JP4294594B2 - 超広帯域通信においてライン周波数を除去するためのデータの選択的反転 - Google Patents
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Description
{an}の確率関数は(2)式により表され得る。
Sc(f,p)=A(f)D(p) (11)
Sd(f,p)=B(f)C(p) (12)
図2は、関数C(p)および関数D(p)の確率pに対するグラフである。グラフに基づくと、次の関係、max C(p)=C(0)=C(1)=1、min C(p)=C(0.5)=0;max D(p)=D(0.5)=1、min D(p)=D(0)=D(1)=0が成り立つということが分かる。
・Sc(f,0)=0 および Sd(f,0)=B(f) (p=0の場合)
この場合には、Sd(f)は最大値をとり、パルスに用いる波形によらず、信号の全てのエネルギーは離散成分である。
・Sc(f,1)=0 および Sd(f,1)=B(f) (p=1の場合)
この場合にも同様に、Sd(f)は最大値に達し、パルスに用いる波形によらず、信号の全てのエネルギーは離散成分である。
・Sc(f,0.5)=A(f) および Sd(f,0.5)=0 (p=0.5の場合)
この場合には、Sc(f)は最大値に達し、パルスに用いる波形によらず、信号の全てのエネルギーは連続成分である。
・等式の左辺におけるPSDの合計(すなわち、連続成分)は、等式の右辺におけるPSDの合計(すなわち、離散成分)と等しい。
・左辺におけるPSDは全ての周波数にわって分布され、その一方で、右辺におけるPSDは1/Tcの間隔の離散的な周波数にのみ分布される。これは、左辺におけるPSDは右辺におけるPSDよりも広範囲に分布されるということを意味する。
・上記の2つの事実より、(15)式の左辺の大きさは右辺の大きさよりも小さい。
Sc(f,0.5)=A(f) および Sd(f,0.5)=0
この場合には、Sc(f)は最大値に達し、パルスに用いられる波形によらずに、全てのエネルギーは連続成分になる。上記の複数の同期ワードにおけるPSDの解析に基づき、フレーム同期に次のメカニズムが提案される。
1.UWB信号の変調は、異なった極性または相は同一の大きさを有するが、異なった符合を有する二極性変調または二相変調である。
2.フレーム同期に2つの同期ワードを用いる。
3.2つの同期ワードの長さは同じであり、2つの同期ワードの対応するビットが反対の値を有する。
4.同期ワードの1つが1つのフレームにおいて選択され、その同期ワードは、(26)式により与えられる均一に分布した関数を有するランダム数列{bn}により制御される。
Pr{cn=1}=Pr{an=1,bn=−1}+Pr{an=−1,bn=1}(30)
{an}および{bn}は独立であるために、(30)式は、
Pr{cn=1}=Pr{an=1}Pr{bn=−1}+Pr{an=−1}Pr{bn=1}=p*0.5+(1−p)*0.5=0.5
となる。同様に、cnが−1である確率は、
Pr{cn=−1}=Pr{an=1}Pr{bn=1}+Pr{an=−1}Pr{bn=−1}=p*0.5+(1−p)*0.5=0.5
である。従って、{cn}の確率関数は(31)式により与えられる。
・タイムホッピングを用いることにより、図5C、図5Eおよび図5Fに示されるように、ホップ回数が増えるにつれてPSDはより滑らかになる。しかし、ピーク周波数の振幅はほとんど変化せず、約23dBである。また、ホップ回数が増えることはチャンネルの有用性が低いことを意味する。PSDの低減とチャンネル容量の増大とは相克する。
・二相パルスを用いることにより、図5Fに示されるように、p=1.0またはp=0.0である場合には離散成分のみが存在し、図5Dに示されるように、p=0.5である場合には連続成分のみが存在する。両者の間では、図5Bに示されるように、連続成分と離散成分とがともに存在する。
・二相パルスを使用することにより、図5Fに示されるように、p=1.0またはp=0.0である場合にはピーク周波数の振幅は最大値に達し、約23dBであり、図5Dに示されるように、p=0.5である場合にはピーク周波数の振幅は最小値、約3dBである。
・p=0.5の場合の二相パルスのPSDにおけるピーク周波数の振幅は、他の場合と比べて最も小さく、タイムホッピングの場合と比べて約20dB低い。
ことを示す。
1.変調は、2つの極性または2つの相が同じ大きさを有するが異なった符合を有する二極性型または二相型の変調である。
2.1つのブロックにある全てのデータは、元の値をとり、または、反対の値(反転された値)をとる。これは、3.2節に定義されるランダム数列{bn}により制御される。
3.データブロックにおいて、そのブロックのデータが反転されたか否かを示すために1つのビットが用いられる。
Claims (6)
- 複数のシンボルから構成された反復データパターンを少なくとも1つ含むデータ信号を変調したパルス信号を生成する方法であって、
該方法は、
該データ信号における該反復データパターンのインスタンスを定める工程と、
該インスタンスのうちの1つをランダムに反転させることにより、修正されたデータ信号を形成する工程と、
該修正されたデータ信号を変調してパルス信号を生成する工程とを包含する、方法。 - 前記パルス信号が、複数のフレームを含む超広帯域(UWB)信号であり、前記反復データパターンが、該フレームの各々において所定の位置に生じるフレーム同期信号であり、前記インスタンスのうちの1つをランダムに反転させる前記工程が、
フレーム同期信号および反転されたフレーム同期信号を定める工程と、
各フレームが生成されるときに、ランダムなデータストリームからそれぞれのデータを選択する工程であって、該選択されたデータが第1の値または第2の値を有する確率は実質的に等しい、工程と、
該それぞれの選択されたデータが該第1の値を有する場合には、該フレームに該フレーム同期信号を割当て、該選択されたデータが該第2の値を有する場合には、該フレームに該反転されたフレーム同期信号を割当てる工程とを包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記反復データパターンが前記データ信号の全体にわたって生じ、前記反復データパターンのインスタンスを定める前記工程が、
該データ信号をブロックに分割する工程と、
ランダムなデータストリームからそれぞれのデータを選択する工程であって、該選択されたデータが第1の値または第2の値を有する確率は実質的に等しい、工程と、
該それぞれの選択されたデータが該第1の値を有する場合には、該生成されたブロックを反転し、該選択されたデータが該第2の値を有する場合には、該生成されたブロックを変化させずに通過させる工程とを包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記パルス信号が超広帯域(UWB)信号である、請求項3に記載の方法。
- 複数のフレームを含む超広帯域(UWB)信号を生成する方法であって、各フレームはフレーム同期信号を含み、該方法は、
フレーム同期信号および反転されたフレーム同期信号を定める工程と、
ランダムなデータストリームからそれぞれのデータを選択する工程であって、該選択されたデータが第1の値または第2の値を有する確率は実質的に等しい、工程と、
該それぞれの選択されたデータが該第1の値を有する場合には、該フレームに該フレーム同期信号を割当て、該選択されたデータが該第2の値を有する場合には、該フレームに該反転されたフレーム同期信号を割当てる工程とを包含する、方法。 - 前記フレーム同期信号を検出する工程をさらに包含し、
該同期フレーム同期信号を検出する該工程は、
該フレーム同期信号を前記UWB信号と相関させることにより、大きさおよび極性を有する相関信号を生成する工程と、
該相関信号の該大きさにより生成された該信号の該大きさに応答して該フレーム同期信号が検出されたことを示す工程とを包含する、請求項5に記載の方法。
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