JP2005012745A

JP2005012745A - 非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送受信システム及びその送受信信号処理方法

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Publication number: JP2005012745A
Application number: JP2003332903A
Authority: JP
Inventors: Wan-Jin Kim; 完鎭金; Do-Hoon Kwon; 度熏權; Woo-Kyung Lee; 愚景李; Yong-Suk Kim; 用錫金
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-09-25
Also published as: CN100477654C; KR20040110184A; US20040257167A1; EP1489802A2; CN1574804A; KR100553539B1; US6909337B2; JP3777176B2; EP1489802A3

Abstract

【課題】非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送受信システム及びその送受信信号処理方法を提供する。
【解決手段】送信システムは、情報データを生成する情報生成部５１０と、生成された情報データに対応する位相及び時間位置を決定する変調部５３０、及び決定された位相及び時間位置に基づきウェーブパルスを生成するウェーブパルス生成部５７０を有し、受信システムは、転送周波数帯域の中心周波数に対応する高周波成分と受信信号とを合成して受信信号の高周波成分を相殺させ、受信信号について先に受信された先行する信号に基づいて、少なくとも一つ以上の基準信号を生成し、基準信号と受信信号を合成し、合成結果に基づいて、受信信号に対応する情報データを決定することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は超広帯域（ＵＷＢ:Ultra-Wideband）無線通信環境下で通信する無線通信送受信システムに係り、さらに詳しくは超広帯域無線通信環境下で非同期式変復調方式を使用する送受信システム及びその送受信信号処理方法に関する。

ＵＷＢ（３．１〜１０．６ＧＨｚ）通信のように広い周波数帯域を使用する無線通信環境下では、全周波数帯域を一つの帯域として使用するシングルバンド（single-band）と、有限な個数のサブバンド（sub-band）に分けて使用するマルチバンド（multi-band）とがあり、時間領域では、全ての時間領域において信号が存在する連続波形を使わず、特定の時間領域において信号が存在する波形を使用している。

このような信号特性を用いて、ＵＷＢ通信では、予め指定されたタイムスロット（time slot）のうち、どのタイムスロットに信号が存在するかを検出するパルス位置変調方式（Pulse Position Modulaion:ＰＰＭ）、信号の位相情報を用いる位相偏移変調方式（Phase Shift Keying:ＰＳＫ）などが多用されている。

図１はパルス位置変調方式（Pulse Position Modulaion:ＰＰＭ）を説明するための図である。
図１（ａ）に示した通り、信号がどのタイムスロットに位置するかによって信号が相異なる。すなわち、受信側で判定した結果、受信信号が一番目のタイムスロットに信号が位置すれば'０'に、二番目のタイムスロットに信号が位置すれば'１'に信号を復調する。
このようなパルス位置変調方式（ＰＰＭ）を実現するために最も重要な要素の一つは、時間同期である。絶対的な信号の位置を求めるためには、極めて精密な時間同期が重要である。
特に、ＵＷＢのように数百ピコ秒（ｐｓｅｃ）〜数ナノ秒（ｎｓｅｃ）幅の狭いウェーブパルス（パルス波形）を用いて通信する場合は、数十ピコ秒単位の精密な時間同期を行わなければならず相当の困難がある。

また、パルスが同じ周期で反復して現れる場合、図１（ｂ）に示した通り、周波数領域ではパルス周期の逆数である周波数毎に、大きなサイズのスパイク（spike：瞬間的に発生する過大な信号）が発生する。従って、パルス位置変調方式（ＰＰＭ）を用いる場合、図１（ｃ）に示した通り、擬似ランダム時間ホッピングによりスパイク（spike）の大きさを改善させる回路を必要とする。これは、受信システム全体の複雑度を増加させる要因になる。

一方、位相偏移変調方式（Phase Shift Keying:ＰＳＫ）を用いる場合、信号を正確に検出し、正確な位相情報を見つけ出すためには、高時間分解能を有する時間同期回路及び正確なチャネルを推定するための回路が必須要素になる。また、極めて短い時間幅のパルスを使用するため、ＱＰＳＫ以上の多重レベルの位相情報を得ることは難しい。従って、１パルスに載せられる情報量が少なくなってしまう。
このように信号の位相を用いて通信する方式のうち時間の絶対的な位相を見つけ出さず、先行する信号との相対的な位相を用いて非同期（Non-corherent）で通信する差動位相変調方式（Differential PSK:ＤＰＳＫ）がある。これは、同期式受信機（Coherent receiver）に比べてやや性能劣化を有するが、相対的にシンプルな構成となり実装が容易であるという長所を有する。

図２は差動位相変調方式（ＤＰＳＫ）を説明するための図である。
図２（ａ）は差動位相変調方式（ＤＰＳＫ）で変調された受信信号を復調する受信機の復調器を示した図である。図２（ｂ）に示したように、ｔ＝０に受信された信号Ｒ（ｔ）をシンボル周期（Ｔ）分遅らせる。このシンボル周期分遅れた信号Ｒ（ｔ）を基準信号にして、現在受信した信号Ｒ（ｔ＋Ｔ）との位相を比較して信号を決定する。例えば、同一な位相の場合は'０'に、相異なる位相の場合は'１'に信号を復調する。
このような非同期式差動位相変調方式（ＤＰＳＫ）は、実装が簡単な長所を持つものの、一般的にＵＷＢ通信方式では非同期方式を使用していない。それは、非同期方式が同期方式に比べて受信に必要なビット当たりのエネルギー（Eb/No）が約３ｄＢほど高くて通信性能が劣化する問題点を抱えているからである。

