JP5192644B2 - Ｕｗｂのためのエネルギー検出受信機 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、無線デバイスに関し、より詳細には、デバイスの複雑さおよび消費電力と、ネットワーク化された無線コンピューティングデバイスにおける帯域幅使用量とのバランスを取るためのシステムに関する。

広く利用可能なコンピューティングデバイスによってもたらされたデジタル革命が、現在、かなり進行しており、第２波が現在生じている。第２波は、ユーザが、より機動性があり、かつ／または、乱雑さの少ない体験を強く要求するなかで、様々な利用可能なコンピューティングデバイスの強化された相互接続性に関わる。例えば、従来のデスクトップＰＣは、多くの有用性を提供することができる。しかし、ユーザは、マシンのサイズによってだけでなく、マシンの様々な有線接続によっても、所定の場所につなぎ留められている。

今日、多くのハンドヘルドデバイスおよび小型デバイスが、相当な計算能力をデバイスのユーザに提供しており、無線でそれを行い、移動の自由を可能にしている。例えば、セル電話、パーソナルデジタルアシスタント、ノートブックコンピュータ、およびその他のデバイスが、無線で通信することができ、ポータブルである。デスクトップコンピュータ、家庭用電気器具、およびエンターテイメントデバイスなどの、より大型のデバイスに関して移動性が問題である場合、無線接続が、それでも入り組んだ配線（ｗｉｒｅ ｃｌｕｔｔｅｒ）からの解放を可能にする。

しかし、無線デバイスはその性質から、しばしば使用中外部電源に常時接続しているための電力ケーブル、またはその他の備えを欠いており、そのため、バッテリ電源だけによってサポートされなければならない。バッテリ技術は最近進歩しており、より高い容量のバッテリが利用可能になっているが（例えば、リチウムイオンバッテリおよびリチウムポリマーバッテリ）、依然、バッテリを電源とする無線デバイスにおけるエネルギー消費を節約し、適切に管理する相当な必要が引き続き存在する。さらに、デバイスの価格、したがって、デバイスの人気は、そのデバイスの複雑さに直接に関連する。したがって、可能な場合、無線デバイスの構成および操作を単純化することが望ましい。

いくつかの文献に上述のような従来の技術に関連した技術内容が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。

米国特許第６，２４３，８２１号明細書 米国特許第６，２８９，４６４号明細書

従来のシステムには上述したような種々の問題があり、さらなる改善が望まれている。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、構成および操作を単純化した、ＵＷＢのためのエネルギー検出受信機を提供することにある。

本発明の一部の実施形態では、高価な、消費電力の大きい（ｐｏｗｅｒ−ｈｕｎｇｒｙ）アナログ−デジタル回路を、単純なエネルギー検出回路で置き換えることにより、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）無線デバイスの受信機部分が変更される。さらに、本発明の諸実施形態では、送信機の符号化方法が、この単純化された受信機をサポートするように変更される。詳細には、送信されるべきデータをＵＷＢ信号の位相に符号化する代わりに、データを、バイナリの形（ｂｉｎａｒｙ ｆａｓｈｉｏｎ）で個別の周波数サブバンドに符号化する。これにより、チャネルの使用可能な帯域幅が小さくなる可能性があるが、ＵＷＢデバイスの複雑さ、および消費電力も低減させられる。

本発明の別の実施形態では、ＵＷＢデバイスは、ＵＷＢデバイスの環境に基づき、伝送モードを選択することができる。さらに、本発明のさらなる実施形態では、受信側デバイスは、リモート送信機および／またはピア受信機の諸能力に基づき、符号化モードの間で切り替えを行うことができる。

本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照して行われる、例示的な諸実施形態の以下の詳細な説明から明白となろう。

添付の特許請求の範囲は、本発明の諸特徴を詳細に記載するが、本発明、および本発明の利点は、添付の図面と併せて解釈される、以下の詳細な説明から最もよく理解される。

以下、図面を参照して本発明を適用できる実施形態を詳細に説明する。
本発明の諸実施形態は、本明細書で、超広帯域（ＵＷＢ）無線通信技術を参照して説明するが、本明細書で説明する諸技術は、他の通信技術を実施するデバイスに関しても使用可能であることを理解されたい。ＵＷＢは、ときとして、代替として、インパルス技術、帯域幅技術、または搬送波なしの（ｚｅｒｏ−ｃａｒｒｉｅｒ）技術と呼ばれる。ＵＷＢは、広い周波数スペクトルにわたって、非常に短い超低電力の無線信号を伝送する無線通信技術である。ＵＷＢ受信機は、送信機によって送信された特定のパルスシーケンスを認識することにより、受信されたバーストを変換することができる。ＦＣＣ（米連邦通信委員会）は、ＵＷＢを、３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚまでの帯域幅において、５００ＭＨｚより多くを占有する、または２０％を超える比帯域幅（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）を有する任意の信号を含むものと定義している。ＵＷＢ信号の帯域幅は、通常、中心周波数のおよそ２５％である。例えば、「２ＧＨｚ」のＵＷＢ信号は、５００ＭＨｚの帯域幅を有することが可能である。

