JP2000106547A - Ｓｃｄｍａアップストリ―ム又は他のタイプのアップストリ―ムをアップストリ―ムとは異なるクロックレ―トを有するｍｃｎｓダウンストリ―ム又は他のタイプのダウンストリ―ムと同期させる装置及び方法 - Google Patents

Ｓｃｄｍａアップストリ―ム又は他のタイプのアップストリ―ムをアップストリ―ムとは異なるクロックレ―トを有するｍｃｎｓダウンストリ―ム又は他のタイプのダウンストリ―ムと同期させる装置及び方法

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    • H04L7/02—Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information
    • H04L7/033—Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information using the transitions of the received signal to control the phase of the synchronising-signal-generating means, e.g. using a phase-locked loop

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 位相がコヒーレントなアップストリームのク
ロックおよび搬送波信号を生成する双方向性通信システ
ム。 【解決手段】 MとNが整数の時二つのクロックレートを
比率 M／Nによって関連付ける。MCNSダウンストリーム
およびSCDMAのアップストリームを使用し、ダウンスト
リームにおいてMNCN時間スタンプ・メッセージを利用し
て、測距プロセスによってフレームのアラインメントを
設定する前に、RUフレームのオフセットを予測する。MP
EGパケットのヘッダがsyncメッセージと重なり合う事を
防ぐ事によって時間スタンプ・メッセージを挿入する低
ジッター方法により援助される。クロックのスリップ
は、アップストリームのクロック・サイクルを所定ダウ
ンストリームのクロックのインターバルに渡る計数によ
り検出され、検出された場合はRU送信機は停止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】技術分野 本願は、SCDMA送信機および受信機の詳細に関しては199
7年3月6日に公開されたPCT公開文献 WO97/08861の教え
る内容を引用文献として取り入れ、データトランスファ
のためにATMセルを使用するためのハイブリッドのファ
イバ同軸ケーブルの設備においてSCDMAを利用する装置
および方法に関しては1997年9月18日に公開されたPCT公
開文献 WO97/34421の教える内容を引用文献として取り
入れている。
【０００２】本発明は全てのメディアを介してのデジタ
ル通信の分野において、特にハイブリッドのファイバ同
軸ケーブル (HFC) 介してのデジタル通信の分野におい
て有意義である。
【０００３】
【従来の技術】ケーブルテレビシステムにおける新規技
術は、 加入者へのテレビ信号を提供するのと同じHFCメ
ディア上でインターアクティブな双方向性のデジタルデ
ータ通信を提供する。テラヨン・コミュニケーション・
システムズ(Terayon Communication Systems)は、SCDMA
(同期型符号分割多元接続、synchronous code division
multiple access)を利用して多数の信号源からのデジ
タルデータを多重化してHFC上で双方向に送信する事の
できるケーブルモデムを、1997年7月に最初に出荷し始
めた。このシステム(本願にあるPCT公開文献にて詳説。
本願にあるPCT公開文献は以降、単に該PCT公開文献と呼
ぶ場合もあり)においては、ダウンストリーム送信およ
びアップストリーム送信のフレームの間にギャップが存
在する。中央局(CU)から異なる距離にある異なる遠隔局
(RU)によって送信されるアップストリームにおいて同じ
フレーム番号間のフレーム同期を取る事はISI雑音の低
減にとって重要であった。これは、それぞれのRUから可
変遅延のバーカー符号をアップストリームに送信し、CU
のフレームの間のギャップの中央にバーカー符号が到着
するような遅延をそれぞれのRUに対し発見する事によっ
て達成された。測距とよばれる試行錯誤のプロセスによ
ってそれぞれのモデムに対して決定されるこの送信フレ
ーム・タイミング遅延は、その後かかるRUによって、以
降のアップストリームのフレームの送信のために利用さ
れる。 全てのRUは同じフレームに対してアラインメン
トを取る。
【０００４】ダウンストリームの同期は、ダウンストリ
ームの一つ一つのギャップの中でCUからRUへとバーカー
符号を送信する事によって達成する。このCUのバーカー
符号を検出したRUは、この情報を利用し、このCUのダウ
ンストリームのフレーム境界を決定する。このダウンス
トリームのバーカー符号はまた、ダウンストリームのチ
ップ・クロックを含むべく符号化されていて、全てのRU
がCUのマスターチップ・クロックに対して同期を取れる
ようになっている。タイムスロット0の間にダウンスト
リーム内でCUから送信される既知のパイロットチャネル
データ(SCDMA多重化はTDM挿入ストリーム上で行われる)
を利用する事によって、搬送波の復元を行いフレーム同
期をモニターし、キロフレーム情報を送信する。RU内で
のクロック復元は、ダウンストリームのバーカー符号に
アーリー・レイト・ゲーティング技術を利用する事によ
って行われる。以降の技術革新においては、パイロット
チャネルデータはフレーム・シーケンスデータおよびキ
ロフレーム・マーカー情報を送るためだけに利用され、
パイロットチャネルデータを利用して搬送波を復元する
事はなかった。復元されたダウンストリームのクロック
から搬送波の復元が行われるが、これは、CUにおいては
ダウンストリーム搬送波はダウンストリームのクロック
と位相がコヒーレントになるように生成されるからであ
る。バーカー符号がダウンストリームのフレームギャッ
プ内に到着する事はまた、それぞれのRUに対してレファ
レンスとして機能するし、これを基準として、アップス
トリームのフレーム同期を達成するために送信フレーム
・タイミング遅延が測定される。
【０００５】テレビ信号の伝達システムを介してのデジ
タル複合サービスの提供に利用されるスタンダードとし
て、MCNSが認められつつある。このスタンダードにおい
て、MACレーヤーのデータ・フレームは64-QAM変調また
は256-QAM変調されたMPEGパケットへと分解され、FEC符
号化の後に連続的な流れとしてダウンストリームに送ら
れる。FEC符号化には４つのレーヤーのプロセシングが
関わる：MPEGパケットは、MPEG パケット境界とはまっ
たく関係のないブロック境界を持つReed-Solomomブロッ
クへと分解され符号化される；インターリーバー(inter
leaver)は結果として生じる7ビットのシンボルを混ぜ、
時間的に連続的だったシンボルが最早連続的ではないよ
うにする；ランダム化器でインターリーバーの出力を受
け、擬似乱数的な順序にシンボルをスクランブルする；
トレリス(trellis、格子)符号化器が冗長ビットを幾つ
か加える。マスターチップ・クロックを運びフレーム境
界を知らせるバーカー符号をCUが送る事ができるギャッ
プは、ダウンストリーム・データには無い。MPEGパケッ
トのフレームに関係するダウンストリームのフレーム境
界は無いが、64-QAMにおいては、60個の R-S ブロック
の終端に付けられた42ビットのFECsyncトレーラーによ
って境界が定められたFECフレームが存在する。R-S ブ
ロックの1つは7ビットのシンボルを128個含む。このト
レーラーの最初の4つのシンボルには28ビットの特有なs
yncパターンが存在する。残りの14ビットはインターリ
ーバー・コントロールに利用する。トレーラーは、FEC
フレーム境界を見出すためにR-S 符号化器によって挿入
され、R-S復号器によって検出される。このFECと、MPEG
パケットがプロセスされるトランスポート・レーヤーの
間には、同期カップリングは存在しない。
【０００６】SCDMAのアップストリームは、全てのRU周
波数上で同期されていて、フレーム境界がCUにおいて時
間上でアラインメントが取られている事を要求する。こ
れを達成するためには、アップストリームがダウンスト
リームに同期されていなければならず、それぞれのRUか
らCUへの送信における伝播遅延はそれぞれのRUによって
異なる、という事実に対処するメカニズムが必要であ
る。SCDMAのアップストリームを、異なるクロックレー
トを持つダウンストリームへと再同期させる事の難しさ
は、様々な異なるスタンダードと様々な異なるクロック
レートが存在する事にある。さらに、デジタル再サンプ
リングによると同じダウンストリームの中でさえ、２つ
の異なるクロックレートが存在し得る。
【０００７】もしMCNSのダウンストリームあるいはIEEE
802.14のスタンダードなダウンストリームのように、
任意のクロックレートを持つダウンストリームと一緒に
SCDMAのアップストリームを使用するならば、以下のも
のが必要である： (1)ダウンストリームのクロックレートとアップストリ
ームのクロックレートの間の合理的な関係を保つ、PLL
あるいはデジタル再サンプラーを利用した方法； (2)迅速な測距のために往復遅延を測定できるようにす
るバーカー符号に取って代わるCUレファレンスを設定す
るために、時間スタンプ・メッセージを生成する回路； (3) 迅速な測距のために遅延予測の精度を改善すべく、
時間スタンプ・メッセージのジッター を軽減する回
路； (4)アップストリームのクロックのスリップを検出する
回路。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨 アップストリーム同期型CDMA多重化を利用したケーブル
テレビの設備のように、共有メディアを介してデジタル
データを双方向に送信するシステムの例を２つ、本願で
は説明する。この２つの例によつて代表するものの際立
つ特徴は、CUのマスター・クロックと双方ともに位相同
期されているアップストリームの搬送波とアップストリ
ームのチップ・クロックをRUにおいて生成する事であ
る。これらは、CUが送信するダウンストリーム・データ
から復元されたダウンストリームのシンボルのクロック
と位相が同期しているという意味において、位相が同期
されている。ダウンストリームのシンボルのクロック
は、CUのマスター・クロックと位相において同期してい
ると同時にアップストリームのチップ・クロックとは異
なる周波数を持つ。アップストリームのクロックをCUの
マスター・クロックへ同期させるか、もしくは少なくと
も位相がコヒーレントなようにし、位相がコヒーレント
なアップストリームの搬送波を復元されたダウンストリ
ームのクロックから生成する、という本発明のこの面で
の利点は、アップストリームのクロックと搬送波の位相
がCU内で局部的に生成されるクロックと搬送波信号とコ
ヒーレントになるので、アップストリームのクロックと
搬送波の復元回路をCUが必要としないという事である。
すなわち、アップストリームのクロックと搬送波はCUの
マスター・クロックと位相が同期されているので、復元
されたダウンストリームのクロックから作り出されたア
ップストリームのクロックと搬送波を利用して、それぞ
れのRUに対して適切な位相と振幅調節をRUの送信する既
知の前置データから求めた後に、アップストリームのデ
ータは、CUのマスター・クロックから生成されるアップ
ストリームのクロックと搬送波信号を利用して復調し多
重分離化する事ができる。CUにおいてはPLLが利用され
ているけれども、これはダウンストリームのクロック信
号を生成するように設定されている周波数か、ダウンス
トリームのシンボルのクロック周波数の整数倍の周波数
を持つマスター・クロック信号からアップストリームの
局部クロック信号を生成するために利用されている。す
なわち、最初の例によつて代表するものの際立つ特徴
は、一つの方向の送信に使用されるクロック周波数のた
めに直接的にまたは間接的に利用できるクロック 信号
を生成するためのマスター・クロック、および、もう一
方の方向の送信のために利用できる位相同期クロック信
号を生成するPLLまたはデジタル再サンプラーを持って
いる事である。すなわち、もしCUのマスター・クロック
がシンボルまたはビットのクロックレートであるクロッ
ク信号をダウンストリームのために生成する場合は、CU
のマスター・クロックにカップルされたPLLは、ダウン
ストリームのクロックレートと位相同期であるが、たと
えダウンストリームの周波数とは異なる周波数であって
もとしてもアップストリームの復号器の必要とする周波
数を持つ局部クロック信号を、アップストリームのチッ
プのクロックレートで生成する。PLLが生成するアップ
ストリームのクロック周波数は、M/Nという比率でもっ
てダウンストリームのクロック周波数に関係する。ここ
で、MとNは整数で、PLLはアップストリームのクロック
を生成するために、CUのマスター・クロックが生成する
ダウンストリームのクロック 周波数をM/Nの比率で倍増
する。またCUのマスター・クロックはアップストリーム
のクロックを生成する事においてこの逆も真であり、ダ
ウンストリームのクロックを生成するためにPLLはこの
クロックを整数MとNの比率で倍増する。
【０００９】上記の２つの例はアップストリームにSCDM
Aを、そしてダウンストリームにMCNSもしくはTDMAを利
用するけれども、本発明は、SCDMA回路のアップストリ
ームのチップ・クロックレートとは異なるけれども整数
の比率M/Nによって関連付けられている限りはどんなチ
ップ・クロック、シンボルのクロックまたはビットのク
ロックレートを持とうと、どんな種類のダウンストリー
ムの送信でも機能するように意図されている。ダウンス
トリームのデータが単一の信号源からのデータの単純な
流れであるか複数の信号源からの多重化された流れであ
るかにかかわらず、ダウンストリームのクロックレート
とアップストリームのクロックレートの一方が他方の整
数倍であるか、双方が整数同士の比率 M/N によって関
連付けられている限りは、本発明を利用する事ができ
る。
【００１０】また、ここに開示されるものは、測距を開
始する前にフレーム・アラインメントのオフセットをRU
に対して決定する事によって、引用文献として取り入れ
られているPCT公開文献の示す測距プロセスをより速く
できるシステムである。これは、通常はMCNSのダウンス
トリームに送られる時間スタンプ・メッセージを利用し
てCUのマスター・クロックに対してレファレンスを設定
し、CUのフレーム境界とRUのフレーム境界の間の時間オ
フセットを決定できるようにする事によって行われる。
これは、ダウンストリームのsyncメッセージが受信され
た時に、局部キロフレーム・カウンター・クロックをサ
ンプリングする事によって行われる。そしてRUのアップ
ストリームのキロフレーム境界のオフセットは式(5)に
従って計算され、RUのキロフレーム境界はこの計算結果
に従って調整される。それからバーカー符号を利用た測
距が実施され、精密なフレームのアラインメントが設定
される。
【００１１】RUのキロフレーム境界のオフセットの計算
は、syncメッセージが低いジッターでCUから到着すれば
より正確になる。syncメッセージの挿入時間を調整し、
MPEGパケットの ヘッダ にまたがらないようにし、FEC
フレームの同じ場所に常に挿入されるようにする装置お
よび方法が示されている。
【００１２】SCDMAをアップストリームに利用する実施
例においては、符号のアラインメントのずれはISIを生
じさせ、他のRUからのデータの受信と干渉する。これ
は、位相がコヒーレントになるように復元されたダウン
ストリームのクロックから合成されたアップストリーム
のクロックの間のクロックのスリップによって生じる。
クロックのスリップ検出器は復元されたダウンストリー
ムのクロックによってあらかじめ決定されたインターバ
ルの間に、アップストリームのクロック・サイクルを計
数し、サービス・ルーチーンに計数値を読み取らせるイ
ンターラプトを生成し、そしてそれを予期された計数値
と比較し、もしも35ナノ秒以上のスリップが検出された
場合はRUの送信機を止め再同期を取る試みをする。
【００１３】さらに開示するものは 802.14またはMCNS
システムのミニスロットの環境において使用されるよう
に適用されたSCDMAのRUのアップストリーム送信機の好
ましい形態である。この送信機はアップストリームのAP
DU(パリティーを持つATMパケット)をプログラム可能な
大きさのリード・ソロモン (Reed-Solomon)ブロックへ
と分解し、ヘッドエンドのコントローラーからのインス
トラクションに全て従ってプログラム可能な数のエラー
検出ビットと訂正ビットとともに符号化する。符号化さ
れたブロックはインターリーブされ、TCレーヤーのプロ
セスからミニスロットのアサインメントが受信された時
にリリースできるようにバッファーに入れておく。TCレ
ーヤーのプロセスはヘッドエンドのコントローラーのプ
ロセスからダウンストリームのメッセージにあるミニス
ロットのアサインメントを受信する。RUにあるミニスロ
ットのカウンターは、RUのミニスロット・カウンターが
最初のアサインメントを受けたミニスロットの計数値に
到達した時にデータがバッファーからCDMAの拡散回路に
リリースされるように、測距プロセスによってあるオフ
セット値を持たされている。このタイミングは、CUのミ
ニスロットの境界に対してアラインメントが取れた状態
で到着するようになっている。バッファーからリリース
されたこのデータは情報ベクトルへと分解される。それ
ぞれのベクトルは、符号ブックにある符号の数と等しい
数のエレメントを持っている。符号の数はヘッドエンド
のコントローラーからのインストラクションに従ってプ
ログラム可能である。それぞれのエレメントはチップで
ある。チップのレートはヘッドエンドのコントローラー
のプロセスからのインストラクションに従ってプログラ
ム可能である。アサインメントを受けたミニスロットへ
とマップされた符号に対応するチップのみにデータを入
れる。全てのRUとCUは、符号のミニスロットへのパーマ
ネントなマッピング情報をルックアップ・テーブルに記
憶している。情報ベクトルはプログラム可能なトレリス
符号化変調器によってトレリス符号化される。変調の種
類はヘッドエンドのコントローラーからのインストラク
ションに従ってプログラム可能である。トレリス 符号
化は動作を止める事ができる。こうして情報ベクトルは
周波数帯域を符号マトリックスを使ったマトリックス積
算によって拡散され、フレーム化回路はこの結果ベクト
ルを縦に繋げ、８個のシンボルから成るフレームの後に
プログラム可能な大きさを持つギャップが１つ続くよう
にする。ここで、それぞれの結果ベクトルは１つのシン
ボルである。プログラム可能な プリ・エンファシス・
フィルタは、トレーニング・プロセスによって設定され
たタップのウエートに従って周波数帯域を調整する。多
位相送信フィルタはサンプルのレートを増し、それぞれ
のイメージのバンド幅を６mHzに制限し、ゲインの微妙
なコントロールをする。それからプログラム可能な周波
数トランスレーターはチップをサンプリングのレート周
波数で正弦波上へとQAM変調し、デジタルデータをアナ
ログ信号へと変換し、望まれるアップストリーム周波数
を持つRF信号をを得るためにこの周波数をプログラム可
能なレファレンス周波数と混合する。最終段のプログラ
ム可能なパワーアンプが大まかなパワー・コントロール
を行う。
【００１４】またさらに開示するものは、フレーム/ミ
ニスロット アラインメント、チャネル・イコライゼイ
ションおよびパワー アラインメントを達成するため
の、802.14およびMCNS 環境に適用された測距トレーニ
ング・プロセスである。CUはギャップを番号で指定し、
ダウンストリームの測距勧誘を送りだす。このギャップ
の間に測距を必要とするRUが測距情報を送るわけであ
る。アップストリームのフレームとギャップには番号が
付けられていて、どのフレームがどのミニスロットの番
号に対応するかに関しての、全てのRUとCUに知られてい
るマッピング情報が存在する。それぞれのRUは16個のチ
ップを持つバーカー符号１つからなる"開始ビット"１つ
で始まる、バーカー符号からなる17個のギャップを持つ
シーケンスを送る事によって返事をする。"開始ビット"
の後には、オン・ビットまたはオフ・ビットからなる16
個のギャップが続く。ここで、オン・ビットとは、その
間にバーカー符号が送られる１つのギャップとして定義
され、オフ・ビットとはその間にバーカー符号が送られ
ない１つのギャップとして定義される。この16個のギャ
ップの丁度50%には、特有で一時的なIDシーケンスの順
番でバーカー符号が入れられている。ギャップはCUの時
間ベースではなく、RUのミニスロット／フレーム／ギャ
ップの計数する時間ベースをレファレンスとする。もし
もRUがギャップにうまく当てた事を示す返事のメッセー
ジが受信されない場合は、RUは自分のオフセットの値を
チップ４個分調整し、次の測距の勧誘を待つ。このプロ
セスは１つの最初のパワーレベルで行われる。もしも１
つのフレーム全ての分まで徐々に増やしていってもギャ
ップにうまく当たらない場合は、パワーレベルを一段階
増加してオフセットを初めから再び増加し始める。
【００１５】RUがギャップをうまく当てた時には、CUは
このことを検出し、その旨を示すダウンストリームへの
メッセージを送る。もしも２台以上のRUが同じギャップ
を当てた場合は、衝突メッセージが送られ、かかるRUは
衝突解決プロトコルを実行する。この衝突解決プロトコ
ルでは、一部のRUが測距する試みを一時的に停止する。
１つのRUが測距に成功した後に、CUはトレーニングの勧
誘をそのRUに送る。そうするとこのRUは既知の符号に関
する既知のデータを送る事によってトレーニング・プロ
セスを実行する。こうしてCUは、もしオフセットの微調
整が必要であるならどんな微調整が必要であるか決定
し、タップ係数がチャネルのイコライゼイションを可能
にするような値になるようにアダプティブ・フィルタを
設定する。またトレーニングのインターバルの間にCU
は、トレーニング中のRUからの符号が他のRUからの符号
と同じパワーレベルでCUに到着するようなパワーレベル
を決定する。タップ係数、パワーレベル、オフセットの
全ての微調整はダウンストリームのRUに送り、その送信
機を調整できるようにする。それからCUは48ビットのMA
Cアドレスを要求するメッセージをダウンストリームに
を送り、RUはそれに返事を出す。
【００１６】
【発明の実施の形態】好ましい実施例と代替の実施例の
詳細な説明図１を参照すると、ダウンストリームとアッ
プストリームのデジタル通信双方に、ダウンストリーム
とアップストリームのクロックレートが同じで、ダウン
ストリームのクロックとアップストリームのクロック双
方の位相がコヒーレントなSCDMAを使うシステムのブロ
ック・ダイアグラムが示されている。図１の実施例を図
２の実施例と比較すると、図２の実施例ではダウンスト
リームのクロックとアップストリームのクロックが異な
るレートであり、図１の実施例のCUまたはRUにおいては
レートを変換するPLLが存在しない事が分かる。これら
のレート変換PLL(つまりデジタル再サンプラー)は、ダ
ウンストリームの異なる周波数のクロックから位相がコ
ヒーレントなアップストリームのクロックを生成するた
めに利用されている。
【００１７】図 1、図 2、図 4、図13の全ての実施例に
おいて、CUにあるマスター・クロック10は、CUとRU双方
に対する全ての同期情報の源としての機能を果たす。簡
素化のために測距回路とトレーニング回路の殆どは図
1、図 2、図 4の実施例には示されていない。しかし、
図13の送信機と図24の受信機においてこれらの機能を達
成するために示されているものと同じ回路でよい。図 1
と図 2 での新規性とは、位相がコヒーレントなアップ
ストリームのクロックと、CUのマスター・クロックと位
相がお互いにコヒーレントで、復元されたダウンストリ
ームのクロックから合成された搬送波信号を使っている
事である。また、新規性におけるこの点は図４の実施例
にも存在するが、同時に図４の実施例ではさらに３つの
新規な点を持つ回路がある。MCNSまたは802.14の時間ス
タンプからの、測距前のRUのオフセット計算、時間スタ
ンプ・メッセージを低いジッターで挿入する方法と装
置、そして、アップストリームが同期を失った事を検出
するためのクロックのスリップ検出器、である。
【００１８】図１において、周波数積算回路12はライン
14上のクロック周波数を４倍にして、ライン16上の16x
チップ・クロック信号を生成する。局部クロック信号は
SCDMA変調器18によって、ライン20で受信されるダウン
ストリーム・データを多数のシンボルからなるダウンス
トリームのフレームへと多重化するために利用される。
それぞれのシンボルは、ライン22上の中間周波数で多重
QAM変調されたチップからなる。積算器24はライン14上
のマスター・クロック信号からシンセサイザー28によっ
て生成されるライン26上のダウンストリーム搬送波を利
用して、バス22上の信号をダウンストリームの周波数バ
ンドのRF周波数と混合する。フィルタ (図示せず)を使
って不要なサイドバンドを取り除く。それから、変調さ
れた搬送波は共有メディア30上で送信される。
【００１９】RUにおいて、共有メディア30上の信号は、
PLLの形態を取り得る２分クロック除算器回路 41から生
成されるライン39上の局部クロック信号からシンセサイ
ザー38によって生成されるライン40上の同期されている
局部搬送波を利用して復号器32によって復調される。従
ってライン40上の局部ダウンストリーム搬送波は、CUの
マスター・クロックと位相がコヒーレントなライン43上
の復元されたダウンストリームのクロックから生成され
る。クロック・ステアリング信号は、SCDMA復号器36に
よって検出されるダウンストリームのバーカー符号から
生成される。SCDMA復号器は、ライン43上の復元された
マスター・クロック信号から２倍周波数クロック積算器
回路44によって生成されるライン42上の局部クロックを
利用する。復元されたダウンストリーム・データはライ
ン46上の出力される。
【００２０】アップストリームの送信はチップ・クロッ
クを利用し、また、アップストリームの搬送波はライン
43上のマスター・クロック信号から作り出される。２分
カウンター41はライン39上の局部クロック信号を生成
し、この局部クロック信号はもう１つのシンセサイザー
50によってライン52上のアップストリームの搬送波を生
成するために利用されている。２倍PLL44がライン42に
出力するチップ・クロックは、ライン58上のアップスト
リームのデータを変調器 60にカップルされたライン56
上の多数のチップからなる多数のシンボルへと符号分割
多重化するために、RUのSCDMA変調器54によって利用さ
れる。ライン26上のダウンストリームの搬送波とは異な
る周波数を持つ、結果として生じる変調されたアップス
トリームの搬送波は共有メディア30へと送り出される。
【００２１】CUにおいては、それぞれのRUによって使用
されているアップストリームの搬送波に対して同期され
ているライン64上の同期された局部搬送波を生成するた
めに、もう１つのシンセサイザー62はライン14上のマス
ター・クロック信号を使用する。 それぞれのRUによっ
て伝播遅延が異なるので、ライン64上の局部搬送波は、
ライン66上の位相訂正信号によってそれぞれのRUからの
信号の受信に対して位相を調整する。ライン66上の位相
および振幅訂正信号は、アサインメントを受けたタイム
スロットの間にそれぞれのRUによって送信される既知の
前置データから復調されたライン69上のデータから、SC
DMA復号器 68によって生成される。それぞれのRUによる
QAMデータに対する位相および振幅訂正はメモリーに記
憶されている。シンセサイザーは、現在受信されている
RUのアップストリームの搬送波と周波数および位相にお
いて同期されている、局部のアップストリームのライン
64上の搬送波信号を生成する。この局部搬送波は、ライ
ン69上のベースバンド信号を生成するために、共有HFC
または同軸30から受信される信号を復調するために復号
器72によって利用され、ライン69上のベースバンド信号
は、ライン74上の復元されたアップストリームのデータ
を生成するために、SCDMA復号器68によって多重分離化
される。CUのマスター・クロック10から作り出された局
部のアップストリームのライン16上のチップ・クロック
は、アップストリームのデータを多重分離化するため
に、SCDMA復号器68によって利用されている。
【００２２】バス66上の訂正ファクター信号は、CUモデ
ムにおけるそれぞれの個々のRUに対する同期を達成する
１つの方法をを表すに過ぎない。もう１つの方法は、こ
こに引用文献として取り入れてあるPCT公開文献に記載
されているように、CU受信機においてスライサー・エラ
ー／回転増幅器の組み合わせを利用する事である。
【００２３】SCDMA回路は変調器とか復号器と呼ぶが、
より正しくは多重化器そして多重分離化器と呼ぶべきも
のである。
【００２４】図１におけるアップストリーム回路および
ダウンストリーム回路は、この図ではSCDMA多重化され
いるように示されているが、図１によって例として表す
ものはこれよりも広範囲のものである。具体的には、既
知のいかなる形の時間分割多重化回路または符号分割多
重回路でも、図１のSCDMA多重化回路およびSCDMA復多重
化回路の代りとできる。本願出願者が新規であると信じ
る主な特徴は、CUのダウンストリームのクロックをCUの
マスター・クロックから位相がコヒーレントであるよう
に生成し、CUのマスター・クロックと位相がコヒーレン
トになるように、RUにおいてダウンストリームのクロッ
クを復元し、それを利用してアップストリームの搬送波
とクロックを生成する事により、CUアップストリームの
クロック復元回路がなくても済むようにした事である。
アップストリームのためのクロック復元回路と搬送波復
元回路が、このようにする事によってCUにおいては必要
なくなる。これは、局部的に生成されるクロックおよび
CUのマスター・クロックから生成される搬送波信号を利
用して行われる。RUによって送信されたQAM点での位相
エラーおよび振幅エラーは、チャネルに支障が起きた
り、それぞれのRUからのCUへの伝播遅延がそれぞれのRU
に固有である事によって生じる、CUにおいて局部的に生
成される、対応する信号に対するそれぞれのRUのクロッ
クと搬送波の位相差によって生じる。これらのエラー
は、ここに引用文献として取り入れられたPCT公開文献
において記載されたスライサー／回転増幅器の組み合わ
せによって訂正される。
【００２５】図２では、整数MとNからなる比率 M/Nによ
ってクロックレートが関連付けられるかぎりは、異なる
クロックレートを持っているダウンストリーム信号にア
ップストリーム信号のクロックレートを同期できるシス
テムのブロック・ダイアグラムが示されている。図１の
実施例と同様に、図２の実施例はアップストリームのク
ロック復元回路をCUが必要としないという利点を持って
いる。図２の実施例は図１の表す実施例が代表するもの
の一部を表し、これら全ての実施例は、ダウンストリー
ムのクロックとアップストリームのクロックが異なるレ
ートであるにも関わらず、CUのマスター・クロックと位
相がコヒーレントな、CUとRU双方におけるダウンストリ
ームのクロックとアップストリームのクロックの生成を
コントロールするために、CUにおけるマスター・クロッ
クを利用する事によって特徴付けられる。図２において
は、CUにおけるこの単一のマスター・クロック信号はラ
イン80上にあり、下記の式(1)によって4 x Fds として
表される。ここでFdsはダウンストリームのシンボルの
レートである。このシンボルのレートは、シンボルがラ
イン92上においてミクサー94へと出力するレートである
(アップストリームのSCDMA送信においては、それぞれ
のフレームは３つシンボルからなり、それぞれのシンボ
ルは複数のチップからなるので、ライン92上のダウンス
トリームのシンボルは、MCNSのダウンストリームと他の
実施例においてRUのライン109上のチップと同等であ
る。アップストリームとダウンストリームでの「シンボ
ル」に関するこの用語に関する小さな違いが混乱を招か
ない事を望む。ダウンストリームの変調器86がMCNSスタ
ンダードを実施し、64-QAM (クロック82)または256-QAM
(クロック 84)変調をする事ができる実施例を例示する
ために、82と84の２つのマスター・クロックはそれぞれ
異なるクロックレートで示されている。多重化器88はど
ちらのクロックの信号がライン80に結合されるかを選択
する。
【００２６】ダウンストリームの変調器86は、ライン90
上のダウンストリーム・データを受信する事ができ、送
信すべきシンボルで、既知の変調方法を利用してシンセ
サイザー98が生成するダウンストリームの搬送波をデー
タで変調するシンボルを複数個生成するべく、このデー
タをプロセシングする事ができる従来の変調器ならどん
なものでもよい。さらに、もし多数の信号源からのダウ
ンストリーム・データを別々にしておく必要がある場合
や、または単一の信号源からのダウンストリーム・デー
タがあたかも複数の仮想チャネルが存在するかのごとく
異なる時か、もしくは同時に複数のRUの内から選ばれた
幾つかのRUへと送る必要があり、それぞれの仮想のチャ
ネルがCUとただ１つのRUとの間にある場合は、ダウンス
トリームの変調器 86は時間分割多重方式または符号分
割多重方式の既知の任意の形の多重化回路も含む。例え
ば、もしも多数の信号源からのデータをそれぞれのRUへ
と送信する必要のある場合は、 時間分割多重化を利用
でき、異なるタイムスロットをそれぞれの信号源に割り