本発明は前述したような課題を解決するために創案されたもので、その目的は非同期式パルス位置位相偏移変調方式（a noncoherent pulse position and phase shift keying
:以下ＰＰＰＳＫと称す）の送受信システム及びその送受信信号処理方法を提供することにある。

前述した目的を達成するための本発明に係る非同期式パルス位置位相偏移変調方式（ＰＰＰＳＫ）の送信システムは、情報データを生成する情報生成部と、生成された前記情報データに対応する位相及び時間位置を決定する変調部と、決定された前記位相及び時間位置に基づきパルスを生成し、転送周波数帯域の中心周波数に対応するウェーブを前記パルスに載せてウェーブパルスを生成するウェーブパルス生成部を含む。

前記変調部は、前記情報データを位相情報データと時間情報データに分離する直／並列変換部と、前記位相情報データに基づき前記ウェーブパルスの位相を決定する位相変調部と、前記時間情報データに基づき前記ウェーブパルスの時間位置を決定する位置変調部を含む。前記位置変調部は、少なくとも一つ以上の遅延器を有する遅延部と、前記少なくとも一つ以上の遅延器のうち前記時間情報データに基づきいずれか一つの遅延器を選択するスイッチング部を含み、選択された前記遅延器の遅延状態に基づき前記ウェーブパルスの時間位置を決定する。
望ましくは、ｎビットの前記情報データはｍビットの前記位相情報データと、ｌビットの前記時間情報データとからなる。

一方、本発明に係る非同期式パルス位置位相偏移変調方式（ＰＰＰＳＫ）の送信システムの信号処理方法は、情報データを生成する段階と、生成された前記情報データに対応する位相及び時間位置を決定する変調段階と、決定された前記位相及び時間位置に基づきパルスを生成し、転送周波数帯域の中心周波数に対応するウェーブを前記パルスに載せてウェーブパルスを生成する段階を含むことを特徴とする。

前記変調段階は、前記情報データを位相情報データと時間情報データに分離する段階と、前記位相情報データに基づき前記ウェーブパルスの位相を決定する位相変調段階と、前記時間情報データに基づき前記ウェーブパルスの時間位置を決定する位置変調段階とを含む。前記位置変調段階は、少なくとも一つ以上の遅延状態のうち前記時間情報データに基づきいずれか一つの遅延状態を選択する段階と、選択された前記遅延状態に基づき前記ウェーブパルスの時間位置を決定する段階を含む。

本発明に係る非同期式パルス位置位相偏移変調方式（ＰＰＰＳＫ）の受信システムは、転送周波数帯域の中心周波数に対応する高周波成分を発生するウェーブパルス生成部と、生成された高周波成分を用いて受信信号の高周波成分を相殺させる相殺部と、高周波成分が相殺された前記受信信号について先に受信された先行信号に基づき少なくとも一つ以上の基準信号を生成し、前記基準信号と前記受信信号を合成する復調部と、前記合成結果に基づき前記受信信号に対応する情報データを決定する決定部とを含む。

前記復調部は、前記先行する信号に基づき少なくとも一つ以上の基準信号を生成する少なくとも一つ以上の遅延器を有する遅延部と、前記受信信号と前記少なくとも一つ以上の基準信号を合成するための少なくとも一つ以上の合成器を有する合成部を含む。

前記決定部は、前記遅延部で生成された前記基準信号のうち、前記受信信号の時間位置と同一な基準信号の時間位置に基づき前記受信信号の時間情報データを決定し、前記受信信号の時間位置と同一な前記基準信号の位相と前記受信信号の位相を比較して前記受信信号の位相情報データを決定し、前記時間情報データと前記位相情報データを用いて前記受信信号に対応する前記情報データを復元する。

一方、本発明に係る非同期式パルス位置位相偏移変調方式（ＰＰＰＳＫ）の受信システムの信号処理方法は、転送周波数帯域の中心周波数に対応する高周波成分を発生する段階と、生成された高周波成分を用いて受信信号の高周波成分を相殺させる段階と、高周波成分が相殺された前記受信信号について前述した受信された先行する信号に基づき少なくとも一つ以上の基準信号を生成し、前記基準信号と前記受信信号を合成する復調段階と、前記合成結果に基づき前記受信信号に対応する情報データを決定する決定段階を含むことを特徴とする。

前記復調段階は、前記先行する信号に基づき少なくとも一つ以上の基準信号を生成する段階と、前記受信信号と前記少なくとも一つ以上の基準信号とそれぞれ合成する段階を含む。
前記決定段階は、生成された前記基準信号のうち、前記受信信号の時間位置と同一な基準信号の時間位置に基づき前記受信信号の時間情報データを決定し、前記受信信号の時間位置と同一な前記基準信号の位相と前記受信信号の位相を比較して前記受信信号の位相情報データを決定し、前記時間情報データと前記位相情報データを用いて前記受信信号に対応する前記情報データを復元する。
以上のように、本発明に係る非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送受信システムはウェーブパルス転送効率を向上させ、送受信システムの構造が簡単になり、かつ省エネルギーに寄与する。

本発明によれば、第１に、ウェーブパルス転送効率を向上させる。
ＰＰＰＳＫ方式はウェーブパルスの位相情報と時間情報を同時に利用することによって既存の一つの情報を用いる変調方式に比べてシンボル当たりのビット数（bits/symbol）を増やす効果を奏する。これは、等速度のデータを送る際時間フレームの長さを延せる特長を有することによって多重経路（multi-path）による干渉を減らせる。

