JP6310209B2 - ガウスパルス生成装置及び方法とガウスパルスを生成する超広帯域通信装置 - Google Patents

Description

本発明はガウスパルスを生成する装置及び方法に係り、より詳しくは、デジタルパルスのパルス幅（ｄｕｒａｔｉｏｎ）とパルス振幅（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を調整してガウスパルスを生成する装置及び方法に関する。

超広帯域（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ、ＵＷＢ）通信技術は、３．１Ｇないし１０．６ＧＨｚ（日本では、３．４ないし４．８ＧＨｚ及び７．２５ないし１０．２５ＧＨｚ）の高周波帯域を用いる無線通信技術である。超広帯域通信技術は広い周波数帯域を使用し、極超短波を用いてデータを送信する。

ここで、超広帯域通信装置は、パルス幅が極めて短いインパルス信号を５００ＭＨｚの周波数帯域幅を介して送信することによって電力消費が極めて少ない場合もある。このように、超広帯域通信装置は、低電力の特性により知能型ホームネットワーク製品、産業及び軍事用製品、補聴器などの近距離通信装置を実現する際容易に用いられる。

例えば、超広帯域通信装置は、ＦＣＣ（Ｆｅｄｅｒａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）スペクトルマスク規格に応じてガウスパルス形状を示す包絡線を提供してもよい。

ここで、超広帯域通信装置は複雑なパルス結合器を利用するか、または数個の単位増幅器ブロックを用いてガウスパルス形状を示す包絡線を生成する。

本発明の目的は、デジタルパルスのパルス幅とパルス振幅を調整してガウスパルスを生成する方法を提供する。

一実施形態に係るガウスパルス生成装置は、複数のディレイパルスを生成するディレイパルス生成部と、前記複数のディレイパルスそれぞれを振幅変調する振幅変調部と、前記振幅変調されたディレイパルスに基づいてガウスパルスを生成するガウスパルス生成部と、を備え、前記ディレイパルス生成部は、前記複数のディレイパルスそれぞれのパルス幅を調整して中心周波数を調整することを特徴とする。

他の一実施形態に係る超広帯域通信装置は、複数のディレイパルスを生成するディレイパルス生成部と、前記複数のディレイパルスそれぞれを振幅変調する振幅変調部と、前記振幅変調されたディレイパルスに基づいて超広帯域通信の周波数帯域のうち一部の周波数帯域に該当するガウスパルスを生成するガウスパルス生成部と、を備え、前記ディレイパルス生成部は、前記複数のディレイパルスそれぞれのパルス幅を調整して中心周波数を調整することを特徴とする。

一実施形態に係るガウスパルス生成方法は、複数のディレイパルスを生成するステップと、前記複数のディレイパルスそれぞれを振幅変調するステップと、前記振幅変調されたディレイパルスに基づいてガウスパルスを生成するステップと、を含み、前記複数のディレイパルスを生成するステップは、前記複数のディレイパルスそれぞれのパルス幅を調整して中心周波数を調整することを特徴とする。

一実施形態によると、一個のデジタル電力増幅器（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＤＰＡ）とディジタルＡＭ方式を用いてＦＣＣスペクトルマスクの要求条件が満たされる送信機を設計できる。

一実施形態によると、ディレイパルスのパルス幅を調整して中心周波数を調整でき、低電力の無線通信を提供できる。

一実施形態に係るガウスパルス生成装置の細部構成を示すブロック図である。 図１のガウスパルス生成装置に含まれたディレイパルス生成部の回路図である。 図２のディレイパルス生成部に含まれたディレイセルの回路図である。 一実施形態に係るガウスパルス生成装置で生成したディレイパルス及び振幅変調されたディレイパルスを示す図である。 他の実施形態に係る超広帯域通信装置の細部構成を示すブロック図である。 一実施形態に係る図１のガウスパルス生成装置でガウスパルスを生成する方法を示すフローチャートである。 他の実施形態に係る図５の超広帯域通信装置でガウスパルスを生成する方法を示すフローチャートである。 更なる実施形態に係る遅延ロックループを含むガウスパルス生成装置の細部構成を示すブロック図である。 更なる実施形態に係る図８のガウスパルス生成装置でガウスパルスを生成する方法を示すフローチャートである。

以下、実施形態を添付する図面を参照しながら詳細に説明する。一実施形態に係る演算処理方法は演算処理装置によって行ってもよい。各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。

図１は、一実施形態に係るガウスパルス生成装置の細部構成を示すブロック図である。

図１に示すように、ガウスパルス生成装置１００は、ディレイパルス生成部１０１、情報提供部１０２、振幅変調部１０３、及びガウスパルス生成部１０４を備える。

ディレイパルス生成部１０１は、デジタルパルス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｕｌｓｅ、ＤＰ）を時間遅延して複数のディレイパルスを生成する。

また、ディレイパルス生成部１０１は、複数のディレイパルスそれぞれのパルス幅を調整して中心周波数を調整する。ここで、ディレイパルス生成部１０１は、情報提供部１０２から入力されるパルス幅情報に基づいてディレイパルスのパルス幅を調整する。