振り、ある特定の信号源からのデータを必要とするRUは
かかる信号源に割り振られたタイムスロットのみに信号
を探知する。または、もしも全てのRUが同じ信号源か
ら、もしくは特定の幾つかの信号源からのデータを同時
に必要とする場合は、特定の拡散符号それぞれのRUに割
り振り、ダウンストリームに向けてそのRUにのみ送信さ
れるデータの周波数帯域を、そのRUに割り振られた符号
で拡散するようにできる。ダウンストリームのデータか
ら成されるライン92上のシンボルは多重化されているか
どうかにかかわらずミキサー 94へ入力される。ミキサ
ー 94は共有送信メディア30上で送信される１つまたは
それ以上の搬送波信号の１つまたはそれ以上の特徴を、
このシンボルを使ってコントロールする。ミクサー 94
はシンセサイザー 98からライン96上で１つまたはそれ
以上の搬送波信号を受信する。このシンセサイザーはCU
のマスター・クロックから作り出されたライン100上の
クロック信号を利用し、ライン96上の搬送波を生成し、
ダウンストリームの搬送波やライン96上の搬送波がライ
ン80上のマスター・クロック信号と位相同期するように
する。
【００２７】ライン100上のクロック信号はチップのク
ロックレートの４倍の周波数を持つが、これは好ましい
ダウンストリーム変調器86の構造によって決まる単に設
計上の選択である。この好ましいダウンストリーム変調
器は、MCNS変調器である。チップのクロックレートは、
アップストリームのそれぞれのRUのSCDMA変調器107がミ
クサー 111へライン109上でチップを出力するクロック
レートである。 このライン100上のクロック信号は、ア
ップストリームのチップのクロックレートの16倍の周波
数を持つライン102上のクロック 信号から、４分カウン
ター104によって作り出されたものである。
【００２８】アップストリームのチップのクロックレー
トの16倍の周波数であるライン102上のクロック信号
は、CUにあるライン80上のマスター・クロック 信号か
ら位相ロック・ループ(以降、PLL)106によってM/Nの関
係に従って作り出される。位相がコヒーレントでダウン
ストリームのクロックに対してM/Nで表される周波数関
係を持つ(MとNは整数)アップストリームのクロックは、
また、デジタル再サンプラーによって生成する事ができ
る。ここでライン80上のクロック信号を 4 x Fdsと呼び
ライン102上のクロック信号を16 x Fchipと呼ぶとする
と、PLL 106によって作り出されるこの２つのクロック
信号の間の関係は次のように表される：
【００２９】
【数１】
【００３０】ここでクロック周波数 16*Fchip はthe n
eeds of a CUのアップストリームSCDMA復号器108とクロ
ック信号 4*Fds の必要性によって決定される設計上の
選択であり、ダウンストリームのシンボルのクロックレ
ート Fdsの４倍である。
【００３１】ここでFchip はSCDMA送信のためのアップ
ストリームのチップのクロックレートである。
【００３２】ここでMとNは、ダウンストリームのシンボ
ルのクロックレートFdsとアップストリームのチップの
クロックレート Fchipの間の望まれる関係によって決定
される整数である。ここで、利用されているダウンスト
リームのシンボルのクロックレートのそれぞれの異なる
ものに対し、異なる組の整数を利用してアップストリー
ムのチップのクロックレートを作り出す。またここで、
MとNの値は、 PLL チップの構成によって制限されてい
る(MとNはまたタイミングの復元のためにデジタル・リ
サンプリングを利用するダウンストリーム復号器への移
行を可能にするように制限されていてもよい)。そして
ここで、クロック 周波数 4 *Fds の４倍という事は、
ダウンストリーム変調器 86の構成の詳細によって決定
される設計上の選択である。
【００３３】ライン102上の16*Fchipの信号はSCDMA復号
器108のクロック入力にカップルされていて、アップス
トリームのデータの多重分離化の同期を取るために利用
されている。これが上手く行くのは、RUがダウンストリ
ームのシンボルのクロックを復元し、そのアップストリ
ームのチップ・クロックをシンボルのクロックの位相と
同期されるように生成するからである。RUにあるSCDMA
のアップストリームの変調器107とSCDMAのアップストリ
ームの復号器108は、好ましい実施例においては、ここ
に引用文献として取り入れられたPCT公開文献 (以降、P
CT公開文献)に開示されるSCDMA回路の実施例のどれでも
良いし、あるいはPCT公開文献に記載されている測距プ
ロセスと、もし使われているならここに記載されたオフ
セットの計算プロセスと整合性のある他の従来技術のCD
MA回路のどれでも良い。加えて、アップストリームの変
調器107はいかなる従来技術の時間分割多重化回路を含
んでも良いし、または、もしRUが１つしかなければ多重
化回路はまったくなくても良い。RUが１つしかない場合
はアップストリームの変調器は、どんな従来技術の変調
方式を使ったどんな従来技術のデジタルデータ送信機で
も良く、CUのマスター・クロックと位相の同期が取れて
いる復元されたダウンストリームのクロック信号から、
CUのマスター・クロックと位相の同期が取れているよう
に生成されるアップストリームの搬送波とクロックを使
っている事が新規なところである。
【００３４】アップストリームのSCDMA QAMによって変
調されたデータの検出と、ベースバンド信号への変換
は、ライン100上のクロック信号からシンセサイザー114
によって生成されるライン116上の搬送波を利用して、
ミクサー112によって実行される。ライン100上のクロッ
ク信号はライン80上のマスター・クロック信号と位相が
コヒーレントなので、ライン116上の搬送波はCUのマス
ター・クロックと位相がコヒーレントになる。RUはRUの
アップストリームの搬送波を復元されたダウンストリー
ムのシンボルのクロックから生成し、ダウンストリーム
のシンボルのクロックはCUのマスター・クロックと位相
がコヒーレントなので、アップストリームの搬送波はま
た、CUのマスター・クロックと位相がコヒーレントにな
る。
【００３５】CUのSCDMA復号器のアップストリームのデ
ータを低いエラー率で復元するためには、フレームが同
期されているか、ミニスロットのフレーム境界が同期し
ていなければならないし、チャネルの支障やそれぞれの
RUにとっての伝播遅延の相違によって生じる送信された
位相空間の点における位相のエラーおよび振幅のエラー
に対する訂正をしなければならない。 フレームの同期
またはミニスロット境界の同期は、PCT公開文献に記載
されているSCDMAのダウンストリームのための測距プロ
セス、または802.14の測距プロセス、または図23に記載
されている802.14システムまたはMCNSシステムのような
ミニスロット環境における測距プロセスによって達成す
る事ができる。フレームの同期またはミニスロット境界
の同期とは、 RUがある番号を持つデータのフレームま
たはミニスロットを送信する時に、そのフレームまたは
ミニスロットの境界が同じ番号のフレームまたはミニス
ロットの境界と時間においてアラインメントの取れた状
態でCUに到着するように、RUに対して適切なオフセット
が決定される事を意味する。それぞれのRUからの位相空
間の点における位相と振幅のエラーは、PCT公開文献に
記載され図24に示されているCUのSCDMAのアップストリ
ーム復号器の内部にスライサー・エラー／回転増幅器ル
ープを利用する事によって訂正する事ができる。
【００３６】図１の実施例に議論を戻すが、図１および
図2でのライン120上のコントロール信号は、図24に記載
されているスライサー／回転増幅器回路、または、ライ
ン116上の局部搬送波信号の位相と振幅をそれぞれのRU
の信号と適合するように、そのRUのチップ時間(割り当
てられたミニスロットおよび対応する割り当てられた符
号に対応する)の間に変え、位相と振幅のエラーをなく
すようにする代替方法を象徴するためのものである。
【００３７】幾つかの実施例におけるアップストリーム
の変調器107は、ダウンストリームがSCDMAである時に
は、ここに引用文献として取り入れられたPCT公開文献
に記載されているSCDMA変調器である。もう１つの実施
例では、RUのSCDMA変調器とCUのSCDMA復号器は、図13の
送信機の実施例や図24の受信機のようにSCDMAダウンス
トリームを持たずにミニスロットを利用するために適用
されてにる。TDMAによって多重化されていたり、または
RUが１つの場合でアップストリームは多重化されていな
いような代替の実施例においては、位相および振幅の訂
正は回転増幅器を利用している図24に関して記述するの
と同じように行う事ができるが、特定のRUに関する訂正
はそのRUからのデータを受信するタイムスロットの間の
みに実施される。
【００３８】スライサー／回転増幅器は使用しないが同
期的検出は利用する代替の実施例においては、それぞれ
のRUに固有の位相および振幅の訂正はバス120上の信号
を介して局部的に生成されているアップストリームのラ
イン116上の搬送波に対して行われる。局部のCUアップ
ストリームのライン116上の搬送波位相の調節は、可変
遅延ラインを利用してを達成する事ができる。振幅調節
はスケーリング増幅器によって行う事ができる。
【００３９】RUのアップストリームの搬送波は復元され
たダウンストリームのクロックから生成されるので、CU
のマスター・クロックに対して位相がコヒーレントであ
る。それぞれのRUにおけるシンセサイザー117は、同じ
周波数であるが位相が90度異なる２つのアップストリー
ムの搬送波をライン119上に生成する(双方向のトラフィ
ックが既知のFDMA技術によって別々になるように、アッ
プストリームの搬送波の周波数がダウンストリームの搬
送波の周波数と異なるようになっている)。これら２つ
の搬送波はまたライン80上のCUのマスター・クロック信
号と位相がコヒーレントで、なぜならライン121上の復
元されたダウンストリームのシンボル・クロックから生
成されたそれぞれのRUのクロック信号から生成され、復
元されたダウンストリームのシンボル・クロックそのも
のは、ライン80上のCUのマスター・クロック 信号と位
相がコヒーレントだからである。これら２つの搬送波
は、SCDMA変調器107によりライン109上のチップの出力
をQAM変調する為に利用されている。SCDMA 復号器108の
回路は、ペイロード・データを送信するにあたりそれぞ
れのRUによる既知の前置データの送信中に検出されるス
ライサー・エラーに基づいて、それぞれのRUに対しライ
ン120上の振幅および位相訂正信号を生成する。これら
のスライサー・エラーは、バス120上のそれぞれのRUの
振幅および位相訂正エラー信号を生成するのに利用され
ている。これらエラー信号は、シンセサイザー114が共
有メディア30でのチャネルの支障および、それぞれのRU
からCUへそれぞれのQAM 位相空間点で送信される時の異
なる伝播遅延に起因する、それぞれのQAM点での振幅お
よび位相シフトを訂正するためのライン116上の局部搬
送波信号を調整するのに利用されている。
【００４０】好ましい実施例として、マスター・ダウン
ストリーム・シンボル・クロックはRUで復元され、デー
タをアップストリームに送信するのに利用されている。
アップストリームのペイロード・データ送信は、既知の
前置データの送信に先導される。それぞれのRUからの前
置データは、CUのSCDMA復号器108の回路がそのRUのバス
120上の振幅および位相エラー訂正要素を生成するのに
利用されている。RUからの信号は、その後チャネルの支
障とCUのマスター・クロックと位相がコヒーレントなラ
イン116上の局部搬送波の遅れにより引き起こされた位
相および振幅エラーに調整されたバス116上の局部搬送
波を利用して復調される。RUからのアップストリームの
データは、アップストリームのチップ・クロックと位相
がコヒーレントに位相調整されたCUのマスター・クロッ
クを利用して多重分離化される。
【００４１】それぞれのRU送信に影響を及ぼしている遅
れおよびチャネルの支障による検出のプロセスでの位相
および振幅エラーは、その前置データからのRUについて
発展した位相および振幅訂正要素を利用して除去または
減少させられる。したがって、それぞれのRUがデータを
送信するのに利用されているクロックおよび搬送波を復
元する為に、CU受信機において継続的なトラッキング・
ループは必要としない。
【００４２】この単一のマスター搬送波およびマスター
・クロックのコンセプトと、以下に示す測距プロセスに
提供されるフレーム同期は、利用される符号化、多重化
または変調の様式に関わらず、いかなる双方向性のデジ
タル・データ伝達通信システムにおいても有意義であ
る。さらに、ここに引用文献として参照されているPCT
公開文献に教示されているイコライゼーションおよびパ
ワー・アラインメントのプロセスによる改善された情報
量とより低いエラーのレートは、また、利用される符号
化、多重化または変調の様式に関わらず、いかなる双方
向性デジタル・データ伝達通信システムにおいても有意
義である。このようなシステムに利用できる多重化の種
類としては、CDMA、TDMA、逆フーリエ、DMT、または正
弦および余弦信号等の信号源からのデータの個別チャン
ネルそれぞれを符号化する為に利用される、直交信号を
持つ他のシステムである。
【００４３】RUにおいては、ダウンストリーム信号を受
信する為、ミキサー130が、ライン132上の局部搬送波を
利用して共有メディア30からの信号を復調する。局部搬
送波は、周波数が4 x Fchipであるライン121上のクロッ
ク信号からシンセサイザー134により、CUのライン80の
マスター・クロック信号と位相がコヒーレントに生成さ
れる。このライン121のクロック信号は、CUのPLL 106と
同一のPLL136の出力信号を受信する、４分カウンター 1
34により生成する。このPLLは、16 x Fchipでかつライ
ン138の4 xFds (ダウンストリーム シンボル・レートの
４倍)である復元されたマスター・クロック信号と位相
がコヒーレントなクロック信号をライン115に生成す
る。ダウンストリームの復元されたクロックと位相がコ
ヒーレントでかつ、ダウンストリームのクロックとM/N
という周波数の関係をもつ(ここでMおよびNは整数であ
る)アップストリームのクロックもまたデジタル再サン
プラーによって生成することができる。このライン138
上のクロック 信号は、ダウンストリームの復号器144の
従来技術によるクロック復元位相検出器回路からのライ
ン142上のクロック・ステアリング信号を受信するVCXO1
40により生成される。クロックのスリップ検出器には、
ライン138上のダウンストリームの復元されたシンボル
・クロックの４倍と等しいクロック信号を受信するよう
にカップルされた入力と、ライン115上のチップ・クロ
ックの16倍と等しい合成されたアップストリームのクロ
ック信号を受信するのにカップルされたもう１つの入力
を持つ。クロックのスリップ検出器は、以下に別記して
いる方法で２つのクロック信号間に起きるあらかじめ決
定された量を超えたスリップがおきる時を検出し、スリ
ップがおきるとライン212上のMACレーヤー・プロセスへ
とインターラプト信号を生成する。これによりMACレー
ヤー・プロセスがこのRUのアップストリームの送信機を
シャットダウンし、RUが同期を再設定するようにさせる
同期ロス復元ルーチーンが作動する。クロックのスリッ
プ 検出器の詳細については以下の別セクションに記述
する。
【００４４】ダウンストリームの復号器は、復元された
ダウンストリームのデータをバス146上に出力する。ダ
ウンストリームの復号器144は、ダウンストリーム・デ
ータが多重化かどうか、およびどの種類の多重化が利用
されているかにより、それに必要な従来技術の多重分離
化回路を含んでいる如何なる従来技術の復号器や、ダウ
ンストリームのデータ復元回路でもよい。
【００４５】CUのPLL106の利用で、ダウンストリームお
よびアップストリームのクロックを同期する。それぞれ
のRUのクロック復元回路は、ライン138上の復元された
ダウンストリームのクロックを、CUのライン80上におけ
るダウンストリームのクロックへ同期させる。PLL136
は、ライン115と121上のアップストリームの復元された
クロック信号を、ライン138上の復元されたダウンスト
リームのクロックへ同期させる。これらRUのクロック信
号のそれぞれがCUのマスター・クロックと同位相に同期
されているので、それぞれのRUでライン121と115上の全
てのアップストリームの復元されたクロック信号は互い
に同期している。
【００４６】アップストリームのフレーム・アラインメ
ントここに新規に開示する２つ目の点は、測距プロセス
が始まる前に初期のオフセット計算をし、従って反復す
る回数を軽減することにより、PCT公開文献に記載され
ている反復の測距プロセスを高速化する方法である。CU
からの時間スタンプデータのダウンストリームの送信を
するために、ここに記述のある回路およびプロセス(以
降、時間スタンプの発明)は、CUからのフレーム化デー
タのダウンストリームの送信を置き換えるのに利用され
る。時間スタンプデータは、CUのキロフレーム境界に関
連するRUのアップストリームのキロフレーム境界が反復
測距プロセスの開始に際して適切なフレームのアライン
メントを達成し、いっそう高速化する為の適切な位置を
初期の予測で成し遂げるのに利用される。このプロセス
はまた、キロフレーム境界がなく、ミニスロット境界ア
ラインメントおよびスーパーフレーム境界のアラインメ
ントがアップストリームにおいて維持されなければなら
ない802.14およびMCNS環境においても機能する。
【００４７】新規な点のもう１つとしては、CUからの時
間スタンプデータをダウンストリームに送信する回路お
よびプロセス(以降、時間スタンプの発明)が、CUがダウ
ンストリームへのフレームまたはキロフレームをダウン
ストリームのMCNS回路の場合のように送信せず、アップ
ストリームのSCDMA回路の利用の為にフレーム・アライ
ンメント・データをダウンストリームに送信しない場合
においても、RUのアップストリームのフレームおよびキ
ロフレーム境界がCUのアップストリームのフレームおよ
びキロフレーム境界に対してアラインメントを取る事で
ある。
【００４８】勿論、以下に記述する時間スタンプの発明
はまた、CUが、そのアップストリームのSCDMAフレーム
およびキロフレーム境界をダウンストリームのフレーム
およびキロフレーム境界に対してアラインメントを取る
か否かに関わらず、フレームおよびキロフレームがダウ
ンストリームに送信されるところのTDMAまたはSCDMAの
ダウンストリームに有効である。どの種類のダウンスト
リームの回路が利用されているか、および多重化するプ
ロトコルが利用されているかに関わらず、もしSCDMAが
アップストリームに利用されているのであれば、計数に
関わる問題の解決をしなければならない。CUは、アップ
ストリームのフレームおよびキロフレーム計数に特定の
番号が付けられているフレームに利用するため、RUに直
交符号を割り当てる。これは、ダウンストリームに送信
されているフレームおよびキロフレームの有無に関わら
ず、CUがアップストリームのフレームおよびキロフレー
ムの計数を維持しなければならないという意味である。
このアップストリームのフレームの計数は、CUがそれぞ
れの符号が割り当てられた間の特定の番号が付けられた
フレーム中に割り当てられた符号を利用してこれらRUか
らのデータ を得なければならないので、必要とされる
。RUのアップストリームのフレームおよびキロフレー
ムは、最初に電源が入る時にCUのフレームおよびキロフ
レームに対してはアラインメントを取らない。したがっ
て、CUにより適切に多重分離化されると期待する前に、
それぞれのRUは、それぞれのRUのフレーム100がCUのア
ップストリームのフレーム100の境界とアラインメント
が取れた状態で到着するように、アップストリームのフ
レームおよびキロフレーム境界のアラインメントを、CU
のアップストリームのフレームおよびキロフレーム境界
に対して取らなければならない。時間スタンプの発明
は、このフレームおよびキロフレームまたはCUフレーム
およびキロフレーム境界の情報がダウンストリームに送
信されない場合のシステムの問題と関わりがある。ここ
に記述されている時間スタンプの発明は、元来の引用文
献にあるこれら両方の種類の情報に関してCUのパイロッ
トチャネルおよびCUのダウンストリーム・バーカー符号
と回路でフレーム同期およびCUのキロフレーム情報の送
信に代用できる。しかしながら、ダウンストリームが、
アップストリームのSCDMAチップのクロックレートと異
なるクロックレートを持つシステム(アップストリーム
およびダウンストリームのクロック、またはそれらの倍
数が整数の比率のM/Nで関連付けられている、つまり位
相同期である場合について)、ならびにパイロット・チ
ャンネルのバーカー符号またはキロフレーム情報がCUか
らダウンストリームに送信されない場合のシステムにお
いて特に有意義である。基本的には、以下に記述する時
間スタンプの発明は、RUがCUのアップストリームのフレ
ームおよびキロフレーム境界と時間においてアラインメ
ントされたアップストリームSCDMAフレームおよびキロ
フレーム境界を得ることができるCUのレファレンスを設
定するために、CUのパイロットチャネルのバーカー符号
および同期・マーカー 情報とキロフレーム・マーカー
情報のためのダウンストリームの時間スタンプ・メッセ
ージの代りとなる。
【００４９】CUは任意に、最初に電源が入ったときアッ
プストリームのフレーム境界およびキロフレーム境界を
設定し、ダウンストリームにおけるフレームおよびキロ
フレームの有無に関わらずSCDMAのアップストリームが
ある場合に起こる。したがって、アップストリームのフ
レームと同じ大きさのダウンストリームのフレームおよ
びキロフレームのないシステムや、MCNSシステムのよう
にフレームを一切持たないシステムにおいても、RUアッ
プストリームのフレームがCUにおいてフレーム・アライ
ンメントの取れている状態にある事はなお重要である。
これは、アップストリームのSCDMAストリームが大きな
情報量を持ち、複数のRUが異なる直交拡散符号によって
多重化されて、互いに干渉することなく送信されるため
には、それぞれのRUのフレームおよびキロフレーム境界
がCUからRUまでの距離に関係なくCUで同時にアラインメ
ントを取れていることが重要である。フレームおよびキ
ロフレームを持つダウンストリーム・データのシステム
では、RUのデータはまた、CUのフレームおよびキロフレ
ーム境界に対してアラインメントを取ってある場合もあ
る。ここで取り扱っているPCT公開文献に記載されてい
るシステムでは、RUのフレームは、RUのフレーム同士
と、CUのダウンストリームのフレーム境界と時間におい
てアラインメントが取れているが、これは無理矢理試行
錯誤の測距プロセスで達成するもので、最後にRUのフレ
ームが他の全てのRUのフレームとアラインメントが取れ
るようになる遅延値が見つかるまで、送信されるフレー
ムのタイミング遅延の値を継続的に増加する事によって
行う。ギャップの無いダウンストリームのプロセスにお
いて２つの問題が生じる。１つ目は、ダウンストリーム
のバーカー符号が無い。バーカー符号の受信時間が可変
遅延を測定することによるレファレンスとなるものであ
る。２つ目は、反復を繰り返すことで、CUおよびRU双方
の大切なプロセスの時間を無駄にする。したがい、それ
ぞれのRUにおいてダウンストリームのバーカー符号を置
き換える為のCUレファレンス時間を設定することが必要
であり、適切なアラインメントからのRUのキロフレーム
境界のオフセットを事前に大まかに予測する事は有意義
である。オフセットとは、適切にアラインメントされた
RUからの同じ番号のフレームのフレーム境界の到着時間
に比べて、あるRUのアップストリームのフレーム境界が
CUに到着する時の時間のずれの量である。RUフレームは
番号を持ち、キロフレームに組織化されている。それぞ
れのRUは、SCDMA変調器への入力されるTDMAストリーム
において１つまたはそれ以上のタイムスロットに割り当
てられていて、割り当てられたタイムスロットの中で利
用するための特有な直交する拡散符号が割り当てられて
いるが、これらの割り当ては特定のフレームについての
み当てはまる。なぜなら、好ましい実施例においては、
さまざまなフレームの間にどの符号を使うかのアサイン
メントは変わるからである。SCDMA変調器の好ましい形
態として、TDMAストリーム・タイムスロットのデータ
は、インターリーブされ、ランダム化され、トレリス符
号化され、そして作られているフレームに割り当てられ
た直交する拡散符号を利用してその周波数帯域を拡散さ
れる。上述にあるように、RUが拡散するのに利用した符
号マトリックスの転置マトリックスを使ってCUが適切に
データの多重分離化をし、RUが特定のフレームの中で周
波数帯域を拡散するのに利用した符号を使ってCUが拡散
を戻す事は、重要であり、お互いのRUフレームがアライ
メントを取って到着するようにして、シンボル間での干
渉が同時に送信できるRUの数を軽減したり、データ情報
量のレートを軽減する事を軽減したりという事がないよ
うにすることは重要である。
【００５０】図３は、SCDMAのアップストリームの波形
の構造を示している。 それぞれのキロフレームには102
4のフレームがある。キロフレームの境界は、170および
172に示している。それぞれのフレームは３つのシンボ
ルからなり、それぞれシンボルが144のチップを持って
いて、16個分のチップ長の間隔からなるギャップに続
く。１つのチップは4 ビットの集まりである。フレーム
それぞれの全体の長さは448 チップである。
【００５１】好ましい実施例においては、CUにある時間
スタンプカウンターを使い、様々な時間において時間ス
タンプカウンターのサンプリングをし、RUへサンプルの
ダウンストリームを送信することで、ダウンストリーム
のバーカー符号の代わりに利用されるCU クロックのレ
ファレンスを作ることが達成される。図４は、ダウンス
トリームの時間スタンプ・メッセージを利用してRUフレ
ームのアラインメントのオフセットの予測を決定するこ
とのできるシステムについての好ましい実施例における
ブロック・ダイアグラムである。図４のシステムはま
た、CUの単一のマスター・クロックを利用し、ダウンス
トリームのクロックおよび搬送波を、ダウンストリーム
およびアップストリームのクロックが異なるレートであ
っても、アップストリームのクロックおよび搬送波と位
相がコヒーレントな関係に同期する。オフセット計算ア
ルゴリズムを実施するのに必要である回路の種類を説明
するのに利用されている図４の具体的な例においては、
ダウンストリームの回路は、MCNSシステムまたはMACレ
ーヤーフレームから発展したMPEG パケットを利用した
時間分割多元接続システムである。
【００５２】MAC フレームはバス174上に到着し、そこ
でMPEGパケットに分割され、時間スタンプが、以下のア
ルゴリズムについて記述する時間において挿入される。
MPEGパケットはバス180上で従来技術のMCNSまたはTDM変
調器180へ出力される。この変調器は、ダウンストリー
ムのクロックレート Fdsの４倍であり、CUのマスター・
クロック184から作り出されたクロック 信号をライン18
2上で受信する。ダウンストリームの多重化器／変調器1
80は、ダウンストリームの多重化プロセスとシンボル生
成を同期するためにライン182上のクロック信号を利用
し、さらにまたライン182上のクロック 信号からダウン
ストリーム搬送波を生成する。ダウンストリームの変調
器 180は、MPEGフレームから生成されたシンボルで変調
された搬送波信号を共有メディア30に出力する。MPEGパ
ケットからシンボルを 生成する方法は、スタンダード
であり、TDMA多重化システム同様に既知のことである。
【００５３】ダウンストリームの信号は、以降、ダウン
ストリーム 復号器と称するRUの従来技術の復号器およ
び多重分離化器186によって復調され、そして多重分離
化される。ダウンストリーム 復号器は、復元されたMPE
Gパケットをバス187上のMPEGパケット・インターフェー
スに出力する。このバスには、復元されたダウンストリ
ームのビットおよび復元されたダウンストリームのビッ
トクロックが含まれている。ダウンストリームのビット
クロックは、ライン 382を介してクロックのスリップ
検出器 210にカップルされている。復元されたダウンス
トリームのMPEGパケットビットは、バス 187を介して、
syncメッセージおよび時間スタンプおよび他全てのダウ
ンストリームのデータに挿入されたMACレーヤー管理お
よびコントロール・メッセージを含むUCDメッセージを
検出する機能をするsyncメッセージ 検出器189へカップ
ルされている。syncメッセージは、少なくとも200ミリ
秒毎に送信されなければならなくCUのマスター・クロッ
クの刻みを計数しているCUの時間スタンプカウンターの
サンプルを含んでいる、34 バイトのメッセージであ
る。UCDメッセージは、いつでも送られるかもしれない
が、CUのキロフレーム境界での時間スタンプ カウンタ
ーサンプルを含んでいるメッセージである。
【００５４】syncメッセージ検出器189は、ライン191上
にsync検出信号を出力し、管理およびコントロール・メ
ッセージをライン193を介してMACレーヤープロセスへ出
力する。MACレーヤープロセスは、syncメッセージおよ
びUCDメッセージを認識し、時間スタンプのアルゴリズ
ムでの利用の為のsyncメッセージおよびUCD メッセージ
に含まれる時間スタンプを取り出す。ダウンストリーム
復号器はまた、従来技術の方法によるダウンストリーム
のクロック信号を復元し、ライン188上からPLL190へ提
供する。このPLLは、アップストリームのチップのクロ
ックレートの16倍であるライン192上のクロック信号を
生成する為に、前述のM/Nの比率を利用する。ダウンス
トリームの復元されたクロックと位相がコヒーレントで
ありダウンストリームのクロックとM/Nの周波数の関係
(ここでMおよびNは整数)であるアップストリームのクロ
ックはまた、デジタル再サンプラーによって生成される
ことが可能である。
【００５５】ライン192上のクロック信号は、アップス
トリームのSCDMA多重化器および変調器196 (以降、アッ
プストリームの変調器)がバス198上に受信されたアップ
ストリームのデータを符号分割多重化するのに利用され
ている。好ましい種のSCDMA送信機では、搬送波のない
変調およびヒルベルト変換（Hilbert transform）フィ
ルタを、CDMA拡散回路で生成されたスペクトルからのア
ップストリームの周波数帯域の直交する6 mHzのスペク
トルを選択するのに利用する。しかしながら、実際に搬
送波を利用した代替の実施例においては、アップストリ
ームの変調器はまた、２つの直交するアップストリーム
の搬送波をライン192上のクロック信号から生成し、そ
こで生成されたチップおよびシンボルをこれら２つの搬
送波をQAM変調する為に利用する。２つの搬送波は同じ
周波数を持つが、位相が90 度ずれれている。結果とし
て生じる変調された信号は、共有メディア 30に出力さ
れ、周波数分割多重化によりダウンストリームの信号か
ら離される。アップストリームの変調器196は、ライン2
00上のキロフレーム・マーカー信号を、結果としてそれ
ぞれの新しいキロフレームの最初にカウンターを生じる
局部キロフレームカウンター 202へ出力する。この カ
ウンターはまた、ライン192上に、位相がダウンストリ
ームのクロックレートにロックされており位相が図４の
ライン216上の16xFusの局部的に生成されたアップスト
リームのクロックにロックされている57.344 mHzのクロ
ック信号を受信する。キロフレームカウンターは、ライ
ン191上のsync検出信号が作動する度に局部キロフレー
ム・サンプル 回路208によってサンプルされた21 ビッ
トの信号をバス206上に出力する。
【００５６】オプションのクロック・スリップ 検出器
回路 210は、ライン382上の復元されたダウンストリー
ム ビット クロックと復元されたダウンストリームのク
ロックから合成されたライン192上のアップストリーム
のクロック信号を受信し、クロックのスリップ間のアッ
プストリームおよびダウンストリームのクロック間でク
ロックのスリップが起こったかどうかを判断する。もし
アップストリームのクロックが35 ナノ秒を超えてスリ
ップしている場合、RUからの符号のアラインメントのず
れ (フレーム 境界)がCUにおいて発生し、シンボル同士
での干渉を引き起こする。もしクロックのスリップがお
きると、スリップしたRUは、送信機をメディア・アクセ
ス・コントロール(MAC)レーヤープロセスへのインター
ラプト信号により、RUのスリップしたアラインメントで
生成されたISIが他のRUからの送信と干渉をする事を防
ぐためにシャットダウンする。クロックのスリップ検出
器の構造および操作については以下に完全に説明する。
好ましい実施例において、SCDMAのアップストリームの
変調器 196は、ここに引用文献として取り入れられたPC
T公開文献で開示されている実施例のいずれかの構造を
持つ。アップストリーム信号は、SCDMA多重分離化器お
よび復号器 214(以降、 アップストリーム 復号器)によ
り受信される。アップストリーム復号器は、アップスト
リームのチップのクロックレートの16倍であるライン21
6上のクロック信号を受信する。アップストリーム復号
器214の中では、ライン216上のこのクロック信号は、図
1および2に関連して上述された方法によりそれぞれのR
Uおよびスライサー・エラー 信号に送信された既知の前
置データを利用して、それぞれのRUの信号の位相および
振幅を調整する。位相および振幅が調整された局部アッ
プストリームの搬送波は、クロック信号から生成され、