第２に、送受信システムの構造が簡単化する。
先行する信号と現在受信された信号の時間と位相の相対的な差異を用いて非同期方式を使用することによって受信側のパルスの絶対的な位相を捜し出すためのチャネル推定装置が要らなくなる。また、前述した多重経路の干渉の減少に伴って受信側の等化装置が要らなくなる。

第３に、省エネルギーが可能になる。
既存のＵＷＢ通信方式に比べて送受信システムの構成要素が簡単なので、電力消耗が節減される。また、同じ転送性能を発揮するために少数のウェーブパルスを使用することから、ウェーブパルスを発生させる頻度数が少なくなるため相対的に電力消耗を節減させる。

以下、添付した図面に基づき本発明をさらに詳述する。
図３Ａ及び図３Ｂは、本発明に係る非同期式パルス位置位相偏移変調方式（以下ＰＰＰＳＫ）の送信システムの概要を示すブロック図である。
図３ＡはシングルバンドＰＰＰＳＫ送信システム１００の概要を示すブロック図であり、図３ＢはマルチバンドＰＰＰＳＫ送信システム３００の概要を示すブロック図である。以下、図３Ｂに示したマルチバンドＰＰＰＳＫ送信システム３００に基づき、本発明のＰＰＰＳＫ送信システムを詳述する。

マルチバンドＰＰＰＳＫ送信システム３００は、情報生成部３１０、フレーム制御部３３０、ＰＰＰＳＫ変調部３５０、ウェーブパルス生成部３７０、及び帯域選択部３９０を有する。

情報生成部３１０は情報データを生成する。
フレーム制御部３３０は、生成された情報データをフレーム単位に処理するため、ＰＰＰＳＫ変調部３５０及び帯域選択部３９０を制御する。
ＰＰＰＳＫ変調部３５０は、情報データを位相情報データと時間情報データとに分離し、その分離された位相情報データと時間情報データとに基づき、情報データの位相及び時間位置を決定する。

ウェーブパルス生成部３７０は、ＰＰＰＳＫ変調部３５０で決定された位相及び時間位置に対応するパルスを生成する。また、生成されたパルスに選択されたサブバンドの中心周波数に対応するウェーブを載せてウェーブパルスを生成する。従って、位相変調及びパルス変調された情報データが、選択されたサブバンドを通して転送される。
すなわち、図３Ａに示したシングルバンドＰＰＰＳＫ送信システム１００は、周波数帯域を全て使用するため、サブバンドを選択する帯域選択部３９０が要らなくなる。

図４Ａないし図４Ｃは、ＰＰＰＳＫ変調部３５０に対する多様な実施例を示す図である。ＰＰＰＳＫ変調部３５０（３５０'、３５０''）は、直／並列変換部３５１（３５１'、３５１''）、ＤＰＳＫ変調部３５３（３５３'、３５３''）、及びＰＰＭ変調部３５７（３５７'、３５７''）を有している。
直／並列変換部３５１（３５１'、３５１''）は、生成されたｎビットの情報データをｍビットの位相情報データとｌビットの時間情報データに分離する（ここで、ｍはｎ＝ｍ＋ｌが成り立ち、ｎ、ｍ、ｌは自然数である）。

ＤＰＳＫ変調部３５３（３５３'、３５３''）は、分離された情報データのうちｍビットの位相情報データに基づき、情報データに対するウェーブパルスの位相を決める。
ＰＰＭ変調部３５７（３５７'、３５７''）は、分離された情報データのうちｌビットの時間情報データに基づき、情報データに対するウェーブパルスの時間位置を決定する。

すなわち、直／並列変換部３５１（３５１'、３５１''）によって、情報データがｍビットの位相情報データとｌビットの時間情報データとに分離された後、位相情報データは、ＤＰＳＫ変調部３５３（３５３'、３５３''）へ入力され、ウェーブパルスの位相が決定される。また、時間情報データは、ＰＰＭ変調部３５７（３５７'、３５７''）へ入力され、ウェーブパルスの時間位置が決定される。その後、ＤＰＳＫ変調部３５３（３５３'、３５３''）とＰＰＭ変調部３５７（３５７'、３５７''）で決定されたウェーブパルスの位相と時間位置とが出力（ウェーブパルス生成部３７０（図３Ｂ）に入力）される。

なお、図４Ａの場合、ＤＰＳＫ変調部３５３で決定された位相は、ＰＰＭ変調部３５７をバイパスしてウェーブパルス生成部３７０に入力される。また、図４Ｂの場合、ＰＰＭ変調部３５７'で決定された時間位置は、ＤＰＳＫ変調部３５３'をバイパスしてウェーブパルス生成部３７０に入力される。また、図４Ｃの場合、ＤＰＳＫ変調部３５３''とＰＰＭ変調部３５７''とで決定された位相と時間位置とがウェーブパルス生成部３７０に入力される。
このように動作するＰＰＰＳＫ変調部３５０は、図４Ａないし図４Ｃに示した通り多様に構成でき、それによるＰＰＰＳＫ変調結果は同一である。

図５は、本発明に係るマルチバンドＰＰＰＳＫ送信システムの詳細なブロック図であり、図６は、マルチバンドＰＰＰＳＫ送信システムの信号処理方法を示す流れ図である。
以下、図５及び図６を参照して、マルチバンドＰＰＰＳＫ送信システムの送信信号処理方法を、図９Ａないし図９Ｄに示した２値（Binary）ＤＰＳＫ方式と２値（Binary）ＰＰＭ方式を適用したＰＰＰＳＫ方式を例にして説明する。勿論、多値ＤＰＳＫ方式と多値ＰＰＭ方式に拡張できる。