例えば、ディレイパルス生成部１０１は、パルス幅情報に基づいてディレイパルスのパルス幅をデジタルパルスのパルス幅よりも広く調整してもよい。ここで、ディレイパルス生成部１０１は、ディレイパルスのパルス幅がデジタルパルスのパルス幅と同一であるか、または狭くなるようにディレイパルスのパルス幅を調整してもよい。

ここで、ディレイパルス生成部１０１は、複数のディレイパルスそれぞれのパルス幅を調整することによってガウスパルスに含まれるディレイパルスの個数を調整する。例えば、ディレイパルスの個数は、ディレイパルスのパルス幅が広くなるほど減少し、ディレイパルスのパルス幅が狭くなるほど増加する。言い換えれば、ディレイパルス生成部１０１は、ディレイパルスの個数を調整することによって中心周波数を調整する。

このようにガウスパルス生成装置は、ディレイパルスのパルス幅を調整して中心周波数を調整することで、互いに異なる中心周波数を有する様々なチャネルを複数のユーザに提供する。

振幅変調部１０３は、デジタルドメインで複数のディレイパルスそれぞれを振幅変調する。ここで、振幅変調部１０３は、情報提供部１０２から入力される振幅情報に基づいてディレイパルスの振幅を変調する。

ここで、振幅情報は、複数のディレイパルスを結合した形状がガウスパルス形状になるよう各ディレイパルスに該当する振幅値を含んでもよい。振幅変調部１０３は、各ディレイパルスの電流量に該当する振幅値に応じて複数のディレイパルスそれぞれを振幅変調する。

例えば、５個のディレイパルスの場合で、ディレイパルス０の振幅情報は１倍、ディレイパルス１の振幅情報は３倍、ディレイパルス２の振幅情報は５倍、ディレイパルス３の振幅情報は３倍、ディレイパルス４の振幅情報は１倍を含んでいる場合、振幅変調部１０３は、ディレイパルス０とディレイパルス４の振幅を１倍に増幅して出力し、ディレイパルス１とディレイパルス３の振幅を３倍に増幅して出力し、ディレイパルス２の振幅を５倍に増幅して出力する。このように、振幅変調部１０３は、振幅変調されたディレイパルスを用いてガウスパルスを生成するよう各ディレイパルスの振幅を互いに異なる倍率で振幅変調してもよい。

ここで、振幅変調部１０３は、振幅情報に基づいてディレイパルスの振幅を増幅するか、または減衰することなくそのまま出力する場合について説明したが、その他に振幅変調部１０３はディレイパルスの振幅を減衰して出力してもよい。

次に、ガウスパルス生成部１０４は、ディレイパルス生成部１０１から入力されるデジタルパルスと振幅変調部１０３から入力される振幅変調されたディレイパルスを用いてガウスパルスを生成する。ここで、ガウスパルス生成部１０４は、デジタルパルスを基準として振幅変調されたディレイパルスの同期を合わせた後、振幅変調されたディレイパルスを結合することによってガウスパルスを生成する。

このように、ガウスパルス生成装置１００は、振幅変調部１０３で複数のディレイパルスそれぞれの振幅を変調することによって１つのデジタル電力増幅器（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＤＰＡ）だけでガウスパルスを生成する。

言い換えれば、ガウスパルス生成装置１００は、各ディレイパルスに該当するデジタル電力増幅器を別に利用しなくても、複数のディレイパルスそれぞれの振幅を変調できる。これによって、ガウスパルス生成装置１００は、１つのデジタル電力増幅器を用いて振幅変調されたディレイパルスを結合してガウスパルスを生成する。

図２は、図１のガウスパルス生成装置１００に含まれたディレイパルス生成部の回路図である。

図２に示すように、ディレイパルス生成部２００は、複数のＡＮＤゲート２０１、複数のディレイセル２０２、複数のＮＯＲゲート２０３、及びパルス結合器２０４を備える。

まず、複数のディレイセル２０２は、トリガー信号を用いてデジタルパルス（ＤＰ）を生成するための情報を出力する。また、複数のディレイセル２０２は、トリガー信号を用いてディレイパルスを生成するための情報を出力する。

ここで、複数のディレイセル２０２は、トリガー信号を用いてデジタルパルスを生成するための情報をそれぞれ出力してもよい。そして、複数のディレイセル２０２は、トリガー信号を用いてディレイパルスを生成するための情報をそれぞれ出力してもよい。

例えば、５個のディレイパルスを生成しようとする場合、複数のディレイセル２０２は５個のディレイセルを含んでもよい。すると、ディレイセル（０）２０６はディレイパルス０を生成するための情報（Φ_Ａ０、Φ_Ａ１）、及びディジタルパルスを構成するパルス０を生成するための情報（Φ_Ｂ０、Φ_Ｂ１）を出力する。同じ方法で、ディレイセル１ないしディレイセル４はディレイパルス１ないしディレイパルス４を生成するための情報（Φ_Ａ２、Φ_Ａ３）、（Φ_Ａ４、Φ_Ａ５）、（Φ_Ａ６、Φ_Ａ７）（Φ_Ａ８、Φ_Ａ９）をそれぞれ出力し、パルス１ないしパルス４を生成するための情報（Φ_Ｂ２、Φ_Ｂ３）、（Φ_Ｂ４、Φ_Ｂ５）、（Φ_Ｂ６、Φ_Ｂ７）、（Φ_Ｂ８、Φ_Ｂ９）をそれぞれ出力する。