入力信号を復調するのに利用されていおり、その後多重
分離化され、局部的に生成されるアップストリーム チ
ップ・クロックを利用して検出される。ライン216上の
クロック信号は、ライン182上のマスター・クロック信
号から上述のM/Nの比率を利用してPLL 218により生成さ
れる。ダウンストリームのクロックと位相がコヒーレン
トでダウンストリームのクロックとM/Nの周波数の関係
を持つアップストリームのクロック(ここでMおよびNは
整数)はまた、デジタル再サンプラーによって生成され
る。復元されたアップストリームのデータは、RUのバス
198上に到達するTDMAストリームに再構築された後、ラ
イン220上に出力する。
【００５７】アップストリーム復号器はまた、ライン22
4上のアップストリームのキロフレーム信号を時間スタ
ンプサンプラー222へ出力する。この時間スタンプ サン
プラーは、ライン230上の10.24 mHz のクロック信号を
継続的に計数する時間スタンプカウンター228から、バ
ス226上に32 ビットの時間スタンプ計数を受信する。バ
ス226上の計数はまた、syncメッセージ発生器232へも提
供される。syncメッセージ発生器は、ライン234上の挿
入要求信号を受信して、ライン236上の時間スタンプ 計
数を含むsyncメッセージ を生成する。 このsyncメッセ
ージは、MPEGエンキャプシュレーション（encapsulatio
n）および時間スタンプの挿入回路176に受信され、図８
の回路の説明に関連付けて以下に記述される場合と方法
によりダウンストリームのデータストリームに挿入され
る。図８の回路または以下に記述のある簡素化された形
式のいずれかは、MPEGエンキャプシュレーションおよび
時間スタンプの挿入回路176が、図6および7の説明に関
連した以下の記述にあるRUのキロフレームのオフセット
計算の精度を改善すべく低いジッターを達成するのに、
好ましい。時間スタンプサンプラー回路 222はまた、ラ
イン240上の時間スタンプを、以下に説明される目的のU
CD メッセージを含む為MACレーヤープロセスへ出力す
る。図５は、原出願およびここに引用文献として取り入
れられているPCT公開文献に教示されるシステムに利用
されている測距の状態のダイアグラムである。これらの
システムは、図３に示すアップストリームのSCDMA信号
構造にある同じキロフレームおよびフレーム構造を持
つ、SCDMAダウンストリーム信号を利用する。図５は、
アップストリームとダウンストリームのキロフレーム境
界の間でキロフレーム境界のオフセットを引き起こす伝
播遅延の効果を示している。点 250は、CU ダウンスト
リーム (DS) のキロフレーム境界を表す。ダウンストリ
ームに送信されたパイロットチャネルのデータは、RUの
フレームカウンターが時間252の点において、時間 250
からのダウンストリーム伝播遅延によるオフセットであ
るダウンストリームのキロフレーム境界を検出するよう
にする。RUのアップストリーム(以降、時折USと略す)の
キロフレーム境界は、復元されたダウンストリームのキ
ロフレーム境界時間 252に対して時間のアラインメント
がされている。
【００５８】原出願のシステムのCUからのダウンストリ
ーム信号は、フレーム間のギャップを持つ。それぞれの
ギャップの間、バーカー符号が送信され、そしてこれら
のバーカー符号は、CU フレーム境界位置を決定すべくR
Uによって検出される。RUは、この情報を利用してダウ
ンストリームのフレーム境界を設定する。キロフレーム
境界の時間での位置を含むフレーム番号の情報は、符号
0のパイロットチャネルデータの中でCUによってダウン
ストリームに送信される。このパイロットチャネルのデ
ータは、bpsk 変調され、フレーム 検出器／フレームsy
ncのスライサー(図示せず)およびSCDMAダウンストリー
ム復号器 (図示せず)のキロフレーム検出器回路 (図示
せず)に適用される。 擬似乱数シーケンス発生器は、
パイロットチャネルデータに符号化された同期シーケン
スデータに合うようになっているパイロットチャネルデ
ータからの擬似乱数シーケンスを生成し、RUに存在す
る。CUのダウンストリームのキロフレーム・マーカー
は、パイロットチャネルデータで符号化され、擬似乱数
発生器(フィードバック・シフト・レジスター)が、CUの
ダウンストリームのキロフレーム・マーカーを生成すべ
く復号されたあらかじめ決定されたシーケンスを含んで
いるとき、RUで検出される。 RUは、ダウンストリーム
のキロフレーム境界を、Nフレームのオフセットが生じ
るにも関わらずCUのダウンストリームのキロフレーム境
界に対してアラインメントを取ることができる。
【００５９】このダウンストリーム同期の後、RUは、CU
のダウンストリームのキロフレーム境界に対してアライ
ンメントを取っているがダウンストリーム伝播遅延にオ
フセットしているダウンストリームのキロフレーム境界
と合致する為にアップストリームのキロフレーム境界に
対してアラインメントを取る。CUのアップストリームの
フレーム境界がCUのダウンストリームのキロフレーム境
界に対して時間のアラインメントを取っているので、そ
れぞれのRUのダウンストリームのキロフレーム境界が時
間252のCUのダウンストリームのキロフレーム境界に対
してアラインメントを取る事は、ダウンストリームのパ
イロットチャネルデータのキロフレーム・マーカーに含
まれるこれらCUのアップストリームのキロフレーム境界
の間接的な観測に基いて(しかし、N フレームだけオフ
セットして)効率的にRUのアップストリームのキロフレ
ーム境界がCUのアップストリームのキロフレーム境界に
対してアラインメントを取る。Nフレームのオフセット
は、測距プロセスから導いた送信フレーム・タイミング
遅延の値TDを表す。TDの値は、252における復元されたR
Uダウンストリームのキロフレーム境界時間とアップス
トリームのフレームのアラインメントを達成するのに必
要である時間254に示される次のRUアップストリームの
キロフレームの送信開始の遅延である。この値は、それ
ぞれのRUで異なる。
【００６０】252でRUのダウンストリームのキロフレー
ム境界を復元した後、 それぞれのRUは、TDの往復ケー
ブル・プラント遅延を補う値を決定しなければならな
い。これは、ここに引用文献として取り入れられている
PCT公開文献に詳細に記載されている測距プロセス によ
って成される。もし、TDの前の値が記憶されると、この
値は最初の点として利用され、最終的な値にかなり近
い。測距プロセスにおいては、バーカー符号は、異なる
値の遅延TDでCUのアップストリームのフレームギャップ
の中心にアップストリームのバーカー符号が到着するよ
うな値が見つかるまでアップストリームに送信される。
【００６１】MCNSまたはTDMAのダウンストリームが利用
されている時、ダウンストリーム・データは、CUのダウ
ンストリームのキロフレーム・マーカーのようなフレー
ム化情報を含まない。しかしながら、測距プロセスは、
SCDMAのアップストリームにおいてアップストリームの
フレーム同期を達成するTDの値を突き止めるべくパワー
アップしてRUによって実施される。この値をTDに利用で
きるようにするため、RUは CUのアップストリーム 受信
機 へ固定の時間レファレンスを提供し、初期のアップ
ストリームのキロフレームレファレンスの設定を作動さ
せるメカニズムを持たなければならない。このメカニズ
ムは、ダウンストリームのTDMAおよびMCNSデータで送ら
れるCU 時間スタンプ・メッセージを含む。
【００６２】CU 時間スタンプカウンター 228は、初期
のアップストリームのレファレンスを達成する主要な回
路である。この時間スタンプカウンター は、32 ビット
幅で時間スタンプクロックの10.24 mHzのレートで増加
をする時間スタンプを生成する。時間スタンプクロック
は、CUのマスター・クロック 184またはそこから作られ
たアップストリームのチップ・クロック信号と同期しな
くてもよいが、いくつかの実施例や状況においては同期
しても、同じクロックであってもよい。
【００６３】図６は、syncメッセージおよびUCD メッセ
ージのCUの時間スタンプが、CUのアップストリームのキ
ロフレームのフレームの境界にレファレンスを設定する
ために、どのように利用されているかを示している。こ
のレファレンスから、RUが適切な初期のアラインメント
を取るめたにアップストリームのキロフレーム境界をシ
フトすることができる。図６はまた、正しいアップスト
リームのキロフレームのアラインメントからのRUのオフ
セットを計算するのに利用されている好ましいメッセー
ジのプロトコルを表している。要求される関係について
正確に説明した詳細な式がこれに続く。数学的に興味が
なかったり、最初に読んだときに式の意味を理解しない
読者の為に、フレーム・アラインメント・プロセスのオ
フセット計算の要約と記された以下のセクションに説明
する。
【００６４】プロトコルの最初の段階は、時間256でダ
ウンストリームsyncメッセージを送ることである。最初
のsyncメッセージは、ライン234上の入力要求信号が作
動した時のCUの時間スタンプ カウンター 228のサンプ
ルを含んでいる。このsyncメッセージの時間スタンプ
は、以下の式ではCMTS_sync_TS と呼ばれている。sync
メッセージは、並んでいるsyncメッセージの間を200ミ
リ秒未満で定期的にダウンストリームに送られる。sync
メッセージは、比較的低い遅れジッターを持たなければ
ならないが、絶対送信遅延は、プラスまたはマイナス50
0 ナノ秒を超えて変化しない限りはそれほど重要ではな
い。正確な瞬間では、このsyncメッセージは、図４のsy
nc検出器189の時間258のRUで検出され、RUは、自らの局
部キロフレームカウンター202のサンプルをとる。これ
は、局部キロフレームサンプラー208が、局部キロフレ
ームカウンター202の出力からのバス206上のビットをサ
ンプルするようにする、ライン191上のsync検出信号の
作動で達成される。局部キロフレームカウンターは、チ
ップ時間の1/16毎に増加し、ライン200上の局部キロフ
レーム信号の作動によるRUのアップストリームのキロフ
レーム境界毎にゼロにリセットされる。この局部キロフ
レームカウンターのサンプルは、以下の式ではRU_TS で
ある。最初にRUに電源が入ると、時間260において任意
のアップストリームのキロフレーム境界を設定する。そ
の時、局部キロフレームカウンター 202は、図４のライ
ン200上の局部キロフレーム信号の作動によってゼロに
リセットされる。このプロセスは、CUにあるCU時間スタ
ンプカウンターにおいてレファレンスを設定し、RUのキ
ロフレーム境界とCUからの最初の時間スタンプ・メッセ
ージの時間の間に時間オフセットを設定する。CU（図６
でCMTSと参照）はまた、図６の時間262でそれぞれのア
ップストリームのキロフレーム境界で時間スタンプカウ
ンター 228をサンプルする。これは、SCDMAのアップス
トリーム受信機 214によるライン224上のアップストリ
ームのキロフレーム信号の作動で達成される。この２番
目の時間スタンプ サンプルは、図４のバス240を介して
MACレーヤープロセスに送られ、全てのRUへとダウンス
トリームに送られるUCDメッセージ と呼ばれる管理およ
びコントロール・メッセージに取り入れられる。このUC
Dメッセージの時間スタンプは以下の式ではCMTS_KF_TS
と呼ばれている。
【００６５】RUがこのUCDメッセージを受信する時、RU
は図６の時間256での最初のsync メッセージと図６の26
2でのCUのアップストリームのキロフレーム境界間の経
過時間を知り、ここで時間の量は、差と等しい 。
【００６６】
【数２】
【００６７】全てのこの目的は、時間260でのパワーア
ップ時の元もとの任意のRUのアップストリームのキロフ
レーム境界の設定と時間266での望まれるRUのアップス
トリームのキロフレーム境界の間において、図６の時間
のシフトの調整264の値を計算する事である。時間266で
望まれる RUのアップストリームのキロフレーム境界
は、時間262でCUのアップストリームのキロフレーム境
界の時間が前もって充分にあることで、以下のようにな
る。：
【００６８】
【数３】
【００６９】ここで A = 時間 266； さらにTD =前の測
距プロセス中に見つかったTDの値； そしてUPD =アップ
ストリーム 伝播遅延； そしてB =CUのアップストリー
ムのキロフレーム境界時間262に等しい。
【００７０】カッコ264に示す調整の値、Cとラベルされ
ているのは次と等しい：
【００７１】
【数４】
【００７２】ここで RU_TS は、最初のsyncメッセージ
が受信された時の、時間258における局部キロフレーム
カウンターの値であり；X =調整の値の計算を完了する
のに必要な未知の時間。
【００７３】以下の式(5) は、アラインメントされてい
ない任意のRUのアップストリームのキロフレーム時間26
0と時間266における望まれるRUのアップストリームのキ
ロフレーム境界の間で、どのように未知の係数Xが、要
求されている調整Cの計算を終了するかを示す。
【００７４】
【数５】
【００７５】ここでCMTS_KF_TS - CMTS_sync_TS は、最
初のsyncメッセージにおける 図４の時間256とUCDメッ
セージの時間 262の間の、CU 時間スタンプカウンター
のクロックの刻み数である；そしてN*16*448 は、N個の
フレームでのRUのキロフレームカウンターのクロック・
サイクルの数と等しく、N は時間268 と時間262のCUの
アップストリームのキロフレーム境界の間のアップスト
リームのフレームの数に等しく、時間268とはRUのアッ
プストリームのキロフレーム境界からダウンストリーム
伝播遅延を引いた時間である。
【００７６】式(5)の時間ベース変換係数は、約10.24 m
HzのCU時間スタンプのクロック周波数とアップストリー
ムのチップのレートの16倍である約 57.344 mHzのRUの
キロフレームカウンターのクロック周波数の間における
関係である。もしCU 時間スタンプのクロックとRUのキ
ロフレームカウンターのクロックが同位相に同期されて
いる場合には、時間ベース変換係数がわかり、定数とな
る。しかし、これは必ずしも必要なケースではなく、図
４のケースではない。CU 時間スタンプ クロックとRUの
キロフレーム カウンター クロックが同位相に同期され
ていない場合においては、いくつかのシナリオにおい
て、5000万分の1 (50 PPM)も変わることはできない。こ
れらのうち１つのクロックのたった10 PPMの変化は、キ
ロフレームに対する5つのアップストリーム チップの計
算 エラーを引き起こす。これは、初期のフレームアラ
インメントの基準に合うには不十分な精度である。幸運
にも、もしCU 時間スタンプ クロックとRUのキロフレー
ム カウンター クロックの間のクロック周波数の比率が
正確に知られていない場合、２つの継続的なCUのキロフ
レーム 時間スタンプの観測により1 PPM以内に計算する
ことができる。２つの連続するキロフレーム 時間スタ
ンプの間の時間(CMTS_KF_TS2とCMTS_KF_TS1) は、CU 受
信機キロフレーム周期の整数とちょうど一致する。２つ
のクロックの間のわずかな比率を知れば、時間スタンプ
の期間にキロフレーム周期がいくつあるかということを
導き出し、以下のように実際の比率を計算することは単
純なことである。時間ベース変換係数は：
【００７７】
【数６】
【００７８】ここで
【００７９】
【数７】
【００８０】ここで双方式の係数 16*448*1024は、それ
ぞれの アップストリームのフレームに448 のチップが
あるところの、１つのアップストリームのキロフレーム
にある57.344 mHzのRU 局部 キロフレームカウンターの
クロック (チップ のレートの16倍)のクロックの刻み数
であり、 そして式 7の比率 28/5 は、57.344 mHzと10.
24 mHzの間の比率であり、そしてここでCMTS_KF_TS2 と
CMTS_KF_TS1 は、それぞれ２番目と１番目に受信され
た２つの連続するCU 時間スタンプの値である。
【００８１】これから述べられる全てについては、前述
の式および図６から明白であり：
【００８２】
【数８】
【００８３】ここで mod(A、B) = A - A/Bの底と一緒の
B そして16 * 448 * 1024 =１つのキロフレームにある
RUのキロフレームカウンターのクロック・サイクルの
数。
【００８４】X の値は、いくつかのフレーム数全てに少
量のフレームを足したものであるかもしれないが、望ま
れる調整は少量のフレームであり、１つのキロフレーム
にXの値が計算され、もし答えが 3.4 キロフレームであ
れば、 X は 0.4である。 さらに、SCDMAのアップスト
リームの変調器 196が、アップストリーム チップ イン
ターバルの1/16に等しい周期を持つクロックに働くの
で、１つのキロフレームのXの値は、１つのキロフレー
ムあたりに計算された後のXの値にあるチップ インター
バルの1/16の数に変換される。
【００８５】フレーム・アラインメント・プロセスのオ
フセット計算の要約 上記の数学的関係は以下のように普通の文章にて意味さ
れる。式 (2) および(5)のCMTS_KF_TS - CMTS_sync_TS
の量は、syncメッセージとRUのキロフレーム・カウンタ
ークロックのクロックの刻み数が大きい方へマップする
CUのアップストリームのキロフレーム境界の間のCU 時
間スタンプ・クロックの刻み数である。RUのキロフレー
ム・カウンタークロックは、CUの時間サンプル・クロッ
クの５倍の速さであり、必要な調整がアップストリーム
・チップの度に16倍で刻むRUのキロフレーム・カウンタ
ークロックのいくつかのクロックの刻み数で表されるた
め、時間ベースの変換要素が必要となる。式 (6)の時間
ベース訂正要素の中のCMTS_KF_TS2 - CMTS_KF_TS1 の量
は、CMTS_KF_TS2 と CMTS_KF_TS1 の時間スタンプを分
別するCUのアップストリームのキロフレームのいくつか
に起こるCU 時間スタンプ クロックの刻み数である。式
(7) は、単純に時間スタンプ CMTS_KF_TS2 and CMTS_K
F_TS1を分別するCUのキロフレームの整数、つまり、CU
時間スタンプカウンターのクロックのCMTS_KF_TS2 - CM
TS_KF_TS1 の刻みの間に経過したCUキロフレームの数で
ある。したがって、式 (6)の時間ベース 訂正係数は、
単純にインターバルCMTS_KF_TS2 - CMTS_sync_TS1のCU
のアップストリームのキロフレームの数に対するCU 時
間スタンプ・カウンタークロックの刻み数の中に起こる
RUのキロフレーム・カウンタークロックの刻み数であ
る。これは式(5)のXが、図６のインターバルDのCU時間
サンプルクロックの刻み数からインターバル269のNCUの
アップストリームのフレームで起こるRUのキロフレーム
カウンターのクロックの刻み数の差と同じである、RUの
キロフレームカウンターのクロックの刻み数と等しくす
る。Xがわかると、調整は、Xを最初の任意のRUのキロフ
レーム境界が起きた時の時間260と最初のsyncメッセー
ジがRUに受信される時間258と等しいRU_TSの量に足すと
いう単純な計算となる。図４に示す実施例では、10.24
mHzクロックは、16xFus (アップストリーム チップのレ
ートの16倍) のライン216上のクロック信号またはライ
ン182上のクロック信号に位相がロックされていない自
由に動くクロックである。代替の実施例では、上述の時
間スタンプ・アルゴリズムは、ライン182または216のひ
とつまたはそれ以外のクロック信号から10.24mHzクロッ
クを生成することにより簡潔にすることができる。好ま
しい実施例では、RU局部 キロフレームカウンターのク
ロックは、16xFusのライン192上のクロック信号であ
り、ライン182および216上のクロック信号に位相がロッ
クしているので、10.24 mHzのCU時間スタンプ・カウン
タークロックおよび57.344 mHzのRU局部キロフレームカ
ウンターのクロック信号は、お互い位相がロックしあ
い、整数比率28/5と等しい既知の時間ベース 変換係数
を持つことになる。この定数比率はそれから、式(5)の
時間ベース_変換_係数の代わりとなり、式(6)および(7)
に定義される様々な計算のアルゴリズムの段階を減ら
すことができ、つまりアルゴリズムを簡素化するのであ
る。もし、ライン230上のCU時間スタンプ・カウンター
クロックまたはRU局部キロフレームカウンターのクロッ
クのいずれかまたは双方が、２つのクロックの位相がロ
ックされていないように自由に動いている場合、時間ス
タンプ・アルゴリズムは有効であるが、式(6)および(7)
の変数は、周波数間の正確な比率を出し、式(5)中に代
わる時間ベース 変換係数を計算できるように計算され
なければならない。ライン230上のCU 時間スタンプ・カ
ウンタークロックおよびRU 局部キロフレームカウンタ
ーのクロックの周波数間の比率は、時間スタンプ・アル
ゴリズムが働くのに、正確に整数比率である必要はな
い。正確な整数比率は、ダウンストリームのクロックと
アップストリームのクロックまたは、１つまたは双方の
いくつかの複数の間でダウンストリームおよびアップス
トリームのクロックが、位相がロックされているのを保
つことについてのみ必要である。この位相をロックする
関係は、CUが、PLL または他のクロック復元回路のアッ
プストリームのデータからのアップストリームのクロッ
クの復元をする必要なく局部的に生成されるマスター・
クロックが復元アップストリームのデータを利用する利
点を持つのに必要である。本発明に従うシステムは、局
部的に生成される搬送波信号の位相および振幅を調整
し、そのRUの前置データがアップストリーム転送時間お
よびチャネルの支障の結果として生じる位相のシフトお
よび振幅のロスの効果を打ち消すことに基きそれぞれ個
々のRUについて局部的に生成されるアップストリームの
クロックの位相を調整する事のみが必要である。
【００８６】代替の実施例では、局部キロフレーム・カ
ウンター202に提供されたクロックは、ライン192上の位
相がロックされたクロックの代わりに自由に動くクロッ
クでかまわない。局部キロフレーム・カウンターに提供
されたクロックはまた、以下に記述のある時間スタンプ
アルゴリズムを実行した後のRUのアップストリームのキ
ロフレーム境界をシフトするのに望ましい解像度により
コントロールされた周波数の選択の中から、他の周波数
を持つことができる。同様に、CUの時間スタンプ カウ
ンター228を提供するライン230上の自由に動いているク
ロックに10.24mHzを選択することは、MCNS スタンダー
ドとコンパチブルであるように選択されており、また、
他のアプリケーションにおいては他の周波数を持つこと
もできるし、自由に動くか位相がロックされててもかま
わない。
【００８７】図７は、時間スタンプ アルゴリズムを実
行するのにMACレーヤープロセスを実行するマイクロプ
ロセッサー(図示せず)によって実行されるプロセスのフ
ローチャートを示している。この マイクロプロセッサ
ーは、バス193上の管理およびコントロール・メッセー
ジおよびバス209上の局部キロフレーム・サンプル・デ
ータを受信する為にカップルされ、時間スタンプデー
タ、局部キロフレーム・カウンター・サンプルおよびRU
のキロフレーム・オフセット調整を計算する上記に定義
されるいくつかのまたは全ての式を利用する。ステップ
300は、復元されたダウンストリームのクロックに生成
されたアップストリームのクロックおよび搬送波信号の
ダウンストリームのクロック復元および同期の為のRUの
パワーアップの後の待機のプロセスを表す。ステップ30
2は、ダウンストリーム・データに受信された管理およ
びコントロール・メッセージのUCDおよびsyncメッセー
ジを探し、１つのUCDと１つのsyncメッセージが到着す
るまで待つMACレーヤーによって実行されるプロセスで
ある。
【００８８】次の段階は、CU 時間スタンプ・カウンタ
ークロックの位相がRU 局部キロフレームカウンターの
クロックにロックされているかどうかによって実施され
る。もし、位相がロックされていない場合、ステップ30
5が次に実施される。もし、位相がロックされている場
合、ステップ 308 が次に実施される。ステップ305は、
時間ベース_変換_係数を２番目のUCD メッセージが到着
した後に式(6)および(7)を利用して計算するプロセスで
ある。ステップ308は、RUのアップストリームのキロフ
レーム調整を式 (5)を利用して計算し、その結果に基い
てRUのアップストリームのキロフレーム境界をシフトさ
せるプロセスを表している。ステップ 308の計算に利用
されている時間ベース_変換_係数は、オプションのステ
ップ305の時間ベース_変換_要素で計算されるか、CU 時
間スタンプ・カウンタークロックおよびRU局部キロフレ
ームカウンターのクロックの位相がロックされているの
でステップ 302からステップ 308へパス306がとられた
時の固定値で、既知の時間ベース_変換_係数のどちらか
である。
【００８９】ステップ 310は、少なくとも１つのアップ
ストリームのキロフレームが通過するのを待機し、本特
許引用文献に記載されているTD(本特許引用文献ではTD
はTd)の新しい値を決定する無理矢理の測距プロセスを
実行するプロセスを表している。もし前の測距プロセス
から決定されたTDの値があれば、その値を最初の反復の
始まりのTDの値として利用する。新しいTDが決定された
後、不揮発性のRAMに記憶する。
【００９０】低ジッター 時間スタンプ の挿入 アルゴ
リズム アルゴリズムの適切なオペレーションにとって、時間ス
タンプ・メッセージが低ジッターを持つように、RUのア
ップストリームのキロフレーム アラインメントを調整
することは重要なことである。ジッターは、MPEG パケ
ットフレーム化情報または他のフレーム化情報にまたが
るような時間スタンプ・メッセージの挿入によって引き
起こされる。またがることを完全に取り除くことは不可
能であるが、またがることが、毎回時間スタンプ・メッ
セージを挿入される時同じであれば、ジッターは引き起
こされない。
【００９１】時間スタンプ・メッセージは多数のバイト
である。MPEG パケットは、188 バイト毎に挿入される4
バイトのヘッダを持ち、MPEG パケットの集まりはMCNS
ダウンストリーム回路の先送りエラー訂正フレームの集
まりにまとめられる。もし時間スタンプ・メッセージ
が、一部がMPEG パケットヘッダの一面にあり、他の部
分が反対の面にあって、このまったく同じまたがる事が
時間スタンプ・メッセージが挿入される時毎に起こらな
いような場合に、データ ストリームに挿入されるので
あれば、ジッターを生じる。ジッターは、最初の 時間
スタンプ・メッセージのCUからの送信時間からRUのsync
メッセージ検出器189によるその認識までの遅れ時間
が、最初の時間スタンプ・メッセージのものと、同じ数
またはバイト数からなる２番目の時間スタンプ・メッセ
ージのものと異なる場合に生じる。 ジッターは、デー
タ ストリームがダウンストリームに送信される時や、
時折、時間スタンプ・メッセージがMPEGパケット境界ま
たはFECオーバーヘッドビットにまたがる時、または時
折またがらない場合に、時間スタンプ・メッセージがMA
Cレーヤープロセスにより挿入される時に生じる。ジッ
ターは、時間スタンプ・メッセージを形成する一連のバ
イトのどこかに到達するヘッダ 情報、 FEC過剰ビット
等のようなオーバーヘッドのバイトおよびビットの挿入
から生じる。これらオーバーヘッドのビットおよびバイ
トは、FEC フレームを復号して検出し、MPEG パケット
を再構築するプロセスのダウンストリーム 復号器によ
り、取り外す必要がある。このオーバーヘッドのビット
およびバイトを取り外すプロセスは、RUにおいて時間が
かかる。その上、またがる事を生じないデータ ストリ
ームの場所における時間スタンプ・メッセージが挿入さ
れる場合よりも、MPEGパケット境界またはFEC オーバー
ヘッドのビットにまたがる時間スタンプ・メッセージの
送信に、より多くのバイトおよびビットを送信する必要
があるので、また、2番目の時間スタンプ・メッセージ
よりも最初の時間スタンプ・メッセージの送信の方が時
間がかかる。したがって、またがっている最初の時間ス
タンプ・メッセージの挿入からsyncメッセージ 検出器
によるRUでの検出するまでの時間は、またがっていない
時間スタンプ・メッセージの場合にかかる時間よりも長
い。この検出時間の違いは、図４の局部キロフレーム・
カウンター202のサンプリングを誘因しているsyncメッ
セージの到着時間なので、不安定である。例えば、もし
４つのsyncメッセージが正確に200ミリ秒おきに挿入さ
れた場合で、しかしいくつかはまたがっているし、他は
そうではないので特定のRUへの遅れ時間がそれぞれ異な
る場合、それぞれ４つのsyncメッセージを検出する時の
局部 キロフレーム・カウンター202のRUサンプル間での
局部キロフレームカウンターのクロックの刻み数は、異
なることになる。これは、時間スタンプ アルゴリズム
の目的はCU 時間スタンプカウンターとRU局部キロフレ
ーム・カウンターを結びつけることになるので、RUのア
ップストリームのキロフレーム調整の計算精度を低くす
る。もし、明白なダウンストリームの遅延がまたがるこ
とが引き起こす様々な遅れにより変更した場合、RUのア
ップストリームのキロフレームカウンター毎のサンプル
時のCU時間スタンプカウンターでの計数したものにより
不確実なことが生じる、つまりRU_TS の値につてのジッ
ターが生じる。
【００９２】時間スタンプアルゴリズムがそれぞれのパ
ワーアップの時間にたった一度実施され、RUのキロフレ
ームカウンターのサンプリングを引き起こすたった１つ
のsyncメッセージが時間スタンプアルゴリズムの間に送
られるので、たった１つのサンプルしかないため変化ま
たはジッターは存在しない。しかし、この 単一の サン
プルは、調整の式 (5) での計算を生じる初期のRU_TS
の値の計算を引き起こす。これは、測距による適切なTD
の値の決定へと続き、このTDの値は次の測距プロセスで
利用されるのに記憶される。RU モデムのパワーアップ
の後にジッターの問題が起きる。もし２番目のパワーア
ップの最中に送られるが最初のパワーアップの最中に送
られるsyncメッセージよりも異なる遅れをこうむる場
合、RU_TSの異なる値が、異なる調整をするように生じ
る。 それから、最初のパワーアップの測距 プロセスか
らのTDが２番目のパワーアップの間の測距の最初の始ま
る点として呼び出される時、間違いとなり、新しい正し
いTDの値が結果として生じるが、測距プロセスを完結す
るのにさらに長くかかる。したがって、ジッターは、時
間スタンプアルゴリズムを壊すことにはならないが、測
距プロセスを遅くすることでシステムの初期化のプロセ
スを遅くする。
【００９３】低ジッター時間スタンプの挿入アルゴリズ
ムの基本概念は、MPEGパケットのまたがっていることが
起こらなく、FECフレーム化プロセスからの同じ数のオ
ーバーヘッドのビットおよびバイトが毎回の時間スタン
プ・メッセージに挿入されるように、挿入時間を変化さ
せることである。これは、挿入から検出まで、それぞれ
の時間スタンプ・メッセージの遅れを同じにする。これ
による方法は、もし挿入が完全な周期である場合、MPEG
パケットの正確にどこに、それぞれの時間スタンプの挿
入が起きるかを計算することである。この計算からおよ
び時間スタンプ・メッセージの長さに基づいて、周期的
な挿入の点がMPEGパケット境界のまたがっている事を生
じるかどうか決定する計算をする。もしそうであれば、
MPEGパケットがまたがっていることが生じないように挿
入の点がシフトされる。挿入の点は、FECフレーム毎に
常に同じ位置にあるようにコントロールされている。こ
れは、FECフレーム化 プロセスからのそれぞれの 時間
スタンプ・メッセージに挿入されるオーバーヘッドのビ
ットおよび バイトが、それぞれのsyncメッセージで同
じであるように結果づけるものである。これは、ジッタ
ーを本来の他の回路にあるジッターレベルまで減らし、
１つのsync メッセージから次のFEC オーバーヘッドの
ビットのまたがりまでの違いによるジッターを低減す
る。
【００９４】MPEGパケット ヘッダーのオーバーヘッド
の他に、MCNS ダウンストリーム変調器を通してダウン
ストリーム・データに実施される他のフレーム化機能が
ある。例えば、MPEGパケットからのバイトは、リード・
ソロモンブロックに分解され、エラー検出および訂正ビ
ットは、それぞれのブロックに計算され、そこに付加さ
れる。また、冗長ビットが、検出およびエラー訂正プロ
セスの助成のためのMCNS復号器に利用されるシンボルに
付け加えられるところで、インターリーブし、暗号化し
て、エラー訂正プロセスを転送する。256-QAMのFECフレ
ームは、88のリード・ソロモンブロックと、インターリ
ーバーのモードを定義する40 ビット・フレーム・オー
バーヘッドのワードおよび特有なアラインメントのワー
ドを含んでいる。64-QAMでは、FECフレームは、60 R-S
ブロックと42 ビット・フレーム・ワードである。R-S
符号化器は、7個のビットから成る122個のシンボルを取
り込み、7個のビットから成る128個のシンボルを出力
し、足された42ビットがオーバーヘッドでFECフレーム
化している。継続したsync メッセージの間での異なっ
ているFECフレーム ワードのまたがりまたは異なるR-S
ブロックのまたがりはまた、ジッターの発信源になるこ
とができる。これらすべてのプロセスは、オーバーヘッ
ドのビットが、時間スタンプ・メッセージの異なる送信
に異なってまたがるとジッターの問題を引き起こすこと
のできるダウンストリーム・データに加えられる結果と
なる。このFECフレームでのまたがることは、避けるこ
の出来ないことであり、最初のFECフレームまたは各FEC