ＵＷＢのために許されたスペクトルは、７５００ＭＨｚである。これは、米国における、その他の技術のためのスペクトルより相当に大きい。例えば、２．４ＧＨｚにおけるＩＳＭ（Industrial, Scientific and Medical band）は、８３．５ＭＨｚスペクトルを包含し、５ＧＨｚにおけるＵ−ＮＩは、３００ＭＨｚ（５５５ＭＨｚに増加されることになっている）を占める。ＵＷＢの広いスペクトルは、ブロードバンド接続が要求されるＰＣクラスタのシナリオ、およびホームクラスタのシナリオにおいて、ＵＷＢが役立つことを可能にする。例えば、ＰＣクラスタは、すべて無線で互いに接続された、ＰＣ、および記憶装置、および／またはドッキングステーションなどのＩＯデバイス、および／またはプリンタまたは他の周辺装置を含むことが可能である。ホームクラスタでは、ＰＣまたはラップトップなどのコンピュータが、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ＭＰ３プレーヤ、プロジェクタ、ＴＶなどの家庭用電化製品に無線で接続されて、高速コンテンツ転送を可能にすることが可能である。別の可能なホームクラスタ環境は、自動車、またはその他の乗り物の内部においてである。家庭用電化製品およびエンターテイメントアプリケーションに関する通常の帯域幅要件は、以下のとおりである。すなわち、ＨＤＴＶ（high-definition television）、１９Ｍｂｐｓ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）プレーヤ、１０Ｍｂｐｓ、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）２、１〜８Ｍｂｐｓ、ＭＰＥＧ１、１．５Ｍｂｐｓ、ブロードバンドアクセス、１〜１０Ｍｂｐｓ、テレビ会議、１〜２Ｍｂｐｓ、ＴＶ端末装置、２〜５Ｍｂｐｓ、ステレオＣＤ（compact disc）プレーヤ、１．４Ｍｂｐｓ、コンピュータネットワーク、１〜１０Ｍｂｐｓ、および電話機、８〜６４ｋｂｐｓである。

ＵＷＢのために使用される変調技術は、通常、２相位相偏移変調（ＢＰＳＫ）である。ＢＰＳＫでは、各パルスが、０度または１８０度で、すなわち、正しい側を上にして（ｒｉｇｈｔ ｓｉｄｅ ｕｐ）、または反転させられて、送信される。このため、ＢＰＳＫ変調は、スペクトルの使用が効率的であり、匹敵するパルス位置変調システムの帯域幅のおよそ半分を要する。

本発明の諸実施形態を使用することができる、いくつかのデバイス環境を図１〜図３に示す。図１は、例示的な無線デスクトップデバイスクラスタを示す。図示する例示的なデバイスには、プリンタ１０１、モニタ１０３、カメラ１０５、ゲームコントローラ１０７、ビデオカメラ１０９、マウス１１１、キーボード１１３、およびタブレット１１５が含まれる。様々なデバイスは、パーソナルコンピュータ１１７を介して無線で通信する。各デバイスの無線プロトコルは、同一である必要はない。例えば、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）１３９４、ＵＳＢ（universal serial bus）２．０、およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）を含め、いくつかのプロトコルが示されている。

図２は、臨時の無線家庭用電化製品ネットワークを示す。ネットワークは、フラットスクリーンテレビ２０１、ビデオカメラ２０３、モデム２０５、パーソナルビデオプレーヤ２０７、デジタルカメラ２０９、およびプリンタ２１１、ならびにパーソナルコンピュータ２１３を含め、例示的なデバイス群を含む。様々なデバイスが、ＩＥＥＥ１３９４および／またはＵＳＢ２．０などの、適切な無線プロトコルによって互いに接続される。

最後に、図３は、例示的な無線ホームエンターテイメントネットワークを示す。このネットワークは、テレビ３０１、スピーカ３０３、ゲームデバイス３０５、およびマルチメディアスタック３０７を含め、いくつかのデバイスを含む。マルチメディアスタック３０７は、ＨＤＴＶ受信機と、ケーブルボックスと、Ｔｉｖｏボックスと、ハードドライブと、ＤＶＤプレーヤと、ホームシアタ（ｈｏｍｅ ｔｈｅａｔｒｅ）モジュールとを含む。

現在提案されているＵＷＢに関する２つのアプローチが存在する。すなわち、シングルバンドアプローチおよびマルチバンドアプローチである。シングルバンドアプローチは、７．５ＧＨｚ全体を１つの搬送波として使用することを提案するという点で、それほど望ましくない。マルチバンドアプローチは、７．５ＧＨｚを等しいチャネルにセグメント化する。基本的な前提は、複数の周波数帯域を使用して、複数のＵＷＢ信号を同時に伝送することにより、ＵＷＢスペクトルを効率的に利用することである。信号は、互いに干渉しない。というのは、信号は、ＵＷＢスペクトル内の異なる周波数で機能するからである。それらの信号のそれぞれは、同時に伝送されて非常に高いデータ転送速度を達すること、あるいは多重アクセスの手段として使用されて、複数のユーザが同時に通信できるようにすることが可能である。いくつかの標準のデジタル変調技術が、それぞれの個別のＵＷＢ信号に対して行われていることが可能である。変調されたＵＷＢ信号の出力は、伝送の前に一緒に足される。

マルチバンドＵＷＢシステム設計は、以下を含むいくつかの利点を有する。すなわち、シングルバンド設計と比べて、よりスケーラブルであり、より適応性が高く、８０２．１１ａなどのシステムとの共存特性がより良好であり、より慣例的な無線設計技術を活用するため、実施のリスクがより低い。以上の利点を、シングルバンド設計と同様の単純さのレベル、および消費電力レベルを保ちながら、留めることができる。