次に、複数のＡＮＤゲート２０１は、複数のディレイセル２０２から入力されたディレイパルスを生成するための情報を用いて複数のディレイパルスを生成する。

例えば、５個のディレイパルスを生成しようとする場合、複数のＡＮＤゲート２０１は５個のＡＮＤゲートを含む。ＡＮＤゲート（０）２０７はディレイセル（０）２０６から入力された情報（Φ_Ａ０、Φ_Ａ１）をＡＮＤ演算してディレイパルス０（ＥＮ＜０＞）を生成する。同じ方法で、ＡＮＤゲート１ないしＡＮＤゲート４は該当するディレイセル１ないし４から入力された情報をＡＮＤ演算してディレイパルス１ないし４（ＥＮ＜１＞、ＥＮ＜２＞、ＥＮ＜３＞、ＥＮ＜４＞）をそれぞれ生成する。

また、複数のＮＯＲゲート２０３は、複数のディレイセル２０２から入力されたデジタルパルスを生成するための情報を用いてデジタルパルス（ＤＰ）を生成する。

例えば、５個のパルス０ないし４からなるデジタルパルス（ＤＰ）を生成しようとする場合、複数のＮＯＲゲート２０３は５個のＮＯＲゲートを含む。ＮＯＲゲート（０）２０８はディレイセル（０）２０６から入力されたパルス０を生成するための情報（Φ_Ｂ０、Φ_Ｂ１）をＮＯＲ演算してパルス０（Ｐ_０）を生成する。同じ方法で、ＮＯＲゲート１ないしＮＯＲゲート４は該当するディレイセル１ないし４から入力された情報をＮＯＲ演算してパルス１ないしパルス４（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、Ｐ_４）をそれぞれ生成する。

これによってパルス結合器２０４は、複数のＮＯＲゲート２０３で生成したパルスを用いてデジタルパルス２０５を生成する。例えば、パルス結合器２０４は、パルス０ないしパルス４を結合してデジタルパルス２０５を生成する。

以上の図２では、ディレイパルス生成部が複数のＡＮＤゲートを用いて該当するディレイパルスを生成し、複数のＮＯＲゲートを用いてデジタルパルスを生成することについて説明したが、これは一つの実施形態に過ぎず、ディレイパルス生成部は、ＡＮＤゲートの他にＯＲ、ＮＯＲ、ＸＯＲ、ＮＡＮＤなどの論理ゲートを用いてディレイパルスを生成してもよい。同様に、ディレイパルス生成部は、ＮＯＲゲートの他にＯＲ、ＡＮＤ、ＸＯＲ、ＮＡＮＤなどの論理ゲートを用いてデジタルパルスを生成してもよい。

図３は、図２のディレイパルス生成部に含まれたディレイセルの回路図である。

図３に示すように、ディレイセル３００は複数の論理ゲートを含む。例えば、ディレイセル３００は、複数のＮＯＴゲートを含む。

ディレイセル３００は、トリガー信号とＮＯＴゲートを用いてデジタルパルス（ＤＰ）を生成するための情報を出力する。

例えば、デジタルパルスが５個のパルスを含み、トリガー信号０から１にトリガーされた場合、ディレイセル３００は複数のＮＯＴゲートのうち４番目のＮＯＴゲート３０１と８番目のＮＯＴゲート３０２を用いてパルス０を生成するための情報（Φ_Ｂ０＝０、Φ_Ｂ１＝０）を出力する。このとき、図２を参照すると、ＮＯＲゲート（０）２０８は、パルス０を生成するための情報（Φ_Ｂ０＝０、Φ_Ｂ１＝０）をＮＯＲ演算し、パルス０（Ｐ_０＝１）を出力する。

同じ方法で、ディレイセル３００は、トリガー信号とＮＯＴゲートを用いてデジタルパルスに含まれたパルス１ないしパルス４を生成するための情報を出力する。それで、ＮＯＲゲートは、パルス１を生成するための情報をＮＯＲ演算してパルス１（Ｐ_１）を出力し、パルス２を生成するための情報をＮＯＲ演算してパルス２（Ｐ_２）を出力し、パルス３を生成するための情報をＮＯＲ演算してパルス３（Ｐ_３）を出力し、パルス４（Ｐ_４）を生成するための情報をＮＯＲ演算してパルス４を出力する。これによって、パルス結合器２０４はパルス０ないしパルス４を結合してデジタルパルス（ＤＰ）を生成する。

そして、ディレイセル３００は、トリガー信号とＮＯＴゲートを用いてディレイパルスを生成するための情報を出力する。

例えば、トリガー信号０から１にトリガーされ、デジタルパルスよりもパルス幅が広い５個のディレイパルスを生成しようとする場合、ディレイセル３００は、複数のＮＯＴゲートのうち２番目のＮＯＴゲート３０３と１０番目のＮＯＴゲート３０４を用いてディレイパルス０を生成するための情報（Φ_Ａ０＝１、Φ_Ａ１＝１）を出力する。このとき、図２を参照すると、ＡＮＤゲート（０）２０７は、ディレイパルス０を生成するための情報（Φ_Ａ０＝１、Φ_Ａ１＝１）をＡＮＤゲート演算し、ディレイパルス０（ＥＮ＜０＞＝１）を出力する。