図９Ａは、情報データと、それに対応するウェーブパルスの位相及び時間位置とを示した図である。図９Ａに示した通り、２ビットの情報データについて上位１ビットデータは位相情報データになり、下位１ビットは時間情報データになる。
すなわち、情報データが'００'の場合（＜１＞）は、図９Ａに示した通り、位相情報データ'０'に対応してウェーブパルスの位相は０°と決定され、時間情報データ'０'に対応してウェーブパルスの時間位置はｔ＝０と決定される。

情報データが'１１'の場合（＜２＞）は、図９Ａに示した通り、位相情報データは'１'に対応してウェーブパルスの位相は１８０°と決定され、時間情報データは'１'に対応してウェーブパルスの時間位置はｔ＝Ｔｐと決定される。
以上のようなＰＰＰＳＫ方式が適用された一実施例の送信システムの信号処理過程は次の通りである。

情報生成部５１０は、転送しようとする情報データ'０１'を生成する（Ｓ６１１）。
この情報データ'０１'は、ＰＰＰＳＫ変調部５３０に入力される。
直／並列変換部５３１は、入力された情報データを位相情報データと時間情報データとに分離する（Ｓ６１３）。情報データ'０１'は、位相情報データ '０'と、時間情報データ'１'とに分離される。そして、分離された位相情報データ'０'と時間情報データ'１'とは、それぞれＤＰＳＫ変調部５３３とＰＰＭ変調部５５０に入力される。

ＤＰＳＫ変調部５３３は、位相情報データ'０'に基づきウェーブパルスの位相を０°と決定する（Ｓ６１５）。
また、ＰＰＭ変調部５５０は、スイッチング部５５１と遅延部５５３とを有する。
時間情報データ'１'が入力されれば、スイッチング部５５１は、遅延部５５３にスイッチングして所定時間（Ｔｐ）遅らせて出力し、時間情報データ'０'が入力されればスイッチング部５５１はウェーブパルス生成部５７０にスイッチングする。従って、ＰＰＭ変調部５５０では時間情報データの遅延状態によって情報データの時間位置を決定する。
前述したような方式でＰＰＭ変調部５５０は、時間情報データ'１'に基づきウェーブパルスの時間位置をｔ＝Ｔｐと決定する（Ｓ６１５）。

図９Ｂは、ＰＰＭ方式における情報データのビットに対応するパルスの時間位置を説明する図である。図９Ｂに示した通り、２値ＰＰＭ方式の場合は時間位置によって１ビットのデータを示す。すなわち、ｔ＝０ならばデータは'０'であり、ｔ＝Ｔｐならばデータは'１'である。

同様に、４値ＰＰＭ方式の場合は、時間位置によって２ビットのデータを示す。従って、ＰＰＭ変調部５５０が４値ＰＰＭ方式を適用する場合の遅延状態は、０、Ｔｐ、２Ｔｐ、３Ｔｐに区分され、よって遅延部５５３は３つの遅延器を有する。勿論、この場合の時間情報データは２ビットデータであり、スイッチング部は時間情報データに基づき遅延状態を選択する。
このようにＰＰＰＳＫ変調部５３０で決定された位相及び時間位置は、ウェーブパルス生成部５７０に提供される。帯域選択部５９０はフレーム制御部５４０の制御によって該当するサブバンドを選択する。
従って、ウェーブパルス生成部５７０では、決定された位相及び時間位置のパルスを生成し、また選択されたサブバンドの中心周波数に対応するウェーブをパルスに載せて最終的にウェーブパルスを出力する（Ｓ６１７）。

図９Ｃは、時間領域のウェーブパルスの一例を示した図である。図９Ｃに示したウェーブパルスは、時間領域における信号波形と周波数領域におけるスペクトルのサイズがガウス形を有する信号である。時間と周波数領域においてガウス（Gaussian）ウェーブパルスは次の数式のように表現される。

前記数式の（１）項と（２）項において、ω_cはウェーブパルスが使用する周波数帯域の中心周波数であり、ｔ_cは時間領域におけるウェーブパルスの最高点の時間であって、ｔ＝０の基準時間に対する遅延時間である。ガウス形のエンベロープ（envelope）は厳密に言えば、時間と周波数の無限な領域に亙って存在するが、中心値から急激なサイズの減衰によって実質的に有限な時間、周波数領域でだけ存在するようになる。εはウェーブパルスの時間と周波数領域における幅を決定づけるパラメータである。ウェーブパルスは時間と周波数領域で限定された範囲だけを有するため、ウェーブパルス通信で利用できる成分は時間と周波数、それから位相である。

図９Ｃに示した通り、７００ＭＨｚのバンド幅を有するマルチバンド方式の場合、一つのガウス形のウェーブパルスは、１０ｄＢで約２．１ｎｓｅｃの時間幅を有する。従って、一つのウェーブパルスが存在するタイムスロットは２．５ｎｓｅｃあれば十分である。

図９Ｄは、２値ＰＰＭ方式を適用した時間フレームの構造を示す図である。図９Ｄに示した通り、本発明に係る一つのウェーブパルスは、位相及び時間位置によって少なくとも２ビット以上のデータを有するため、ウェーブパルス間に約７０ｎｓｅｃの保護時間（Guard time）を取得することができる。これにより、多重経路干渉に強い特性を有する。

図７は、本発明に係るマルチバンドＰＰＰＳＫ送信システムの他の実施例の詳細を示すブロック図であり、図８は、他の実施例のマルチバンドＰＰＰＳＫ送信システムの信号処理方法を示す流れ図である。