スケーラブルで、適応性があることに関して、マルチバンドアプローチの利点は、例えば、低いビットレートのシステムが、少数の帯域を使用することが可能であり、高いビットレートのシステムが、多数の帯域を使用することが可能なことである。別の利点は、世界中の異なる無線規制に対して、規制が、ＷｉＦｉおよびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）によって使用される２．４ＧＨｚおよび５ＧＨｚに関して生じたように、同一の整合化された（ｈａｒｍｏｎｉｚｅｄ）スペクトル割り当てを有さない場合に、潜在的に適応性があることである。

共存に関して、マルチバンドアプローチの別の利点は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａなどの他のサービスとの共存のレベルを高めることである。受信機が、影響を受ける帯域を取り除くことにより、帯域内干渉を動的に調整すること、または送信機が、近辺の別のサービスによって既に使用されている帯域において送信するのを回避することが可能である。

最後に、マルチバンド技術は、ＵＷＢスペクトルで使用されるように変更された、周知の無線通信スキームに基づくので、この技術は、実施のリスクがより低い。これにより、マルチバンドが、大量の採用のために標準技術、および複数のベンダを要する商用アプリケーション向けの最良の候補となる。

マルチバンドシステムは、帯域の適応選択が、良好な干渉堅牢性および共存特性をもたらすことを可能にする。システムは、例えば、８０２．１１ａシステムの存在を検出すると、５．３５ＧＨｚまたは５．８５ＧＨｚを中心とする帯域の使用を回避することができる。また、この同じ特徴を利用して、米国外の異なるスペクトル割り当てに対処することもでき、つまり、極めて感度の高いシステムとスペクトルを共有する帯域を回避することができる。

シングルバンドＵＷＢシステムは、同一の結果を達するのに、ノッチ（ｎｏｔｃｈ）フィルタを使用する必要がある。ノッチフィルタは、理想的な問題解決法ではない。というのは、ノッチフィルタは、受信機の雑音指数を増加させるか、またはより高いパフォーマンスの低雑音増幅器を要するからである。ノッチフィルタの問題は、ノッチフィルタには、適応性がなく、チップ外部の（ｏｆｆ−ｃｈｉｐ）専用ハードウェアで実現される必要があることである。さらに、ノッチフィルタは、ほとんどのケースで受信パルスを歪ませ、この効果を補償するのにさらなる複雑さを要する。

次に、ＵＷＢ ＭＡＣは、図４に示した、いくつかのコンポーネントから成る。基本的なコンポーネントは、デバイス４０１、つまり、ＤＥＶ ４０１である。１つのデバイス４０３は、通常、ピコネット４００のピコネットコーディネータ（ＰＮＣ）の役割をする。

ＰＮＣ ４０３は、以下の機能を実行する。すなわち、ビーコンでピコネット４００のための基本的なタイミングを提供する、サービス品質（ＱｏＳ）要件を管理する、電力節約レベルを管理する、ピコネット４００に関するセキュリティおよびアクセス制御を実施する。ピコネット４００は、事前計画なしで、ピコネット４００が必要とされる間形成されるため、このタイプの運用は、臨時ネットワークと呼ばれる。

ＭＡＣは、ＤＥＶ ４０１が、従属的な（ｓｕｂｓｉｄｉａｒｙ）ピコネットの形成を要求することを可能にする。最初のピコネット４００は、親ピコネットと呼ばれる。従属的なピコネットは、ＤＥＶ ４０１が、親ＰＮＣ ４０３に関連付けるのに使用した方法に依存して、子ピコネットまたは近隣ピコネットと呼ばれる。子ピコネットおよび近隣ピコネットは、まとめて依存ピコネットと呼ばれる。というのは、子ピコネットおよび近隣ピコネットは、依存ピコネットの動作にチャネル時間を割り当てるのに、親ＰＣＮ ４０３に依拠するからである。独立ピコネットは、依存ピコネットを全く有さないピコネットである。

本発明の実施形態では、ＵＷＢデバイスのアーキテクチャおよび動作は、デバイスの価格、複雑さ、および処理消費電力を低減するために、帯域幅使用量が増加するという犠牲を払って、単純化される。通常のＵＷＢデバイスを図５に示す。送信側ＵＷＢデバイス５００および受信側ＵＷＢデバイス５１０が示されている。送信側デバイス５００は、情報ソース５０１と、暗号化モジュール５０３と、前方誤り訂正／符号器モジュール５０５と、変換器５０７と、アンテナ５２０にリンクされたアップコンバータ５０９とを含む。同様に、受信側デバイス５１０は、ダウンコンバータ５１１にリンクされたアンテナ５２１と、復調器−Ａ／Ｄ（analog to digital）変換器５１３と、復号器５１５と、解読モジュール５１７と、最後に、ユーザアプリケーション５１９とを含む。以上の様々なコンポーネントの原理および動作は、当業者には理解されよう。ほとんどのデバイスは、送信と受信をともに行うことができ、このため、通常のＵＷＢデバイスは、図示したセクション５００、５１０の両方を含むことが認められよう。

ここで、主要な関心対象は、受信機５１０のＡ／Ｄ変換器部分５１３である。この部分は、ＵＷＢデバイスの相当な量の複雑さ、および消費電力の責めを負う。例えば、検討のためにＩＥＥＥ８０２．１５．３ａグループに提出された１つの提案が、以下の指定を有するものと考慮されたい。すなわち、