同じ方法で、ディレイセル３００は、トリガー信号とＮＯＴゲートを用いてディレイパルス１ないし４を生成するための情報を出力する。それで、ＡＮＤゲートは、ディレイパルス１を生成するための情報をＡＮＤ演算してディレイパルス１（ＥＮ＜１＞）を出力し、ディレイパルス２を生成するための情報をＡＮＤ演算してディレイパルス２（ＥＮ＜２＞）を出力し、ディレイパルス３を生成するための情報をＡＮＤ演算してディレイ３（ＥＮ＜３＞）を出力し、ディレイパルス４を生成するための情報をＡＮＤ演算してディレイパルス４（ＥＮ＜４＞）を出力する。

ここで、パルス幅情報に基づいてデジタルパルスのパルス幅よりも広いパルス幅を有するディレイパルス０を生成しようとする場合、ディレイセル３００は、デジタルパルスを生成するための情報を出力するために用いられたＮＯＴゲートよりも多いＮＯＴゲートを用いてディレイパルス０を生成するための情報を出力する。言い換えれば、ディレイセル３００は、パルス０よりも多い時間遅延を発生させてディレイパルス０のパルス幅をパルス０のパルス幅よりも広く調整する。

ここで、ディレイセル３００は、デジタルパルスを生成するための情報を出力するために用いられたＮＯＴゲートよりも少ない数または同一数のＮＯＴゲートをトリガー信号が通過することによって、デジタルパルスのパルス幅よりも狭いパルス幅を有するディレイパルス、またはデジタルパルスのパルス幅と同一のパルス幅を有するディレイパルスを生成するための情報を出力する。

図４は、一実施形態に係るガウスパルス生成装置で生成したディレイパルス及び振幅変調されたディレイパルスを示す図である。

図４では、図１のディレイパルス生成部１０１が５個のディレイパルスを生成する場合を仮定して説明するが、これは一つの実施形態に過ぎず、ディレイパルス生成部１０１は５個未満または５つ以上のディレイパルスを生成してもよい。ここで、ディレイパルスのパルス幅はＴｓないし２Ｔｓで固定されてもよく、ディレイパルスのパルス幅は可変されてもよい。

図４に示すように、図１のディレイパルス生成部１０１は、デジタルパルス４０１と複数のディレイパルス４０２を生成する。ここで、ディレイパルス生成部１０１はデジタルパルス４０１をガウスパルス生成部１０４に伝達し、複数のディレイパルス４０２を振幅変調部１０３に伝達する。例えば、図４を参照すると、ディレイパルス生成部１０１は、デジタルパルス４０１を時間遅延してデジタルパルス４０１よりもパルス幅が広く調整されたディレイパルス４０２を振幅変調部１０３に伝達する。

これにより図１の振幅変調部１０３は、複数のディレイパルス４０２を結合した形状がガウスパルス形状になるよう振幅情報に基づいて複数のディレイパルスそれぞれを互いに異なる倍率で振幅変調する。例えば、振幅変調部１０３は、振幅情報に基づいてディレイパルス０（ＥＮ＜０＞）及びディレイパルス４（ＥＮ＜４＞）の振幅を１倍に増幅して出力する。そして、振幅変調部１０３は、振幅情報に基づいてディレイパルス１（ＥＮ＜１＞）とディレイパルス３（ＥＮ＜３＞）の振幅を３倍に増幅して出力する。次に、振幅変調部１０３は、振幅情報に基づいてディレイパルス３（ＥＮ＜３＞）の振幅を５倍に増幅して出力する。

すると、ガウスパルス生成部４０３は、振幅変調されたディレイパルス０ないし４を結合してガウスパルス（ＤＥＮＶ＜４：０＞）４０４を生成する。ここで、ガウスパルス生成部４０３は、デジタルパルスを基準として振幅変調されたディレイパルスの同期を合わせた後、振幅変調されたディレイパルス０ないし４を結合する。

例えば、ガウスパルス生成部４０３は、１つのデジタル電力増幅器（ＤＰＡ）を用いて振幅変調された複数のディレイパルスを結合することでガウスパルスを生成する。このように、１つのデジタル電力増幅器を使用することによってガウスパルス生成装置の電力消費を減少させると同時に、ガウスパルス生成装置の大きさ及び製造コストを減少できる。

図５は、他の実施形態に係る超広帯域通信装置の細部構成を示すブロック図である。

図５は、図１のガウスパルス生成装置を超広帯域（ＵＷＢ）通信に適用した超広帯域通信装置の構成を示す図である。図５に示す超広帯域通信装置でガウスパルスを生成する動作は、図１に示すガウスパルス生成装置でガウスパルスを生成する動作と実質的に同一であってもよい。これによって、図５では図１のガウスパルス生成装置の構成と重複する説明は省略する。

図５に示すように、超広帯域通信装置５００は、ディレイパルス生成部５０１、情報提供部５０２、振幅変調部５０５、及びガウスパルス生成部５０６を備える。ここで、情報提供部５０２は、第１レジスタ５０３、及び第２レジスタ５０４を含んでもよい。

