス系列に対応する各シグネチャを再生可能でなければならず、これは、通信システムの制御インフラストラクチャによって上記受信器に予め送信された命令、たとえば媒体アクセス制御信号の形をとる命令に従って予めプログラムされ、制御されるシフト可能レジスタを受信器に設けることにより達成することができる。

したがって、そのようなデータフレームＤＦを受信することを目的とする装置は、受信したパルス系列を時間に関して正確に位置付ける必要はないが、データフレームＤＦの情報内容を識別するために、一連のパルス系列によって搬送される一連の電力量を表す量を測定することだけはできなければならない。

図５は、本発明による送信装置ＴＲＤを概略的に示し、この送信装置ＴＲＤは、複数のアンテナＡＮＴｉ（ただしｉ＝１〜Ｎ）に接続された複数の信号符号器ＥＮＣｉ（ただしｉ＝１〜Ｎ）を備える。上記のように、各信号符号器ＥＮＣｉは、デジタル信号プロセッサＤＳＰからＫ個の係数で構成される符号化ワードＷＤｉ［１：Ｋ］を受け取ることを目的とし、このＫ個の係数は、アンテナＡＮＴｉで送信する単一の信号Ｔｓｇｉ（ただしｉ＝１〜Ｎ）に結合されるパルスのＫ個の小系列に与えられる。

したがって、各アンテナＡＮＴｉ（ただしｉ＝１〜Ｎ）ならびに関連する信号符号器ＥＮＣｉに含まれる各構成要素は限られた動作周波数範囲を有し、これにより、上記アンテナまたは構成要素の設計が容易になり、上記アンテナまたは構成要素が各々の動作周波数範囲内で概ね一定の物理的特性を確実に有することができる。システムが利用可能な全帯域幅は３．１〜１０．６ＧＨｚで構成することができ、その場合には、６基のアンテナＡＮＴｉ（ただしｉ＝１〜６）に接続された６つの別個の信号符号器ＥＮＣｉ（ただしｉ＝１〜６）を使用することにより、各信号符号器およびアンテナのスペクトル動作範囲を１．２５ＧＨｚ帯域に制限することができ、これには既製の構成要素およびアンテナを使用して対応することができる。

図６は、本発明の別の態様による受信装置ＲＣＤを概略的に示し、この受信装置ＲＣＤは、複数のアンテナＡＮＴｉ（ただしｉ＝１〜Ｎ）に接続された複数の信号復号器ＤＥＣｉ（ただしｉ＝１〜Ｎ）を備える。上記のように、各アンテナＡＮＴｉは、結合されたＫ個のパルス小系列をそれぞれ含む、各信号符号器ＤＥＣｉ（ただしｉ＝１〜Ｎ）に送ることを目的とし、各信号符号器ＤＥＣｉは、上記Ｋ個の小系列に元々与えられたＫ個の係数で構成され、上記入力信号Ｒｓｇｉから抽出された符号化ワードＷＤｉ［１：Ｋ］をデジタル信号プロセッサＤＳＰに送ることを目的とする。

図７は、本発明の変形形態によるシンボル符号化手段に含まれる信号符号器ＥＮＣｉを概略的に示す。この信号符号器ＥＮＣｉは、
基本パルス系列ＰＳＱｉを発生するパルス発生手段ＰＧｉと、
上記基本パルス系列ＰＳＱｉを、各周波数小帯域内で送信する少なくともＫ個の小系列Ｐｓｑｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）にディスパッチするエネルギースプリッタ(energy splitter)ＥＮＳＰｉと、
各小系列Ｐｓｑｉｋに、上記小系列Ｐｓｑｉｋで搬送するシンボルを表す調整可能な係数ＷＤｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）を与える信号変調手段ＳＧＭｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）と、
信号変調手段ＳＧＭｉｋにより送られたすべての小系列Ｔｓｇｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）を結合して、符号器ＥＮＣｉが接続されたアンテナＡＮＴｉにより送信する信号Ｔｓｇｉにする結合手段ＣＭＢＭｉと
を備える。

ここに示す本発明の実施形態では、パルス発生手段は、クロック信号発生器ＣｋＧｉ、遅延させたクロック信号を発生するための遅延ゲートＩＮＶｉ、およびクロック信号ＣＫｉと遅延させたクロック信号とを結合して基本パルス系列ＰＳＱｉを送出するための出力ゲートＸＮＲｉを備える。