この提案は、２００Ｍｂｐｓという高いデータ転送速度を規定する。各ＯＦＤＭ信号は、１２８の副搬送波から成り、これらの副搬送波が、次に、前述したとおり、例えば、ＢＰＳＫを使用して変調される。その信号を復調するのに、受信されたＲＦ信号はまず、周波数の２倍でサンプリングされて、ダウンコンバートされる。つまり、毎秒５００ＭＨｚ×２の、つまり、１０００Ｍのサンプル、つまり、毎秒１Ｇのサンプルが存在する。各サンプルは、少なくとも２ビットによって表され、これにより、最低２Ｇｂｐｓで実行されるＡ／Ｄ変換器がもたらされる。そのようなＡ／Ｄ処理、および結果の高速ベースバンド処理は、高価であり、主要な消費電力および熱の源である。

本発明の実施形態では、より低い複雑さ（およびより低い熱／より低い電力）のインプリメンテーションが、帯域幅を犠牲にして達せられる。しかし、帯域幅は、ＵＷＢインプリメンテーションの場合、比較的豊富である。というのは、ＵＷＢには、無許可の使用のために７．５ＧＨｚの帯域幅が利用可能だからである。詳細には、本発明の実施形態では、受信機は、Ａ／Ｄ変換器を使用せず、代わりに、エネルギー検出器を使用して、どのようなビットが伝送されたかを特定する。送信機は、情報のために、信号の位相ではなくトーン位置自体を使用する。例えば、送信機と受信機が、５００ＭＨｚ帯域の中で１２８のトーンを使用する場合、各トーン位置は、７ビットの情報を表す。他方、例えば、４つの帯域が送信のために使用される場合、これは、５１２の副搬送波を意味し、各トーンの位置は、９ビットを表す。いずれにしても、送信機は、送信のために信号をアップコンバートするのに先立って、ＩＦＦＴを実行する。また、位置は、誤り保護符号化で冗長に使用することもできる。本発明のこの実施形態では、受信機は、スペクトル分析器として作用する。受信機は、ＦＦＴを実行するか、または単に、帯域におけるエネルギーレベルに同調する。最高エネルギーの帯域を有するトーンが、ビットに関して復号化される。ＯＦＭＤ信号内に１２８の副搬送波が存在するものと想定されたい。１２８のエネルギー出力が存在する。復調器は、最高の値を有する出力を選択し、対応するビットを復号化する。

本発明の実施形態によるＵＷＢ送信機およびＵＷＢ受信機の概略図を図６に示す。従来のケースと同様に、送信機６００は、情報ソース６０１と、暗号化モジュール６０３と、前方誤り訂正／符号器モジュール６０５と、変調器６０７と、アンテナ６２０にリンクされたアップコンバータ６０９とを含む。しかし、変調器６０７は、本発明の実施形態における単純なＲＦ信号ジェネレータである。受信機６１０は、ダウンコンバータ６１１にリンクされたアンテナ６１１と、エネルギー検出器６１３（すなわち、Ａ／Ｄ変換は、全く必要ない）と、復号器６１５と、解読モジュール６１７と、最後に、ユーザアプリケーション６１９とを含む。前述したとおり、以上に概略を述べたスキームを使用して、送信機の変調器６１３は、この場合単純なＲＦ信号ジェネレータであり、受信機の復調器−Ａ／Ｄ変換器５１３は、単純なエネルギー検出器６１３で置き換えられている。

この変更、特に、Ａ／Ｄ変換器を単純なエネルギー検出器で置き換えることは、ＵＷＢデバイスの複雑さおよび消費電力を大幅に低減する役割をする一方で、発熱も最小限に抑える。以下に、読者の理解を容易にするために、本発明の実施形態によるエネルギー検出符号化の、いくつかの単純化した例を説明する。

図７Ａは、本発明の実施形態による、ＵＷＢのためのデータ符号化方法を示す、単純化した概略の周波数の図を示す。幅ＷのＵＷＢスペクトルの部分７００が示されている。スペクトル部分７００は、Ｗ／４の幅をそれぞれが有する、４つのサブバンド７０１、７０３、７０５、７０７に細分される。各サブバンドにおけるエネルギーの存在または欠如を利用して、特定の値がバイナリの形で表される。各サブバンドは、特定の２進数を表す。図示するとおり、第１のサブバンド７０１は、「００」に相当し、第２のサブバンド７０３は、「０１」に相当し、第３のサブバンド７０５は、「１０」に相当し、第４のサブバンド７０７は、「１１」に相当する。

図７Ｇ〜図７Ｈは、０ないし６という値がそれぞれ符号化される形を示す。このため、図７Ｂは、他ではなく、第１のサブバンド７０１だけにおけるエネルギーの伝達による「００」（すなわち、０）の符号化を示す。図７Ｃは、他ではなく、第２のサブバンド７０３だけにおけるエネルギーの伝達による「０１」（すなわち、１）の符号化を示す。図７Ｄは、他ではなく、第３のサブバンド７０５だけにおけるエネルギーの伝達による「１０」（すなわち、２）の符号化を示す。図７Ｅは、他ではなく、第４のサブバンド７０７だけにおけるエネルギーの伝達による「１１」（すなわち、３）の符号化を示す。図７Ｆは、他ではなく、第２のサブバンド７０３および第４のサブバンド７０７だけにおけるエネルギーの伝達による「１１＋０１」（すなわち、４）の符号化を示す。図７Ｇは、他ではなく、第３のサブバンド７０５および第４のサブバンド７０７だけにおけるエネルギーの伝達による「１１＋１０」（すなわち、５）の符号化を示す。図７Ｈは、他ではなく、第２のサブバンド７０３、第３のサブバンド７０５、および第４のサブバンド７０７だけにおけるエネルギーの伝達による「１１＋０１＋１０」（すなわち、６）の符号化を示す。