以下、図８に示したＰＰＰＳＫ送信システムの変調方法に基づき、他の実施例のマルチバンドＰＰＰＳＫ送信システムの動作を説明する。
情報生成部７１０は、転送しようとする情報データを生成する（Ｓ８１１）。ここで生成された情報データは、直／並列変換部７２０によって位相情報を含む位相情報データと、時間情報を含む時間情報データとに分離される（Ｓ８１３）。

分離された位相情報データは、ＤＰＳＫ変調部７３０に入力され、ＤＰＳＫ変調部７３０は、位相情報データに基づき、ウェーブパルスの位相を決定する（Ｓ８１５）。
ここで決定された位相情報は、ウェーブパルス生成部７７０に提供され、ウェーブパルス生成部７７０は、その決定された位相情報に基づき、帯域選択部７５０で選択されたサブバンドに対応するウェーブパルスを生成する（Ｓ８１７）。

それから、ＰＰＭ変調部７９０では、入力された時間情報データに基づき、位相が決定されたウェーブパルスの時間位置を決定する（Ｓ８１９）。
従って、ＰＰＭ変調部７９０から出力されるウェーブパルスは、情報データに対応する位相と時間位置とを有する。
以上のようにＤＰＳＫ方式とＰＰＭ方式とが混合されたＰＰＰＳＫ方式によって位相と時間位置とに変調された信号は、ＰＰＰＳＫ方式が適用される受信システムによって元の情報データに復調される。

以下、本発明に係るＰＰＰＳＫ受信システムについて説明する。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明に係るＰＰＰＳＫ受信システムを示す図であって、図１０Ａは、シングルバンドＰＰＰＳＫ受信システム２００の概要を示すブロック図であり、図１０Ｂは、マルチバンドＰＰＰＳＫ受信システム８００の概要を示すブロック図である。

以下、図１０Ｂに示したマルチバンドＰＰＰＳＫ受信システム８００を参照して、本発明に係るＰＰＰＳＫ受信システムを概略的に説明する。
マルチバンドＰＰＰＳＫ受信システム８００は、フレーム制御部８１０、帯域選択部８２０、ウェーブパルス生成部８３０、相殺部８４０、ＰＰＰＳＫ復調部８５０、及び決定部８７０を有している。

フレーム制御部８１０は、受信される信号のフレーム情報を帯域選択部８２０に提供する。帯域選択部８２０はフレーム制御部８１０から提供されたフレーム情報に基づき受信されるウェーブパルスのサブバンドを選択する。
ウェーブパルス生成部８３０は受信されるウェーブパルスのサブバンドに該当する中心周波数を発生して高周波成分を生成する。

相殺部８４０は、生成された高周波成分と受信されたウェーブパルスとを積算して、ローパスフィルタ（Low Pass Filter）を通過させ受信されたウェーブパルスの高周波成分を相殺させる。従って、相殺部８４０から出力される信号は低い周波数成分、すなわちウェーブパルスの低周波成分であるエンベロープだけが検出される。
ＰＰＰＳＫ復調部８５０は、相殺部８４０から出力されるウェーブパルスをＤＰＳＫ復調及びＰＰＭ復調する。
決定部８７０は、ＰＰＰＳＫ復調された信号に基づき元の情報データを復元する。

図１１は、本発明に係るマルチバンドＰＰＰＳＫ受信システムの詳細を示すブロック図であり、図１２はマルチバンドＰＰＰＳＫ受信システムの信号処理方法を示す流れ図である。
以下、図１１及び図１２を参照して２値（Binary）ＤＰＳＫ方式と２値（Binary）ＰＰＭ方式とが適用されたマルチバンドＰＰＰＳＫ受信システムを例にして、その信号処理過程を詳述する。勿論、多値ＤＰＳＫ方式と多値ＰＰＭ方式とに拡張できることは当然である。

受信されるフレーム情報は、フレーム制御部９１０から帯域選択部９２０に提供される。帯域選択部９２０は、フレーム制御部９１０から提供されたフレーム情報に基づき、受信されるウェーブパルスのサブバンドを選択する。ウェーブパルス生成部９３０は、受信されるウェーブパルスのサブバンドに該当する中心周波数を発生して高周波成分を生成する（Ｓ９１１）。

相殺部９４０は、生成された高周波成分と受信されたウェーブパルスを積算して、ローパスフィルタ（Low Pass Filter）を通過させ受信されたウェーブパルスの高周波成分を相殺させる（Ｓ９１３）。
高周波成分が相殺された低周波成分のウェーブパルスは、ＰＰＰＳＫ復調部９５０に入力される。

ＰＰＰＳＫ復調部９５０は、低周波成分のウェーブパルスを積分する積分器９５１と、基準信号を生成する遅延部９５３、現在の受信信号及び基準信号を合成する合成部９５５とを有している。

遅延部９５３は、第１、第２及び第３遅延器を有する。第１遅延器９５３−１はＴ−Ｔｐ、第２遅延器９５３−２はＴ、第３遅延器９５３−３はＴ＋Ｔｐだけ出力をそれぞれ遅らせる（ここで、Ｔはシンボル周期またはフレーム長さ、Ｔｐはタイムスロットである）。

合成部９５５は、第１、第２、第３遅延器９５３−１、９５３−２、９５３−３で生成される基準信号に対応して現在の受信信号とそれぞれ合成するための第１、第２、及び第３合成器９５５−１、９５５−２、９５５−３を有する。
すなわち、第１、第２、第３合成器９５５−１、９５５−２、９５５−３は、第１、第２、第３遅延器９５３−１、９５３−２、９５３−３で生成された基準信号と現在の受信信号とをそれぞれ合成する（Ｓ９１５）。