かかる実施形態は非常に単純かつ費用効率が良く、基本的に同じ形状および同じ幅を有するパルスを発生させることができ、後者は、クロック信号信号が遅延ゲートＩＮＶｉを通過するために必要な遅延時間に概ね対応し、遅延ゲートＩＮＶｉは、この例では単純なインバータで構成され、出力ゲートＸＮＲｉはＸＮＯＲゲートで構成される。

パルス発生手段は、２値＋１または−１を交互に送り、上記出力ゲートＸＮＲｉの非反転出力Ｑにより送られた信号または反転出力Ｑｎにより送られた信号を交互に選択して基本パルス系列ＰＳＱｉを構成することを目的とするマルチプレクサＭＸＰｉを駆動することを目的とするバイナリ発振器ＲｄＧｉをさらに備える。

パルス発生手段のこの実施形態は、正負のパルスが交互になった分布を得ることができるようにし、このことは、上記パルスによって搬送される情報は本発明者らにより選択された変調方式に従って上記パルスの二乗に関連するため、上記情報に影響を及ぼさず、スペクトル領域に高い振幅ピークが現れるのを防ぐ。

信号変調手段ＳＧＭｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）により行われる変調は単純なオンオフ変調であってよく、この場合、変調手段ＳＧＭｉｋは基本的に、スイッチのアレイを備える。このスイッチは、たとえば、ゲートが信号ＷＤｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）によって形成される制御ワードのビットによって制御されて、選択された小系列Ｐｓｑｉｋを結合手段ＣＭＢＭｉに到達させるＭＯＳスイッチである。

信号変調手段ＳＧＭｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）により行われる変調は振幅変調であってもよく、この場合、上記変調手段ＳＧＭｉｋは基本的に、アナログ係数ＷＤｉｋの値によって与えられる調整可能な符号化値で所与の小系列Ｐｓｑｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）を乗算することを目的とする信号乗算器のアレイを備える。そして、各信号乗算器は、３つの差動トランジスタ対により２つのアナログ信号を混合するように設計された単純かつ既知のアナログ回路であるギルバートセルを基にして構築してもよく、または上記のように単純な分圧ブリッジで構成してもよい。

本発明のこの特定の実施形態では、信号符号器ＥＮＣｉは、Ｋ個のバンドパスフィルタＢＰＦｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）をさらに備え、各バンドパスフィルタＢＰＦｋは、信号変調手段ＳＧＭｉｋによって出力された各変調済み小系列Ｔｓｇｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）がそれぞれに固有の小帯域に制限されることを確認するように設計され、これにより、すべての小系列が結合手段ＣＭＢＭｉによって再結合された後では、高調波(harmonic)または任意の種類の拒絶(rejection)に起因する寄生信号(parasitic signal)が、他の小帯域内で搬送される他の小系列に干渉しないことが保証される。

本発明のこの特定の実施形態は、Ｋ個の符号化された小系列Ｔｓｇｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）により、Ｋ個のシンボルを、この信号符号器ＥＮＣｉ専用の単一のアンテナＡＮＴｉによってサポートされる同じ通信チャネルを介して同時に送信できるようにする。この特定の実施形態はまた、信号符号器ＥＮＣｉが、備えるパルス発生器ＰＬＳＧは単一であるが、複数の符号化パルス系列Ｔｓｇｉｋを発生することができるという点でも注目に値にする。

図８は、本発明の別の変形形態によるシンボル復号手段に含まれる信号復号器ＤＥＣｉを概略的に示す。この信号符号器ＤＥＣｉは、
関連するアンテナで受信した入力信号Ｒｓｇｉを、各周波数小帯域内で復調するＫ個の部分信号Ｒｓｇｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）にディスパッチするエネルギー分配手段ＳＰＬｉであって、各部分信号Ｒｓｇｉｋは潜在的にパルス系列を含む、エネルギー分配手段ＳＰＬｉと、
入力信号の送信前に関連するパルス系列に与えられていた場合があり、与えられている場合は上記小系列によって搬送されるシンボルを表す調整可能な係数ＷＤｉｋを各部分信号Ｒｓｇｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）内で特定する信号復調手段と
を備える。

本発明のこの実施形態では、受信信号Ｒｓｇｉｋで搬送される情報は、そのような信号内に含まれるパルスの振幅に関連し、したがって上記信号によって搬送される電力によって表され、この信号復調手段はそれぞれ、Ｋ個の二乗モジュールＳＱＭｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）のアレイを備え、各二乗モジュールＳＱＭｉｋはバンドパスフィルタＢＰＦｉｋに接続され、部分信号Ｒｓｇｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）を受け取り、上記部分信号Ｒｓｇｉｋの二乗で構成される信号Ｓｑｉｋを送出するように構成される。