フレームの少なくとも同じ場所に好ましくしてsyncメッ
セージを注入することでコントロールされているので、
またがることが起こるのでも各syncメッセージにおいて
常に同じように起き、ジッターの発信源とならない。
【００９５】前節での記述はMCNS 環境特有のものであ
る。しかし、低ジッターsyncメッセージの挿入アルゴリ
ズムは、そこにオーバーヘッドのビットを持つフレーム
またはそこにヘッダを持つパケットまたはsyncメッセー
ジの到着時間が、良い同期を設定したり維持するのに重
要である他のオーバーヘッドのビットの挿入のストリー
ム中のダウンストリームsyncメッセージのいかなる環境
におけるジッターを減らすのに作用することができる。
アルゴリズムはまた、もしsyncメッセージの挿入が、ま
たがるMPEGパケット境界のまたがっている事を生じ、し
かし各syncメッセージについて同じであるようにコント
ロールされている場合、ジッターを減らすように作用す
る。MACまたはTC (送信収束) レーヤープロセスに、ま
たは図８の挿入ロジック340に、時間スタンプの挿入の
点、開始k、を決定するのに実施できるアルゴリズムが
ある。 このアルゴリズムは、64-QAMのFECフレームが3
4 MPEGパケット + 13バイトからなっており、256-QAMで
は、FECフレームが50 MPEGパケット 6 バイトからなっ
ているという事に基づいている。 この情報を利用し
て、アルゴリズムは、MPEGパケットの内の正確に何処に
syncメッセージがsyncメッセージを入れるのに到達する
かという事を導き出し、MPEGパケット内で完全に要約さ
れる。すなわち、アルゴリズムは、TCまたはMACレーヤ
ーのプロセスまたは挿入ロジックが、いつ次のsyncメッ
セージが、それを抱えることになるMPEGパケット が完
全に要約し、またがることを生じないように、ダウンス
トリーム・データに挿入されるかという事を把握する必
要があるということが必須である。もし、次に予定され
ているsyncメッセージ の挿入が、２つのMPEGパケット
にまたがるように到達する場合、アルゴリズムは、sync
メッセージがもっと早い時期に起きるようにスケジュー
ルを変える。
【００９６】このすべては、時間スタンプの挿入のイン
ターバルが、MCNSまたは他の関連する仕様を満たす普通
のインターバルであるようにプログラムされているが、
常に各FECフレームの同じ位置に時間スタンプを入れる
間にまたがる事を避けるようにスケージュールされた挿
入は例外であるという意味である。さらに、これらの例
外は、常にスケジュールされたインターバルよりも短く
なるようにプログラムされている。アルゴリズムは、好
ましい実施例では、増やすまたは普通にスケジュールさ
れたインターバルの両側で変化させるするよりは、普通
にスケジュールされたインターバルはまた、最大インタ
ーバルであると考慮されるように、常にインターバルを
短くするようにデザインされている。代替の実施例にお
いては、挿入の点は、常に最後の挿入からのインターバ
ルを延ばすか、またはソフトウエアの選択で延ばすか短
くすることに代えられる。
【００９７】図８は、同じ機能性をまた、ソフトウエア
のみで実施することができるが、低ジッター時間スタン
プの挿入アルゴリズムのできる回路である。レジスター
320は、時間スタンプ の挿入の間のFECフレームの数を
定義するプログラム可能な時間スタンプ の挿入 インタ
ーバルを記憶する。レジスター320に記憶された94の値
は、普通にスケジュールされた時間スタンプ の挿入の
間に約180ミリ秒あることを意味する。
【００９８】レジスター320の値は、次に普通にスケジ
ュールされた時間スタンプの挿入の前に送信するのにバ
イト数に変換される。インターバルには２つの要素があ
る。これらの要素の１つは、減算器324がバス323上の数
からFECフレームの計算された整数を引きバス328上に出
力するようにするライン322上の調整信号によって設定
される。
【００９９】挿入インターバルの他の要素は、バス328
上のFECフレームの整数と多重化器 332から出力された
バス330上の定数を積算する積算器326によって設定され
る。多重化器332は、１つの入力にカップルされた定数9
394および他の入力にカップルされた定数6405を持つ。
これら２つの定数は、64-QAMおよび256-QAMへの次の挿
入の前に送信するために、バス328上のFECフレームの整
数をバイトに変換することが必要である定数を表してい
る。MUX 332の0入力にカップルされた9394の値は、変調
器への入力で測定された256-QAMへのFECフレームのバイ
ト数である。定数6405は、 64-QAM 変調が利用されてい
る時のFECフレームのバイト数である。MPEGパケット内
のバイトを数えているとき、すべてのMPEGパケットの18
8バイトはMPEGヘッダを含んで数えられている。 常
に、バス328上の整数個のFECフレームを提供し、その数
をバス330上のFECフレームのバイト数で積算すること
で、バイト数はバス336上で、時間スタンプが常に各FEC
フレームの同じ場所挿入されるのを引き起こす挿入イン
ターバルを表すように発展する。一番低い遅延を結果と
して生じるのでFECフレームの最初での挿入が好ましい
が、各FECフレームにおいて同じ場所に時間スタンプ の
挿入が起こる限り低ジッター は達成できる。
【０１００】ダウンカウンター334 は、バス336上の数
と一緒に搬入され、バイトとして次の時間スタンプが送
信されるまでカウントダウンするのに利用される。ライ
ン335は、現在のMPEGパケットの各バイトがいつ送信さ
れるかということを示すバイトクロック信号である。ダ
ウンカウンターの計数がゼロに到達する時、ダウンカウ
ンターは、ライン337上のターミナル計数出力信号を作
動する。この信号の作動は、ライン336上に新しいバイ
トの値をダウンカウンター 334に取り入れるようにす
る。
【０１０１】現在の計数は、バス338上の挿入ロジック
340に出力される。新しいMAC フレームが送信可能にな
る毎に、時間スタンプの挿入をつかさどるTCレーヤープ
ロセスは、次の時間スタンプの挿入の前か後にMAC フレ
ーム メッセージが送信されるべきかどうかを決める為
に、MACフレームヘッダのLENフィールドを検査する。TC
プロセスは、バス338上の現在の計数とLENフィールドに
よって示されたMACメッセージの長さと比較して、この
決定をする。 LENフィールドはMACフレームヘッダの長
さを計数しないので、この計算にはLENの値 に6バイト
加えられる。さらに、LENの値は、188/184で積算してMP
EGバイトに変換される必要がある。比率188/184 は、MP
EGパケットの長さとMPEGパケットのペイロードバイトの
数の比率である。最後に、追加のバイトがポインター・
フィールドの為に加えられる。上述の精密な計算の代わ
りに近似を利用できるが、そうすると実際必要でもない
時にMACメッセージが保持され、そのため全体のスルー
プットが減ってしまう。時間スタンプが、100 ミリ秒ご
とに挿入され、毎回1524 バイトのMACメッセージが保持
されると仮定して、残りは0.12 Mbps (0.5%下落)の容量
のロスである。実際の下落は、各MCNS フレームは最長1
524バイトとはならない為、普通は少ない。
【０１０２】バス322上の調整の値は、TCレーヤープロ
セスが時間スタンプの挿入間のインターバルを時間スタ
ンプ・メッセージが、２つのMPEGパケットにまたがらな
いように調整する為に利用されている。またがる事を避
けるために、TCレーヤープロセスは、現在の時間スタン
プの挿入の現在のMPEGパケット内での位置を利用しなけ
ればならなく、普通にスケジュールされたインターバル
に挿入されるのであれば、次の時間スタンプの挿入の正
確な点を決定する為に時間スタンプインターバルによる
オフセットを加える。もし次のsyncメッセージの計算さ
れた の挿入の点が34 バイトのsyncメッセージが全てMP
EGパケットのデータ部分に当てはまらないMPEGパケット
の場所にある場合、調整しなければならない。必要な調
整では、スケジュールされた挿入の点をMPEGパケットの
考慮された異なる場所またはたが事を避ける早い時期で
のMPEGパケットに移動する。代替の実施例では、syncメ
ッセージがパケットのデータ部分に完全に当てはまるよ
うに、挿入の点を遅い点に動かすか、またはソフトウエ
アの選択で早いか遅い挿入の点へ動かすことができる。
さらに、好ましい実施例では、もしスケジュールされた
挿入の点が6番目のバイトよりも少ない場合、MPEGヘッ
ダおよびpointer_fieldの一部がsyncメッセージ内にあ
り、挿入の点の調整を行わない限り、またがることを生
じる。
【０１０３】現在の開始位置から次の開始位置を計算す
る公式は、以下の式 (9)の通りである。開始の値は、０
のインデックスのついたもので、値が０であることはMP
EGパケットの最初のバイトであることに対応している。
【０１０４】
【数９】
【０１０５】ここで、startk = 次の時間スタンプの挿
入の点；startk-1 = 前の時間スタンプの挿入の点；そ
して[13、6]*TS_インターバル =次に普通にスケジュー
ルされているインターバルへのバイト数、バス338上の
ダウンカウント現在の値に表されるとおりである - [1
3、6] の注はTS_インターバルの値が、64-QAMには13で
積算され6 for 256-QAMには6で積算されることを意味す
る。
【０１０６】挿入の点および要求されている調整は、挿
入ロジック 340で計算される。挿入ロジックは、MPEGパ
ケット内のどこで次のスケジュールされた時間スタンプ
が開始するか計算し (現在の時間スタンプ開始および時
間スタンプインターバルの位置に基いて)、そしてもし
始まる場所が時間スタンプがMPEGヘッダをまたがるので
あれば、挿入ロジックが調整を計算する。調整の値は、
MPEGヘッダのまたがる事を避けるように選択される。時
間スタンプ・メッセージは固定の長さなので、要求され
る調整は、64-QAMには図９の表、または256-QAMには図1
0の表のインデックスとして、式 (8) を利用して計算さ
れた調整されていない開始位置を利用する表を閲覧する
ことで得ることができる。
【０１０７】この全てを達成するのに、挿入ロジック
は、バス338上でダウンカウンターの現在の値と、バス3
42上でLENフィールドの値に188/184 +1の6倍を足した値
と、を入力として受信する。バス342上の値は、計算 ロ
ジック 344でLENフィールドの値から計算される。
【０１０８】挿入ロジックは、ライン348上に保持MAC信
号を、ライン350上に送信sync信号およびライン352上に
送信MAC 信号生成する。これらの信号は、MACレーヤー
が、ペイロードバイトをダウンストリームのデータスト
リームに加えるのを停止し、syncメッセージがMPEGヘッ
ダをまたがらないような適切な挿入の点でsyncメッセー
ジの全てのバイトを加えるようにする。それぞれのライ
ン348、350および352上のこれら３つの出力信号が作動
する状況は、以下の通りである。
【０１０９】保持_MAC - この信号は、ライン338上の計
数(次の時間スタンプの挿入までのバイト数)が、次のAC
メッセージ(MPEGオーバーヘッドを含む)のサイズよりも
少ない時に表される。示される時、保持MAC は、MACメ
ッセージが送られるのを防ぐ。それは、時間スタンプが
送信される後まで、示される。
【０１１０】送信_sync - この信号は、ライン338上の
計数が0である時に示される。示されている時、この信
号は、MACレーヤープロセスが時間スタンプ・メッセー
ジを送信の為に入るようにする。
【０１１１】送信_MAC - この信号は、MACメッセージ
を送信できることを示し、他全ての場合に生じる。この
信号は、hold_MAC 信号と共に余分である。
【０１１２】もし挿入ロジック340による計算の結果が
理由でMPEGヘッダ内でsyncメッセージが落ちるのであれ
ば、ダウンカウンター 334に入る値は調整される必要が
ある。syncメッセージは34バイト長であるので、これは
もし挿入の点が154よりも大きい場合、syncメッセージ
は２つのパケットにまたがるという意味である。また、
もし開始位置が5よりも小さい場合、MPEGヘッダおよびp
ointer_fieldはsyncメッセージを遅らせる。図9および
図10の表1および表2は、挿入の点についての様々な計算
された値について、それぞれ64-QAM および 256-QAMの
調整値を含む。64-QAMの調整は常に、9607.5 64-QAMシ
ンボル長になるFECフレームによるジッターまでも避け
る。
【０１１３】新しい開始位置を計算する精密な計算式
(8)を利用した時間スタンプの挿入を実行する代表的な
方法は、図11のフローチャートにある。ステップ 360
は、MPEGパケット内の既知の位置で始まる次のFECフレ
ームの最初の MPEGパケットで、syncメッセージが送ら
れるように、ダウンカウンターをリセットタイムに初期
化するプロセスを表している。ステップ362では、時間
スタンプのあるsyncメッセージが、最初の MPEGパケッ
トの既知の位置から最初に送られる。ステップ364は、
ゼロに達した時に図８の回路(または、以下に説明する
単純な実施例において変更されたもの)によって実行さ
れる式 (9)の計算で特定された値を、ダウンカウンター
に再度読み込みするプロセスを表す。この計算は、式
(9)を利用して新しく提案された開始位置を計算し、も
しあれば要求された調整の値を決定するための、図 9
および図10の表 I および表IIのデータへの検索キーと
して、新しく計算された開始位置を利用した表の閲覧を
すること、に関わる。この調整の値は、レジスター320
のインターバルの値から引き算され、その解は256-QAM
には9394で、64-QAMには6405で積算される。結果として
生じるバイト数は、0に到達した時ダウンカウンター 33
4に取り入れられ、ライン337上のターミナル計数信号が
作動する。
【０１１４】ステップ366は、挿入ロジック340によって
実行され、ダウンカウンター334がさまざまなコントロ
ール信号をいつ作動するかを決定するプロセスである。
ステップ366は、ダウンカウンターを利用して次のsync
メッセージまでバイト数をカウントダウンし、ダウンカ
ウントをしている間のMACレーヤーのメッセージを送る
プロセスを表す。しかし、それぞれの送られるMACメッ
セージについて、挿入ロジックは、ナンバー バス342上
の数に示される長さが、バス338上の数に示される次のs
yncメッセージまでに残っているバイト数よりも大きい
かどうかを判断する。もしMACメッセージの長さが次のs
yncメッセージの挿入までの残りのバイト数よりも大き
い場合、挿入ロジックはライン348上に保持MACメッセー
ジを示す。これにより自動的に、送信するバイトを組み
立てるMACレーヤープロセスが、ダウンカウンター 334
が0に到達するまでスタッフ(stuff)パケットまたはMPEG
ヌル(null)パケットを入れ始める。
【０１１５】ステップ 368は、ダウンカウンターの計数
がゼロに到達した時の、syncメッセージを送るプロセス
を表している。これをするには、計数がゼロに到達し、
syncメッセージが完全に送られるまで保持MAC信号を示
し続ける時に、挿入ロジック340がライン350上に送信sy
nc信号を示す。送信MAC信号はMACメッセージが送信され
得る間ずっと出力されており、保持MAC 信号の補数であ
る。
【０１１６】ステップ 370は、開始k-1としてちょうど
挿入されたsyncメッセージの開始位置を利用したステッ
プ364で実施されたのと同じ計算の種類 に基く次の表示
までに新しく計算されたバイト数を、ダウンカウンター
に再読み込みするプロセスを表す。プロセスはそれから
ステップ366を再度実施し、システムの電源を切るか、
リセットされるまでこのループを続ける。
【０１１７】より単純な時間スタンプの挿入方法 単純な方法のプロセスは、ステップ 364が式 (9)の結果
の計算が必要でなく、必要な結果の計算に基く調整を閲
覧する必要もないという変更点を除くと、図11にあるプ
ロセスと同じである。次の部分に記載されているさらに
単純な実施例でステップ 364を実行するのにただ必要な
のは、多重化器332の入力で選択された定数に94をかけ
て、その結果をダウンカウンターに取り入れることであ
る。これにより、ダウンカウンターに64-QAMには602069
の値、そして256-QAMには883035が取り入れられる。 残
りのプロセスは同じである。さらに単純な方法では、図
８のレジスター320に記憶されたインターバルは、94FEC
フレームに設定される。これが行われると、syncメッセ
ージはMPEGパケットの固定した場所に残り、いつsyncメ
ッセージが複数のMPEGパケットにまたがるのかを導き出
す必要がなくなる。64-QAM 変調では、 94FECフレーム
は3202.5MPEGパケットであり、256-QAMでは、94FECフレ
ームは4697 MPEGパケットである。64-QAM 変調の場合、
これはsyncメッセージがMPEGパケットまたは 94バイト
の1/2に分割されるMPEGパケットの2つの 異なる場所で
交互に開始するという意味である。 ジッターを持たな
いためには、syncメッセージがMPEGパケットにまたがら
ないということがいまだ必要とされる。256-QAMでは、s
yncメッセージは常にMPEGパケット内の同じ位置に挿入
される。この適用の利点はより単純であるという事だ
が、syncメッセージがその他 のレートで送られないと
言う難点を持ち合わせている。単純なアルゴリズムの式
(8)はまた、単純化される。以下の式 (9)は、64-QAMの
式 (8)のアナログである。
【０１１８】
【数１０】
【０１１９】以下の式 (10) は、256-QAMの式 (8)のア
ナログである。
【０１２０】
【数１１】
【０１２１】このより単純なアルゴリズムを実行するに
は、図８の回路は、減算器 324とレジスター 320を無く
し、積算器 326の入力 328に配線された94の値を適用す
るように変更できる。LENフィールドからバス342上のメ
ッセージ バイト数を計算する計算ユニット344は、挿入
ロジック 340がいつライン348上の保持MAC 信号を作動
するかを決めることができるように、バス342上のデー
タを計算するためにまだ必要である。挿入ロジックは、
さらに複雑なアルゴリズムについてしたのと同様にライ
ン348、 350および 352上に信号をまだ生成するが、式
(9)または(10)を利用して新しい開始位置を計算する必
要がなく、ライン322上の信号を生成する計算された開
始位置に基く調整の値を表から閲覧する必要のないとい
う事において、単純化されている。
【０１２２】アップストリームのクロックのスリップ
検出器 いかなる理由でも、RUのアップストリームのクロック信
号は１サイクルスリップすると、CUのアップストリーム
のクロックとRUのアップストリームのクロックの間の同
期が停止する。これにより、SCDMA実施例の符号のアラ
インメントのずれを生じ、RUからのデータの適切な受信
を破壊したり妨げる望まれないノイズの生成を生じる。
つまり、CUでのひとつもしくはそれ以上の符号のアライ
ンメントのずれにより、全てのRUからのデータ受信を妨
げるに充分なノイズを自己発生してしまう。結果とし
て、図 2 および 3に示すシステムは、クロックのスリ
ップが起こるまではクロックのスリップ 検出器なしで
満足に動くけれども、パフォーマンスを改善するオプシ
ョンの クロックのスリップ検出器210を含んでもかまわ
ない。
【０１２３】結果として好ましい実施例では図２に表さ
れる種類、および図３に表される関連する種類の好まし
い面として、もし35 ナノ秒を超えるクロックのスリッ
プが起こる場合、検出クロックのスリップを検出し復元
プロセスを始める為に、クロックのスリップ 検出器を
利用する。もしこの量よりも大きいクロックのスリップ
が起こると、スリップしたクロックを持つRUは、送信機
を停止し再同期 プロセスを始める。図12では、クロッ
クのスリップ検出器について１つの実施例のブロック・
ダイアグラムを示している。クロックのスリップ 検出
器の基本の機能は、アップストリームのクロックをダウ
ンストリームのクロックを利用してモニターすること
と、ダウンストリームのクロックに定義される既知の
インターバルに生じるアップストリームのクロック・サ
イクルの数を計数することである。もし計数が予期され
た数に近い値ではない場合、クロックのスリップが生
じ、インターラプトされる。
【０１２４】図５の回路は、ダウンストリームカウンタ
ー380から成り、アップストリームのクロック信号を計
数する為の、ゲーティング周期を提供する。ゲーティン
グ周期はプログラム可能であり、アップストリームのサ
イクル計数が、インターラプトメカニズムによる、それ
ぞれのゲーティング周期の間MACレーヤーに報告され
る。代替の実施例では、アップストリームのサイクル計
数はクロックのスリップ検出器で既知の定数と比較する
ことができ、スリップが検出された時のみにインターラ
プトが生成される。こうして、スリップが生じたかどう
かを決定するために比較を行うオーバーヘッドがMACレ
ーヤープロセスで軽減される。ダウンストリームカウン
ター 380は、ライン382上のダウンストリームの復元さ
れたシンボルのクロックまたはビットのクロックを受信
する。図２の実施例では、計数の周期を定義するのに利
用されているダウンストリームのクロック信号は、ダウ
ンストリームビットのクロックでは無いが、ダウンスト
リームシンボルの周期の４倍と等しい復元されたダウン
ストリームのクロックである。このクロック信号はま
た、予期されたアップストリームのビットのクロックま
たはチップ・クロック・サイクルの特定の数が起きるべ
く、既知の周期を定義する。ダウンカウンター380はま
た、モニターするインターバルの長さを定義するライン
384上に事前に取り入れられた数を受信する。ダウンカ
ウンターは、ダウンストリームのビットのクロックレー
トでこの事前に取り入れられたインターバルの値からカ
ウントダウンし、前もって取り入れられた値にクロック
１つ分を足した値に達した時にロールオーバーする。24
ビットカウンターのサイズは、最大計数周期は300ミリ
秒であるという事を意味する。
【０１２５】図12の回路は、２つの57MHzクロック・サ
イクルよりも大きいアップストリームのクロックのスリ
ップを検出するようにデザインされている。ライン382
上のダウンストリームのビットのクロックは、 利用さ
れているMPEGインターフェースにより、27または38MHz
の続きのビットのクロック(MCNSダウンストリームにつ
いてで、64-QAMまたは256-QAM 変調のどちらかが利用さ
れているかによる)または約10 MHz の2*Fdsのクロック
となる。いずれの場合も、ダウンストリームのクロック
が利用されている事から作り出されたゲーティング周期
は、とても低いジッターを持つに違いない。ロールオー
バーすることでライン386上の信号を作動し、その作動
はイベント検出器388によって検出される。ロールオー
バーすることは、クロックラインとイベント検出器のク
ロック 入力への接続のおかげで、ライン390上の57 MHz
のアップストリームのクロック信号の送信に同期されて
いる。イベント検出器がロールオーバーを検出する時、
MACレーヤーにインターラプトライン390を作動する。こ
れはアップカウンター394をリセットする。このアップ
カウンターのクロック入力は、ライン390上の合成され
たアップストリームのクロックにカップルされ、結果と
して、アップストリームのクロック カウンター394で、
ダウンストリームのクロックカウンター380でのそれぞ
れのロールオーバーの間に起こるアップストリームのク
ロックの数を計数する。インターラプトライン392の作
動はまた、レジスター396がクロックライン390の移行と
同期するカウンター394の出力398の現在の計数を読み込
ませる。
【０１２６】MACレーヤーによるインターラプトサービ
スのルーチンは、レジスター396に記憶された計数の値
を読み、予期されたサイクルの数と計数を比較する。も
し計数が35 ナノ秒よりも大きい場合、RU送信機は停止
し、再同期が試行される。
【０１２７】イベント検出器は、１つの57 MHzのクロッ
ク・サイクルに等しいピークからピークへのジッターを
好ましくは持つ。このジッターの量があるとすると、報
告されるサイクル計数は、いかなるゲーティング周期に
おいて予期された値よりも１サイクル多いか、１サイク
ル少ない。2 サイクルよりも大きいクロックのスリップ
は、報告された計数が予期された値より２つ以上大きく
なる事によって検出される。図13に関し、IEEE 802.14
またはMCNS スタンダードによるHFCにかかる双方向性の
データ通信システムのアップストリームに送信をするRU
のSCDMA送信機の好ましい形態のブロック・ダイアグラ
ムを示している。図13の送信機は、図1、図2および図4
のシステムと同様に、そこで生成される復元されたダウ
ンストリームのクロック、CUのマスター・クロック、CU
のアップストリーム、およびCUのダウンストリームのク
ロックと位相がコヒーレントであるアップストリームの
クロックおよび搬送波に利用するように意図されてお
り、また、図７のオフセット計算およびクロックのスリ
ップ 検出器が同期のアップストリームのロスを検出す
る事をサポートするのに必要であり、また、図８の低ジ
ッターsyncメッセージ の挿入回路を含むかもしれない
時間スタンプカウンター回路および、図４の他の回路を
含む。しかし、図13の送信機はまた、アップストリーム
のクロックおよび搬送波がダウンストリームのクロック
と独立していて、CU受信機がクロックおよび搬送波の復
元回路を含む従来技術のクロック回路と利用できる。
【０１２８】802.14およびMCNSの仕様においての図13の
SCDMA技術を理解する目的で、いくつかの用語をPCT公開
文献に開示されるSCDMA技術の用語とは異なるようにす
る必要がある。最初に、SCDMAのアップストリームのフ
レームは、８つのサブフレームおよび１つのギャップか
らなる。 それぞれのサブフレームには図18Aの１つの情
報 ベクトルに対応しており、それぞれの情報ベクトル
またはサブフレームは、符号ブックの符号の数に等しい
数のシンボルエレメントを持つ。もし符号ブックに156
個の符号あれば、情報ベクトルは156個のシンボルを含
み、それぞれプログラム可能な数のビットのデータから
なっている。それぞれの情報ベクトルが拡散マトリック
スにより拡散された後、符号ブックの符号の数と等しい
数のチップエレメントを持つ１つの結果のベクトルが生
成される。156個の符号を持つ１つの拡散マトリックス
は、エレメントの位置に156のチップを持つ1x156の結果
ベクトルを１つ生成する。
【０１２９】図13の送信機の特徴としては、柔軟に設定
変更が可能で、MAC/TC レーヤーから送られたアップス
トリームバイトのストリームを受け取る事ができ、ヘッ
ドエンドのコントローラー プロセス(以降、時としてHC
と呼ぶ)からのアップストリームへの送信のためのミニ
スロットアサインメントを受け取る事ができ、CUおよび
全てのRU双方に既知の特定のミニスロットの数への固定
されたマッピングを持つ拡散符号を利用した同期型CDMA
を利用した割り当てられたミニスロットにおける様々な
アップストリームのシンボルのクロックレートにおけ
るアップストリームのデータを送る事ができる。プログ
ラム可能なシンボルのクロックレートは、SCDMAを送信
機をヘッドエンドのコントローラーに設定される5.12 m
Hz、 2.56mHz、…の802.14 CUのプログラム可能な シン
ボル のレートとコンパチブルにする。
【０１３０】送信機のデジタル回路は、時間ベース401
によって生成されるライン399上のプログラム可能なシ
ンボルのクロック信号を受信するためにカップルされ
る。時間ベースは、ライン403上に復元されたダウンス
トリームのクロックから生成され、位相がコヒーレント
な合成されたアップストリームのクロックを受信する。
合成されたアップストリームのクロックは、好ましい実
施例では20.48 mHzの周波数を持ち、802.14 IEEEのタイ
プのCUの時間スタンプカウンターを動かすクロックの刻
みのレートと合い、ヘッドエンドのコントローラーが利
用する。シンボルのクロックレートは、MACまたは TCレ
ーヤープロセスに生成されるライン405上の信号を選択
し、RU受信機からバス409上に受信されるヘッドエンド
のコントローラープロセスからのダウンストリームのメ
ッセージに従うプロセッサー408上で実行する。プロセ
ッサー408は、データおよびアドレスバス(図示せず)に
よって送信機の全てではないとしてもほとんの全ての様
々な回路にカップルされる。これらのつながりは、MAC
またはTCレーヤープロセスからの情報を必要とする様々
な回路にカップルされた様々な信号ラインによって、機
能的に象徴されている。そのような信号のそれぞれの機
能は指定されていて、したがってプロセスをコントロー
ルする、または必要な信号を生成するのに必要であるMA
CおよびTCレーヤープログラムの実態を特定する。
【０１３１】選択可能なシンボルのレートは、802.14 C
Uの選択可能なシンボルのレートと合い、全て20.48 刻
みのレートの２分の１である。具体的には、選択可能な
シンボルのレートは5.12 mHz、 2.56 mHz 等から下限0.
16 mHzまでである。5.12 mHzのレートでは、4 刻みがダ
ウンストリームのシンボルであるので、もしミニスロッ
トが48のアップストリームシンボルであれば、20.48 mH
z CU クロックの各192刻みはミニスロット境界を設定す
る。それぞれのRUは、好ましくは図４に示されるダウン
ストリームのクロック復元およびアップストリームのク
ロック合成回路を持つか、CUに要求されるアップストリ
ームのクロック復元回路と共に従来技術の独立したアッ
プストリームおよびダウンストリームのクロックをもつ
ことができる。
【０１３２】図13に示される送信機は、図４の実施例に
おいてSCDMA 送信機196の好ましい形態でありアップス
トリームがIEEE 802.14仕様によるミニスロットを利用
しTDMA多重化されている。アップストリーム・ペイロー
ド・データは、周辺装置またはコンピュータのプロセス
からの生のアップストリームのデータを受け入れるMAC
レーヤープロセスからバス400上に到着する。アップス
トリームのデータは、IEEE 802.14の仕様に定義されるA
PDUの形式でまとめられる。APDUは、ATMプロトコル デ
ータユニットである。基本的には、54 バイトから成る
１つのパケットのデータで、802.14 MACレーヤープロセ
スが、データを物理的なレーヤー回路に与えるのを期待
するのは普通の方法である。バス402は、バイトの様々
な長さのフレームのとしてまとめられたアップストリー
ムのデータを受けるオプションとしての形式を表してい
る。
【０１３３】もう１つのアップストリームのデータの信
号源は、IEEE 802.14MACまたはTCレーヤープロセスをプ
ロセッサー408上で実行することで生成されるバス406上
の管理およびコントロール・メッセージ APDUである。T
Cつまり送信収束(transmission convergence)レーヤー
は、ソフトウエア・プロセシングのレーヤーで、物理的
なレーヤが変調の種類、データのレート等をコントロー
ルする回路を設定およびコントロールをするように機能
をするプロセスを持つ。これらプログラム可能な要素
は、RUのTCレーヤーのプロセスへのダウンストリームの
メッセージを通して、ヘッドエンドのコントローラーで
設定される。
【０１３４】プログラム可能なリード・ソロモン符号化
器404は、バス400または402のいずれかのアップストリ
ームのデータとバス406上のデータを受信し、APDUをプ
ログラム可能な大きさのリード・ソロモン符号化ブロッ
クに分解する。TCまたはMACレーヤープロセスは、２つ
のコントロール入力を符号化器404へ送る。バス410上の
エラー訂正容量信号は、それぞれのブロックについて生
成されるエラー 検出および訂正ビットをコントロール
する事によって、それぞれのブロックで検出され訂正さ
れることのできるエラーの数(0から10)をコントロール
する。ライン412上のブロック長信号は、作られたリー
ド・ソロモンブロックのサイズをコントロールする。リ
ード・ソロモン符号のパラメータ、例えば初期の多項式
は802.14に明示されている。
【０１３５】リード・ソロモン(R-S)ブロックは、付加
されたECC ビットを含み、バス414上でプログラム可能
なインターリーバー416の入力へ出力する。インターリ
ーバーは、IEEE 802.14の仕様に定義される既知のイン
ターリーブするプロセスにより、優れたバースト・ノイ
ズに対する性能を提供すべく、R-Sブロックをインター
リーブする。インターリーブのプロセスのアルゴリズム
は、好ましい実施例では固定だが、深さはプログラム可
能である。ヘッドエンドのコントローラー プロセス
は、CUの受信機の物理的な回路が、特定の種類または深
さでインターリーブする事を期待するように設定する。
ダウンストリーム管理およびコントロール・メッセージ
は、それからRUのMACまたはTCレーヤープロセスへ送ら
れ、どの深さのインターリーブを利用するかを指揮す
る。このダウンストリームのメッセージを受信するRUの
MACまたはTCレーヤープロセスは、バス418上に深さコン
トロール信号を生成し、プログラム可能なインターリー
バーがCUの期待するインターリーブ方式を利用するべく
コントロールする。インターリーブされたR-Sブロック
はバス420上でバッファー419へと出力される。このバッ
ファーは、ヘッドエンドのコントローラーからアップス
トリームのミニスロットのアワードが受信される迄、ア
ップストリームのデータを記憶する機能を果たす。802.