ディレイパルス生成部５０１は、トリガー信号と論理ゲートを用いてデジタルパルスを生成する。

そして、ディレイパルス生成部５０１は、デジタルパルスを時間遅延してデジタルパルスのパルス幅が調整されたディレイパルスを生成する。

例えば、ディレイパルス生成部５０１は、パルス幅情報に基づいてデジタルパルスを時間遅延することで、デジタルパルスのパルス幅よりも広いか同一のパルス幅を有するディレイパルスを生成する。

このように、ディレイパルス生成部５０１は、ディレイパルスのパルス幅を調整することによって中心周波数を調整する。

例えば、中心周波数１０ＧＨｚで５個のディレイパルスを用いてガウスパルス１を生成し、中心周波数が６ＧＨｚでガウスパルス２を生成しようとする場合、ディレイパルス生成部５０１は、パルス幅情報に基づいてガウスパルス１に含まれたディレイパルスのパルス幅よりもガウスパルス２に含まれたディレイパルスのパルス幅が広くなるようにパルス幅を調整する。このように、中心周波数は、パルス幅調整によって１０ＧＨｚから６ＧＨｚに調整され得る。

言い換えれば、ディレイパルス生成部５０１は、ガウスパルス１に含まれたディレイパルスの個数よりもガウスパルス２に含まれたディレイパルスの個数が少なくなるよう、ディレイパルスの個数を調整して中心周波数を１０ＧＨｚから６ＧＨｚに調整してもよい。

情報提供部５０２は、ディレイパルスのパルス幅を調整するために用いられるパルス幅情報、及びディレイパルスの振幅を変調するために用いられる振幅情報を格納する。

例えば、第１レジスタ５０３は、ＦＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｗｏｒｄ）レジスタを用いてパルス幅情報を格納し、第２レジスタ５０４は、ＡＣＷ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｗｏｒｄ）レジスタを用いて振幅情報を格納する。

これにより振幅変調部５０５は、第２レジスタ５０４から入力された振幅情報に基づいて複数のディレイパルスそれぞれを互いに異なる倍率で振幅変調する。ここで、振幅変調部５０５は、振幅変調されたディレイパルスを結合した形状がガウスパルス形状になるようデジタルドメインで各ディレイパルスを振幅変調してもよい。

次に、ガウスパルス生成部５０６は、振幅変調されたディレイパルスを結合して超広帯域（ＵＷＢ）通信の周波数帯域のうち一部の周波数帯域に該当するガウスパルスを生成する。ここで、ガウスパルス生成部５０６は、ディレイパルス生成部５０１からのデジタルパルスを基準として振幅変調されたディレイパルスの同期を合わせた後、振幅変調された複数のディレイパルスを結合してもよい。

ここで、一部周波数帯域は、超広帯域通信の周波数帯域のうちＩＲ−ＵＷＢ（Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒａｄｉｏ−Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）スペクトルマスクで定義した周波数帯域を含んでもよい。例えば、ＦＣＣスペクトルマスクで定義した周波数帯域を用いる場合、ガウスパルス生成部５０６は、超広帯域通信の周波数帯域のうち帯域幅が５００ＭＨｚのガウスパルスを生成してもよい。

これによって、超広帯域通信装置は、周波数ドメインで超広帯域通信の全体周波数帯域３．１ないし１０．６ＧＨｚ（日本では３．４ないし４．８ＧＨｚ及び７．２５ないし１０．２５ＧＨｚ）のうち５００ＭＨｚの帯域幅を用いて送信信号を送信し、前記５００ＭＨｚの帯域幅を除いた残りの周波数帯域に信号を乗せないことによって低電力無線通信を提供する。ここで、送信信号は、ＩＲ−ＵＷＢ信号を含んでもよい。

以上、図５を参照して説明したように、超広帯域通信装置は、ディレイパルスのパルス幅を調整して中心周波数を調整する。これによって、超広帯域通信装置は、超広帯域通信の全体周波数帯域３．１ないし１０．６ＧＨｚ（日本では３．４ないし４．８ＧＨｚ及び７．２５ないし１０．２５ＧＨｚ）を一定帯域幅５００ＭＨｚを有する数個のチャネルに区分し、各チャネルに割り当てられた互いに異なる中心周波数を用いて送信信号を送信する。

そのため、超広帯域通信装置は、複数のユーザが送信信号を送信してもユーザ間の干渉が発生しない。例えば、ユーザ１はチャネル１を用いて通信し、ユーザ２はチャネル２を用いて通信し、・・・、ユーザＮはチャネルＮを用いて通信する。

ここで、一定帯域幅をＦＣＣで定義した５００ＭＨｚと説明したが、これは一つの実施形態に過ぎず、一定帯域幅は５００ＭＨｚ未満または５００ＭＨｚ以上であってもよい。

図６は、一実施形態に係る図１のガウスパルス生成装置でガウスパルスを生成する方法を示すフローチャートである。

図６に示すように、ステップＳ６０１において、ガウスパルス生成装置は、トリガー信号及び論理ゲートを用いてデジタルパルスを生成する。

ステップＳ６０２において、ガウスパルス生成装置は、デジタルパルスを時間遅延して複数のディレイパルスを生成する。

例えば、ガウスパルス生成装置は、パルス幅情報によりデジタルパルスを時間遅延することによってデジタルパルスのパルス幅よりも広いパルス幅を有するディレイパルスを生成する。ここで、ガウスパルス生成装置は、デジタルパルスのパルス幅よりも狭いか同一のパルス幅を有するディレイパルスを生成してもよい。