信号復調手段は、Ｋ個の積分モジュールＩＮＴｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）のアレイをさらに備え、この積分モジュールＩＮＴｉｋはそれぞれ二乗モジュールＳＱＭｉｋの１つに接続され、対応する部分信号Ｒｓｇｉｋによって搬送される電力量を表す変調値Ｐｗｉｋを送出するように構成される。かかる変調値Ｐｗｉｋはたとえば、関連する二乗モジュールＳＱＭｉｋにより送出された二乗信号Ｓｑｉｋの、チャネル遅延の持続時間にわたる積分として算出することができる。

信号復調手段は、Ｋ個の比較モジュールＣＭＰｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）のアレイも備え、比較モジュールＣＭＰｉｋはそれぞれ、積分モジュールＩＮＫｉｋの１つに接続され、上記積分モジュールＩＮＴｋにより送出された変調値Ｐｗｉｋを少なくとも１つの所定の閾値ｔｈｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）と比較するように設計される。

したがって、所与の部分信号Ｒｓｇｉｋによって搬送されるシンボルを表す調整可能な係数ＷＤｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）は、以下説明することができる単純な復号格子に従って非常に簡易に特定される。
Ｐｗｉｋ＜ｔｈｉｋの場合、パルス系列Ｔｓｋによって搬送される調整可能な係数ＷＤｉｋは第１の値Ｓ０を有し、
ｔｈｉｋ＜Ｐｗｉｋの場合、パルス系列Ｔｓｋによって搬送される調整可能な係数ＷＤｉｋは第２の値Ｓ１を有する。

各二乗モジュールＳＱＭｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）は、同一の入力信号が供給されるギルバートセルまたはそれぞれの二乗則領域で動作するダイオードで形成することができる。各積分モジュールＩＮＴｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）は、ＲＣフィードバックが供給されるオペアンプで形成することができる。各比較モジュールＣＭＰｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）は、変調値Ｐｗｉｋおよびこの比較モジュールＣＭＰｉｋに割り当てられた所定の閾値ｔｈｉｋを受け取るようにそれぞれ設計されたオペアンプで形成することができる。

図９は、本発明の好ましい実施形態による、同じ送受信器ＴＶＲに含まれる信号符号器および信号復号器のインタリーブ設計を概略的に示す。実際には、信号符号器および信号復号器はそれぞれ、２セットの別個の複数の送信アンテナおよび受信アンテナに結合することができるが、より費用効率の良い実施形態では、任意の所与のアンテナを送信または受信目的で選択的に使用することができる。

この実施形態によれば、上記送受信器ＴＶＲに含まれる各アンテナＡＮＴｉは、別法として、デジタル信号プロセッサＤＳＰによって発せられる制御信号ＳＷＣにより制御されるスイッチング手段（ＳＷＩＯ、ＳＷｉＩ、ＳＷｉ１・・・ＳＷｉＫ）を介して、上述の信号符号器または信号復号器に接続されてもよい。本発明のこの実施形態では、上記信号符号器に備えられる結合手段および上記信号復号器に備えられるエネルギー分配手段は、同じ可逆的な周波数多重モジュールＦＭＸＭｉで構成され、この例では、バンドパスフィルタＢＰＦｉｋ（ただしｋ＝１〜Ｋ）のアレイも信号符号器および信号復号器に共通している。

周波数多重モジュールＦＭＸＭｉは基本的に対称構造を有し、上記周波数多重モジュールを通過する信号Ｓｇｉ（ただしｋ＝１〜Ｋ）の方向に応じて信号を結合または分配するために使用することができる。したがって、上記の本発明の実施形態では、同じアンテナを符号化パルス系列Ｓｇｉ（ただしｋ＝１〜Ｋ）の送信または受信に使用することができるだけでなく、同じ構成要素を使用して信号符号器の結合手段および上記信号復号器に備えられるエネルギー分配手段を実施することができ、そのため、このようなシンボル符号化手段および復号手段を備えた送受信器ＴＶＲの全体コストを削減することができる。