14のシステムにおけるアップストリームのデータのフォ
ーマットはバーストTDMで、ミニスロットと呼ばれるタ
イムスロットの終わりの無いストリームとして組織され
たもので、そこにフレーム構造を合わせ持つものではな
い(MCNSの アップストリームもほぼ同じである)。SCDMA
のRUそれぞれは、プログラム可能なシンボル番号付け方
式よって設定されたシンボルからミニスロットへのマッ
ピングに本質的な符号上で、それに割り当てられたミニ
スロットへとマップされたシンボルを送信できるだけで
ある(この事は図22の説明で明らかになる)。SCDMAのア
ップストリームの利点の１つは、純粋な802.14のアップ
ストリームのTDMAミニスロットは、時間の次元と符号の
次元双方へプログラム可能なマッピングによってマップ
されたシンボルへと時間の次元からマップされる、とい
う事である。RUへのミニスロットのダウンストリームの
アサインメントは、そのミニスロットに対応する特定の
シンボルおよび符号へとマップされ、それからRUはこれ
らのシンボルに対応する符号を利用して、シンボル計数
のこれらの計数において送信する。RUの実際の送信時間
は、アップストリームにおける割り当てられたミニスロ
ットの実際の時間境界に対応しない。割り当てられたミ
ニスロットに対応する様々な符号上で送信されるシンボ
ルを受信し、データを割り当てられたミニスロットへと
組立し直し、RUにミニスロットの番号を割り当てたMAC
レーヤープロセスへとデータのこれらのミニスロットを
送信するのは、CU受信機の仕事である。もし１つのRUに
割り当てられたミニスロットが全ての符号を使い切らな
いならば、他のRUは自分たちに割り当てられたミニスロ
ットに対応する他の符号上で、最初のRUからの送信と同
時に送信する事ができる。CUのTCレーヤープロセスは第
２のRUによって送信されるデータを、TC レーヤーによ
ってMACレーヤーへと送られるデータのTDMAストリーム
における割り当てられたミニスロットへと組立し直す。
【０１３６】この事をより明確にするために、図22を参
照する。図22は、ミニスロットのアサインメントを受信
するRUによって送信される割り当てられたミニスロット
番号とシンボルおよび符号の間の、プログラム可能な
マッピングの１つの例を示す。802.14およびMCNS CUのM
ACとTCレーヤーは、従来技術では、アップストリームに
あるミニスロットしか理解せず、HS-CDMAフレームを理
解したり組立し直したりするための備えは持たない。こ
の発明の譲受人によって支給される802.14またはMCNS C
Uに準拠するCUおよびRUのモデムのTC レーヤーは、測距
およびHS-CDMAフレーム内のギャップにあるバーカー符
号を理解し、HS-CDMAフレーム、サブフレーム、シンボ
ルおよび符号からミニスロットへのプログラム可能なマ
ッピングを理解するように変更される。このマッピング
はCUおよびRUのTCレーヤープロセスによって、CU MACお
よびRU MACに対してトランスペアレントなものとされ
る。
【０１３７】このマッピングにおいて、それぞれのミニ
スロットは１つの番号を持ち、そしてCUとRUのTCまたは
MACレーヤーはそれぞれのミニスロットの番号を監視す
る能力を持つ。あるRUが送信すべきアップストリームの
データを受信した時、それはアップストリーム管理およ
びコントロール・メッセージをヘッドエンドのコントロ
ーラーに送り、「私は貴方のアップストリームのトラフ
ィックを持っています」と告げる。これはアクセス要求
と呼ばれる。ヘッドエンドのコントローラーは何時RUが
このようなアクセス要求を送るか分からないので、この
目的のためにミニスロットから成る１つのサブセットを
割り当てる。これらのミニスロットは、競合ミニスロッ
トとしばしば呼ばれるが、これは幾つものRUが同じミニ
スロットでアクセス要求を送り、そのためお互いに競
合、つまり衝突するからである。RUは、この目的のため
にPCT公開文献に記載されている測距競合解決アルゴリ
ズムに似た競合解決アルゴリズムを持つ ヘッドエンドのコントローラーはアクセス要求に対し
て、ダウンストリーム管理およびコントロール・メッセ
ージで返事をし、特定のミニスロットの整数番号１つを
そのRUに与える。ダウンストリームのメッセージは変更
される事なくCU TC レーヤーを通過し、全てのRUのRU M
ACレーヤープロセスに到着する。このメッセージが宛て
られた特定のRUはアドレスを認識し、RUのTCレーヤープ
ロセスにコマンドを送り、割り当てられたミニスロット
上で送信するよう伝える。
【０１３８】図22は、如何にミニスロットが特定のシン
ボル番号と特定の符号へとマップされるかを示す。それ
ぞれのフレームは920、922 、924等といった箱で表わさ
れる。それぞれのフレームの中には、そのフレームの間
に送信されるシンボルの番号が書いてある。それぞれの
シンボルはそのデータの内容によって、QPSK、16-QAM等
といった使用されている特定の種類の変調の位相空間の
１つの位相空間点へとマップされる。ここでは２つの次
元がある。縦軸に沿っての符号の次元と、横軸に沿って
の時間の次元である。縦軸に沿っての番号は符号ブック
にある符号に対する符号IDである。図22にあるミニスロ
ットの幾つかは、208個のミニスロットがある最初の組
の中のミニスロットで、0から47までのシンボルが送信
されるミニスロット0のように、太線の境界を持つ。
【０１３９】それぞれのフレームは８個のサブフレーム
(図示せず)を持ち、フレーム間にはギャップがある。そ
れぞれのサブフレームはC個のシンボルを持ち(図示せ
ず)、ここでCは符号ブック (図示せず)の中の符号の数
と等しく、ここに与えられた例では156である。与えら
れた特定の例においては、シンボルからミニスロットへ
のマッピングは、１つのミニスロット毎に48個のシンボ
ルが送信される事を要求する( "シンボル"は新しい定義
のものであり、１つ情報ベクトルの１つのエレメントに
対応し、PCT公開文献における古い定義に基づく情報ベ
クトル全体とか結果ベクトル全体というのではない)。C
UとRUにあるミニスロット・カウンターは、図22の例で
は計数が208に達するとロールオーバーする。CUおよびR
Uのそれぞれはシンボルカウンターを持ち、これらのシ
ンボルカウンターはミニスロットの境界でリセットし、
計数が9984(208 x 48)に成るとロールオーバーするが、
これは同時にミニスロット・カウンター が208でロール
オーバーする時である。フレーム926 は、シンボル・カ
ウンターが9983でロールオーバーし、ミニスロット・カ
ウンターが208でロールオーバーした後の最初のフレー
ムを表す。フレーム926は、次の208個のミニスロットか
ら成る組のミニスロット0における最初のフレームであ
る。SCDMAのアップストリームには、８個のSCDMAフレー
ムとして定義されるスーパーフレーム構造が存在し、こ
の境界ではミニスロットカウンターとシンボルカウンタ
ー両方が同時にロールオーバーする。測距とは、もしパ
ルスが丁度RUでのスーパーフレームの境界の時に送信さ
れたなら、それが、CUにおいて対応するスーパーフレー
ムの境界の時に丁度CUに到着するように、それぞれのRU
におけるオフセットを設定するプロセスであるそれぞれ
のRUには、単一のサブフレームの間に送信するために使
用できる1からC迄の符号のうちでどれを割り当てても良
い。この符号のアサインメントは、HCがミニスロットを
そのモデムに割り当てる事によって間接的に行われる
が、これはミニスロットの番号はシンボルの番号だけで
なく特定の符号へもマップするからである。割り当てら
れたミニスロットの番号は、次のようにシンボル番号と
符号番号へとマップされる。フレーム0の始まりに対応
するスーパーフレーム境界つまりミニスロット0の始ま
りから始めて、最初の符号上のシンボルを時間軸に沿っ
て数え始め、プログラム可能な値L (この例では16シン
ボル)に到達する迄数える。この シンボルを拡散するに
は符号 0 だけを使っているので、結果として得られる
結果ベクトルは156個のエレメントをを持ち、それぞれ
のエレメントはシンボルと符号エレメントとの積にな
り、これはインデックスにおいて結果ベクトルエレメン
トのインデックスに対応する(図18C参照)。こうして、
もし最初のシンボルであるシンボル0がコンテンツXを持
ち、符号0の個々の符号エレメントが数字1、 2、…C等
で象徴されるコンテンツを持つならば、結果ベクトルの
エレメントはX*1、 X*2、 X*3、…X*Cと成る。この最初
の結果ベクトルは、トレリス変調が動作していないと仮
定すると、フレーム1の最初のサブフレームの間に送信
される。シンボル1もまた、未だL(シンボル15)に到達し
ていないので符号0によって拡散され、その結果ベクト
ルはフレーム0の第２のサブフレームとして送信され
る。もしシンボル1がコンテンツYを持つとすると、フレ
ーム0にある第２のサブフレームとして送信される結果
ベクトルは、Y*1、Y*2、…、Y*Cのエレメントを持つ。
１つのフレーム毎に８個のサブフレームしかないので、
８個のシンボル(0から7のシンボル)のみが、920に示さ
れる最初のフレームつまりフレーム0の間に送信され
る。ここでLは16であるから、次の8個のシンボル(8から
15のシンボル)は、第２のフレーム(922に示されるフレ
ーム１)の８個のサブフレームの間に送信される。Lまで
到達すると、Lをゼロにリセットし、マップされつつあ
るミニスロットの初めに戻り、符号の次元における次の
符号上で再びシンボルの番号を付け始め、シンボル番号
をミニスロットと符号にマッピングし続ける。これは、
与えられた例においては、16から23までのシンボルは92
4として示されるフレームへと符号1上でマップされる、
という事を意味する。１つのシンボルが１つのフレーム
と１つのサブフレームと１つの符号へと割り当てられる
度に、Lは１つ増やされる。このプロセスは24から31迄
のシンボルを928で現わされるフレームへとマッピング
して、再びLが16になる迄続けられる。このプロセスは
全ての符号に対して繰り返される。L個のシンボルに対
して全ての符号が時間軸に沿ってマップされたら、最初
の符号(符号0)に戻り、 未だマップされていないフレー
ムへと時間軸に沿って１つ増やし、再び開始する。例え
ば、シンボル2495が930と表わされるフレームの最後の
サブフレームへと符号156においてマップされた後に、
シンボル2496が932と表されるフレームの最初のサブフ
レームへと符号0においてマップされる。このプロセス
は、スーパーフレームにある9983個のシンボルと156個
の符号が全て特定のミニスロットへとマップされる迄繰
り返される。スーパーフレームの定義は、シンボルカウ
ンターがロールオーバーする間に経過するフレーム時間
の数である。であるから、プロセスは、CUとRUにおける
ニスロットカウンターとシンボルカウンターがロールオ
ーバーすると再び開始され、新しいシンボル0が１つ、
符号0上で926と表されるフレームで開始する新しいミニ
スロット0へとマップされるようになる。
【０１４０】結果として、802.14システムとMCNSシステ
ムがSCDMAのアップストリームとは異なるようになる。8
02.14システムとMCNSシステムにおいては、これらが純
粋なTDMAシステムなので、１つのミニスロットは時間的
に連続な数々のシンボルとして定義される。SCDMAのア
ップストリームにおいては、シンボルには２次元的に番
号が付けられていて(時間および符号)ので、シンボルは
必ずしも時間に於いてのみ連続的に送信される訳ではな
い。このマッピングの概念はまた、第２の軸が符号の次
元ではなく、DMTシステムにおいて周波数が利用されて
いるように周波数の次元の事もある、と言う事に注意し
ていただきたい。DMTシステムにおいては、異なるデー
タ間の直交性は異なる信号源それぞれからのデータをフ
ーリエ周波数帯域の異なる周波数へと変調する事によっ
て達成される。送信された信号は、 合成信号を作り出
すための周波数帯域の逆フーリエ変換を行う事によって
取り出される。個々のデータは、周波数帯域を受信機側
で成分周波数に分解し、それぞれの周波数のデータを復
調および検出する事によって復元される。
【０１４１】図22の例では、ミニスロットはシンボル48
個分の長さを仮定する。図13の送信機において、 ミニ
スロットは、HCによって選択する事のできる、プログラ
ム可能な任意の整数個のシンボルである。この例では１
つのミニスロットはシンボル48個に等しいので、最初の
ミニスロットは最初の48個のシンボルと最初の３個の符
号へとマップされる事になる。このようにして、もし最
初の１台のRUが最初のミニスロットにのみ割り当てられ
ると、このRUは、最初の１つのミニスロットへとマップ
された最初の６個のフレームからのデータを時間軸に沿
った最初の２つのフレーム時間の間に送信し、 符号領
域多重化と時間分割多重化の組合せを利用してデータの
異なるシンボルを多重化し、ここでの符号領域多重化は
0から2迄の最初の３つの符号のみを利用してを達成さ
れ、時間分割多重化は時間軸に沿っての最初のフレーム
時間２つ分に当る16個の異なるサブフレーム時間を利用
して達成される。同様に、もしもう１台のRUが第２のミ
ニスロットに割り当てられるとすると、このRUは、3か
ら5迄の符号を利用したCDMAと、時間軸に沿っての最初
の２つのフレーム時間内での16 個の異なるサブフレー
ム時間を利用したTDMAとの組合せを利用して、時間軸に
沿った最初の２つのフレーム時間の間に最初の 6個のフ
レームにあるデータを同時に送信する。同じサブフレー
ム時間の間に第１と第２のRUから送信されるデータは、
これらのシンボルは直交し異なる拡散符号上で送信され
るので、別々のままでいられる。
【０１４２】802.14とMCNSのMACレーヤーはミニスロッ
トとTDMA多重化しか理解できず、１つのRUだけしかアッ
プストリームに同時に送信できるにすぎないにも関わら
ず、このミニスロットの異なるシンボルと符号へのマッ
ピングにより、多数のモデムが同時にデータを失ってし
まう事なく送信できる。もし１台のRUが多くの送信デー
タを持つ、要求の高いアプリケーションを使っている場
合には、SCDMAのアップストリームの時よりも大きなバ
ッファーを持つ必要があり、次のミニスロットを使える
時迄データを保持しなければならない。このため余分な
メモリーが必要でコストが高くなる。
【０１４３】802.14のシステムとMCNSシステムでは、RU
とCU双方にあるMACレーヤープロセスまたはハードウエ
アはミニスロット・カウンターを持つが、SCDMAのアッ
プストリームでもそうである。しかし、802.14またはMC
NS MACレーヤープロセスに使用するSCDMA送信機と受信
機においては、ハードウエアまたはソフトウエアがま
た、好ましくはフレームカウンター、サブフレームカウ
ンターおよびシンボルカウンターを持つ。
【０１４４】この マッピング方式の代わりになるもの
はあるにはあるが、それぞれ問題がある。 Lの値がプロ
グラム可能であるという事は次のような理由により重要
である。もしシンボルに時間の次元において連続した0
から非常に大きなLの値までの番号が付けられている
と、より多くのRUが同時に送信する事ができるが、これ
は、それぞれのRUの使う符号が少なくてすむからである
が、それぞれのRUの遅れが長くなってしまう。遅れ時間
とは、ある決まった数のシンボルの送信が開始されてか
ら受信機で復元される迄の時間の事である。Lの値が小
さいと遅れが減少するが、同時に送信できるRUの台数が
減ってしまう。
【０１４５】このように、SCDMAのアップストリームに
おけるミニスロットの概念は、純粋な802.14またはMCNS
システムにおける純粋なTDMAミニスロットによる多重化
とは異なるが、CUとRUのTCレーヤーおよびハードウエア
はこの違いを理解し、互換性のためにMACレーヤープロ
セスに対し違いがトランスペアレントであるようにする
ためのプログラムと構造を持っている。
【０１４６】すなわち、802.14またはMNCSシステムにお
いてSCDMAのアップストリームを使う利点の１つは、純
粋な802.14およびMNCS システムがミニスロットのアサ
インメントによる時間分割多重化を使い、異なるRUから
の信号を別々のままにするという事である。
【０１４７】この純粋な802.14およびMCNSシステムとの
相違点には、幾つかの利点がある。先ず、802.14または
MCNS MACレーヤーとSCDMAを利用すると、インパルス雑
音に対して強くなる。さらに、拡散を戻す機能による
と、１つの周波数での高出力のCW信号が全ての周波数に
拡散され、しばしば平均雑音レベル以下のパワーまで落
としてしまう。第３に、１つのRUに定期的にミニスロッ
トを割り当てる事によって、 T1サービス等を提供する
ために必要である一定の送信能力が容易に提供でき、し
かも雑音特性に優れるので高品質となる。最後に、上記
の通りバッファーが小さくてすむという利点がある。
【０１４８】図22はミニスロットからシンボル番号へ
の、２次元的な符号-時間空間において４角形のマッピ
ングの形態の一例を示す。L型等の他の形も可能であ
る。形によって遅れ時間と同時利用可能者数といった特
徴が異なる。また、異なる形のマッピングが同じスーパ
ーフレームの中に含まれるようなマッピングを行う事も
可能である。これにより、少ない遅れを要求するRUには
遅れの小さい特徴を持つミニスロットを割り当て、遅れ
は問題とはならないが異なるRUから同時に多量の送信を
したいという他のRUには他のミニスロットを割り当て
る、といった事をHCができるようになる。
【０１４９】図14は与えられたミニスロットの組の中の
第１のミニスロットの中身を示す。１つのミニスロット
の長さ、つまりその中のシンボルの数はヘッドエンドの
コントローラーが設定する。最初のミニスロットの最初
の部分は可変な長さを持つガードバンド421で、これ
は、全てのRUがミニスロットの境界を正確に同期するの
が間に合わない場合にペイロードデータの部分がお互い
に干渉し合う事を防ぐために、それぞれからのミニスロ
ットを別々にしておく機能を果たす。これは、純粋な80
2.14またはMCNSアップストリームでは、RUがCUのミニス
ロット境界にSCDMAのアップストリームにおいて程は、
しっかりと同期されていないので、必要になる。 SCDMA
のアップストリームでは、ガードバンドは一般に0ビッ
トの長さにして、バンド幅を増やすようにしている。第
２の部分は可変の長さの前置423で、ここでは既知の前
置データが送られる。前置は、時間と符号に関して何処
にシンボルが位置しようとも、ミニスロットにあるシン
ボル上で 送られる。前置の長さは可変であるけれど
も、常に整数個のシンボルとなるようにコントロールさ
れている。前置データは、CUがイコライゼイション、パ
ワーアラインメント等のトレーニングを行い、この特定
のRUに対する受信機で使用する位相エラーおよび振幅エ
ラーを決定できるように、送られる。第３の部分は８バ
イトのペイロードデータ425である。この部分は、８バ
イトの情報を伝達するのに必要な適切な数のシンボルか
ら成る。シンボルの長さは使われる変調の種類、符号等
による。以降の割り当てられたミニスロットにおいて
は、 それぞれのミニスロットは皆データであり、全て
のミニスロットは同じ長さである。
【０１５０】802.14の要求の１つは、送信に際してそれ
ぞれのAPDUが整数個のミニスロットを占める事である。
それぞれのAPDUは、R-S符号化が使われているかによっ
て、54バイトから74 バイトの間である。従って基本的
に１つのAPDUは、１つのATMセル、１バイトのヘッダ・
パリティー、何バイト分かのR-S ECCビット、を加えた
ものである。それぞれのAPDUが整数個のミニスロットを
占める事を確かなものとするため、それぞれの送信機は
最初のミニスロットのガードバンド欄および前置欄にあ
るシンボルの数を変える事が許されている。SCDMAを使
う利点の１つは、それぞれのRUのミニスロット境界をCU
のミニスロット境界とこのように精密にアラインメント
する事が、ガードバンドを必要としない測距アルゴリズ
ムでもって達成できる事である。このおかげで、整数個
のミニスロットを使うために、柔軟に対応できる。
【０１５１】これを如何に行うかの例として、FECもト
レリス符号化も使わないQPSK変調をヘッドエンドのコン
トローラーが要求したとする。最初のミニスロットの長
さは、１つのシンボルが１つのアップストリームQPSKの
シンボル時間つまり位相空間での１つの点において送信
されるデータの単位であり、 Gがシンボルにあるガード
バンドの長さで、Pはシンボルにある前置の長さである
とすると、G + P + 32個のシンボルで与えられる。それ
ぞれのシンボルのビット数は変調の時間と、トレリス符
号化が使われているかどうかによる。QPSKでトレリスな
しとすると、それぞれのシンボルは２ビットとなる。32
個のシンボルという数は、８バイト掛ける８ビット割る
２ビット/シンボル = 32である。パリティーが使われて
いない場合はAPDUが54バイトの長さであると仮定する
と、これだけのバイト数を伝達するのに整数個のミニス
ロットが必要であるから、次の関係が成り立つ。
【０１５２】
【数１２】
【０１５３】ここで32は最初のミニスロットにあるペイ
ロードのシンボルの数で、(G + P +32)は以降のミニス
ロット１つ１つにあるシンボルの数で、nは整数で必要
である追加のミニスロット数で、216は54バイト中のト
レリス無しのQPSKシンボルの数である。Nは(216-32) =
184の素因数でなければならず、また整数でなければな
らないので、ここではnを4とし、よってG + P + 32 は4
6とならなければならない。そうするとPを12、Gは2と選
ぶ事ができ、結果としては54バイトからなる１つのAPDU
を送るには、必要なミニスロットの全数は5となる。
【０１５４】図15は、54バイトから成る、単一のQPSKを
使ったトレリス変調されていないAPDUの１つの送信に対
する、結果として生じるミニスロットのデータ構造を示
す。ヘッドエンドのコントローラーが異なる変調方式を
選択したりパリティーを作動させたり、または双方を行
った時には、Gの値とPの値はヘッドエンドのコントロー
ラーによって再度計算され、RUへと送信される。変調の
種類やパリティーの変更は頻繁には起こらず、通常はラ
イン上の状態とビットエラーのレート等による。幾つか
の実施例においては、RUはアップストリームのデータ量
に基づいてミニスロットを幾つ必要とするかを判断する
必要はない。単に与えられる条件を受信するだけで、通
常この条件とは、１つのAPDUを送るために１つのRUが必
要とするミニスロットの数である。他の幾つかの実施例
では、送信しなければならないデータのために必要とす
るミニスロットの数をRUが決め、それを要求する。
【０１５５】こうしたミニスロットの環境においてSCDM
Aを使うためには、SCDMAのフレーム構造をミニスロット
へとマップする必要がある。新しいフレーム構造は、そ
れぞれのフレームの中に８個のサブフレームと１つのギ
ャップを持つこの環境に対して設定され、この様子は図
16に示される。802.14およびMCNSのシステムでは、８ビ
ットから成るバイトが利用されていてので、それぞれ８
個のサブフレームを持つをSCDMAフレーム利用すると、
それぞれのサブフレーム中に何個のビットが送信されて
も、これらの８個のシンボルで送信されべきデータは常
に整数個のバイトから成る。C個の拡散符号が符号ブッ
クの中にあるとすると、それぞれのサブフレームはC個
のシンボルから成り、この様子は図17に示す。SCDMAシ
ステムにおいては、１ボードつまり１つのシンボル時間
の間に、C個のシンボルが送信される。符号ブックは好
ましくは156個の符号を持ち、そしてそれぞれの符号は1
56個のエレメントを持つが、符号ブックのサイズはプロ
グラム可能である。それぞれの符号が２次元マトリック
スにおける１つの行であるとすると、このマトリックス
は156の列を持ち、それぞれの行は１つの符号の１つの
エレメントである。よって、それぞれの符号は、1 x 15
6のベクトルを１つ、つまり１つの符号マトリックスの
１つの行を定める。また、サブフレームは1 x 156のベ
クトルを１つ定め、それぞれのエレメントは156個の符
号を持つ符号ブックでの１つのシンボルである。こうし
たサブフレームをCDMAによって送信するには、サブフレ
ームのこの1x 156のベクトルは、この1 x 156ベクトル
の符号によってマトリックス積算される。これは、それ
ぞれのシンボルの値を符号ベクトルの対応するエレメン
トの値と積算し、156個の部分積を足す事によって行わ
れ、結果として156個のチップから成る1x 156 結果ベク
トルが１つできる (図18C参照)。この結果ベクトルはSC
DMAフレームのサブフレーム時間の間に送信される。こ
のようにして、１つり符号だけが利用されている16 QAM
R 3/4トレリス符号化システムで１つのシンボル当り３
つのペイロード・ビットがある場合、３つのペイロード
・ビットは、１つのサブフレーム時間 = 結果ベクトル
のチップ時間156 個分の間に送信される。
【０１５６】アップストリームのペイロードデータを拡
散するプロセスが図18A乃至図18Dにより厳密に示されて
いる。図18Aは、モデムによって作られた情報 ベクトル
を表し、ここで３個のビットのペイロードデータが、１
つの拡散符号が割り当てられた情報ベクトルの、それぞ
れのエレメントへと入れられる。これらの拡散符号は、
ルックアップ・テーブルにある特定のミニスロットの番
号へとプログラム可能にマップされている。このルック
アップ・テーブルは、CUと全てのRUに記憶されている
か、CUとRUにあるミニスロットカウンターと、シンボル
・フレームカウンターと、サブフレームカウンターに保
持されている。こうして、ヘッドエンドのコントローラ
ーが、どの符号使うべきかをダウンストリームのミニス
ロット・アサインメントのメッセージにおいてRUに伝え
る必要はなく、割り当てられたミニスロットの中でどの
ミニスロットかを伝える。それぞれのRUはこの情報を送
信すべきシンボルの番号と、それらを送信するために使
う符号へと変換する。
【０１５７】図18Aでは、RUが受信するミニスロットの
アサインメントは符号１と２のみのアサインメントへと
マップすると仮定する。従って、シンボル１から成る３
つのペイロード・ビットは、431で表わされる1 x 156の
情報ベクトル I の最初のエレメント427へ入れられ、シ
ンボル２から成る異なる３つの ペイロード・ビット
は、情報ベクトルの第２のエレメント429へ入れられ
る。
【０１５８】次に、ヘッドエンドのコントローラー (以
降、 HC)によってトレリス符号化が作動されたと仮定し
て、情報ベクトルのエレメントはトレリス符号化器によ
ってプロセスされ、図18Bに示されるように、１つの冗
長ビットがシンボル１と２のそれぞれに足される。トレ
リス符号化されたシンボル１と２は433および435として
示す。それぞれが４つのビットを持っている。QAMまた
は他の位相および振幅に基づいた変調方式を利用する場
合は、トレリス符号化器が実際に２つの情報ベクトルを
出力する。これらの中の最初のものは、全てのシンボル
の実部を定めるエレメントを持ち、最初の２つのビット
から成り、第２のものは全てのシンボルの虚部を定める
エレメントを持ち、最後の２つのビットから成る。これ
らの２つの別々の情報ベクトルは図18Bには示していな
い。それぞれの情報ベクトルは、結果ベクトルを作り出
す材料としてのデータという訳である。それぞれの結果
ベクトルは１つのサブフレームの間に送信されるデータ
である。
【０１５９】次のステップでは、情報ベクトルIの実部
と虚部のそれぞれの周波数帯域を拡散するが、これは符
号ブックを表す符号マトリックスCによってマトリック
ス積算する事によってなされ、実部と虚部を持つ１つの
1 x 156の結果ベクトルを生成する。このマトリックス
積算のプロセスは図18Cに表わされる。ここでは実際に
は２つの別々のマトリックス積算があり、１つがIの実
部に対してであり、他方がIの虚部に対してである。図1
8Cにおいては、情報ベクトルIの実部のマトリックス積
算のみが示されており、そして１と２のシンボルは２つ
のビットのそれぞれが表すデジタル値へと変換される。
【０１６０】マトリックス積算は、次のように実行さ
れ、結果ベクトル Rの実部447の最初のエレメントの実
部を計算する。Rの最初のエレメントを計算するため
に、シンボル１の値、つまり[I]realの最初のエレメン
トは、最初の行つまり符号１の最初のエレメント449で
積算され、シンボル２の値は行２(符号２)の最初のエレ
メント451で積算され、そしてシンボル３の値(図示せ
ず)は行３(符号３、図示せず) にある最初のエレメント
で積算される。それから、結果として生じる156個の部
分積は合計され、ある値 Xができる。この値Xは結果ベ
クトル [R]realの最初のチップ441として割り当てられ
る。同様に、結果ベクトル [R]realの第２のチップ445
は、[I]realのシンボル 1の値を符号１の第２のエレメ
ント453と積算し、シンボル２の値を行２の第２のエレ
メント455と積算する、等々([I]realのそれぞれのエレ
メントを列２の対応するエレメントと積算する)を[I]
realの全てのエレメントに対して行い、156個の部分積
を生成する、事によって導かれる。結果として生じた部
分積はその後合計されて、ある値Yが作られる。この値Y
は、結果ベクトル Rの第２のチップ445として割り当て
られる。このプロセスを符号マトリックスCのそれぞれ
の列に対して繰り返し、結果ベクトル[R]realの156個の
チップが作られ、それから再び情報ベクトルの虚部[I]
imagに対して実行し、1 x156のベクトル [R]imagを計算
する。言い換えると、[R]realの最後のエレメントにあ
るチップ156の値Zは、[I]realの156 エレメントとCの15
6番めの列のエレメントとの積算の部分積の合計であ
る。２つのチップだけがゼロではない値を持つが、 シ
ンボル１と２の値はRにある156個のチップのそれぞれの
値に寄与するので、この情報は時間上で結果ベクトルの
156個のエレメント全てにわたって拡散されている事に
留意して頂きたい。また、結果ベクトル447の"チップ"
は実際にはこれらのチップの実部だけであり、Rの実際
のチップは実部と虚部から成る事にも留意して頂きた
い。
【０１６１】[R]realの最初のエレメントの値は位相空
間における１つのQAM点の振幅を定めるために使われ、
[R]imagの最初のエレメントの値はそのQAM点の位相を定
めるために使われる。このQAM点は、CDMAフレームのサ
ブフレーム１が送信される間の最初のチップ時間の間に
送信される。結果ベクトルの第２のチップ445の実部と
虚部は、最初のサブフレーム時間の第２のチップ時間の
間に送信される第２のQAM点の振幅と位相を定める。
【０１６２】CUのキロフレーム境界からの大まかなオフ
セットを決定するために時間スタンプ・メッセージを使
用する事を説明する上記の記述は、ここに引用文献とし
て取り入れられたPCT公開文献に記載されているフレー
ム同期を達成するための試行錯誤の測距プロセスを、よ
り速く実行するように支援する、という意味において改
善されたと言える。このオフセットの計算プロセスはMC
NS 環境においてのみ有意義である訳ではない。これは
また、時間スタンプと時間スタンプ・メッセージを生成
し処理するための図１または図２または図13の回路に図
４の回路が含まれている限りは、図１において象徴され
るような802.14、TDMA、SCDMAのダウンストリーム環境
において利用する事ができる。CUにおいて必要である回
路は、時間スタンプカウンター228と、スーパーフレー
ムまたはフレーム境界において、また他の時には定期的
にサンプルを取る時間スタンプサンプラー222と、上記
記載のようにsyncメッセージとUCDメッセージをダウン
ストリームに送るsyncメッセージ生成器232と、MPEGエ
ンキャプシュレーション・時間スタンプ・挿入回路176
と、である。RUに必要な回路は、syncメッセージ検出器
189と、局部キロフレーム・サンプラー208と、局部キロ
フレームカウンター202と、である。802.14またはMCNS
MACレーヤーにおいて使用するアップストリームのため
のSCDMA受信機と送信機におけるキロフレームは、上記
に定められたスーパーフレーム境界に対応し、上記の議
論においてはスーパーフレーム境界がキロフレーム境界
の代わりとなる。
【０１６３】図６と図７のRUオフセット計算方法は、CU
およびRUが上記の段落に詳細した時間スタンプおよびカ
ウンター回路を含み、RUのMACレーヤーが図７にに記載
するアルゴリズムを実行するのであれば、同様に図１、
図２、図13の送信機に使用できる。IEEEの802.14の環境
においては図13の送信機が動作すると意図されている
が、CUのアップストリームまたはダウンストリームにお
いてキロフレーム境界はない。しかし、ミニスロット・
カウンターにはロールオーバーが起き、これらのロール
オーバーが実質的にはスーパーフレーム境界を定める。
図13のRU送信機は、CUのミニフレーム・カウンターがロ
ールオーバーする計数と同じ計数でロールオーバーする
ミニフレーム・カウンターを含むので、図７のオフセッ
ト計算は、CUのスーパーフレーム境界またはロールオー
バーと対応するRUのロールオーバーとの間のオフセット
を決めるため実施される。RU送信機において必要とされ
るシンボル計数を行う回路は図13の422で示す。この回
路はシンボルを計数する機能を果し(また、フレーム、
サブフレーム、スーパーフレームをも計数できる)、そ
うする事によりミニスロット境界とスーパーフレーム境
界を決定する。RUにあるカウンターはプログラム可能
で、TCレーヤープロセスからのライン432上のロード入
力を含み、ロールオーバーする間のシンボル数が幾つか
を決める。
【０１６４】勿論、図1、図2、図13の送信機は全てオフ
セット計算なしで、802.14の仕様かPCT公開文献に教示
される試行錯誤の測距プロセスだけを利用しても機能
し、アップストリームにおけるスーパーフレーム境界と
ミニスロット境界の同期を達成する。試行錯誤のプロセ
スだけを使う場合は、送信フレーム・タイミング遅延の
オフセット値は測距プロセスから生成され、このオフセ
ット値は図1、図2、図4におけるライン415上でアップス
トリームの変調器へと与えられ、ライン415上で図13に
おけるシンボル計数回路422へと与えられる。このオフ
セット値は、TDMAまたはSCDMAのフレームがCUのアップ
ストリームのTDMAまたはSCDMAのフレームまたはスーパ
ーフレームに対してアラインメントが取れた状態で到着
するまで、TDMAまたはSCDMAのフレームの送信を遅延さ
せるために利用される。測距に付随するオフセット計算
を図1、図2、図13の実施例において使うのであれば、図
７のアルゴリズムを実施するための上記の時間スタンプ
と、カウンターと、サンプリング回路と、MACまたはTC
レーヤープロセスは、CUおよびRUに含まれなければなら
ない。結果として生じるオフセット値は、オフセット計
算に引き続き試行錯誤の測距プロセスから結果として生
じる調節も含めて、図1、図2、図4または図13のライン4
15を介して多重化回路と変調回路へのシンボルデータの
コントロール・リリースへとロードされる。図13の送信
機においては、オフセット信号はシンボルカウンターへ
とライン415を介して入力される。オフセット値は、こ
のRUに対してスーパーフレーム境界がCUのスーパーフレ
ーム境界とのアラインメントを達成するように、バス42
4上のシンボル計数にオフセットを与える。試行錯誤の
測距プロセスの間に、適切なフレームまたはスーパーフ
レームの境界のアラインメントが達成されるまで反復し
て変えられるのは、図1、図2、図4、図13の実施例にお
けるライン415上のこのオフセット値である。
【０１６５】バッファー419はR-Sブロックを受信し、情
報ベクトル組立回路436がデータを要求する迄保持して
おく。
【０１６６】図1、図2、図4、図13のどの実施例におい
てでも、試行錯誤の測距プロセスから結果として生じる
粗オフセット値は、PCT公開文献の教示するトレーニン
グ用アルゴリズムによって実行されるフレームまたはス
ーパーフレーム境界のアラインメントを微調整される。
好ましくは、これらの実施例におけるオフセット値は、
図７で詳細するオフセットの計算の後、試行錯誤の測距
プロセスを行い、それからトレーニング用アルゴリズム
によるフレームまたはスーパーフレームのアラインメン
ト微調整を行った結果である。システムが802.14に準拠