符号化されるべき値の範囲は、サブバンドの数、ならびに各サブバンドに割り当てられる値を設定することにより、確立されることを認識されたい。以上の例では、それぞれに２ビットが符号化された４つのサブバンドの使用により、任意の所与の時点で０から６までの値を帯域内に符号化する能力がもたらされた。同様に、３ビットをそれぞれが符号化する８つのサブバンドの使用により、２８（０００＋００１＋０１０＋０１１＋１００＋１０１＋１１０＋１１１）までの値の帯域内の符号化が可能になる。信号は、それでも、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号であることが可能であることに留意されたい。このため、デバイスは、通常のＢＰＳＫ（二相位相変調）符号化を使用するようにも、本明細書で説明するエネルギー符号化を使用するようにも適応できることが可能である。

本発明の実施形態では、ＵＷＢデバイスは、受信機の既知の能力に基づき、伝送モード、例えば、通常のＢＰＳＫ符号化、またはエネルギー符号化を選択する。例えば、受信機が、２Ｇｂｐｓのアナログ−デジタル変換をサポートする複雑なデバイスである場合、送信機は、ＢＰＳＫを使用して、送信されるべきデータを符号化することができる。他方、デバイスが、それほど高性能ではなく、Ａ／Ｄ（または十分なＡ／Ｄ）をサポートしない場合、送信機は、エネルギー符号化を使用して、送信されるべきデータを符号化することができる。

図８は、本発明の実施形態による受信機と、通常の受信機とを含む環境における、本発明の実施形態によるＵＷＢ送信機部分に関する例示的なアーキテクチャを示す。送信機部分８００は、データ準備パイプライン８０１（例えば、情報ソース、暗号化などを含む）と、符号化モジュール８０３と、送信用のアンテナ８１３にリンクされたアップコンバータ８１１とを含む。符号化モジュール８０３は、エネルギー符号化モジュール８０５か、またはＢＰＳＫ符号化モジュール８０７を利用する。いずれのモジュール８０５、８０７が使用されるかは、どのような受信機タイプに向けられているかに基づき、接続マネージャ８０９によって決められる。接続マネージャ８０９は、目標デバイスのタイプを示すデータをローカルデバイス受信機から受信している。通常、この情報は、接続中の着信ＵＷＢ伝送のビーコンスロット、つまり管理スロットの中に含まれる。目標デバイスが、エネルギー検出受信機を有するか、あるいは複数の受信機タイプを有するが、現在、エネルギー検出受信機を使用している場合、接続マネージャ８０９は、エネルギー符号化モジュール８０５を使用するように符号化モジュール８０３に命令する。それ以外の場合、接続マネージャは、ＢＰＳＫ符号化モジュール８０７を使用するように符号化モジュール８０３に命令する。

前述したとおり、デバイスは、複数のタイプの受信機を有することが可能である。その場合、デバイスは、環境、および／またはデバイスの残りのバッテリ容量に基づき、特定の受信機タイプを使用するように選択することができる。例えば、図８の例示する環境では、デバイス８００は、エネルギー検出送信機を有し、デバイス８１７は、エネルギー検出受信機を使用している。この環境では、デバイス８１５は、ＢＰＳＫ受信機であるが、エネルギー検出受信機を有する場合、その検出器を使用することにより、ネットワーク効率を高めることを所望することが可能である。そのような受信機に内部で切り替えることに加え、デバイス８１５は、好ましくは、デバイス８１５の使用中の受信機タイプを他のネットワークノード群に知らせることも行う。

図１０は、本発明の実施形態による送信側ＵＷＢデバイスに関する符号化モードを選択するプロセスを流れ図の形態で示す。図示したプロセスは、単に例であり、この目的、およびその他の目的を本発明の諸実施形態の範囲内で達することができる他のプロセスも存在することが認識されよう。流れ図１０００のステップ１００１で、ＵＷＢスペクトルで少なくとも１つの他のＵＷＢデバイスに送信しようとするデバイスが、その少なくとも１つの他のデバイスに接続する。このプロセスで、送信機は、その少なくとも１つの他のデバイスからそのデバイスの受信機モード、例えば、ＢＰＳＫ（位相）モードまたはエネルギー（前述した、サブバンドにおけるエネルギー符号化）モードを受信する。ステップ１００３で、送信側デバイスは、その１つまたは複数の他のデバイスが、複数のデバイスであるかどうかを判定する。その１つまたは複数の他のデバイスが、単一のデバイスだけを含む場合、送信側デバイスは、ステップ１００５で、符号化モードをそのデバイスの受信機モードに設定する。他方、その１つまたは複数の他のデバイスが、複数のデバイスを含む場合、ステップ１００７で、送信側デバイスは、その複数のデバイスが単一の受信機モードを使用するかどうかを判定する。単一の受信機モードを使用する場合、送信側デバイスは、ステップ１００９で、符号化モードをそのモードに設定する。単一の受信機モードを使用しない場合、送信側デバイスは、ステップ１０１１で、符号化モードを両方のモードに設定する。この構成では、帯域幅を犠牲にして、異なる符号タイプを順次に送信することもできる。