ここでは、２値（Binary）ＤＰＳＫ方式と２値（Binary）ＰＰＭ方式の適用に伴って３つの遅延器と合成器を有するが、多値ＤＰＳＫ方式と多値ＰＰＭ方式が適用される場合は、それに対応する個数の遅延器と合成器を有する。
決定部９７０は、合成部９９５によって基準信号と現在受信信号との合成結果に基づき元の情報データを復元する（Ｓ９１７）。

以下、積分された受信信号がＰＰＰＳＫ復調部９５０で復調される過程を図１３及び図１４を参照して詳述する。
図１３は、位相が０°であり、時間がｔ＝０に位置するウェーブパルスを有する受信信号Ｒ（ｔ）について遅延部９５３で生成される基準信号を示した図である。

第１遅延器９５３−１は、図１３（ａ）に示した通り、受信信号Ｒ（ｔ）がＴ−Ｔｐだけ遅れた第１基準信号を出力し、これにより第１基準信号は時間ｔ＝Ｔ−Ｔｐにウェーブパルスが位置する。
第２遅延器９５３−２は、図１３（ｂ）に示した通り、受信信号Ｒ（ｔ）がＴだけ遅れた第２基準信号を出力し、よって第２基準信号は時間ｔ＝Ｔにウェーブパルスが位置する。
第３遅延器９５３−３は、図１３（ｃ）に示した通り、受信信号Ｒ（ｔ）がＴ＋Ｔｐだけ遅れた第３基準信号を出力し、これにより第３基準信号は時間ｔ＝Ｔ＋Ｔｐにウェーブパルスが位置する。
このように生成された第１、第２、第３基準信号は合成部９５５に入力される。

第１、第２、第３合成器９５５−１、９５５−２、９５５−３にそれぞれ入力される第１、第２、第３基準信号は現在入力される受信信号Ｒ（ｔ＋Ｔ）がそれぞれ合成される。
決定部９７０は、第１、第２、第３合成器９５５−１、９５５−２、９５５−３の合成結果に基づき元の情報データを決定する。

現在入力される受信信号Ｒ（ｔ＋Ｔ）が、図１４の（ａ）ないし（ｄ）に示したような場合をそれぞれ例として、決定部９７０で元の情報データを決定する過程を説明する。
図１４の（ａ）に示した通り、現在受信信号Ｒ₁（ｔ＋Ｔ）が位相０°、時間ｔ＋Ｔに位置するウェーブパルスの場合は第２遅延器９５５−２で生成された第２基準信号（図１３（ｂ）)と時間位置が同一であることが見られる。
これにより、決定部９７０は、現在の受信信号の時間情報データを'０'と決定する。一方、現在受信信号Ｒ₁（ｔ＋Ｔ）と第２基準信号（図１３（ｂ））の位相が同様なので、位相情報データを'０'と決定する。従って、決定部９７０で現在受信信号Ｒ₁（ｔ＋Ｔ）について情報データ'００'に復元する。

図１４の（ｂ）に示した通り、現在の受信信号Ｒ₂（ｔ＋Ｔ）が位相１８０°、時間ｔ＝Ｔに位置するウェーブパルスの場合も第２遅延器９５５−２で生成された第２基準信号（図１３（ｂ））と時間位置が同一であることが見られる。
これにより、決定部９７０は、現在の受信信号の時間情報データを'０'と決定する。一方、現在の受信信号Ｒ₂（ｔ＋Ｔ）と第２基準信号（図１３（ｂ））の位相が相異なるため、位相情報データを'１'と決定する。従って、決定部９７０で現在受信信号Ｒ₂（ｔ＋Ｔ）について情報データ'１０'に復元する。

図１４の（ｃ）に示した通り、現在の受信信号Ｒ₃（ｔ＋Ｔ）が位相０°、時間ｔ＝Ｔ＋Ｔｐに位置するウェーブパルスの場合は、第３遅延器９５５−３で生成された第３基準信号（図１３（ｃ））と時間位置が同一であることが見られる。
これにより、決定部９７０は、現在の受信信号の時間情報データを'１'と決定する。一方、現在受信信号Ｒ₃（ｔ＋Ｔ）と第３基準信号（図１３（ｃ））の位相が同一なので、位相情報データを'０'と決定する。従って、決定部９７０で現在受信信号Ｒ₃（ｔ＋Ｔ）について情報データ'０１'に復元する。

図１４の（ｄ）に示した通り、現在の受信信号Ｒ₄（ｔ＋Ｔ）が位相１８０°、時間ｔ＝Ｔ＋Ｔｐに位置するウェーブパルスの場合も第３遅延器９５５−３で生成された第３基準信号（図１３（ｃ））と時間位置が同一であることが見られる。
これにより、決定部９７０は、現在受信信号の時間情報データを'１'と決定する。一方、現在の受信信号Ｒ₄（ｔ＋Ｔ）と第３基準信号（図１３（ｃ））の位相が相異なるため、位相情報データを'１'と決定する。従って、決定部９７０で現在の受信信号Ｒ₄（ｔ＋Ｔ）について情報データ'１１'に復元する。
このように遅延部９５３で生成された基準信号に基づき現在の受信信号を合成し、決定部９７０では合成された結果に基づき現在受信信号を元の情報データに復元する。