するさらに他の実施例では、PCT公開文献に記載されて
いるフレーム／スーパーフレームの境界の粗アラインメ
ントを取るための試行錯誤の測距プロセスの代わりに、
802.14の測距プロセスを行い、続いてトレーニング用ア
ルゴリズムによって微調整をできる。図13の議論に戻る
が、シンボル カウンター422は、HCから受信されるメッ
セージへの対応としてRUのTCレーヤープロセスからライ
ン432上のロールオーバー計数を受信する。802.14シス
テムのアップストリームにはフレームはないが、ロール
オーバーする事が実質的にスーパーフレームの境界をを
設定する。すなわち、CUにあるミニスロット・カウンタ
ーがそれぞれのミニスロットに番号を与え、ロールオー
バー計数が、ある整数番号のミニスロットにおいてスー
パーフレームの終わりを決定する。SCDMAのアップスト
リームを持ち802.14に準拠するシステムにおけるHCのTC
レーヤープロセスは、RUが図22に関連して記載したプロ
セスによってミニスロットの割り当てへとマップされた
拡散符号およびシンボル番号を利用している事を理解す
るように、変更される。HCのTCレーヤープロセスは、CU
のMACレーヤープロセスへと送信するために逆のプロセ
スを行い、復元されたアップストリームのデータを割り
当てられたミニスロットへと組み立てるように、変更さ
れる。
【０１６７】バス434上でバッファー419によって出力さ
れるインターリーブされたR-S ブロックの形のアップス
トリームのデータは、情報ベクトル組立回路436によっ
て取り出される。この回路は、R-Sブロックからのデー
タを取り、MACレーヤープロセスによってHCから受信す
るミニスロットのアサインメントに本質的なシンボル番
号および符号のアサインメントに従って、図18Aの431に
示す情報ベクトルIのようにそれから情報ベクトルを組
立てる機能を果たす。それぞれの情報ベクトルは、１つ
のサブフレームを作り出すための材料としてのデータで
ある。情報ベクトルは、他の回路によって図18Cで447と
示される結果ベクトルRへと最終的に変換され、結果ベ
クトルRは、図21に示すように８個のサブフレームから
成る１つのフレームにおける１つのサブフレームを形成
する。情報ベクトル組立プロセサー436は、シンボル数
のアサインメントをバス430上で受信し、変調の種類を
バス442上の信号から受信する。また、それぞれの情報
ベクトルに幾つのシンボルを入れられるかを定めるバス
450上の符号サイズ選択信号を受信し、選択された符号
ブックにある符号の数はバス450上の信号によって定め
られるが、この数と同じ数のエレメントが情報ベクトル
の中にあるようにする。情報ベクトル組立回路はまた、
現在のシンボル計数をバス424を介してシンボルカウン
ター422から受信する(また、フレームおよびサブフレー
ム計数も受信できる)。シンボルカウンター422はシンボ
ルを計数し、また幾つかの実施例ではフレームとサブフ
レームも計数し、そしてこのデータをバス424上で出力
する。情報ベクトル組立回路は、バス430上の割り当て
られたシンボル数をバス424上のシンボル計数と比較
し、与えられた種類の変調で、割り当てられた数のシン
ボルを組み立てるに十分なデータをバッファー419から
取り出す。変調の種類は、HCによってサポートさせる変
調の種類のツールボックスから選択される。選択された
変調の種類が、情報ベクトルにあるシンボルへ幾つのビ
ットを入れるかを決める。情報ベクトルにあるシンボル
で、ビットを詰め込まれている特定のシンボルは、ミニ
スロットのアサインメントによる。これが送信に使うシ
ンボル数と符号を決めるからである。幾つかの実施例に
おける情報ベクトル組立回路は、表を参照してアサイン
メントにおけるそれぞれのシンボル数を対応する拡散符
号へとマップする。他の幾つかの実施例では、それぞれ
のシンボルに対する符号はTCレーヤーによって決定さ
れ、情報ベクトル組立回路へと送られる。
【０１６８】使用する符号を決めた後に、シンボルはR-
Sブロックから組み立てられ、それぞれのミニスロット
に対して割り当てられた符号に対応する情報ベクトルの
エレメントへと入れられる。割り当てられた符号に対応
しない他のシンボル全てはゼロとされる。
【０１６９】８個の情報ベクトルがフレーム毎に情報ベ
クトル組立回路436によって作られ、これらの８個の情
報ベクトルは、トレリス符号化が為される場合はその後
に、そしてCDMA拡散後に、そのフレームに対して送信さ
れる８個のサブフレームと成る。整数個のフレームがそ
れぞれのミニスロットに入り、 １つのミニスロットの
中で送信される全てのフレームはペイロードデータを、
そのミニスロットに割り当てられた１つまたは複数の符
号に対する情報 ベクトルのそれぞれのシンボルの中に
入れる。
【０１７０】情報ベクトルはバス438上でプログラム可
能なトレリス符号化変調器440へと出力される。この変
調器は、プロセサー408上で実行されているMACおよび／
またはTCレーヤープロセスから、コントロール信号をバ
ス442上で受信する。これらのコントロール信号の内容
は、HCからのダウンストリームのメッセージによってコ
ントロールされている。バス442上のコントロール信号
はトレリス符号化を作動させたり止めたりでき、様々に
提供される中から変調の種類を選択できる。提供される
変調の種類はQPSK、8-QAM、16-QAM、32-QAMおよび64-QA
Mである。HCはエラーのレートに基づいて、どの種類の
変調を使うか、およびトレリス符号化を作動させるか、
止めるかをコントロールする。このエラーのレートはラ
インの予想のつかない問題状況による。選択された種類
の変調は、もしトレリス符号化が作動しているなら、ト
レリス符号化のレートをコントロールする。例えば、も
しQPSKが選択されているなら、レートが1/2のトレリス
符号化が実施される。もし8-QAMが選択されているな
ら、レートが2/3のトレリス符号化が実施される。もし1
6-QAMが選択されているなら、レートが3/4のトレリス符
号化が実施される。もし32-QAMが選択されているなら、
レートが4/5のトレリス符号化が実施される。最後に、
もし64-QAMが選択されているなら、レートが5/6のトレ
リス符号化が実施される。
【０１７１】トレリス符号化変調器440は図18Bに示す処
理を実行し、２つの内部部分から成る。最初のものは
コンボリューション符号化器で、これはプログラムで作
動さたり止めたりでき、選択されたレートの中の１つで
符号化する事ができる。これは、それぞれが１つのレー
トで動作する異なるレートを持つ複数のトレリス符号化
コンボリューション符号化器に、バイパス用道筋と、入
力 データを適切な符号化器か、もしレリス符号化が止
められているならバイパス用道筋へと導く入力多重化器
と、選択された符号化器かバイパス用道筋から出力を取
り、それを出力バスへと繋げる出力多重化器と、を加え
た単純なものでも良い。こうして16-QAMが選択されたと
する。この場合には、入力データは３-ビットのチップ
で、レートが3/4のコンボリューション符号化器へと導
かれる。３ビットのチップそれぞれは冗長ビットを１つ
持つように符号化され、出力の４ビットのチップは出力
多重化器を介して第２の部分へと結合される。
【０１７２】トレリス符号化変調器の第２の部分はシン
ボル・マッパーである。シンボル・マッパーはコンボリ
ューション符号化器から出て来るビットを取り、選択さ
れた変調のタイプの位相空間の実部と虚部へとマップす
る。こうして、もし16-QAMが選択された場合は、コンボ
リューション符号化器から出て来る４ビットのチップは
２つの２ビットの実部と虚部へと分けられる。２ビット
の実部は位相空間点へのベクトルの振幅を定め、２ビッ
トの虚部はこのベクトルの位相を定める。この実部と虚
部はシンボル・マッパーからバス444および446上を介し
てCDMA拡散プロセサー448へと出力される。
【０１７３】CDMA拡散プロセサー448は、 図18Cに示さ
れるような符号ブックの符号マトリックスを使った、バ
ス444および446上の実数と虚数の情報 ベクトルのマト
リックス積算を行えるものであれば、どんな回路でも良
い。CDMA拡散回路はHCが送るインストラクションに従っ
て、RU TCレーヤー・プロセサーからバス450上で符号サ
イズ選択信号を受信する。例えば、符号の大きさは156
または76の間で変わり得る。CDMA拡散回路はそれぞれの
情報ベクトルの実部と虚部それぞれを選択された符号ブ
ックにある符号マトリックスとマトリックス積算し、バ
ス452および454上に結果ベクトルの実部と虚部を生成す
る。
【０１７４】それぞれの結果ベクトルの実部と虚部は、
これで高速の同期型CDMAフレームへと組み立てる準備が
できた事になる。これは連結回路456およびオプション
のギャップの挿入回路458によって行われる。連結回路4
56は最初の８個の結果ベクトルを取り、縦に繋げて最初
のフレームのペイロード部分を形成する機能を果たす。
次の８個の結果ベクトルは縦に繋がれて、次のフレーム
のペイロード部分が形成される。
【０１７５】オプションのギャップの挿入回路458は、
任意の数のチップまたは長さがゼロのギャップ１個から
成るプログラム可能な大きさのギャップベクトルを挿入
する機能を果たす。ギャップの大きさはTCレーヤープロ
セスからバス460上で受信されるギャップサイズ・コン
トロール信号によってコントロールされる。ギャップの
挿入回路は、もし従来技術の802.14のタイプの測距以外
の測距アルゴリズムが利用される場合は、長さがゼロで
ないギャップを挿入する。もし802.14の測距を利用する
のであれば、ギャップの挿入回路は無くても良い。ギャ
ップの挿入回路はまた、バーカー符号をバス462上で受
信し、ギャップベクトルのチップのデータ内容を定め
る。これはさらに下記の測距に関する部分で説明する。
【０１７６】結果として生じるデータフレームは、バス
464および466上でプログラム可能なプリ・エンファシス
・フィルタ468へと与えられる。このフィルタの機能
は、送信されるフレームの拡散周波数帯域ベースバンド
データの周波数帯域を変え、チャネルの支障の影響をカ
ウンターする事である。チャネルの支障は、PCT公開文
献にさらに詳細に記載されているトレーニング・プロセ
スの間に決定される。基本的にCU受信機は、現在のチャ
ネルの支障の状態の下でエラーのレートを最低にするフ
ィルタ係数を決定し、これらの係数をRU送信機へとダウ
ンストリームに管理およびコントロール・メッセージを
介して送る。これらの係数は、反復トレーニング・プロ
セスによって決定される。その後、係数はフィルタ468
へとバス470を介してRUのTCレーヤープロセスによって
ロードされる。
【０１７７】プリ・エンファシス・フィルタ468の出力
は多位相送信フィルタ472へとIバス469およびQバス471
(IレールおよびQレール)を介して与えられる。とりわけ
多位相送信フィルタは、可変ゲインパワーアンプ、平方
根二乗余弦フィルタおよび半バンドフィルタから成る。
図19は多位相送信フィルタの詳細を示すブロック・ダイ
アグラムである。アップサンプラー回路480は、結果ベ
クトルの虚部と実部をIバス469およびQバス471上で受信
する。これらの結果ベクトルにあるチップは、HCによっ
て選択されたサンプルのレートで到着する。アップサン
プラー回路の機能は、ナイキスト条件を満たすようにこ
の サンプルのレートRsを倍にする事である。これは実
数と虚数の結果ベクトルにあるチップそれぞれの間にゼ
ロを挿入し、長さを倍にする事によって達成される。
【０１７８】アップサンプラー480の出力は、平方根二
乗余弦フィルタ482のIの入力およびQの入力にカップル
されている。平方根二乗余弦フィルタ482は周波数成分
の"白色"フーリエ周波数帯域を、約6 mHz (より厳密に
は、 1.25*Rs、ただしRsはシンボルのレート) のバンド
幅を持ち、ゼロ周波数を中心とする周波数領域における
イメージを１つに加えて2*Rs 毎に無限にわたってイメ
ージを持つ周波数帯域へと変換する。二乗余弦フィルタ
はパスバンドとして、使われているプログラム可能なシ
ンボルのレートRsに1と平方根二乗余弦フィルタのアル
ファ・ファクターを足したものを掛けた値と等しいバン
ド幅を持ち、アルファ・ファクターは好ましくは0. 25
に設定されている。こうして、5.12メガボード、つまり
5.12 メガシンボル／秒の"シンボル" のレートに対し
て、二乗余弦フィルタのバンド幅 は6.4mHzと成る。こ
の平方根二乗余弦フィルタは、 既知の方法においてナ
イキスト条件を満たすように出力されるチップパルスを
形作るのに適切な伝達関数の特徴を持ち、最適な信号対
雑音比の改善をもたらし、シンボル間の干渉を最小限に
する。一般的に、このような平方根二乗余弦フィルタは
２つあり、１つは実数のレールに対してであり、もう１
つは虚数のレールに対してであり、それぞれが他方のヒ
ルベルト変換である伝達関数を持っている。ある幾つか
の実施例においては、係数データはバス476を介してTC
レーヤープロセスから与えられる。バス476上の係数デ
ータは、平方根二乗余弦フィルタの特徴を設定し変更す
る能力を提供する。
【０１７９】バス484およびバス486上の平方根二乗余弦
フィルタの出力は 周波数領域における一組のイメージ
であり、 それぞれが送信される信号全てを定義し、何
れの１つでも情報ベクトルの全ての情報内容を含む。二
乗余弦フィルタの出力は可変ゲイン増幅器490に加えら
れる。
【０１８０】可変ゲイン増幅器490は、TCレーヤープロ
セスからバス474上の微パワーコントロール信号を受信
し、送信機の出力パワーレベルをコントロールし、全て
の符号がほぼ同じパワーレベルでCUに到着するようにす
る。この微パワーコントロールは、下に記述する粗パワ
ーコントロール信号と合わせて使われ、測距およびトレ
ーニング双方におけるパワーの増加を実施する。このト
レーニング・プロセスはPCT公開文献に記載されてい
る。PCT公開文献に定義される測距プロセスの適応は下
記に述べる。もう１つのアップサンプラー回路は増幅器
の出力を受信し、サンプルのレートをもう一度倍にし4*
Rsとする。これはアップサンプラーのバス494およびバ
ス496上の出力における信号のサンプリングのレートを
変え、ゼロ周波数と2*Rsの整数倍の周波数に中心を置く
イメージに関するフーリエ周波数帯域を無限へと押し上
げる。この回路を利用する理由はイメージをさらにを拡
散し、フィルタの仕様をきつくする必要なしに、１つの
イメージを選択するために下記に記載するSAWフィルタ
を利用できるようにするためである。周波数帯域をSAW
フィルタのためにさらに適合させるために、アップサン
プラー492の出力は半バンドフィルタ 498にカップルさ
れている。この半バンドフィルタは、イメージを１つ置
きに取り除き、2*Rs 、6*Rs 、10*Rs 、と無限迄のイメ
ージが除去されるようにする機能を果たす。
【０１８１】送信フィルタ472の出力は、図13の周波数
トランスレーター 500の入力に与えられる。本発明を実
施するために利用できる周波数トランスレーター回路の
２つの同等な実施例を図20および図21に示す。図20はク
ラシックなアプローチで、一方図21はダイレクト・デジ
タル・シンセサイザー技術を利用した新しいアプローチ
を示す。図20においてバス499およびバス501上で入力す
る信号はそれぞれ、実質的に90度隔たった４つの位相で
の直交する正弦および余弦の波形の状態を定義する異な
る4つのエレメント繰り返すパターン・ベクトル１つと
積算され、 それぞれは選択されたチップのレートまた
はサンプルのレートRsと等しい周波数を持つ。例えば積
算器502は、バス499上の結果ベクトルにある最初のチッ
プを１と積算し、第２のチップを０と積算する。第３の
チップと第４のチップはそれぞれ-１と０と積算され、
それからプロセスは次の４つのチップに対して繰り返さ
れ、全ての結果ベクトルが同様に処理されるまで続けら
れる。積算器504はバス501上の結果ベクトルにある第１
のチップに０を掛け、第２のチップに１を掛ける。第３
のチップと第４のチップにはそれぞれ０と-１1が掛けら
れ、それからプロセスは次の４つのチップに対して繰り
返され、全ての結果ベクトルが同様に処理されるまで続
けられる。このプロセスはトレリス符号化変調器におい
てQAM変調された信号を混合してベースバンドからサン
プリングのレート Rs迄上げ、複素数の代わりに実数の
信号を作り出す。バス506およびバス508上の変更された
結果ベクトルは、加算器510によってベクトル加算さ
れ、デジタル-アナログ変換器514の入力へとバス512上
で出力される。DAC514は、結果ベクトルをアナログ信号
へと変換し、アナログ信号はフーリエ周波数帯域の中か
らイメージの１つを選択する機能を果たすSAWフィルタ5
16の入力へと加えられる。一般的に、このSAWフィルタ
は約6 mHzのバンド幅を持ち、アップストリームのバン
ド内の１つの周波数を中心とするイメージを拾うように
選択された固定した中央周波数を持つ。このアプローチ
は固定したサンプリングのレートRsを持つ実施例では上
手く行くが、様々なサンプリングのレートを持つ実施例
では、ここでは可変バンド幅なので、選択されたサンプ
ルのレートRsに適合するように望まれるバンド幅を選択
できるように、可変バンド幅を持つSAWフィルタ群と切
り替え多重化器が必要となる(またはプログラム可能な
バンド幅を持つ１つのフィルタ)。
【０１８２】アップストリームのバンドにおいて送信さ
れる信号の中心をどんな望まれる周波数にでもできるよ
うな柔軟性を顧客に提供するためにミクサー518があ
り、ライン520上のレファレンス周波数を受信する。こ
のレファレンス周波数は、サイドバンドの中の１つが望
まれる周波数にあり、他方がパワーアンプ522にあるフ
ィルタによって除去されるように選択される。バンドパ
ス・フィルタの費用を避け安価なローパスフィルタを使
えるように、普通ライン524上の信号は全てのサイドバ
ンドの部分がアップストリームのバンドの外になるよう
に周波数混合し、その後、低い方のサイドバンドが望む
周波数におけるアップストリームのバンドの中にあるよ
うに周波数混合し、全ての高周波成分を除去するために
はローパスフィルタを利用する。
【０１８３】最後に、ライン528上においてTC レーヤー
から提供する粗パワーコントロール信号を持つパワーア
ンプ522は、ライン526上の信号を可変ゲインでもって増
幅するべく存在する。ゲインのレベルは、全ての符号が
ほぼ同じパワーレベルでCUにおいて受信されるように、
ライン474上の微パワーコントロール信号と共に、測距
およびトレーニング・プロセスにおいて設定される。
【０１８４】図21の周波数トランスレーターは、ダイレ
クト・デジタル・シンセサイザーを使ったアップコンバ
ーター530を使用する。このアップコンバーターに対す
る好ましい形態は、アナログデバイセズ製の9856 チッ
プのようなものである。アップコンバーターはバス499
およびバス501上の信号を受信し、図20の回路の機能全
てを行い、これらの信号を混合し望まれる出力RF周波数
とし、望まれないサイドバンドをフィルタで除去し、デ
ジタル信号をアナログ信号へと変換する。バス520上の
レファレンス周波数入力は要求されないが、これはDDS
が、TCレーヤープロセスから受信されるバス532上のコ
ントロール・ワードによってコントロールされる周波数
において、必要とするレファレンス 周波数を合成する
能力を持つからである。パワーアンプ522は、ライン528
上の粗パワーコントロール信号に従って、可変ゲインに
よってアップコンバーターからの出力信号を増幅する。
【０１８５】SCDMAのアップストリームを利用した802.1
4 システムにおける測距 図1、図2、図4 または図13のSCDMA送信機において、オ
フセット値は、 本願において記述する測距プロセスの
代わりに、従来技術の802.14による測距プロセスを利用
して計算する事ができる。従来技術の802.14による測距
プロセスでは、フレームの間にギャップがあり、その中
でバーカー符号を送信する事のできる、といったフレー
ム構造は存在しない。しかし、HCは時折ダウンストリー
ムの管理およびコントロール・ブロードキャスト・メッ
セージを送り、CUのミニスロットおよびスーパーフレー
ム境界と同期を取る必要のある全てのRUに測距情報を送
るべく伝える。このダウンストリームのメッセージは、
その間に測距情報を送るべき、特定の数を持つミニスロ
ットを整数個割り当てる。それぞれのRUは測距送信が開
始されると、RUのミニスロットの計数によって、測距情
報に割り当てられた１つのブロックのミニスロットにお
ける最初の割り当てられたミニスロットの境界から初ま
り、検出できる、ある測距情報を送る。これらの割り当
てられたミニスロットは、全部で約400マイクロ秒にわ
たる、整数個のミニスロットであり、この約400マイク
ロ秒というのは、当システムにおける最長の往復時間よ
りも長い。これらのミニスロットの間にはペイロードデ
ータを送るように割り当てられたRUはない。それぞれの
RUの測距データは、CUによって検出され、そのRUの測距
のピークと、測距に割り当てられたCUのミニスロットの
ブロックの始まりの境界と間のオフセットはCUによって
計算され、そのRUへとダウンストリームに管理およびコ
ントロール・メッセージにて送られる。その後、RUはこ
のオフセットを実施するために送信フレーム・タイミン
グ遅延を調整し、ミニスロットが対応するCUのアップス
トリーム・ミニスロット境界と重なるようにする。こう
する事によって、CUは、RUによってアップストリームの
データを拡散するために利用され、様々のミニスロット
の数字へとマップされた正しい符号を使って、多重分離
化する事ができる。
【０１８６】異なる モデムの間の測距データの衝突は
従来技術の802.14プロセスによって解決される。
【０１８７】802.14またはMCNS環境におけるSCDMAのア
ップストリームに対する測距およびトレーニングの好ま
しい形態は図23に象徴されている。測距およびトレーニ
ング・プロセスは、図24のCU受信機にあるバーカー符号
検出器882およびコンピューター405によって実行され
る。コンピューター405は、CUにおいてMACおよびTCレー
ヤープロセスを実行するようにプログラムされていて、
バーカー符号検出器882から受信される信号に応じて、
図23に詳説するダウンストリームのメッセージを生成
し、図23のメッセージ・プロトコルを実施する。RUにあ
るプログラムされたコンピューターはMACおよび／また
はTCレーヤープロセスにおけるダウンストリームのメッ
セージを受信し、オフセット・コントロール信号、アッ
プストリーム管理およびコントロール・メッセージを生
成し、図23に関連して記述した測距送信およびトレーニ
ング送信を実施する。
【０１８８】図23の測距プロセスにおいて、 図13のSCD
MA 送信機にあるプロセサー408は、HS-CDMAフレーム１
つ毎に16個のチップか32個のチップのギャップを挿入す
るように、ギャップの挿入回路458をコントロールす
る。図24のCPU405によって実行されるCU TCレーヤープ
ロセスのプログラムは、これらのギャップを理解し、ギ
ャップの中にあるバーカー符号を受信し、図23に示す測
距プロトコルを実行するように、802.14標準またはMCNS
TCレーヤーから変更されている。
【０１８９】測距プロセスは、マスター・クロック刻み
カウンターと、これに対応するRUにある刻みカウンター
の間のオフセットを決定するようにデザインされてい
る。CUは、20.48 mHzのマスター・クロックの周期を計
数する48ビットの時間スタンプ・カウンターを持つ。RU
もまた20.48 mHzのクロックを持ち、これは本願上記に
おいて記載したクロック復元回路によってCUのマスター
・クロックと同期を取られている。この測距プロセスの
目的は、これら２つのカウンターの間のオフセットを決
定し、RUにある48ビット・カウンターにロードした時に
CUにある48ビットの時間スタンプ・カウンターと同期さ
れているようにする数を決定する、事である。図13にお
いて、48ビットのカウンターは１つのカウンターで、シ
ンボル・カウンター422によって表されるカウンターの
時間ベースであり、測距プロセスによって決定されるオ
フセットはオフセット数バス415上にある。測距プロセ
スはダウンストリームのメッセージ550で開始し、この
メッセージは、測距(または、符号同期として知られる)
を必要とするRU全てに、あるギャップX(それぞれのギャ
ップはそれぞれのフレームのように番号が付けられてい
ている)において測距を始めるよう勧誘する。"ギャップ
X"という用語は実際にはCUの48ビットの時間スタンプ・
カウンターが将来において到達する特定の計数へとマッ
プする。従って、 CU TCレーヤープロセスにおける１つ
の変更は、ギャップは番号が付けられていて、その48ビ
ットのカウンターのある計数に対応する、という事を理
解する必要があるという事である。それから、符号同期
を行う必要のある全てのRUは、RUにある48ビットのカウ
ンターから決定されるようにギャップXで始まる一連の
ギャップにわたるバーカー符号のシーケンスを１つを送
る。つまり、RUの48ビット・カウンターが測距勧誘メッ
セージの中にある計数に到達した時に、自分のバーカー
・シーケンスを送り始める。
【０１９０】バーカー符号のシーケンスは、開始"ビッ
ト"を持つ17ギャップのシーケンス、つまり、16 チップ
から成る１つの初期のバーカー符号と、それに続いて16
の連続したオン／オフ・ギャップがあり、16のギャップ
のうち度50%がオンで、また丁度50%がオフであるシーケ
ンスである。１つの "オン"のギャップは、その間に１
つのバーカー符号が送られる１つのギャップとして定義
され、これは1ビットと呼ばれる。一方バーカー符号を
その中に持たないギャップは0ビットと呼ばれる。測距
シーケンスを開始する時に、１つのRUはバーカー符号の
シーケンスの定義により、"1"を８個、"0" を８個持っ
た値をランダムに選択し、一時的なIDとする。この一時
的なIDは、完全に測距された状態で、トレーニングされ
た状態に到達し、48ビットMACアドレス全体を高信頼度
で送信できるようになる迄、HCによってRUと通信するた
めに利用される。
【０１９１】測距送信が開始した時に、このRUが割り当
てられたギャップだと考える所において、CUとRUにある
ニスロット・カウンターおよびシンボル・カウンター
は、それぞれ非常にひどくアラインメントがずれてい
て、そのRUにはギャップの中にあるように見えるバーカ
ー符号も、CUに到達する時にはギャップの中にないとい
う事がある点に注意する事。
【０１９２】50%のオン／オフ・シーケンスは、何時２
つ以上のRUのバーカー符号が同時に同じギャップに当っ
たかをCUが判断できるようにするために使用されてい
る。この符号同期プロセスは、16チップのギャップ１つ
だと一度に１つのRUの符号同期しか行えず、32チップの
ギャップ１つだと２つのRUが同時に符号同期を取る事が
できる。ある特定の時に１つのRUだけが符号同期を行っ
ていると仮定して、このRUはパワー・レベルと送信フレ
ーム・タイミング遅延の初期値を設定し、これらの仮定
的な値を使って、17ギャップのバーカー符号のシーケン
スを、ギャップXと考えるところから始めて、送る。そ
れからRUは、このRUの一時的なIDがギャップの中に見え
たと伝えるCUからのダウンストリームのメッセージを待
つ。この17ギャップのバーカー・シーケンスはメッセー
ジ・ライン552によって象徴される。
【０１９３】もしバーカー符号開始ビットが正しいギャ
ップを当てた事を示すダウンストリームのメッセージが
受信されない場合は、このRUは測距勧誘がまた起きるの
を待ち、それから自分の送信フレーム・タイミング遅延
の値を時間ベースで４チップ分(または他のプログラム
可能な増加分)だけ増やし、再び測距勧誘における割り
当てられたギャップから始めて同じパワーレベルでシー
ケンスを送る。このプロセスは、ギャップに当った事を
示すダウンストリームのメッセージを受信するか、また
は送信フレーム・タイミング遅延が増やされて行きHS-C
DMAフレーム・レベル全体を超えてしまう迄繰り返され
る。もしも後者がおきた場合は、パワー・レベルを増加
し、送信フレーム・タイミング遅延を初期値に戻し、ギ
ャップが当る迄か、フレーム全体に対応する増加を行い
終わる迄、この新しいパワー・レベルと送信フレーム・
タイミング遅延の全ての値に対してこのプロセスを繰り
返す。
【０１９４】メッセージ・ライン554は、送信フレーム
・タイミング遅延とパワー・レベルの正しい組合せがギ
ャップを当て、聞こえる事を発見したとのダウンストリ
ームのメッセージを表す。このダウンストリームのメッ
セージは、CUが17個に連続するギャップを聞き、RUの一
時的なIDを知っているか、１つ以上のRUがギャップを当
てたと判断した後に生じる。ここで考慮している仮定的
な状況においては、１つのRUだけが測距を行っており、
後者の可能性は生じない。しかし、もし２つ以上のRUが
同時にギャップを当てた場合は、開始ビットの後に続く
16のオン／オフ・ギャップの内50%以上がロジック１に
成り、つまり衝突が起きた事を意味する。もし衝突が起
きると、メッセージ554はその旨を示し、それぞれのRU
は、衝突解決プロトコルを実行する。このプロトコルは
基本的には、測距をしようとしているRUそれぞれにおい
て、そのRUが測距する試みを続けるかどうかを決定する
ために、硬貨を投げる事に相当するデジタル手続きをす
る、という事になる。負けたものは測距を取りやめ、後
でまた試みる。勝ったものは続ける。最終的には、ただ
１つのRUがギャップを当てる事になり、ダウンストリー
ムのメッセージ554がその旨を告げ、ギャップを当てたR
Uの一時的なIDを示す。そのRUは、メッセージ554にある
一時的なIDを認識し、ギャップに当るような値にオフセ
ット値とパワー・レベルを設定する。RUは、この測距プ
ロセスは実際には単に送信フレーム・タイミング遅延お
よびパワー・レベル双方の粗調整に過ぎないという事を
除けば、これで測距された状態になった事に成る。これ
らの値双方の微調整は次に為され、符号間ので生成され
るISIを最小限にする。微調整はメッセージ・ライン556
のダウンストリームのトレーニング勧誘によって開始す
る。これによりRUは、ここに引用文献として取り入れら
れたPCT公開文献にプリチャネル・イコライゼイション
・トレーニング・アルゴリズムとして記載されているト
レーニング・プロセスを開始する。このトレーニング勧
誘は、トレーニング・データを受信する予定のギャップ
および／またはミニスロットを指定し、測距された状態
に到達したばかりのRUが割り当てられたミニスロットの
間に、あらかじめ決定された符号を利用してCUとRU双方
にとって既知のあらかじめ決定されたレーニング・デー
タを送るようにする。このトレーニング・データは、図
13の406バスを介してRU TCレーヤープロセスによって送
信機へと送り込まれる。CUは数々の隣接する符号に対し
て、送信されたトレーニング・データの相関を取り、デ
ータが隣接する符号と干渉を起こしているかどうかを判
断し、それからダウンストリームのメッセージを送り、
ISI を最小にするようにRUの送信フレーム・タイミング
遅延を調整する。CUはまたアーリー・レート・ゲーティ
ング技術利用して、ギャップに対するタイミング・アラ
インメントの微調整を行う事もできる。それからCUはパ
ワー アラインメントを行うが、これは通常HC TCレーヤ
ーによって割り当てられたミニスロットに対してであ
る。これは、CU受信機にあるアダプティブ・ゲイン・コ
ントロール回路が、 割り当てられたミニスロットにお
けるトレーニング・シーケンスの間にゲインを決め、こ
のゲインをかかるRUへとダウンストリームに送り、その
パワー・コントロール信号が適切なレベルに設定され、
このRUから受信されるデータが他のRUから受信するデー
タとなるべく同じパワーレベルで到着するようにする、
事によって行われる。かかるRUはその後、あらかじめ定
められたトレーニングデータをあらかじめ決定された数
のミニスロットにわたってを送る事によって、アップス
トリームのイコライゼイション・プロセスを行う。この
CUは、自分のFFEアダプティブフィルタとDFE アダプテ
ィブフィルタおよび最小平均二乗アルゴリズムが、アッ
プストリームのチャネルがイコライゼイションした状態
になるタップのウエート係数に落ち着くようにする事に
よって対応する。これらの係数はその後、RUへとダウン
ストリームに送られ、図13のバス470上のRU送信機のプ
リ・エンファシス・フィルタのタップのウエートコント
ロール信号を設定するために利用される。オフセット、
パワー・アラインメントのパワー・レベルおよびイコ
ライゼイション係数を送るこのダウンストリームへの送
信は、ダウンストリームのメッセージ558によって象徴
される。PCT公開文献の教示するダウンストリームのイ
コライゼイション・プロセスは利用せず、802.14標準に
よるダウンストリームのイコライゼイション手続きを利
用している。これは、ダウンストリームの送信において
はCDMA拡散符号は使っていないからである。
【０１９５】トレーニングが終わった後に、CUはダウン
ストリームのメッセージ560を送り、トレーニングが終
了し、RUが48ビットのMAC アドレスを送る事を要求する
旨示す。それからRUは、48ビットのMAC アドレスを送る
事によって、メッセージ562をもってして対応する。図2
4は、それぞれのRUから送信される位相空間の点におけ
る位相と振幅のエラーを補正し、下記に記述するレーニ
ングおよびイコライゼイションの プロセスを実施する
ためにCUにおいて利用できる、受信機回路の１つの形を
示すブロック・ダイアグラムである。図24の受信機のデ
ザインはまた、RU受信機としても利用でき、RUまたはCU
または双方に使われているかに関わらず、使用している
TDMA多重化またはCDMA多重化の形の詳細とは独立してい
る。下記の受信機の記述はRUおよびCU双方の実施例を含
む。
【０１９６】RF信号は同軸ケーブル30または他のメディ
ア上で受信機に到着する。RF復号器部750はRU受信機の
場合には、CU送信機が生成するダウンストリームの搬送
波と位相がコヒーレントなライン762上の局部搬送波レ
ファレンス信号を利用してRF信号を復調する。RU受信機
の場合には、別のトラッキング・ループ (図示せず)
が、CUのマスター・クロックと位相がコヒーレントに成
るように、復元されたダウンストリームのクロックから
ライン762上の局部搬送波信号を生成する。 CU受信機
の場合は、それぞれのRUからのデータは、CUのマスター
・クロックからライン762上の局部のアップストリーム
の搬送波を生成し、測距プロセスを利用してRUのアップ
ストリーム チップ・クロックと同期を達成する事によ
って検出される。それぞれのRUが送信する位相空間の点
における位相と振幅のエラーは、ペイロードデータを送
る前にRUがそれぞれのタイムスロットの中で送る前置デ
ータを利用して訂正される。それぞれのRU位相空間の点
に対する振幅および位相の訂正は、回転増幅器765およ
びG2プログラム可能なゲイン増幅器788を利用して行わ
れる。
【０１９７】CUまたはRUの場合は、復号器750Uはライン
762上の合成された局部搬送波を信号受信し、これを使
って入力RFを復調する。RF復号器750はまた、シンボル
またはチップの４倍のレートでアナログ信号のサンプル
を取り、全てのタイムスロットまたはミニスロットに対
するチップまたはシンボルの振幅情報を運ぶデジタル・
サンプルのストリームとしてライン752上で出力され
る。QAM変調されたデータの正弦・余弦成分の位相分離
は、復号器750にあるマッチされたフィルタによって実
施される。マッチされたフィルタは、２つのフィルタを
持ち、このフィルタは、送信機にある平方根二乗余弦フ
ィルタのミラーイメージのフィルタの特徴を持つ。マッ
チされたフィルタは、受信される信号の直交する実部と
虚部を分離し、フレーム検出器882および多重分離化器8
83へと送信する。
【０１９８】多重分離化器883は従来技術のTDMA多重分
離化器、CDMA多重分離化器またはSCDMA多重分離化器の
どんなものでもよく、TDMA多重化、CDMA多重化またはSC
DMA多重化のRUまたはCUにある送信機が使用するものの
逆の手続きを利用して、データ多重分離化する機能を果
たす。
【０１９９】RU受信機に対しては、フレーム検出器882
は、CUが送信するバーカー符号を使ってSCDMAのダウン
ストリームにおけるクロック復元を援助する機能を果
し、こうしてマスター・クロックは符号化される。802.