図１０は、この例では、並列配置された他の２つのダイプレクサＤＰＬＸｉ２およびＤＰＬＸｉ３に接続された第１のダイプレクサＤＰＬＸｉ１を備えるクワドリプレクサ（quadriplexer）で構成される、可逆構造を有する周波数多重モジュールＦＭＸＭｉを概略的に示す。ここに示すように、かかる周波数多重モジュールＦＭＸＭｉの単一信号Ｓ０の全帯域幅［３．１ＧＨｚ〜４．１ＧＨｚ］を、部分信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、およびＳ４にそれぞれ割り振られた０．２５ＧＨｚの４つの小帯域に分割することができ、部分信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、およびＳ４は、分離されたときに、単一信号Ｓ０内に結合されていたときと同じエネルギーＰ１、Ｐ２、Ｐ３、およびＰ４をそれぞれ有する。各ダイプレクサ、たとえばＤＰＬＸｉ１は、中心帯域幅(central bandwidths)および最大帯域幅(extreme bandwidths)をそれぞれ搬送する２つの中間信号および相補信号、たとえばＩＳ１およびＩＳ２を送出するか、または受け取ることを目的とする。

本発明の他の実施形態では、周波数多重モジュールＦＭＸＭｉは、一方に単一の端子を有し、他方に一対の端子を有し、この一対の端子のうちの一方のみが別のダイプレクサに接続されるダイプレクサで構成されるトリプレクサであることができる。上記のダイプレクサ、トリプレクサ、およびクワドリプレクサの可能な結合様式は無限である。

図１１は、上記のダイプレクサ、たとえばＤＰＬＸｉ１の１つの好ましい実施形態を示し、このダイプレクサは、２つの同一のフィルタ、この例では２つのバンドパスフィルタＢＦを介して互いに結合された２つの９０度混成四極子ＨＢ１およびＨＢ２を備え、これは、単純かつ非常に費用効率の良い構造であり、単一の基本周波数範囲から２つの相補周波数範囲を抽出できるようにする。たとえば、ローパス、ハイパス、またはバンドカットフィルタのような他の種類の同一のフィルタを同じ目的のために使用することもできる。各９０度混成四極子は、好ましくは、集積が非常に安価かつ容易であるランゲカプラＬＣＰＬで形成される。

本発明が使用される通信システムを示すブロック図である。図１のような通信システムにおいて送信される搬送信号を構成するパルス系列を示すクロノグラムである。図２のような系列を発生するために使用することができるパルスモデルを示すクロノグラムである。複数のパルス系列を含むデータフレームを示すクロノグラムである。本発明の一態様による送信器に備えられるシンボル符号化手段を示すブロック図である。本発明の別の態様による受信器に備えられるシンボル復号手段を示すブロック図である。本発明の一態様によるシンボル符号化手段に含まれる信号符号器を示すブロック図である。本発明の別の態様によるシンボル復号手段に含まれる信号復号器を示すブロック図である。信号符号器および信号復号器の好ましいインタリーブ実施形態を示すブロック図である。図９のようなインタリーブ実施形態に含まれる周波数多重モジュールを示すブロック図である。図１０のような周波数多重モジュールに含まれるダイプレクサを示すブロック図である。