以上では本発明の望ましい実施例について示しかつ説明したが、本発明は前述した特定の実施例に限らず、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱せず当該発明の属する技術分野において通常の知識を持つ者ならば誰でも多様な変形可能であることは勿論、そのような変更は請求の範囲の記載の範囲内にある。

超広帯域無線通信環境下で非同期式変復調方式を使用する送受信システムに適用できる。

パルス位置変調方式（Pulse Position Modulaion:ＰＰＭ）を説明するための図である。差動位相変調方式（ＤＰＳＫ）を説明するための図である。本発明に係るシングルバンドＰＰＰＳＫ送信システムの概要を示すブロック図である。本発明に係るマルチバンドＰＰＰＳＫ送信システムの概要を示すブロック図である。本発明に係る送信システムのＰＰＰＳＫ変調部の実施例（その１）を示す図である。本発明に係る送信システムのＰＰＰＳＫ変調部の実施例（その２）を示す図である。本発明に係る送信システムのＰＰＰＳＫ変調部の実施例（その３）を示す図である。本発明に係るマルチバンドＰＰＰＳＫ送信システムの一実施例の詳細を示すブロック図である。図５のマルチバンドＰＰＰＳＫ送信システムの信号処理方法を示す流れ図である。本発明に係るマルチバンドＰＰＰＳＫ送信システムの他の実施例の詳細を示すブロック図である。図７のマルチバンドＰＰＰＳＫ送信システムの信号処理方法を示す流れ図である。情報データとそれに対応するウェーブパルスの位相及び時間位置とを示した図である。ＰＰＭ方式における情報データのビットに対応するパルスの時間位置を説明する図である。時間領域のウェーブパルスの一例を示した図である。２値ＰＰＭ方式を適用した時間フレームの構造を示す図である。本発明に係るシングルバンドＰＰＰＳＫ受信システムの概要を示すブロック図である。本発明に係るマルチバンドＰＰＰＳＫ受信システムの概要を示すブロック図である。本発明に係るマルチバンドＰＰＰＳＫ受信システムの詳細を示すブロック図である。図１１のマルチバンドＰＰＰＳＫ受信システムの信号処理方法を示す流れ図である。本発明に係るマルチバンドＰＰＰＳＫ受信システムのＰＰＰＳＫ復調動作を説明するための図である。本発明に係るマルチバンドＰＰＰＳＫ受信システムのＰＰＰＳＫ復調動作を説明するための図である。

符号の説明

５１０情報生成部
５３０ＰＰＰＳＫ変調部
５３１直／並列変換部
５３３ＤＰＳＫ変調部
５５０ＰＰＭ変調部
５５１スイッチング部
５５３遅延部
５７０ウェーブパルス生成部
５９０帯域選択部
９４０相殺部
９５０ＰＰＳＫ復調部
９５３遅延部
９５５合成部
９７０決定部