14およびMCNS環境においては、ダウンストリームのクロ
ック復元は従来技術の回路を使用して為される。SCDMA
のダウンストリームにおいては、クロック復元は、 PCT
公開文献において教示する微調整回路を利用したフレー
ム 検出器882によってRUの中で実施される。この回路
は、ライン900上のクロック・ステアリング・トラッキ
ング・エラー信号を生成し、この信号はコントロール・
ループ 781にある積分器のデジタル版に当るものへと送
信される。コントロール・ループ は、VCXO45(RUのみ)
を含む位相ロック・ループに対するループフィルタとし
ての役割を果たす。積分の平均化プロセスはランダム雑
音を取り除く。積分されたエラー信号は、クロック 位
相 ステアリング 信号としてライン37上に出力され、RU
においてのみライン43上の復元されたダウンストリー
ムのクロック信号を生成するVCXO45のエラー信号入力へ
と繋がる。CU受信機はここで記載したようなクロック・
トラッキング・ループは持たない。
【０２００】フレーム検出器882はまた、CU受信機にお
いて、測距の目的でアップストリームのギャップにある
バーカー符号を検出する機能を果たす。SCDMAのダウン
ストリームの環境にあるRU受信機に対して、フレーム検
出器882は、CUフレーム境界を設定するためにCUによっ
てダウンストリームのギャップ中に送られるバーカー符
号を検出するために利用されているが、他のダウンスト
リーム環境においてはこの目的のためには利用されてい
ない。CU受信機にあるフレーム検出器882はまた、測距
バーカー符号を探す機能を果たし、如何に送信フレーム
・タイミング遅延値、"オフセット"を変更すべきかをRU
に教えるプロセスの支援を行い、バーカー符号がうまく
ギャップのあるようにする。フレーム検出器は、測距の
間にギャップ内の何処にバーカー符号が位置するかに関
する状態情報を導き出す。このデータはバス755上でDMA
トランスファーを介してCPU405と送られる。フレーム検
出器はまた、アップストリームのフレームを計数する機
能を果たす。フレーム検出器が得るフレーム計数情報
は、バス755を介してCPU405へと送られる。
【０２０１】CPU405は、TCレーヤープロセスを実行して
バス755上で受信される情報を利用し、ダウンストリー
ムのメッセージを生成して測距およびトレーニングを実
行する。バス406上のダウンストリームのメッセージ
は、送信フレーム・タイミング遅延オフセットを設定す
る目的で、測距の間の衝突に関するデータと送信機にあ
る測距回路へと送られるデータを含む。これらの送信機
へのメッセージは、送信機測距回路に、何時バーカー符
号がそれぞれのフレームにおいて受信され、それによっ
て受信フレームのタイミングのレファレンスが設定さ
れ、またそれぞれのバーカー符号を送る前に送信フレー
ムのタイミングのレファレンスを設定する遅延ファクタ
ー如何にを調整するか、を告げるデータを含む。
【０２０２】CU受信機の場合は、それぞれのRUからのデ
ータは、振幅および位相エラーを補正するために、RUが
ペイロードのデータを送る前に送る前置データと共にRU
のアップストリーム信号を利用し、回転増幅器765およ
びG2増幅器788を利用するプロセスによって検出され
る。つまり、様々なRUからの道筋の距離の差による損失
が異なり、チャネルの支障の度合いも異なる事によって
生じる振幅の変動が原因となり起きる、アップストリー
ムで受信される チップデータの解釈のエラーを最小限
にするために、別々のゲインコントロールおよび位相調
節がそれぞれのRUに対して利用される。これは、その特
定のRUに対して割り当てられたそれぞれのタイムスロッ
トまたはミニスロットのためのペイロードデータの前
に、既知の前置データをそれぞれのRUから送信する事に
よって為される。SCDMAシステムにおけるタイムスロッ
トという言葉は、CUによってそのRUに割り当てられたア
ップストリームのタイムスロットの中に入れられたデジ
タルデータをそれぞれのRUが受信し、それぞれのタイム
スロットは、ミニスロットからシンボルへのマッピング
によってタイムスロットへとマップされた符号を利用し
てを拡散された周波数帯域を持つフレーム内のシンボル
へとまたマップされている、と仮定する。
【０２０３】それぞれのRU に対する個々のゲイン調節
を達成するために、可変ゲインG2増幅器788には図24に
示すCU復号器／多重分離化器を使用し、それぞれのタイ
ムスロットのデータを個々のゲイン値でもって増幅す
る。個々のゲイン値は、全てのRUからのデータがCUから
の距離に関わらずスライサー800において同じ振幅レベ
ルで受信されるように、近-遠問題を克服すべく設定す
る。同じG2増幅器がRU受信機も備え持つが、ゲイン値
は、CUの信号がスライサーおよびビテルビ復号器850に
おいて検出できるだけの適切な強度を持つように、CUか
らの全てのタイムスロットまたはミニスロットに対して
１つの値に固定されている。
【０２０４】コントロール・ループ・ロジック781は RU
でのゲイン調節プロセスを、ライン790上の望まれるゲ
イン信号をG2増幅器788へと送る事によって支援する。
コントロール・ループ 回路781の詳細デザインは本発明
にとって重要ではなく、当業者が本願に記載される如く
機能するように適切な回路をデザインできるものであ
る。受信機CUにおけるバス790上のゲイン調節ファクタ
ーは、バス792およびバス794上で受信される入力の結果
として生じる。 受信機CUにおけるバス792上の入力は
コントロール・ループに対して、どの特定のタイムスロ
ットのデータが現在G2増幅器788の入力789にあり、TCレ
ーヤープロセスによってCUミニスロット・カウンターお
よびミニスロットからCUのTCレーヤープロセスにおいて
実行されるフレーム・ナンバー・マッピング機能への情
報を利用して生成されているか、を告げる。受信機CUに
あるコントロール・ループ781はまた、バス1086上でCPU
405およびTCレーヤープロセスから、何時CUが特定のタ
イムスロットまたはミニスロットに対する前置データを
特定のRUから受信するかを示す入力信号を受信する。メ
モリー796からバス794上のコントロール・ループ781へ
の入力は、ある時点で特定の受信するRUのために使用す
るゲイン調節ファクターである。メモリー796は、それ
ぞれのRUに対して適切な調節が決定されたら、そのRUに
対して使用する特有なゲインと位相の調節を記憶する。
RU受信機においては、メモリー796は１つのゲイン調節
値のみを記憶する。バス792上のデータによって認識さ
れる特定のRUから前置データを受信する間に、コントロ
ール・ループ781はスライサー800、G2増幅器788および
回転増幅器765と協同で反復プロセスを実行する。この
プロセスの全体的な機能は、RUから前置データを受信し
ている時に、そのRUに対する適切なゲインおよび位相調
節値を作り出す事である。この反復プロセスは、 スラ
イサー・エラーの値をできる限り減少させるために、バ
ス790およびバス802上のゲインと位相の調節値を反復調
節するシーケンスから成る。このプロセスを裏付ける理
論は、下記に示されるエラー訂正ファクター式における
振幅エラーと位相エラーの係数を調整する事によって、
このRUが送信する位相空間の点に影響を及ぼすゲインお
よび位相エラーをゼロにするまで減少できると言う事で
ある。特に、CU受信機スライサー検出器467の為す事
は、 (1/a)*e-jo という形式の積算ファクターにある係数1/a and e-joを
正しく決定すれる事である。ここで、1/aは近-遠問題を
解決しチャネルの支障に対する補正をするためのゲイン
訂正係数であり、e-jo は近-遠問題を解決しチャネルの
支障に対する補正を行い、 CUとそれぞれのRUの間の道
筋が異なる距離を持ちチャネルの支障が異なる事にも関
わらず、そのCUがそれぞれ個々のRUと同期されているよ
うにするための位相エラー訂正係数である。
【０２０５】特に、前置データがRUからライン1086上の
信号を介してが受信されていて、そのことによって反復
プロセスが始まる時に、CPU405はコントロール・ループ
781およびスライサー800に信号を送る。既知の前置デー
タが受信される時には、コントロール・ループはエラー
訂正ファクター式の振幅および位相のエラー訂正ファク
ターの初期値を1/aおよびe-joに設定し、そしてこれら
をそれぞれバス790およびバス802上でG2 増幅器788およ
び回転増幅器765へと送信する。好ましい実施例におい
ては、G2と回転増幅器は同じ増幅器であるが、概念を明
白に例示するために図では別々に示してある。CUの受信
機にあるこれらの回路は受信されるデータサンプルに作
用し、振幅および位相 エラー訂正を行う。受信機にあ
るCUにおいてのみ、スライサーは受信される前置データ
信号を、前置の間に受信すべきであると知っている3-j
位相空間の点と比較し、振幅および位相訂正ファクター
を前置データ送った特定のRUに対して導き出す。実際に
受信したデータと3-j 点の間の振幅および位相エラーは
バス798上でコントロール・ループ781へと出力される。
コントロール・ループ781は、これらのエラーの値を調
べ、スライサー・エラーを最小限にするような適切な方
向に1/aおよびe-joの振幅エラー訂正ファクターおよび
位相エラー訂正ファクターを調整する。このプロセスは
つぎの前置 3-j 位相空間の点に対して繰り返される。
ついには、コントロール・ループが、バス798上の振幅
および位相エラーの値を最小にするような振幅エラー訂
正ファクター1/aおよびe-jo位相エラー訂正ファクター
に対する値を見つけ出す。それから、これらの値はメモ
リー796に振幅エラー訂正ファクター1/aおよび位相エラ
ー訂正ファクターe-joとして記憶され、訂正ファクター
を計算した特定のRUに割り当てられたタイムスロットに
対するデータをCUにおいて受信するために使用される。
このプロセスはRUが休息状態から稼動状態へと遷移する
度にそれぞれのRUに対して繰り返される。 このプロセ
スは、CU受信機の検出プロセスをそれぞれのRUのデータ
をCUにあるトラッキング・ループを利用する事なく時折
または定期的に再同期させる。これらの訂正ファクター
はCU受信機にあるG2増幅器および回転増幅器をコントロ
ールするためだけに利用され、トラッキング・ループに
あるクロックまたは搬送波VCXOを調整するためには利用
されていない。
【０２０６】好ましい実施例において、回転増幅器765
の出力はプリカーサーおよびポスト・カーサーのシンボ
ル間の干渉を減少する機能を果たすFFEフィルタ764によ
ってフィルタされる。FFEフィルタ764はアダプティブFI
Rフィルタである。本願に開示される回路のアダプティ
ブFIRフィルタおよび他の幾多のデジタル信号プロセシ
ング部品は既知のものであり、引用文献としてここに取
り入れてある、Elliott著、 Handbook of Digital Sign
al Processing： Engineering Applications、(Academi
c Press、 Inc．San Diego、1987年)、ISBN 0-12-2370
75-9、に詳細に記述されている。
【０２０７】図24の受信機はフィードフォーワード・イ
コライザー (FFE)を２つと、決定フィードバック・イコ
ライザー (DFE)を２つ使用する。第１のFFEと第１のDFE
がフィルタ764として結合されている様子を示してあ
る。第２のFFEフィルタと第２のDFEフィルタは回路820
である。回路820、回路830、回路832、回路800、回路76
7およびFFE/DFEフィルタ764は一緒に利用され、PCT公開
文献に記載されているプロセスによってトレーニングお
よびパワー・アラインメントを実施する。このプロセス
は、他の既知のレーニングおよびイコライゼイション・
プロセスで代替する事ができる。
【０２０８】全てのDFE回路とFFE回路は、アダプティブ
・タップ係数を持つFIRフィルタである。ここでは、タ
ップ3と呼ばれる主要なタップが１つ、そしてタップ0乃
至2の二義的なタップが３つある。DFE回路820およびFFE
回路764は最小平均二乗計算回路830から、それぞれバス
842および838上でアダプティブ・タップ係数を受信する
FFEのFIRフィルタおよびDFEのFIRフィルタは、適応プロ
セスを行うに足るアダプティブ・タップ係数の初期値を
受け取る。これらの前もって設定された係数は、CPU405
からバス824およびバス821を介して与えられる。それ以
降係数は、従来技術のプリカーサーISI除去タップ係数
計算アルゴリズムおよびポスト・カーサー ISI除去タッ
プ係数計算アルゴリズムを利用した最小平均二乗回路83
0によって、バス842およびバス838上の信号によって適
応するように変化させられる。LMSは初期のタップのウ
エートでもって開始し、FFE 764およびDFE820内部のタ
ップ入力信号(タップされた遅延ラインのそれぞれの段
への入力信号)とFFE764およびDFE820のタップ係数との
間のコンボリューション和を反復計算する。これらの信
号は双方向性のバス842およびバス838を介して得られ
る。その後LMSは、差異計算回路832によって計算される
エラー信号で、バス836上の望まれるデータ点とバス上8
34の受信データ点と間の差異として定義されるバス831
上のエラー 信号を受信する。それからLMSは、収束のレ
ートを安定した値にするあらかじめ決定されたステップ
の大きさにコンボリューション和を掛ける計算をするた
めに使用されるタップ入力信号の対応する値にエラー信
号を掛ける事によって、新しいタップのウエートを計算
し、この結果を古いタップのウエートに加算して、新し
いタップのウエートを得る。その後これらの新しいタッ
プのウエートはFFE764およびDFE820に送られ、次の反復
計算に利用される。
【０２０９】LMS回路は、アダプティブFIRフィルタ764
および820へのアダプティブ係数に必要な変化は、バス8
31上のエラーとフィルタに入力するデータの共役数との
積に比例する、という事実に基づいた計算を行う。すな
わちエラーに、Qまたは虚部の符号を逆にした受信チッ
プを表す複素数が掛け合わされる。DFEフィルタは、バ
ス846上の減算値を減算器767へと提供する事によってポ
スト・カーサー干渉を無くすか、または減らす。バス84
6上でDFEフィルタによって送られるデータは、イコライ
ゼイション・トレーニング・インターバルの間にFFEフ
ィルタ764によって出力されるバス769上のデータから減
算される。バス834上のデータからプリカーサー干渉お
よびポスト・カーサー 干渉を無くす事によってスライ
サー800およびビテルビ復号器850は、チャネルの支障に
も関わらずどのチップが実際に送られたかに関してより
良い決断をできる。LMS回路、 DFE回路およびFFE回路
は、例えば位相空間にたった四点しか無いような単純な
実施例においてはなくても良い。しかし、さらに多くの
データ情報量を得るには、さらに複雑な位相空間が必要
であり、このような場合には、点同士は近接してしま
い、ISI干渉が位相空間の点間の識別を決断する事が難
しくなる。このために上記のISI除去回路が必要にな
る。
【０２１０】ISI干渉に対する訂正の後に、訂正された
データはバス834を介してスライサー800へと送られる。
スライサーの目的は、コントロール・ループが必要とす
るゲインエラーおよび位相エラーを生成する目的のた
め、およびバス836上の望まれるデータを生成する目的
のために、位相空間におけるどの点をそれぞれのチップ
が表すに関して瞬時に決断をする事である。スライサー
は、この目的のためにトレリス符号化器によって加えら
れるそれぞれのチップにある冗長ビットを利用せず、そ
して結果として、チップを解釈するにあたってエラーを
する。送信機にあるレリス符号化変調器によって加えら
れる冗長ビットを利用して解釈のこうしたエラーを訂正
するのは、ビテルビ復号器850に頼らなければならな
い。ビテルビ復号器は当業者によく知られるもので、如
何なるビテルビ復号器のアルゴリズムでも本発明を実施
するには足りる。基本的に、ビテルビ復号器 850および
メモリー852は、I軸およびQ軸に直交する時間をを表す
第３の軸上に広がる許される入力点の位相空間によって
定められる三次元空間を通る道筋を辿る目的のために、
それぞれのタイムスロットに対する現在と過去の状態を
監視する。それぞれのタイムスロットに対しこうした三
次元空間が１つ存在する。それぞれのチップにある冗長
ビットを利用する事によって、そしてそれぞれのタイム
スロットの状態が時間の経過に連れて適切な3-D 空間の
中で辿る道筋を調べる事によって、ビテルビ復号器は、
それぞれの受信される符号が表す許される点の位相空間
における規則に背かない点に関して、より多くの情報に
基づいた決断を為す。タイムスロットまたはミニスロッ
トの間にそれぞれの符号がバス836上で受信されるが、
どのタイムスロットまたはミニスロットが送信されたの
かを、TCレーヤープロセスからビテルビ復号器へのバス
792上の情報がビテルビ復号器に教える。ビテルビ復号
器はこの情報を利用して、そのタイムスロットに対する
状態情報へとポイントするメモリー852へのアドレスポ
インターを生成する。これによりメモリー852は、ビテ
ルビ復号器が分析を行うために利用する状態情報を出力
する事が可能になる。復元されたアップストリームのデ
ータはバス74／220上に出力される。
【０２１１】本願に開示される好ましい実施例および代
替の実施例によって本発明は開示されるものではある
が、当業者には明らかなとおり本発明の精神と範囲から
逸脱しない限りは、本願の教示する内容に対し代替する
実施例および他の変更も可能である。こうした代替する
実施例および他の変更は、本願にある特許請求項の含む
ところである。
【図面の簡単な説明】
【図１】それぞれの方向で同じクロックレートを持つSC
DMAダウンストリーム／SCDMAアップストリームのシステ
ムを示すブロック・ダイアグラムで、RUとCU双方におけ
る全てのクロックと搬送波情報は、CUの持つ１つのマス
ター・クロックに同期されている。
【図２】任意の多重化プロトコルと任意の クロックレ
ートを持っている、SCDMAのアップストリームをダウン
ストリームへと同期させるためのシステムのブロック・
ダイアグラムである。
【図３】SCDMAのアップストリームの 波形の構造を示
す。
【図４】ダウンストリームにおいて時間スタンプ・メッ
セージを利用する事によって、RUのフレームのアライン
メントのオフセットの予測値を決定する事の出来るシス
テムの好ましい実施例を示すブロック・ダイアグラムで
ある。また図４のシステムは、ダウンストリームのクロ
ックとアップストリームのクロックが異なるレートであ
っても、アップストリームのクロックと搬送波に対して
ダウンストリームのクロックと搬送波がコヒーレントな
関係の位相を持つように同期させるために、単一のマス
ター・クロックをCUに使う。
【図５】本願において引用文献として取り入れられてい
る原出願と、PCT公開文献の示すシステムとにおいて利
用される測距の状況を示すダイアグラムである。
【図６】syncメッセージとUDPメッセージにあるCUの時
間スタンプを如何に利用して、CUのアップストリームの
キロフレームのフレーム境界に対するレファレンスを設
定するかを示すもので、RUは適切な初期のアラインメン
トを得るために、このフレーム境界からアップストリー
ムのキロフレーム境界をシフトできる。
【図７】時間スタンプのアルゴリズムを実行するために
MACレーヤーのプロセスを行なう、マイクロプロセサー
(図示せず)によって実行されるプロセスのフローチャー
トである。
【図８】ジッターの少ない時間スタンプの挿入のアルゴ
リズムを実行する事のできる回路である。また、同じ機
能をソフトウエアのみによって実施する事もできる。
【図９】64-QAMに対しての式 (9)に基づいて計算され
る、syncメッセージの開始位置の調節値を現わす表であ
る。
【図１０】256-QAMに対しての式 (9)に基づいて計算さ
れる、syncメッセージの 開始位置の調節値を現わす表
である。
【図１１】式(9)による精密な計算を利用して時間スタ
ンプの挿入を実行する代表的な方法であり、新しい開始
位置を計算した後に、表を参照して挿入間のFECフレー
ムの数に対する調節の値を求め、その数のFECフレーム
の中のバイト数を計算する。
【図１２】クロックのスリップ 検出器の１つの実施例
のブロック・ダイアグラムである。
【図１３】802.14システムまたはMCNSのタイプのシステ
ムで使用するSCDMAのRUのアップストリーム送信機に対
する、１つの実施例のブロック・ダイアグラムである。
【図１４】802.14システムまたはMCNSシステムにおける
アサインメントを受けたミニスロットの１つ１つのブロ
ックの最初のミニスロットの内容を示すダイアグラムで
ある。
【図１５】54バイトのAPDUをトレリスなしで単一のQPSK
によって変調した送信において、結果として生じるミニ
スロットのデータ構造を示す。
【図１６】図13の送信機によって生成された単一のHS-C
DMAフレームの内容を示すダイアグラムで、8個のシンボ
ルと１つのギャップを使用している様子を示す。
【図１７】HS-CDMAフレームにおけるそれぞれのシンボ
ルが、如何に符号ブックからのC個のチップから作られ
るかを示すダイアグラムである。
【図１８】図18Aは、１つの情報ベクトルを作り出すプ
ロセスを象徴するダイアグラムであり、この１つの情報
ベクトルから１つのシンボルが生成される。図18Bは、
この情報 ベクトルをトレリス符号化するプロセスを象
徴するダイアグラムである。図18Cは、情報ベクトルの
実部を符号マトリックスでもってマトリックス積算し、
結果ベクトルの実部を生成するプロセスを象徴するダイ
アグラムである。
【図１９】多位相送信フィルタの１つの実施例のブロッ
ク・ダイアグラムである。
【図２０】周波数トランスレーターと粗パワーコントロ
ール回路の１つの実施例のブロック・ダイアグラムであ
る。
【図２１】周波数トランスレーターと粗パワーコントロ
ール回路の好ましい実施例のブロック・ダイアグラムで
ある。
【図２２】フレームに番号を付ける方法として可能なも
のを１つ示すダイアグラムである。
【図２３】図13の送信機が精密なフレーム同期、イコラ
イゼイション、パワーのアラインメントを達成するため
に実行する、測距およびトレーニング・プロセスの好ま
しい形態におけるメッセージの流れを示すダイアグラム
である
【図２４】802.14またはMCNSまたは他のシステムにおい
て多重化されたアップストリームのデータ、またはダウ
ンストリームのデータを受信するために利用でき、測距
およびトレーニングを行う能力のある、多重分離化する
受信機のブロック・ダイアグラムである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・グリムウッド アメリカ合衆国、カリフォルニア州 94303、パロ・アルト、イー・メドー・ド ライブ 839 (72)発明者 ジム・ニッテル アメリカ合衆国、カリフォルニア州 95008、キャンプベル、ウェンデル・ドラ イブ 585 (72)発明者 ポール・リチャードソン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 95117、サン・ジョセ、キャデラック・ド ライブ 3432 (72)発明者 セリム・シュロモ・ラキブ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 95014、キュパティノ、クリケット・ヒ ル・ロード 23057 (72)発明者 ポール・アラン・リンド アメリカ合衆国、カリフォルニア州 95065、サンタ・クルズ、ウォー・アベニ ュー 258 (72)発明者 ドウ・アートマン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 95125、サン・ジョセ、アイリス・コート 1434 (54)【発明の名称】 ＳＣＤＭＡアップストリ―ム又は他のタイプのアップストリ―ムをアップストリ―ムとは異なる クロックレ―トを有するＭＣＮＳダウンストリ―ム又は他のタイプのダウンストリ―ムと同期さ せる装置及び方法

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 データ・トランシーバーのノードで、
    このデータ・トランシーバーのノードは、 マスター・クロック信号を生成する出力を持っているマ
    スター・クロックと、 該マスター・クロック信号を受信するべくカップルされ
    た入力を持ち、該マスター・クロック信号と位相がコヒ
    ーレントなアップストリームのクロック信号とダウンス
    トリームのクロック信号を生成する出力を持つ時間ベー
    スと、 ダウンストリーム・データ 入力と、 該ダウンストリーム・データ入力にカップルされ、該ダ
    ウンストリームのクロック信号を受信するべくカップル
    され、チップの出力を持っているSCDMAダウンストリー
    ム変調器と、 該マスター・クロック信号を受信するべくカップルさ
    れ、該マスター・クロック信号位相がコヒーレントなダ
    ウンストリーム搬送波が現れるダウンストリーム搬送波
    の出力を持っているダウンストリーム搬送波シンセサイ
    ザーと、 該チップの出力にカップルされた第１の入力を持ち、該
    ダウンストリーム搬送波の出力にカップルされた第２の
    入力を持ち、送信メディアまたはメディア送信機にカッ
    プリングするために変調されたダウンストリーム信号が
    現れる出力を持っている最初の ミクサーと、 送信メディアまたはメディア 受信機にカップリングす
    るための入力を持ち、アップストリームの搬送波を受信
    するための搬送波入力を持ち、ベースバンドの復調され
    たアップストリーム信号が現れる出力を持っている第２
    のミクサーと、 該マスター・クロック信号を受信するためにカップルさ
    れ、該マスター・クロック信号と位相がコヒーレントな
    合成されたアップストリームの搬送波信号が現れる出力
    を持ち、該出力が該第２のミクサーの該搬送波入力にカ
    ップルされた、アップストリームの搬送波 シンセサイ
    ザーと、そして該第２のミクサー該出力にカップルされ
    た入力を持ち、該アップストリームのクロック信号を受
    信するためにカップルされた入力を持ち、復元されたア
    ップストリームのデータが現れる出力を持ち、該データ
    ・トランシーバーから様々な距離に位置する他のデータ
    送信ノードから送信され入力してくる位相空間の点にお
    ける位相と振幅のエラーを訂正する手段を含み、そして
    さらにフレーム同期またはミニスロットの境界の同期を
    成し遂げるための手段から成るSCDMAのアップストリー
    ム復号器と、から成るデータ・トランシーバーのノー
    ド。
  2. 【請求項２】 デジタルデータ・トランシーバーで、こ
    のデジタルデータ・トランシーバーは、 符号分割多元化されたダウンストリームの信号を受信す
    るための入力を持ち、局部ダウンストリーム搬送波を受
    信するための搬送波入力を持ち、そして復調された信号
    が現れるプロダクト出力を持っている最初の ミクサー
    と、 該プロダクト出力にカップルされた入力を持ち、クロッ
    ク入力を持ち、クロック・ステアリング出力を持ち、そ
    して復元されたダウンストリーム・データの出力を持っ
    ているSCDMA復号器と、 該クロック・ステアリング出力にカップルされたエラー
    信号入力を持ち、そして復元されたクロック出力を持っ
    ている電圧コントロール発振器と、 該復元されたクロック出力にカップルされた入力を持
    ち、そして該SCDMA復号器の該クロック入力にカップル
    された復元されたダウンストリームのクロック出力を持
    っているクロック積算器と、 該復元されたクロック出力にカップルされた入力を持
    ち、そしてクロック出力を持っているクロック除算器
    と、 該クロック除算器の該クロック出力にカップルされた入
    力を持ち、そして該復元されたクロックと位相がコヒー
    レントな第１の搬送波が現れる、該第１のミクサーの該
    搬送波入力にカップルされた出力を持っている第１のシ
    ンセサイザーと、 アップストリームのデータを受信するための入力を持
    ち、該クロック積算器の該復元されたクロック出力にカ
    ップルされ、該データ・トランシーバーのミニスロット
    境界のフレーム同期またはアラインメントを受信ノード
    におけるミニスロット境界に対して達成するための従来
    技術の測距または他のプロセスの如何なる形をも実行す
    る事のできるクロック入力を持ち、そして符号分割多元
    化されたアップストリーム信号が現れる出力を持ってい
    るSCDMA変調器／多重化器と、 該クロック除算器の該クロック出力にカップルされたク
    ロック入力を持ち、そして該復元されたクロックと位相
    がコヒーレントなアップストリームの搬送波が現れるア
    ップストリームの搬送波出力を持っている第２のシンセ
    サイザーと、 該SCDMA変調器該出力にカップルされた入力を持ち、該
    第２のシンセサイザーの該アップストリームの搬送波出
    力にカップルされた入力を持ち、そして共有送信メディ
    アへとカップリングするための出力を持っている第２の
    ミクサーと、から成るデジタルデータ・トランシーバ
    ー。
  3. 【請求項３】 デジタルデータ・トランシーバーで、こ
    のデジタルデータ・トランシーバーは、 マスター・ダウンストリームのクロック信号をクロック
    出力において生成するための、ダウンストリーム・シン
    ボルまたはチップ のレート、Fdsの整数倍の周波数を持
    っているマスター・クロックと、 如何なる形のTDMA多重化またはCDMA多重化をも実施し、
    またはまったく多重化を実施せず、如何なる形の変調を
    実施し、該マスター・クロックの該クロック出力にカッ
    プルされたクロック入力を持ち、ダウンストリーム・デ
    ータを受信するための データ入力を持ち、そしてダウ
    ンストリームに送信されるシンボルが現れるデータ出力
    を持っているダウンストリーム変調器と、 該ダウンストリーム変調器の該データ出力にカップルさ
    れたデータ入力を持ち、ダウンストリーム搬送波を受信
    するための搬送波 入力を持ち、そして送信メディアへ
    とカップリングするためのデータ出力を持っているダウ
    ンストリーム・ミクサーと、 該マスター・クロックの該クロック出力にカップルされ
    たクロック入力を持ち、MとNを整数とした時該ダウンス
    トリームのクロック信号の周波数のM／N倍の周波数を持
    っているアップストリームのクロック信号が現れるアッ
    プストリームのクロック出力を持っているアップストリ
    ームのクロック生成器と、 該マスター・クロックの該クロック出力にカップルされ
    たクロック入力を持ち、そして搬送波クロック信号が現
    れる搬送波クロック出力を持っている周波数除算器と、 該搬送波クロック信号を受信するためににカップルさ
    れ、そして該ダウンストリームのクロック信号と位相が
    コヒーレントなダウンストリーム搬送波信号が現れ、該
    ダウンストリームミクサーの該搬送波入力ににカップル
    された出力を持っているダウンストリーム搬送波シンセ
    サイザーと、 該周波数除算器の該クロック出力にカップルされたクロ
    ック入力を持ち、そして該マスター・ダウンストリーム
    のクロック信号と位相がコヒーレントなアップストリー
    ムの搬送波信号が現れるアップストリームの搬送波 出
    力を持っているアップストリームの搬送波シンセサイザ
    ーと、 該アップストリームの搬送波出力にカップルされた搬送
    波入力を持ち、送信メディアへとカップリングするため
    の入力を持ち、そしてベースバンドで復調されたアップ
    ストリーム信号が現れる出力を持っているアップストリ
    ームのミクサーと、 如何なる形のTDMAまたはSCDMAまたはCDMAでも多重分離
    化し、もし入り来るデータが多重化されていなければま
    ったく多重分離化せず、如何なる形の復調でも実施し、
    該データ・トランシーバーにおけるミニスロット境界へ
    と送信される信号のミニスロット境界のフレーム同期ま
    たはアラインメントを達成するための従来技術の測距ま
    たは他のプロセスを実行する事ができ、該アップストリ
    ームのクロック信号を受信するためのクロック入力で、
    該ベースバンドで復調されるアップストリーム信号を受
    信するためにカップルされたクロック入力を持ち、そし
    て復元されたアップストリームのデータが現れる出力を
    持っているアップストリーム 復号器／多重分離化器
    と、から成るデジタルデータ・トランシーバー。
  4. 【請求項４】 データ・トランシーバーで、このデータ
    トランシーバーは、 送信メディアへとカップリングするための入力を持ち、
    ダウンストリーム搬送波入力を持ち、そしてベースバン
    ドのダウンストリーム信号が現れる出力を持っているダ
    ウンストリームのミクサーと、 どんな従来技術の復号器／多重分離化器でもよく、ダウ
    ンストリームのクロック信号を受信するための入力と、
    該 ベースバンドのダウンストリーム信号を受信するた
    めにカップルされた入力と、復元されたダウンストリー
    ム・データが現れる出力を持ち、従来技術のダウンスト
    リームのクロック復元回路と、クロック・ステアリング
    信号の現れるクロック・ステアリング出力を含むダウン
    ストリーム復号器／多重分離化器と、 該クロック・ステアリング出力を受信するためにカップ
    ルされたコントロール入力を持ち、そして復元されたダ
    ウンストリームのクロック信号が現れる復元されたダウ
    ンストリームのクロック出力を持っている電圧コントロ
    ール発振器と、 該復元されたダウンストリームのクロック信号を受信す
    るためにカップルされた入力を持ち、該ダウンストリー
    ムのクロック信号と位相がコヒーレントで、MとNを整数
    とした時該ダウンストリームのクロック信号の周波数と
    M／Nの比率の関係の周波数を持つアップストリームのク
    ロック信号が現れるアップストリームのクロック出力を
    持っているアップストリームのクロック生成器と、 該アップストリームのクロック出力にカップルされたク
    ロック入力を持ち、そして搬送波クロック出力を持って
    いる周波数除算器と、 該搬送波クロック出力にカップルされたクロック入力を