このように、ガウスパルス生成装置は、複数のディレイパルスそれぞれのパルス幅を調整することによって中心周波数を調整する。言い換えれば、ガウスパルス生成装置は、ガウスパルスに含まれる複数のディレイパルスの個数を調整して中心周波数を調整する。

次に、ステップＳ６０３において、ガウスパルス生成装置は、振幅情報に基づいて複数のディレイパルスの振幅を変調する。

一例として、ガウスパルス生成装置は、デジタルドメインで振幅情報により複数のディレイパルスを互いに異なる倍率で振幅変調する。ここで、ガウスパルス生成装置は、振幅変調されたディレイパルスを結合した形状がガウスパルス形状になるよう各ディレイパルスを互いに異なる倍率で振幅変調する。

例えば、振幅情報が各ディレイパルスの電流量を含む場合、ガウスパルス生成装置は、ディレイパルスの電流量に比例して各ディレイパルスを振幅変調する。言い換えれば、ガウスパルス生成装置は、電流量が高いほど高い倍率でディレイパルスの振幅を変調し、前記電流量が低いほど低い倍率でディレイパルスの振幅を変調する。

次に、ステップＳ６０４において、ガウスパルス生成装置は、振幅変調されたディレイパルスを結合してガウスパルスを生成する。

例えば、ガウスパルス生成装置は、１つのデジタル電力増幅器（ＤＰＡ）を用いて振幅変調されたディレイパルスを結合してもよい。ここで、ガウスパルス生成装置は、デジタルパルスを基準として振幅変調されたディレイパルスの同期を合わせた後、振幅変調されたディレイパルスを結合してもよい。

図７は、他の実施形態に係る図５の超広帯域通信装置でガウスパルスを生成する方法を示すフローチャートである。

図７に示すように、ステップＳ７０１において、超広帯域通信装置は、トリガー信号と論理ゲートを用いてデジタルパルスを生成する。

次に、ステップＳ７０２において、超広帯域通信装置は、デジタルパルスを時間遅延して複数のディレイパルスを生成する。

例えば、超広帯域通信装置は、パルス幅情報に基づいてデジタルパルスを時間遅延してもよい。それで、デジタルパルスのパルス幅よりも広いか同一のパルス幅を有するディレイパルスが生成されてもよい。

このように、ディレイパルスのパルス幅が調整される場合、ガウスパルスに含まれるディレイパルスの個数が調整され得る。これによって、超広帯域通信装置は、ディレイパルスのパルス幅またはディレイパルスの個数を調整して中心周波数を調整する。

例えば、中心周波数１０ＧＨｚのチャネル１を用いて送信されるガウスパルス１は５個のディレイパルスを含み、中心周波数が６ＧＨｚのチャネル２を用いて送信されるガウスパルス２を生成しようとする場合、超広帯域通信装置は、ガウスパルス１に含まれたディレイパルスの個数よりもガウスパルス２に含まれたディレイパルスの個数が小さくなるよう、ディレイパルスの個数を調整して中心周波数を１０ＧＨｚから６ＧＨｚに調整してもよい。

次に、ステップＳ７０３において、超広帯域通信装置は、デジタルパルスを基準として振幅変調されたディレイパルスの同期を合わせた後、振幅変調されたディレイパルスを結合することによってガウスパルスを生成する。

このとき、超広帯域通信装置は、振幅変調されたディレイパルスを結合して超広帯域（ＵＷＢ）通信の周波数帯域のうち一部の周波数帯域に該当するガウスパルスを生成する。ここで、一部周波数帯域は、超広帯域通信の周波数帯域のうちＩＲ−ＵＷＢスペクトルマスクで定義した周波数帯域を含んでもよい。例えば、ＦＣＣスペクトルマスクを用いる場合、超広帯域通信装置は、超広帯域通信の周波数帯域のうち帯域幅が５００ＭＨｚのガウスパルスを生成する。

図６及び図７を参照して説明したように、ガウスパルス生成装置と超広帯域通信装置は、ディレイパルスのパルス幅を調整して中心周波数を調整する。これによって、ガウスパルス生成装置及び超広帯域通信装置は、超広帯域通信の全体周波数帯域３．１ないし１０．６ＧＨｚ（日本では３．４ないし４．８ＧＨｚ及び７．２５ないし１０．２５ＧＨｚ）を一定の帯域幅５００ＭＨｚを有する数個のチャネルに区分する。それで、超広帯域通信装置は、複数のユーザが互いに異なるチャネルを用いて送信信号を送信するよう提供し、ユーザ間の干渉なしに通信を行う。ここで、一定帯域幅をＦＣＣで定義した５００ＭＨｚと説明したが、これは一つの実施形態に過ぎず、一定帯域幅は５００ＭＨｚ未満または５００ＭＨｚ以上であってもよい。