Claims

情報データを生成する情報生成部と、
生成された前記情報データに対応する位相及び時間位置を決定する変調部と、
決定された前記位相及び時間位置に基づきパルスを生成し、転送周波数帯域の中心周波数に対応するウェーブを前記パルスに載せてウェーブパルスを生成するウェーブパルス生成部と、
を含むことを特徴とする非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送信システム。
前記変調部は、
前記情報データを位相情報データと時間情報データとに分離する直並列変換部と、
前記位相情報データに基づき前記ウェーブパルスの位相を決定する位相変調部と、
前記時間情報データに基づき前記ウェーブパルスの時間位置を決定する位置変調部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送信システム。
前記位置変調部は、
少くとも一つ以上の遅延器を有する遅延部と、
前記少くとも一つ以上の遅延器のうち前記時間情報データに基づきいずれか一つの遅延器を選択するスイッチング部とを含み、
選択された前記遅延器の遅延状態に基づき前記ウェーブパルスの時間位置を決定することを特徴とする請求項２に記載の非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送信システム。
ｎビットの前記情報データは、
ｍビットの前記位相情報データと、ｌビットの前記時間情報データとからなることを特徴とし、
ここで、ｎ＝ｍ＋ｌであり、ｎ、ｍ、ｌは自然数であることを特徴とする請求項２に記載の非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送信システム。
情報データを生成する段階と、
生成された前記情報データに対応する位相及び時間位置を決定する変調段階と、
決定された前記位相及び時間位置に基づきパルスを生成し、転送周波数帯域の中心周波数に対応するウェーブを前記パルスに載せてウェーブパルスを生成する段階と、
を含むことを特徴とする非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送信システムの信号処理方法。
前記変調段階は、
前記情報データを位相情報データと時間情報データに分離する段階と、
前記位相情報データに基づき前記ウェーブパルスの位相を決定する位相変調段階と、
前記時間情報データに基づき前記ウェーブパルスの時間位置を決定する位置変調段階と、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送信システムの信号処理方法。
前記位置変調段階は、
少くとも一つ以上の遅延状態のうち前記時間情報データに基づきいずれか一つの遅延状態を選択する段階と、
選択された前記遅延状態に基づき前記ウェーブパルスの時間位置を決定する段階と、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送信システムの信号処理方法。
ｎビットの前記情報データは、
ｍビットの前記位相情報データと、ｌビットの前記時間情報データとからなることを特徴とし、
ここで、ｎ=ｍ＋ｌであり、ｎ、ｍ、ｌは自然数であることを特徴とする請求項５に記載の非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送信システムの信号処理方法。
前記変調段階は、
前記情報データを位相情報データと時間情報データに分離する段階と、
前記時間情報データに基づき前記ウェーブパルスの時間位置を決定する位置変調段階と、
前記位相情報データに基づき前記ウェーブパルスの位相を決定する位相変調段階と、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送信システムの信号処理方法。
前記変調段階は、
前記情報データを位相情報データと時間情報データに分離する段階と、
前記時間情報データに基づき前記ウェーブパルスの時間位置と、前記位相情報データに基づき前記ウェーブパルスの位相を決定する段階と、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送信システムの信号処理方法。
情報データを生成する情報生成部と、
前記情報データを位相情報データと時間情報データに分離する直並列変換部と、
前記位相情報データに基づき前記情報データに対応する位相を決定する位相変調部と、
決定された位相に基づきパルスを生成し、転送周波数帯域の中心周波数に対応するウェーブを前記パルスに載せてウェーブパルスを生成するウェーブパルス生成部と、
前記時間情報データに基づき前記ウェーブパルスの時間位置を決定する位置変調部と、
を含むことを特徴とする非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送信システム。
前記位置変調部は、
少くとも一つ以上の遅延器を有する遅延部と、
前記少くとも一つ以上の遅延器のうち前記時間情報データに基づきいずれか一つの遅延器を選択するスイッチング部とを含み、
選択された前記遅延器の遅延状態に基づき前記ウェーブパルスの時間位置を決定することを特徴とする請求項１１に記載の非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送信システム。
ｎビットの前記情報データは、
ｍビットの前記位相情報データと、ｌビットの前記時間情報データとからなることを特徴とし、
ここで、ｎ＝ｍ＋ｌであり、ｎ、ｍ、ｌは自然数であることを特徴とする請求項１１に記載の非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送信システム。
情報データを生成する段階と、
前記情報データを位相情報データと時間情報データに分離する段階と、
前記位相情報データに基づき前記情報データに対応する変調信号の位相を決定する位相変調段階と、
決定された位相に基づきパルスを生成し、転送周波数帯域の中心周波数に対応するウェーブを前記パルスに載せてウェーブパルスを生成する段階と、
前記時間情報データに基づき前記ウェーブパルスの時間位置を決定する位置変調段階と、
を含むことを特徴とする非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送信システムの信号処理方法。
前記位置変調段階は、
少くとも一つ以上の遅延状態のうち前記時間情報データに基づきいずれか一つの遅延状態を選択する段階と、
選択された前記遅延状態に基づき前記ウェーブパルスの時間位置を決定する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送信システムの信号処理方法。
ｎビットの前記情報データは、
ｍビットの前記位相情報データと、ｌビットの前記時間情報データとからなることを特徴とし、
ここで、ｎ＝ｍ＋ｌであり、ｎ、ｍ、ｌは自然数であることを特徴とする請求項１４に記載の非同期式パルス位置位相偏移変調方式の送信システムの信号処理方法。
転送周波数帯域の中心周波数に対応する高周波成分を発生するウェーブパルス生成部と、
生成された高周波成分を用いて受信信号の高周波成分を相殺させる相殺部と、
高周波成分が相殺された前記受信信号について先に受信された先行する信号に基づき少くとも一つ以上の基準信号を生成し、前記基準信号と前記受信信号を合成する復調部と、
前記合成結果に基づき前記受信信号に対応する情報データを決定する決定部と、
を含むことを特徴とする非同期式パルス位置位相偏移変調方式の受信システム。
前記復調部は、
前記先行する信号に基づき少くとも一つ以上の基準信号を生成する少くとも一つ以上の遅延器を有する遅延部と、
前記受信信号と前記少くとも一つ以上の基準信号を合成するための少くとも一つ以上の合成器を有する合成部と、
を含むことを特徴とする請求項１７に記載の非同期式パルス位置位相偏移変調方式の受信システム。
前記決定部は、
前記遅延部で生成された前記基準信号のうち前記受信信号の時間位置と同一な基準信号の時間位置に基づき前記受信信号の時間情報データを決定し、
前記受信信号の時間位置と同一な前記基準信号の位相と前記受信信号の位相とを比較して前記受信信号の位相情報データを決定し、
前記時間情報データと前記位相情報データを用いて前記受信信号に対応する前記情報データを復元することを特徴とする請求項１７に記載の非同期式パルス位置位相偏移変調方式の受信システム。
転送周波数帯域の中心周波数に対応する高周波成分を発生する段階と、
生成された高周波成分を用いて受信信号の高周波成分を相殺させる段階と、
高周波成分が相殺された前記受信信号について先に受信された先行する信号に基づき少くとも一つ以上の基準信号を生成し、前記基準信号と前記受信信号を合成する復調段階と、
前記合成結果に基づき前記受信信号に対応する情報データを決定する決定段階と、
を含むことを特徴とする非同期式パルス位置位相偏移変調方式の受信システムの信号処理方法。
前記復調段階は、
前記先行する信号に基づき少くとも一つ以上の基準信号を生成する段階と、
前記受信信号と前記少くとも一つ以上の基準信号とそれぞれ合成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項２０に記載の非同期式パルス位置位相偏移変調方式の受信システムの信号処理方法。
前記決定段階は、
生成された前記基準信号のうち前記受信信号の時間位置と同一な基準信号の時間位置に基づき前記受信信号の時間情報データを決定し、
前記受信信号の時間位置と同一な前記基準信号の位相と前記受信信号の位相とを比較して前記受信信号の位相情報データを決定し、
前記時間情報データと前記位相情報データを用いて前記受信信号に対応する前記情報データを復元することを特徴とする請求項２０に記載の非同期式パルス位置位相偏移変調方式の受信システムの信号処理方法。