本発明は、従来のＰＣまたはラップトップコンピュータを、場合により、ただし、必然的にではなく含む、多種多様なデバイスタイプから形成されたネットワーク群に関連して使用することができるが、本発明の様々な実施形態を実施することができる１つのタイプのコンピュータの説明を以下に提供する。必須ではないが、本発明は、コンピュータによって実行される、プログラムモジュールなどの、コンピュータ実行可能命令の一般的な状況で説明する。一般に、プログラムには、特定のタスクを実行する、または特定の抽象データ型を実装するルーチン、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などが含まれる。本明細書で使用する「プログラム」という用語は、単一のプログラムモジュールを表すことも、協調して動作する複数のプログラムモジュールを表すことも可能である。本明細書で使用する「コンピュータ」および「コンピューティングデバイス」という用語には、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ハンドヘルドデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースのプログラマブル家庭用電化製品、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、タブレットＰＣ、ラップトップコンピュータ、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを有する家庭用電気器具、ルータ、ゲートウェイ、ハブなど、１つまたは複数のプログラムを電子的に実行する任意のデバイスが含まれる。また、本発明は、通信ネットワークを介してリンクされたリモート処理装置群によってタスクが実行される、分散コンピューティング環境において使用することもできる。分散コンピューティング環境では、プログラム群は、ローカルメモリ記憶装置とリモートメモリ記憶装置の両方の中に配置することができる。

図９を参照すると、本明細書で説明する本発明の諸態様を実施することができるコンピュータ９０２に関する基本的な構成の例が示されている。最も基本的な構成では、コンピュータ９０２は、通常、少なくとも１つプロセッサ９０４と、メモリ９０６とを含む。プロセッサ９０４は、本発明の様々な実施形態に従ってタスクを実行するように命令を実行する。そのようなタスクを実行する際、プロセッサ９０４は、コンピュータ９０２の他の諸部分、ならびにコンピュータ９０２外部のデバイス群に電子信号を伝送して、何らかの結果を生じさせることができる。コンピュータ９０２の厳密な構成およびタイプに依存して、メモリ９０６は、揮発性（ＲＡＭなど）であることも、不揮発性（ＲＯＭまたはフラッシュメモリなど）であることも、その２つの何らかの組み合わせであることも可能である。この最も基本的な構成を図９に破線９０８で示す。

また、コンピュータ９０２は、さらなる特徴／機能も有することが可能である。例えば、コンピュータ９０２は、磁気または光学のディスクまたはテープを含むが、以上には限定されない追加のストレージ（リムーバブルストレージ９１０および／またはノンリムーバブルストレージ９１２）も含むことが可能である。コンピュータ記憶媒体には、コンピュータ実行可能命令、データ構造、プログラムモジュール、またはその他のデータを含む情報を格納するために、任意の方法または技術で実装された揮発性媒体および不揮発性媒体、リムーバブル媒体およびノンリムーバブル媒体が含まれる。コンピュータ記憶媒体には、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）または他の光ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気記憶装置、あるいは所望の情報を格納するのに使用することができ、コンピュータ９０２がアクセスすることができる他の任意の媒体が含まれるが、以上には限定されない。任意のそのようなコンピュータ記憶媒体が、コンピュータ９０２の一部であることが可能である。

コンピュータ９０２は、好ましくは、デバイスが、リモートコンピュータ９１６のような他のデバイス群と通信することを可能にする通信接続９１４も含む。通信接続は、通信媒体の例である。通信媒体は、通常、搬送波などの変調されたデータ信号、または他のトランスポート機構で、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、またはその他のデータを実現し、あらゆる情報配信媒体が含まれる。例として、限定としてではなく、「通信媒体」という用語には、音響媒体、ＲＦ媒体、赤外線媒体、またはその他の無線媒体などの、無線媒体が含まれる。本明細書で使用する「コンピュータ可読媒体」という用語には、コンピュータ記憶媒体と通信媒体がともに含まれる。

また、コンピュータ９０２は、キーボード／キーパッド、マウス、ペン、音声入力デバイス、タッチ入力デバイスなどの入力デバイス群９１８も有することが可能である。また、ディスプレイ、スピーカ、プリンタなどの、他のデバイス群９２０も含まれることが可能である。以上すべてのデバイスは、当技術分野で周知であり、本明細書で詳細に説明する必要はない。

本明細書の説明は、ここまで、ＵＷＢ、ならびにＵＷＢの実施を中心に扱ってきたが、本発明の諸実施形態の諸原理は、他の広帯域技術にも適用可能であることを認識されたい。例えば、本発明は、ＷｉＭａｘ技術、およびその他の類似の諸技術に適用可能である。ＷｉＭａｘは、比較的長距離にわたるブロードバンド接続を提供する無線技術である。ＷｉＭａｘは、ＩＥＥＥ８０２．１６標準を実施する。ＷｉＭａｘは、３０マイル（４８．２７ｋｍ）にも及ぶ距離にわたるメトロポリタンエリアネットワーク接続を提供するが、次の伝送リンクは、３マイル（４．８３ｋｍ）ないし５マイル（８．０５ｋｍ）である。

本明細書で引用する、刊行物、特許出願、特許、および付録を含むすべての参考文献は、各参考文献が個々に、具体的に、参照により本明細書に組み込まれ、全体が記載されているとした場合と同程度に、参照により本明細書に組み込まれている。