図８は、更なる実施形態に係る遅延ロックループを含むガウスパルス生成装置の細部構成を示すブロック図である。

図８におけるガウスパルス生成装置８００は、図１のガウスパルス生成装置１００に追加して遅延ロックループ、分配器をさらに備える。

図８に示すように、ガウスパルス生成装置８００は、ディレイパルス生成部８０１、分配器８０２、遅延ロックループ８０３、情報提供部８０４、振幅変調部８０５、及びガウスパルス生成部８０６を備える。ここで、ディレイパルス生成部８０１、情報提供部８０４、振幅変調部８０５、及びガウスパルス生成部８０６の動作は、図１のディレイパルス生成部１０１、情報提供部１０２、振幅変調部１０３及びガウスパルス生成部１０４の動作と実質的に同一であるため、その重複する説明は省略する。

分配器８０２は、ディレイパルス生成部８０１で生成したデジタルパルス（ＤＰ）が入力されて遅延ロックループ８０３にフィードバックする。例えば、デジタルパルスの中心周波数が１０ＧＨｚであり、ターゲット周波数が５００ＭＨｚである場合、分配器８０２はデジタルパルスの周波数を１／２０に周波数分配して５００ＭＨｚのデジタルパルスを出力する。

それで、遅延ロックループ８０３は、外部クロックを基準としてデジタルパルスのクロック誤差値を算出する。そして、遅延ロックループ８０３は、クロック誤差値を含む誤差情報をディレイパルス生成部８０１に伝達する。ここで、外部クロックは、位相ロックループまたはクリスタルなどの外部装置を用いて提供される正確な基準クロックを意味する。ここで、位相ロックループは分配器を用いて正確な外部クロックを提供する。

例えば、遅延ロックループ８０３は、外部クロックを基準としてデジタルパルスがａだけ速いかまたは遅いかを示すクロック誤差値を算出する。そして、遅延ロックループ８０３は、クロック誤差値を含む誤差情報をディレイパルス生成部８０１に伝達する。

それで、ディレイパルス生成部８０１は、誤差情報に基づいてデジタルパルスをより正確に時間遅延することで、ディレイパルス生成部８０１はより正確にパルス幅が調整されたディレイパルスを生成する。このように、ディレイパルス生成部８０１は、遅延ロックループを用いてパルス幅がより正確に調整されたディレイパルスを生成することによって、中心周波数をより正確に調整する。

振幅変調部８０５は、振幅情報により各ディレイパルスの振幅を変調する。

そして、ガウスパルス生成部８０６は、振幅変調されたディレイパルスを結合してガウスパルスを生成する。

以上の図８では、情報提供部８０４で振幅情報とパルス幅情報をディレイパルス生成部８０１にのみ伝達すると説明したが、これは一つの実施形態に過ぎず、情報提供部８０４は、振幅情報とパルス幅情報のうち少なくとも１つをディレイパルス生成部８０１、遅延ロックループ８０３及び振幅変調部８０５のうち少なくとも１つに伝達してもよい。

図９は、更なる実施形態に係る図８のガウスパルス生成装置でガウスパルスを生成する方法を示すフローチャートである。図９に示すように、ステップＳ９０１において、ガウスパルス生成装置はデジタルパルスを生成する。

ステップＳ９０２において、ガウスパルス生成装置は、外部クロックを基準としてデジタルパルスのクロック誤差値を算出する。そして、ガウスパルス生成装置は、クロック誤差値を含む誤差情報を生成する。

例えば、ガウスパルス生成装置は、外部クロックを基準としてデジタルパルスがａだけ速いかまたは遅いかを示すクロック誤差値を算出して誤差情報を生成する。

ここで、外部クロックは、位相ロックループまたはクリスタルなどの外部装置を用いて提供される正確な基準クロックを意味する。ここで、位相ロックループは分配器を用いて正確な外部クロックを提供する。

次に、ステップＳ９０３において、ガウスパルス生成装置は、誤差情報に基づいてデジタルパルスをより正確に時間遅延して複数のディレイパルスを生成する。

例えば、ガウスパルス生成装置は、パルス幅情報に基づいてデジタルパルスを時間遅延することによってパルス幅が調整されたディレイパルスを生成する。ここで、ガウスパルス生成装置は、誤差情報に基づいてａだけさらに遅くデジタルパルスを時間遅延してもよい。これによって、ガウスパルス生成装置はより正確にパルス幅が調整されたディレイパルスを生成する。

そして、ステップＳ９０４において、ガウスパルス生成装置は、振幅情報に基づいて各ディレイパルスの振幅を変調する。

ここで、ガウスパルス生成装置は、各ディレイパルスの電流量に応じて複数のディレイパルスの振幅を互いに異なる倍率で振幅変調する。

次に、ステップＳ９０５において、ガウスパルス生成装置は、振幅変調されたディレイパルスを結合してガウスパルスを生成する。

例えば、ガウスパルス生成装置は、１つのデジタル伝令増幅器を用いて振幅変調されたディレイパルスを結合してもよい。

今まで、図１ないし図９を参照してディレイセルを用いてディレイパルスのパルス幅を調整し、遅延ロックループ（ＤＬＬ）を用いてディレイパルスのパルス幅を調整する動作について説明した。ここで、ディレイセルは１つ以上の可変キャパシタ、１つ以上の抵抗、及び１つ以上のインバータのうち少なくとも１つを用いてディレイパルスのパルス幅を調整してもよい。そして、ディレイセルは複数のキャパシタをスイッチングしてディレイパルスのパルス幅を調整してもよい。