Claims

シンボル符号化手段によって変調された少なくとも１つのパルス系列によって形成された信号の送信または受信を行うことを目的とする、複数の送受信機を備えた通信システムであって、
前記送受信機（ＴＶＲ）のそれぞれは、さらに複数のシンボル復号手段を備え、
前記シンボル復号手段は、そのように形成され受信される信号によって搬送されるシンボルを特定することを目的とし、
前記シンボル符号化手段は、複数のアンテナに接続された複数の信号符号器を備え、
前記信号符号器は、
基本パルス系列を送出するパルス発生手段と、
前記基本パルス系列を、各周波数小帯域内で送信する少なくとも２つの小系列にディスパッチするエネルギー分配手段と、
各小系列に、前記小系列により搬送されるシンボルを表す調整可能な係数を与える信号変調手段と
を備え、
前記シンボル復号手段は複数の信号復号器を備え、
前記信号復号器のそれぞれは信号復調手段を備え、
前記信号復調手段は、入力信号から調整可能な係数を特定し、
前記調整可能な係数は、前記入力信号の送信前に各小系列に与えられていた場合があり、与えられていた場合には前記小系列によって搬送されるシンボルを表し、
前記送受信機（ＴＶＲ）のそれぞれは複数のアンテナを含む
通信システムにおいて、
前記送受信機のそれぞれは複数の可逆的な周波数モジュールを含み、
前記可逆的な周波数モジュール（ＦＭＸＭｉ）はそれぞれ、第１のスイッチング手段（ＳＷｉＯ，ＳＷｉＩ）を介して１つのアンテナ（ＡＮＴｉ）に接続され、
前記アンテナは、前記システムが利用可能な全帯域幅の一部に向けて最適化され、
前記可逆的な周波数モジュール（ＦＭＸＭｉ）はそれぞれ、前記形成された信号の前記送信または受信のそれぞれに応じて、第２のスイッチング手段（ＳＷｉ１，…，ＳＷｉＫ）を介して信号符号器または信号復号器に接続され、
前記可逆的な周波数モジュール（ＦＭＸＭｉ）は、前記アンテナ（ＡＮＴｉ）によって送信されるべく前記信号符号器によって送出される部分系列のすべてを１つの信号に結合することを目的とし、
前記可逆的な周波数モジュール（ＦＭＸＭｉ）は、前記アンテナ（ＡＮＴｉ）によって受信された入力信号を、各周波数小帯域において復調されるべき少なくとも２つの部分信号にディスパッチすることを目的とする
ことを特徴とする、通信システム。
前記パルス発生手段は、
クロック信号発生器と、
遅延されたクロック信号を発生するための遅延ゲートと、
前記クロック信号と前記遅延されたクロック信号を結合して基本パルス系列を送出することを目的とする出力ゲートと
を備える請求項１に記載の通信システム。
前記パルス発生手段は、前記出力ゲートの出力を反転させた値または反転させない値を交互に選択するための交互２進値を送出することを目的とするバイナリ発振器をさらに備える請求項２に記載の通信システム。
前記周波数多重モジュール（ＦＭＸＭｉ）は、並列配置された他の２つのダイプレクサ（ＤＰＬＸｉ２，ＤＰＬＸｉ３）に接続された第１のダイプレクサ（ＤＰＬＸｉ１）を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の通信システム。
前記ダイプレクサのうちの少なくとも１つは、２つの同一のフィルタを介して互いに接続された２つの９０度混成四極子を備える請求項４に記載の通信システム。
各９０度混成四極子はランゲカプラである請求項５に記載の通信システム。
シンボル符号化手段によって変調された少なくとも１つのパルス系列によって形成された信号の送信または受信を行うことを目的とする、送受信機であって、
前記送受信機（ＴＶＲ）のそれぞれは、さらに複数のシンボル復号手段を備え、
前記シンボル復号手段は、そのように形成され受信される信号によって搬送されるシンボルを特定することを目的とし、
前記シンボル符号化手段は、複数のアンテナに接続された複数の信号符号器を備え、
前記信号符号器は、
基本パルス系列を送出するパルス発生手段と、
前記基本パルス系列を、各周波数小帯域内で送信する少なくとも２つの小系列にディスパッチするエネルギー分配手段と、
各小系列に、前記小系列により搬送するシンボルを表す調整可能な係数を与える信号変調手段と
を備え、
前記シンボル復号手段は複数の信号復号器を備え、
前記信号復号器のそれぞれは信号復調手段を備え、
前記信号復調手段は、入力信号から調整可能な係数を特定し、
前記調整可能な係数は、前記入力信号の送信前に各小系列に与えられていた場合があり、与えられていた場合には前記小系列によって搬送されるシンボルを表し、
前記送受信機（ＴＶＲ）は複数のアンテナを含む
送受信機において、
前記送受信機は複数の可逆的な周波数モジュールを含み、
前記可逆的な周波数モジュール（ＦＭＸＭｉ）はそれぞれ、第１のスイッチング手段（ＳＷｉＯ，ＳＷｉＩ）を介して１つのアンテナ（ＡＮＴｉ）に接続され、
前記アンテナは、前記システムが利用可能な全帯域幅の一部に向けて最適化され、
前記可逆的な周波数モジュール（ＦＭＸＭｉ）はそれぞれ、前記形成された信号の前記送信または受信のそれぞれに応じて、第２のスイッチング手段（ＳＷｉ１，…，ＳＷｉＫ）を介して信号符号器または信号復号器に接続され、
前記可逆的な周波数モジュール（ＦＭＸＭｉ）は、前記アンテナ（ＡＮＴｉ）によって送信されるべく前記信号符号器によって送出される部分系列のすべてを１つの信号に結合することを目的とし、
前記可逆的な周波数モジュール（ＦＭＸＭｉ）は、前記アンテナ（ＡＮＴｉ）によって受信された入力信号を、各周波数小帯域において復調されるべき少なくとも２つの部分信号にディスパッチすることを目的とする
ことを特徴とする、送受信機。