本発明を説明する文脈における（特に、添付の特許請求の範囲の文脈における）「ある（ａ）」および「ある（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」という語、ならびに類似の指示語（ｒｅｆｅｒｅｎｔ）の使用は、本明細書で別段明記しない限り、または文脈と明らかに矛盾しない限り、単数と複数の両方を範囲に含むと解釈されるものとする。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」という用語は、別段明記しない限り、制限のない用語（すなわち、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）、が限定されない」を意味する）であると解釈されるものとする。本明細書における値の範囲の列挙は、本明細書で別段明記しない限り、単に、その範囲内に含まれるそれぞれの別個の値を個々に示す略記法の役割をすることを意図しており、それぞれの別個の値は、あたかも本明細書で個々に列挙されているかのように、本明細書に組み込まれる。本明細書で説明するすべての方法は、本明細書で別段明記しない限り、またはそれ以外で文脈と明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実行することができる。本明細書で提供するあらゆる例、または例示的な言い回し（例えば、「などの（ｓｕｃｈ ａｓ）」）の使用は、単に、本発明をよりよく明らかにすることを意図しており、特に主張しない限り、本発明の範囲に制限を課すものではない。本明細書におけるいずれの言い回しも、請求していない要素が、本発明の実施に不可欠であることを示すと解釈してはならない。

本発明を実施するための、本発明人らに知られている最良の形態を含む、本発明の好適諸実施形態が、本明細書で説明されている。それらの好適実施形態の変種は、以上の説明を読むことで、当業者には明白となろう。本発明人らは、当業者が、そのような変種を適宜使用するものと考えており、本発明人らは、本発明が、本明細書で具体的に説明したのとは別の形で実施されることを企図している。したがって、本発明は、本明細書に添付の特許請求の範囲に記載する本件のすべての変更形態および均等形態を、該当する法律によって許されるところに従って、含む。さらに、可能なすべての変種における前述した諸要素の任意の組み合わせが、本明細書で別段明記しない限り、または文脈と明らかに矛盾しない限り、本発明によって包含される。

本発明の諸実施形態を実施することができる無線デスクトップデバイスクラスタを示す概略図である。 本発明の諸実施形態を実施することができる臨時の無線家庭用電化製品ネットワークを示す概略図である。 本発明の諸実施形態を実施することができる無線ホームエンターテイメントネットワークを示す概略図である。 本発明の諸実施形態を組み込むのに適した、例示的な一般化されたコンピュータネットワーキング環境を示す概略図である。 典型的なＵＷＢデバイスの送信機部分および受信機部分を示す図である。 本発明の実施形態によるＵＷＢ送信機およびＵＷＢ受信機を示す図である。 本発明の実施形態によるＵＷＢのためのデータ符号化方法を示す単純化した概略の周波数の図である。 「０」が符号化された、本発明の実施形態によるＵＷＢのためのデータ符号化方法を示す単純化された概略の周波数の図である。 「１」が符号化された、本発明の実施形態によるＵＷＢのためのデータ符号化方法を示す単純化された概略の周波数の図である。 「２」が符号化された、本発明の実施形態によるＵＷＢのためのデータ符号化方法を示す単純化された概略の周波数の図である。 「３」が符号化された、本発明の実施形態によるＵＷＢのためのデータ符号化方法を示す単純化された概略の周波数の図である。 「４」が符号化された、本発明の実施形態によるＵＷＢのためのデータ符号化方法を示す単純化された概略の周波数の図である。 「５」が符号化された、本発明の実施形態によるＵＷＢのためのデータ符号化方法を示す単純化された概略の周波数の図である。 「６」が符号化された、本発明の実施形態によるＵＷＢのためのデータ符号化方法を示す単純化された概略の周波数の図である。 本発明の実施形態による受信機と、通常の受信機とを含む環境における、本発明の実施形態によるＵＷＢ送信機部分に関する例示的なアーキテクチャを示す図である。 本発明の一実施形態による、本発明の諸態様を実施することができるコンピュータ構成の例を示す図である。 本発明の一実施形態による、送信側ＵＷＢデバイスに関する符号化モードを選択するプロセスを示す流れ図である。

符号の説明

８０１ データ準備パイプライン
８０３ 符号化モジュール
８０５ エネルギー符号化
８０７ ＢＰＳＫ符号化
８０９ 接続マネージャ
８１１ アップコンバータ
８１３ アンテナ
８１５ ＢＰＳＫ受信機
８１７ エネルギー検出受信機

Claims (12)