実施形態に係る方法は、多様なコンピュータ手段を介して様々な処理を実行するプログラム命令の形態で実現され、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読取可能な媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などのうち１つまたはその組合せを含んでもよい。媒体に記録されるプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計されて構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり、使用可能なものであってもよい。コンピュータ読取可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、光ディスクのような光磁気媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれてもよい。

上述したように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形が可能である。

したがって、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲だけではなく特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

１００、８００ ガウスパルス生成装置
１０１、２００、５０１、８０１ ディレイパルス生成部
１０２、５０２、８０４ 情報提供部
１０３、５０５、８０５ 振幅変調部
１０４、４０３、５０６、８０６ ガウスパルス生成部
２０１ 複数のＡＮＤゲート
２０２ 複数のディレイセル
２０３ 複数のＮＯＲゲート
２０４ パルス結合器
３００ ディレイセル
５００ 超広帯域通信装置
５０２ 情報提供部
５０３ 第１レジスタ
５０４ 第２レジスタ
８０２ 分配器
８０３ 遅延ロックループ

Claims (17)

1. 複数のディレイパルスを生成するディレイパルス生成部と、
   前記複数のディレイパルスそれぞれを振幅変調する振幅変調部と、
   前記振幅変調されたディレイパルスに基づいてガウスパルスを生成するガウスパルス生成部と、を備え、
   前記ディレイパルス生成部は、前記複数のディレイパルスそれぞれのパルス幅を調整して中心周波数を調整することを特徴とするガウスパルス生成装置。
2. 前記振幅変調部は、前記複数のディレイパルスそれぞれを互いに異なる倍率で振幅変調することを特徴とする請求項１に記載のガウスパルス生成装置。
3. 前記振幅変調部は、デジタルドメインでディレイパルスの電流量に応じて前記複数のディレイパルスそれぞれを振幅変調することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガウスパルス生成装置。
4. 前記ガウスパルス生成部は、１つのデジタル電力増幅器を用いて前記振幅変調されたパルスを結合することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のガウスパルス生成装置。
5. 前記ディレイパルス生成部は、遅延ロックループを用いて前記中心周波数を調整することを特徴とする請求項１に記載のガウスパルス生成装置。
6. 前記ディレイパルス生成部は、前記複数のディレイパルスの個数を調整して中心周波数を調整することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のガウスパルス生成装置。
7. 前記ガウスパルス生成部は、前記ガウスパルスに基づいたＩＲ−ＵＷＢ（Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒａｄｉｏ−Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）信号を提供することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のガウスパルス生成装置。
8. 複数のディレイパルスを生成するディレイパルス生成部と、
   前記複数のディレイパルスそれぞれを振幅変調する振幅変調部と、
   前記振幅変調されたディレイパルスに基づいて超広帯域通信の周波数帯域のうち一部の周波数帯域に該当するガウスパルスを生成するガウスパルス生成部と、を備え、
   前記ディレイパルス生成部は、前記複数のディレイパルスそれぞれのパルス幅を調整して中心周波数を調整することを特徴とする超広帯域通信装置。
9. 前記一部周波数帯域は、ＩＲ−ＵＷＢスペクトルマスクで定義した周波数帯域を含むことを特徴とする請求項８に記載の超広帯域通信装置。
10. 前記振幅変調部は、前記複数のディレイパルスそれぞれを互いに異なる倍率で振幅変調することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の超広帯域通信装置。
11. 複数のディレイパルスを生成するステップと、
    前記複数のディレイパルスそれぞれを振幅変調するステップと、
    前記振幅変調されたディレイパルスに基づいてガウスパルスを生成するステップと、を含み、
    前記複数のディレイパルスを生成するステップは、前記複数のディレイパルスそれぞれのパルス幅を調整して中心周波数を調整することを特徴とするガウスパルス生成方法。
12. 前記振幅を変調するステップは、前記複数のディレイパルスそれぞれを互いに異なる倍率で振幅変調することを特徴とする請求項１１に記載のガウスパルス生成方法。
13. 前記振幅を変調するステップは、デジタルドメインでデジタルパルスの電流量に応じて前記複数のディレイパルスそれぞれを振幅変調することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のガウスパルス生成方法。
14. 前記ガウスパルスを生成するステップは、１つのデジタル電力増幅器を用いて前記振幅変調されたパルスを結合することを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のいずれか１項に記載のガウスパルス生成方法。
15. 前記複数のディレイパルスを生成するステップは、遅延ロックループを用いて前記中心周波数を調整することを特徴とする請求項１１に記載のガウスパルス生成方法。
16. 前記複数のディレイパルスを生成するステップは、前記複数のディレイパルスの個数を調整して中心周波数を調整することを特徴とする請求項１１ないし請求項１５のいずれか１項に記載のガウスパルス生成方法。
17. 前記ガウスパルスを生成するステップは、前記ガウスパルスに基づいたＩＲ−ＵＷＢ信号を提供することを特徴とする請求項１１ないし請求項１６のいずれか１項に記載のガウスパルス生成方法。

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