1. 周波数帯を有する無線通信媒体を介して第２の無線デバイスによって受信される情報を送信するための第１の無線デバイスであって、第１の無線デバイスは、
   前記無線通信媒体を介して第２の無線デバイスによって受信されるように送信されるべきデータを提供するデータソースと、
   送信されるべき前記データを受信して符号化するために前記データソースにリンクされ、データを符号化することは、周波数帯域幅を持つＭ個の周波数サブバンドにデータをエネルギー符号化することを含み、エネルギー符号化は、複数ビットのバイナリ値を周波数サブバンドの各１つに割り当てることによってデータを符号化することを含み、符号化されたデータの値は、どの周波数サブバンドが、ある単一の時点において存在するエネルギーを有するかということと、前記単一の時点において存在するエネルギーを有する周波数サブバンドに割り当てられた複数ビットのバイナリ値を合計した値に基づいており、エネルギー符号化を使用して符号化された可能性のある値の数はＭより大きい、符号化器と、
   符号化されたデータを無線通信媒体を介して第２の無線デバイスによって受信されるように送信するコンバータとを備えることを特徴とする第１の無線デバイス。
2. 前記符号器は、位相符号化を介してデータを符号化するための符号化部分をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の第１の無線デバイス。
3. 前記位相符号化は、２相位相偏移変調符号化を含むことを特徴とする請求項２に記載の第１の無線デバイス。
4. 前記符号器に関する使用される符号化モードを選択するための接続マネージャをさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の第１の無線デバイス。
5. 前記符号化モードは、（１）エネルギー符号化と、（２）位相符号化と、（３）エネルギー符号化と位相符号化の両方とから成るグループから選択されることを特徴とする請求項４に記載の第１の無線デバイス。
6. 前記符号化モードは、前記第２の無線デバイスによって使用される復号化機構に基づいて選択されることを特徴とする請求項４に記載の第１の無線デバイス。
7. 前記通信媒体は、超広帯域プロトコルチャネルであることを特徴とする請求項１に記載の第１の無線デバイス。
8. 前記通信媒体は、ＷｉＭａｘプロトコルチャネルであることを特徴とする請求項１に記載の第１の無線デバイス。
9. 前記無線通信媒体は、メトロポリタンエリアネットワークの一部であることを特徴とする請求項１に記載の第１の無線デバイス。
10. 前記無線通信媒体は、無線デスクトップデバイスクラスタ、無線家庭用電化製品ネットワーク、および無線ホームエンターテイメントネットワークから成るグループから選択されたネットワークの一部であることを特徴とする請求項１に記載の第１の無線デバイス。
11. 周波数帯を有する無線通信媒体を含む無線ネットワーク介して１つまたは複数の無線デバイスのグループによって情報を受信するためのデータを第１の無線デバイスで送信するための符号化モードを選択する方法であって、
    前記第１の無線デバイスが、前記１つまたは複数の無線デバイスから、それぞれの受信の際の復号化モードの指示を受信することと、
    前記第１の無線デバイスが、前記１つまたは複数の無線デバイスのグループが複数のデバイスを有しているか否かを決定することと、
    前記決定に基づいて、第１の無線デバイスの符号化モードを設定することであって、前記第１の無線デバイスは、位相符号化およびエネルギー符号化を使用して、データを符号化することができ、前記エネルギー符号化は、複数ビットのバイナリ値をＭ周波数サブバンドの各１つ割り当てることにより、周波数バンド幅のＭ周波数サブバンドでデータを符号化し、符号化されたデータの値は、どのＭ周波数サブバンドが、ある単一の時点において存在するエネルギーを有するかということと、前記単一の時点で存在するエネルギーを有するＭ周波数サブバンドに割り当てられた複数ビットのバイナリ値の合計に基づいており、符号化されることが可能な値の数は、Ｍよりも大きいエネルギー符号を使用しており、前記設定することは、
    前記１つまたは複数の無線デバイスのグループは、単一のデバイスからなることが決定された場合に、前記第１の無線デバイスの符号化モードを、前記１つまたは複数の無線デバイスのグループの復号化モードに設定し、
    前記１つまたは複数の無線デバイスのグループが複数の無線デバイスを含むことを決定した場合であって、前記複数の無線デバイスの受信の際の復号化モードが同じであることを決定した場合は、前記第１の無線デバイスの符号化モードを、前記１つまたは複数の無線デバイスのグループの復号化モードに設定し、
    前記１つまたは複数の無線デバイスのグループが複数の無線デバイスを含むことを決定した場合であって、前記複数の無線デバイスの受信の際の復号化モードが同じでないことを決定した場合は、前記第１のデバイスの符号化モードを、複数の種類の符号化を採用するように設定する、設定することとを含むことを特徴とする方法。
12. 無線通信媒体を含む無線ネットワーク介して１つまたは複数の無線デバイスのグループによって情報を受信するためのデータを第１の無線デバイスで送信するための符号化モードを選択する方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納したコンピュータ可読記録媒体であって、
    該プログラムは、コンピュータに、
    前記第１の無線デバイスが、前記１つまたは複数の無線デバイスから、それぞれの受信の際の復号化モードの指示を受信することと、
    前記第１の無線デバイスが、前記１つまたは複数の無線デバイスのグループが複数のデバイスを有しているか否かを決定することと、
    前記決定に基づいて、第１の無線デバイスの符号化モードを設定することであって、前記第１の無線デバイスは、位相符号化およびエネルギー符号化を使用して、データを符号化することができ、前記エネルギー符号化は、複数ビットのバイナリ値をＭ周波数サブバンドの各１つ割り当てることにより、周波数バンド幅のＭ周波数サブバンドでデータを符号化し、符号化されたデータの値は、どのＭ周波数サブバンドが、ある単一の時点において存在するエネルギーを有するかということと、前記単一の時点で存在するエネルギーを有するＭ周波数サブバンドに割り当てられた複数ビットのバイナリ値の合計に基づいており、符号化されることが可能な値の数は、Ｍよりも大きいエネルギー符号を使用しており、前記設定することは、
    前記１つまたは複数の無線デバイスのグループは、単一のデバイスからなることが決定された場合に、前記第１の無線デバイスの符号化モードを、前記１つまたは複数の無線デバイスのグループの復号化モードに設定し、
    前記１つまたは複数の無線デバイスのグループが複数の無線デバイスを含むことを決定した場合であって、前記複数の無線デバイスの受信の際の復号化モードが同じであることを決定した場合は、前記第１の無線デバイスの符号化モードを、前記１つまたは複数の無線デバイスのグループの復号化モードに設定し、
    前記１つまたは複数の無線デバイスのグループが複数の無線デバイスを含むことを決定した場合であって、前記複数の無線デバイスの受信の際の復号化モードが同じでないことを決定した場合は、前記第１のデバイスの符号化モードを、複数の種類の符号化を採用するように設定する、設定することを実行させることを特徴とするコンピュータ可読記録媒体。

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