    持ち、そして該復元されたダウンストリームのクロック
    と位相がコヒーレントなダウンストリーム搬送波が現れ
    るダウンストリーム搬送波出力で、該ダウンストリーム
    のミクサーの該ダウンストリーム搬送波入力にカップル
    されたダウンストリーム搬送波出力を持っているダウン
    ストリーム搬送波シンセサイザーと、 該搬送波クロック出力にカップルされたクロック入力を
    持ち、そして該復元されたダウンストリームのクロック
    位相がコヒーレントなアップストリームの搬送波信号が
    現れるアップストリームの搬送波出力を持っているアッ
    プストリームの搬送波シンセサイザーと、 該アップストリームの搬送波出力にカップルされたアッ
    プストリームの搬送波入力を持ち、アップストリームに
    送信されるシンボルを受信するためのシンボル入力を持
    ち、そして送信メディアへとカップリングするための出
    力を持っているアップストリームのミクサー と、そし
    て従来技術の回路のどれかを利用してTDMA多重化または
    SCDMA多重化またはCDMA多重化をする事ができ、受信ノ
    ードにおいてのミニスロット境界に対しアップストリー
    ムのミニスロット境界のフレーム同期またはアラインメ
    ントを達成する測距または他の従来技術のプロセス実行
    する事ができ、該アップストリームのクロック出力にカ
    ップルされた入力を持ち、アップストリームのデータを
    受信するための入力を持ち、そして該アップストリーム
    のミクサーの該シンボル入力にカップルされた出力を持
    っているアップストリームの変調器／多重化器と、から
    成るデータ・トランシーバー。
  5. 【請求項５】 デジタルデータ通信システムで、このデ
    ジタルデータ通信システムは、 共有送信メディアと、 第１のノードにおいては、 周波数 FDSを持っているダウンストリームのクロック信
    号を生成するためのマスター・クロックと、 該マスター・クロックから該ダウンストリームのクロッ
    ク信号を受信するためにカップルされた入力を持ち、M
    とNが整数である時、(M／N)*FDSと等しい周波数を持つ
    周波数 FUSを持っているアップストリームのクロック信
    号を出力において生成するための第１のアップストリー
    ムのクロック 生成手段と、 該共有送信メディア上で送信されるダウンストリーム・
    データを受信するための入力を持ち、該ダウンストリー
    ムのクロック信号を受信するためにカップルされた入力
    を持ち、該共有送信メディアにカップルされた出力を持
    ち、 該ダウンストリームのクロック信号からダウンス
    トリーム搬送波を生成するためのものであり、該ダウン
    ストリームのクロック信号を利用して該ダウンストリー
    ム・データを複数のシンボルへと纏め、必要があれば、
    １つまたはそれ以上の信号源からのデータを別々にして
    おかなければならない場合には、該ダウンストリームの
    クロック信号を利用して該シンボルを時間分割多重化ま
    たは符号分割多重化し、該シンボルを該ダウンストリー
    ム搬送波へと変調し、変調されたダウンストリーム信号
    を該共有送信メディアへと送り出す第１の手段と、 １つまたはそれ以上の 第２のノードにおいては、 該共有送信メディアにカップルされた入力を持ち、該共
    有送信メディア上の変調されたダウンストリーム信号か
    ら該ダウンストリームのクロック信号を復元し、ダウン
    ストリーム・クロック出力において復元されたダウンス
    トリームのクロック信号を出力するためのクロック復元
    手段を持つ第２の手段で、該第２の手段は、該復元され
    たダウンストリームのクロック信号を利用して該変調さ
    れたダウンストリームの信号を復調し、そして該ダウン
    ストリーム・データを復元し、または、もし必要である
    ならば、該復調するダウンストリーム 信号の多重分離
    化をし、多重分離化した信号を生成し、そして該多重分
    離化した信号から該ダウンストリーム・データを復元す
    るべく機能する、第２の手段と、該復元されたダウンス
    トリームのクロックを受信するためにカップルされた入
    力を持ち、MとNが整数である時周波数 FUS = (M／N)*F
    DSを持つアップストリームのクロック信号を該位相ロッ
    ク・ループが生成する出力を持っている第２のアップス
    トリームのクロック生成手段で、該アップストリームの
    クロック信号は該ダウンストリームのクロック信号と位
    相がコヒーレントになるように該ダウンストリームのク
    ロック信号から生成される、第２のアップストリームの
    クロック生成手段と、 アップストリームのデータのビットを受信するための入
    力を持ち、そして該アップストリームのクロック信号受
    信するためにカップルされた入力を持ち、該第３の手段
    は、該アップストリームのクロック信号を利用して該第
    １のノードへと送信される１つまたはそれ以上のチップ
    またはシンボルへと該アップストリームのデータ ビッ
    トを纏め上げ、そして、 もし必要であるならば、該ア
    ップストリームのクロック信号を利用してアップストリ
    ームのデータの該チップまたはシンボルを送信されるべ
    き複数のタイムスロットまたは結果ベクトルへと時間分
    割多重化または符号分割多重化によって多重化し、そし
    て該アップストリームのクロック信号から位相がコヒー
    レントなアップストリームの搬送波を生成し、そして該
    タイムスロットまたは結果ベクトルを該アップストリー
    ムの搬送波へと変調してアップストリーム信号を生成
    し、そして該アップストリーム信号を該共有送信メディ
    アへと送り出し、アップストリームの信号の周波数をア
    ップストリームのバンド内の選択された周波数へと変換
    し、該アップストリーム信号のフーリエ周波数スペクト
    ルをフィルタして、該共有送信メディア上の他の信号と
    干渉しないような中央周波数の周波数バンドへと周波数
    帯域を制限するためのものである、第３の手段と、 から成るデジタルデータ通信システムで、さらに該第１
    のノードは、 該第１のアップストリームのクロック 生成手段から該
    アップストリームのクロック信号を受信するためにカッ
    プルされた入力を持ち、そして該共有送信メディアにカ
    ップルされた入力を持ち、そして該第２のノードのそれ
    ぞれにおいて生成される該アップストリームの搬送波と
    同じ周波数を持つ局部アップストリームの搬送波を、該
    第１のアップストリームのクロック生成手段によって生
    成される該アップストリームのクロックから生成する手
    段を含む第４の手段で、該第４の手段は、該復調された
    アップストリーム信号から該アップストリームのデータ
    を復元するためのもので、もし必要であるならば、アッ
    プストリームのデータを復元する前に該アップストリー
    ムのクロックを利用して該アップストリーム信号の多重
    分離化する事を含む、第４の手段と、から成っている、
    デジタルデータ通信システム。
  6. 【請求項６】 送信メディア上でのデジタルデータの双
    方向性通信のためのシステムのヘッドエンドにおいて利
    用するためのモデムで、このモデムは、 マスター・クロック信号を生成するためのマスター・ク
    ロックと、 該マスター・クロック信号と位相がコヒーレントなアッ
    プストリームのクロック信号およびダウンストリームの
    クロック信号を生成するための手段で、該アップストリ
    ームのクロック信号はMとNが整数である時、 該ダウン
    ストリームのクロック信号の周波数のM／N倍の周波数を
    持っている、手段と、 該ダウンストリームのクロック信号を受信するためにカ
    ップルされ、これを利用してダウンストリーム・データ
    を該送信メディア上で送信するための手段と、そして該
    アップストリームのクロック信号を受信するためにカッ
    プルされ、これを利用して該送信メディア上で送信され
    るアップストリームのデータを受信するための手段と、
    から成るモデム。
  7. 【請求項７】 １つのヘッドエンドと送信メディアによ
    って該ヘッドエンドにカップルされた複数の遠隔ノード
    とを持つ双方向性の通信システムにおいて、遠隔ノード
    として利用するためのモデムで、このモデムは、 該送信メディア上で該ヘッドエンドによって送信される
    データからダウンストリームのクロックを復元し、該復
    元されたダウンストリームのクロックを利用してダウン
    ストリーム・データを復元するための第１の手段と、 該復元されたダウンストリームのクロックを利用して該
    ダウンストリームのクロック位相がコヒーレントなアッ
    プストリームのクロックを生成するするための第２の手
    段で、該アップストリームのクロックはMとNが整数であ
    る時、該ダウンストリームのクロックの周波数のM／N倍
    の周波数を持っている、第２の手段と、そして該アップ
    ストリームのクロックを利用してアップストリームのデ
    ータを該ヘッドエンドへと該送信メディアを介して送信
    するための第３の手段と、から成るモデム。
  8. 【請求項８】 該第３の手段が、同期型符号分割多重化
    を利用してデータをアップストリームに送信する手段を
    含む請求項7に記載の装置。
  9. 【請求項９】 該第３の手段が、時間分割多元接続多重
    化を利用してデータをアップストリームに送信する手段
    を含む請求項7に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 該第３の手段が、DMT多元接続多重化
    を利用してデータをアップストリームに送信する手段を
    含む請求項7に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 該第３の手段が、該モデムに割り当て
    られたミニスロットを１つまたはそれ以上のシンボルお
    よび１つまたはそれ以上の拡散符号へとマップする事に
    よって行う同期型符号分割多重化を利用して、シンボル
    のデータをアップストリームに送信する手段を含む請求
    項7に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 該第３の手段が、該モデムに割り当て
    られたミニスロットを１つまたはそれ以上のシンボルお
    よび１つまたはそれ以上の周波数へとマップする事によ
    って行うDMT多重化を利用して、シンボルのデータをア
    ップストリームに送信する手段を含む請求項7に記載の
    装置。
  13. 【請求項１３】 １つのヘッドエンドと送信メディアに
    よって該ヘッドエンドにカップルされた複数の遠隔ノー
    ドとを持つ双方向性の通信システムにおいて、遠隔ノー
    ドとして利用するためのモデムで、このモデムは、 該送信メディア上で該ヘッドエンドによって送信される
    データからダウンストリームのクロックを復元し、該復
    元されたダウンストリームのクロックを利用してダウン
    ストリーム・データを復元するための第１の手段と、 アップストリームのクロック信号を生成するためのクロ
    ックと、そして該アップストリームのクロック信号を利
    用してアップストリームのデータを該ヘッドエンドへと
    該送信メディアを介して送信するための第３の手段と、
    から成るモデム。
  14. 【請求項１４】 該第３の手段が、該モデムに割り当て
    られたミニスロットを１つまたはそれ以上のシンボルお
    よび１つまたはそれ以上の拡散符号へとマップする事に
    よって行う同期型符号分割多元接続多重化を利用して、
    シンボルのデータをアップストリームに送信する手段を
    含む請求項13に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 該第３の手段が、該モデムに割り当て
    られたミニスロットを１つまたはそれ以上のシンボルお
    よび１つまたはそれ以上の周波数へとマップする事によ
    って行うDMT多重化を利用して、シンボルのデータをア
    ップストリームに送信する手段を含む請求項13に記載の
    装置。
  16. 【請求項１６】 さらに選択的にマップを変更するため
    の手段から成る、請求項14に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 さらに選択的にマップを変更するため
    の手段から成る、請求項15に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 １つのヘッドエンドと送信メディアに
    よって該ヘッドエンドにカップルされた複数の遠隔ノー
    ドとを持つ双方向性の通信システムにおいて、遠隔ノー
    ドとして利用するためのモデムで、このモデムは、 該送信メディア上で該ヘッドエンドによって送信される
    データからダウンストリームのクロックを復元し、該復
    元されたダウンストリームのクロックを利用してダウン
    ストリーム・データを復元するための第１の手段と、 アップストリームのクロック信号を生成するためのクロ
    ックと、そして該アップストリームのクロック信号を利
    用してアップストリームのデータを該ヘッドエンドへと
    該送信メディアを介して送信するための第３の手段と、
    から成るモデムにおいて、 アップストリームのデータ送信はヘッドエンドにあるミ
    ニスロット・カウンターによって計数される割り当てら
    れたミニスロットに基づき、該ミニスロット・カウンタ
    ーはスーパーフレーム境界を決めるロールオーバー値を
    持ち、そしてさらに、ミニスロットの該スーパーフレー
    ムと時間的長さにおいてまったく同じに対応するシンボ
    ルのスーパーフレームを決めるロールオーバー値をも持
    つシンボル カウンターに対するオフセット値を決定す
    るために測距アルゴリズムの通信を実行するための測距
    手段から成り、該シンボルカウンターは該第３の手段に
    よって実施され、該オフセットは、アップストリームに
    送信されるシンボルのスーパーフレームのスーパーフレ
    ーム境界が該ミニスロットの該スーパーフレーム境界と
    時間においてアラインメントの取れた状態で該ヘッドエ
    ンドに到着するようなタイミングで、シンボルのデータ
    のアップストリームへの送信を生じさせる値を持つ、モ
    デム。
  19. 【請求項１９】 該ヘッドエンドは、syncメッセージと
    UCDメッセージをダウンストリームにを送り、該 syncメ
    ッセージのそれぞれが該ヘッドエンドにある時間スタン
    プ・カウンターからの時間スタンプのサンプルを運び、
    そして該UCDメッセージのそれぞれが該ヘッドエンドに
    おいてキロフレームまたはスーパーフレーム境界の生じ
    る時における時間スタンプを含み、そしてさらに該モデ
    ムにおいて、syncメッセージとUCDメッセージから初期
    のオフセット値を計算し、該オフセットを該測距手段の
    ための初期のオフセット値または初期のポイントとして
    利用するための手段から成る、請求項18に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 １つのCUモデムと複数のRUモデム間の
    双方向性のデジタルデータ通信のためのシステムで、こ
    のシステムは、 該CUとRUモデムをカップリングする共有送信メディア
    と、そしてマスター・クロック信号を生成するためのマ
    スター・クロックと、 ダウンストリームのクロック信号を生成するための第１
    の手段と、 該共有送信メディアにカップルされ、該ダウンストリー
    ムのクロック信号を受信し、それを利用してダウンスト
    リーム・データを該共有送信メディアを介して送信する
    ための第２の手段と、そして該共有送信メディアにカッ
    プルされ、そして該共有送信メディアを介して送信され
    るアップストリームのデータを受信し、アップストリー
    ムのクロックを復元し、これから搬送波を復元し、該復
    元されたアップストリームのクロックと搬送波信号を利
    用して、複数の拡散符号を利用して拡散された周波数帯
    域を持つSCDMA多重化されたアップストリームのシンボ
    ルを復調し多重分離化するための第３の手段で、該シン
    ボルおよび拡散符号は該CUモデムが該RUモデムに割り当
    てたミニスロットへとマップされた、第３の手段と、か
    る成るCUモデムと、そして該共有送信メディアにカップ
    ルされ、該CUモデムが該共有送信メディアを介して送信
    するデータからダウンストリームのクロックおよびダウ
    ンストリーム搬送波を復元し、そして該復元されたダウ
    ンストリームのクロックおよび搬送波を利用して、該CU
    モデムから送信される該ミニスロットの割り当てを含む
    ダウンストリーム・データを復元するための第４の手段
    と、 アップストリームのクロックおよびアップストリームの
    搬送波を生成するための時間ベースと、 該共有送信メディアおよび該時間ベースおよび該第４の
    手段にカップルされ、シンボルを該CUモデムへとアップ
    ストリームに送信する事に利用するために該ミニスロッ
    トの割り当てを１つまたはそれ以上のシンボルおよび１
    つまたはそれ以上の拡散 符号またはDMT周波数へとマッ
    プし、そして該ミニスロット割り当てへとマップされた
    該アップストリームのクロックのアップストリームの搬
    送波および該シンボルおよび拡散符号またはDMT周波数
    を利用してアップストリームのデータを該CUモデムへと
    該共有送信メディアを介して送信するための第５の手段
    と、から成るRUモデムと、から成るシステム。
  21. 【請求項２１】 １つのCUモデムと複数のRUモデム間の
    双方向性のデジタルデータ通信のためのシステムで、こ
    のシステムは、 該CUとRUモデムをカップリングする共有送信メディア
    と、そしてマスター・クロック信号を生成するためのマ
    スター・クロックと、該マスター・クロック信号と位相
    がコヒーレントなアップストリームおよびダウンストリ
    ームのクロック信号を生成するための第１の手段で、
    該アップストリームのクロック信号はMとNが整数である
    時、該ダウンストリームのクロック信号の周波数のM／N
    倍の周波数を持っている、第１の手段と、 該共有送信メディアにカップルされ、該ダウンストリー
    ムのクロック信号を受信し、それを利用してダウンスト
    リーム・データを該共有送信メディアを介して送信する
    ための第２の手段と、そして該共有送信メディアにカッ
    プルされ、そして該アップストリームのデータを受信す
    るためににカップルされ、これを利用して該共有送信メ
    ディアを介して送信されるアップストリームのデータを
    受信するための第３の手段と、かる成るCUモデムと、そ
    して該共有送信メディアにカップルされ、該CUモデムが
    該共有送信メディアを介して送信するデータからダウン
    ストリームのクロックを復元し、そして該復元されたダ
    ウンストリームのクロック利用して、ダウンストリーム
    ・データを復元するための第４の手段と、 該復元されたダウンストリームのクロックを利用して該
    ダウンストリームのクロックと位相がコヒーレントなア
    ップストリームのクロックを生成するための第５の手段
    で、 該アップストリームのクロック信号はMとNが整数
    である時、該ダウンストリームのクロック信号の周波数
    のM／N倍の周波数を持っている、第５の手段と、そして
    該共有送信メディアにカップルされ、該アップストリー
    ムのクロックを利用してアップストリームのデータを該
    CUモデムへ該共有送信メディアを介して送信するための
    第６の手段と、から成るRUモデムと、から成るシステ
    ム。
  22. 【請求項２２】 １つのCUモデムと複数のRUモデム間の
    双方向性のデジタルデータ通信のためのシステムで、こ
    のシステムは、 該CUとRUモデムをカップリングする共有送信メディア
    と、そしてマスター・クロック信号を生成するためのマ
    スター・クロックと、 該マスター・クロック信号と位相がコヒーレントなアッ
    プストリームおよびダウンストリームのクロックおよび
    搬送波信号を生成するための第１の手段で、該アップス
    トリームのクロック信号はMとNが整数である時、該ダウ
    ンストリームのクロック信号の周波数のM／N倍の周波数
    を持っている、第１の手段と、 該共有送信メディアにカップルされ、該ダウンストリー
    ムのクロック信号およびダウンストリームの搬送波信号
    を受信し、それらを利用してダウンストリーム・データ
    を該共有送信メディアを介して送信するための第２の手
    段と、そして該共有送信メディアを介して送信されるア
    ップストリームのデータを受信するためにカップルさ
    れ、該アップストリームのクロック信号および該アップ
    ストリームの搬送波信号を受信するためにカップルさ
    れ、これらを利用して、該アップストリームの信号内の
    SCDMA多重化されたアップストリームのシンボルを復調
    し多重分離化するための第３の手段で、該シンボルは複
    数の拡散符号を利用して周波数帯域を拡散され、該シン
    ボルおよび該拡散符号はアップストリームへの送信のた
    めに該CUモデムが該RUモデムに割り当てたミニスロット
    へとマップされた、第３の手段と、かる成るCUモデム
    と、そして該共有送信メディアにカップルされ、該 CU
    モデムが該共有送信メディアを介して送信するデータか
    らダウンストリームのクロックを復元し、該復元された
    ダウンストリームのクロックを利用して、 該第２の手
    段が該ダウンストリーム・データを送信するために利用
    する該ダウンストリーム搬送波信号と位相がコヒーレン
    トなダウンストリーム搬送波を生成し、そして該ダウン
    ストリームのクロックおよび搬送波信号を利用して、ア
    ップストリーム送信のための該ミニスロットの割り当て
    を含むダウンストリーム・データを復調し復元するため
    の第４の手段と、 該復元されたダウンストリームのクロックを利用して、
    該復元されたダウンストリームのクロックと双方位相が
    コヒーレントなアップストリームのクロックおよびアッ
    プストリームの搬送波を生成するための第５の手段で、
    該アップストリームのクロック信号はMとNが整数である
    時、該ダウンストリームのクロック信号の周波数のM／N
    倍の周波数を持っている、第５の手段と、そして該共有
    送信メディアにカップルされ、該アップストリームのク
    ロックおよびアップストリームの搬送波信号を利用し
    て、該CUモデムから受信する該ミニスロットの割り当て
    を該CUモデムへとアップストリームにシンボルを送信す
    るために使用される１つまたはそれ以上のシンボルおよ
    び１つまたはそれ以上の拡散符号またはDMT周波数へと
    マップする事によって、該共有送信メディアを介してア
    ップストリームのシンボルデータを該CUモデムへと送信
    し、そして該ミニスロットの割り当てへとマップされた
    該アップストリームのクロックのアップストリームの搬
    送波および該シンボルおよび拡散符号またはDMT周波数
    を利用して、アップストリームのデータを該CUモデムへ
    と該共有送信メディアを介して送信するための第６の手
    段と、から成るRUモデムと、から成るシステム。
  23. 【請求項２３】 該CUモデムがスーパーフレーム境界を
    決めるプログラム可能な計数値においてロールオーバー
    するミニスロット・カウンターを含み、そしてさらに時
    間スタンプ・カウンター、時間スタンプ・ サンプルラ
    ーおよびsyncメッセージ生成器手段から成り、 該時間
    スタンプ・カウンターの該時間スタンプ・サンプルラー
    によって時折取られるサンプルを含むsyncメッセージを
    生成し、そしてスーパーフレーム境界において該時間ス
    タンプ・カウンターの該 時間スタンプ サンプルラーに
    よって取られるサンプルを含むUCDメッセージを生成す
    るための請求項22に記載の装置において、該第２の手段
    は該syncメッセージおよびUCDメッセージを該RUモデム
    へとダウンストリームに送信し、そして該RUモデムは、
    to ミニスロットの該スーパーフレームと時間的長さに
    おいて正確に対応するシンボルのスーパーフレームにお
    けるシンボルを計数し、シンボルのスーパーフレームの
    境界に対応する数でロールオーバーするシンボル・カウ
    ンターで、該第６の手段にカップルされているか、その
    一部であるシンボル・カウンターを含み、そして第４の
    手段は、該syncメッセージおよびUCDメッセージを利用
    して、該第６の手段がアップストリームに送信する該シ
    ンボルのスーパーフレームのスーパーフレーム境界が、
    シンボルの該スーパーフレームへとマップされたミニス
    ロットのスーパーフレームのスーパーフレーム境界と該
    CUモデムで時間的に大体重なるように、該シンボル・カ
    ウンターに読み込むオフセットを計算する、事を特徴と
    する請求項22に記載の装置。
  24. 【請求項２４】 該第６の手段がさらに測距手段から成
    り、この測距手段が、該オフセット計算手段によって計
    算される該オフセットを出発点として利用して試行錯誤
    の測距プロセスを実行し、アップストリームのシンボル
    のスーパーフレームの該スーパーフレーム境界をしてシ
    ンボルの該スーパーフレームへとマップされたミニスロ
    ットのスーパーフレームのスーパーフレーム境界と該CU
    モデムにおいて時間的に正確に重なるようにするような
    オフセットを、該シンボル・カウンターに対して正確に
    決定するためのものである、事を特徴とする請求項23に
    記載の装置。
  25. 【請求項２５】 該CUモデムがスーパーフレーム境界を
    決める計数値においてロールオーバーするミニスロット
    ・カウンターを含み 、そして該RUモデムが、 該第６の
    手段にカップルているか該第６の手段の一部であるシン
    ボル・カウンターで、ミニスロットの該スーパーフレー
    ムと時間的長さにおいて正確に対応するシンボルのスー
    パーフレームにおけるシンボルを計数し、シンボルのス
    ーパーフレームの境界に対応する数においてロールオー
    バーするシンボル・カウンターを含み、そして該第６の
    手段がさらに、アップストリームのシンボルのスーパー
    フレームの該スーパーフレーム境界をしてシンボルの該
    スーパーフレームへとマップされたミニスロットのスー
    パーフレームのスーパーフレーム境界と該CUモデムにお
    いて時間的に正確に重なるようにするようなオフセット
    を、該シンボル・カウンターに対して正確に決定するた
    めの測距手段から成る、事を特徴とする請求項22に記載
    の装置。
  26. 【請求項２６】 ダウンストリーム・データがヘッダを
    持ったパケットの形で該第２の手段に到着し、そして該
    第２の手段がさらに、オーバーヘッドのビットおよびEC
    Cエラー検出訂正ビットを持っているFECフレームへと、
    該パケットおよびヘッダを分解し、そして該第２の手段
    が、該syncメッセージおよび該UCDメッセージをダウン
    ストリーム・データのストリームに挿入し、全てのsync
    メッセージまたはUCDメッセージの全てのパケットへの
    挿入の部位を、パケットのデータ部分およびヘッダ部分
    の長さおよび該syncメッセージまたはUCDメッセージの
    長さに基づいてモニターし、そして該syncメッセージま
    たはUCDメッセージが完全にパケットの データ部分の内
    に納まらないかヘッダ部分にまたがる場合には常に挿入
    の部位を変更する事によって、そしてオーバーヘッドま
    たはECCビットのまたがるものが常に同じであるよう
    に、syncメッセージまたはUCDメッセージを全てのFECフ
    レームの同じ点に常に挿入する事によって、ジッターが
    低くなるようする手段を含む、事を特徴とする請求項24
    に記載の装置。
  27. 【請求項２７】 さらに、クロックのスリップ検出器手
    段から成る請求項22に記載の装置で、このクロックのス
    リップ検出器手段は、該復元されたダウンストリームの
    クロックおよび該アップストリームのクロックを受信す
    るためにカップルされ、そして該復元されたダウンスト
    リームのクロックのあらかじめ決定されたインターバル
    毎に該アップストリームのクロックのクロック・サイク
    ル数を計数し記憶し、そしてインターバルの終わり毎に
    インターラプト信号を生成する、請求項22に記載の装
    置。
  28. 【請求項２８】 さらに、該インターラプト信号を受信
    し、それに反応してアップストリームのクロック・サイ
    クルの計数を取り出し、該計数をあらかじめ決定された
    予期された数字と比較し、そしてもしあらかじめ決定さ
    れたクロック・サイクル数よりも大きな違いがある場合
    には、該第６の手段をして送信を停止せしめる、手段か
    ら成る請求項27に記載の装置。
  29. 【請求項２９】 双方向性のデジタルデータ通信システ
    ムにおいてデータを双方方向に送信するプロセスで、こ
    のプロセスは、 ヘッドエンドのモデムにおいてマスター・クロック信号
    を生成し、そして該マスター・クロック信号からお互い
    に位相がコヒーレントなダウンストリームのクロックお
    よび搬送波信号を生成し、そして該 ヘッドエンドのモ
    デムにおいて該マスター・クロック信号からお互いに位
    相がコヒーレントなアップストリームのクロックおよび
    搬送波信号を生成し、該アップストリームのクロック信
    号はMとNが整数である時、該ダウンストリームのクロッ
    クの周波数のM／N倍である周波数を持ち、 該ダウンストリームのクロックおよび搬送波信号を利用
    して、データを遠隔モデムへとダウンストリームに送信
    し、 該遠隔モデムにおいて、少なくとも該ダウンストリーム
    のクロック信号を復元し、そしてそれを利用してダウン
    ストリーム・データを復元し、そして該復元されたダウ
    ンストリームのクロック信号を利用して、共に復元され
    たダウンストリームのクロック信号と位相がコヒーレン
    トなアップストリームのクロック信号およびアップスト
    リームの搬送波信号を生成し、該アップストリームのク
    ロック信号は該復元されたダウンストリームのクロック
    信号の周波数のM／N倍である周波数を持ち、 該アップストリームのクロックおよび搬送波信号を利用
    して、シンボルのデータをヘッドエンドのモデムへとア
    ップストリームに送信し、 該ヘッドエンドのモデムにおいて生成される該アップス
    トリームのクロックおよび搬送波信号を利用して、該遠
    隔ノードから送信されるアップストリームのデータを復
    元する、事から成るプロセス。
  30. 【請求項３０】 SCDMAシステムにおけるアップストリ
    ームのシンボルおよび拡散符号をアップストリームの割
    り当てられたミニスロットへとをマップするためのプロ
    セスで、このプロセスは、 送信すべきデータをサブフレームから成るフレームへと
    纏め、それぞれのサブフレームは１つの情報ベクトルに
    あるシンボルから生成されるチップを含み、１つの情報
    ベクトルはそれぞれの サブフレームへとマップされ、
    そしてプログラム可能な数のフレームは１つ１つのミニ
    スロットへとマップされ、 ミニスロットのスーパーフレームを決めるある数におい
    てロールオーバーするミニスロット・カウンター を使
    ってミニスロットを計数し、 もし該ミニスロット・カウンターおよび該シンボル・カ
    ウンターが同時にゼロから計数を開始する場合に、双方
    が同時にロールオーバーするようにシンボルのスーパー
    フレームが設定されるように、シンボル・カウンターの
    ロールオーバー数を設定し、 第１の符号から初めて、シンボルおよび拡散符号をミニ
    スロットへとマップし、それぞれのフレームのシンボル
    に、該フレームの中に幾つのサブフレームが存在するか
    に従って数をを割り当て、そしてこのプロセスを以降の
    フレームに対し時間軸に沿って、Lが整数であるとし
    て、プログラム可能なLの値に達するまで続け、その後
    このプロセスを他の符号に対して符号軸に沿って始め、
    そして他のフレームに対して始め、再びLに達するまで
    反復され、そしてこのプロセスをシンボルのスーパーフ
    レームにあるシンボルの数が特定のフレームおよびミニ
    スロットおよび特定の符号へとマップされる迄繰り返
    す、事から成るプロセス。
  31. 【請求項３１】 SCDMAデータを番号が付けられたミニ
    スロットとして纏められた形でアップストリームに送信
    するプロセスで、このプロセスは、 送信を許可されたミニスロットで、番号が付けられた特
    定のミニスロットを指し示すミニスロット割り当てを受
    信し、 該割り当てにおけるこの特定のミニスロットの番号を、
    かかるミニスロットへとマップする特定のシンボルおよ
    び拡散符号およびフレームおよびサブフレームへとマッ
    プし ミニスロットの割り当てへとマップされたサブフレーム
    １つ１つに対して１つの情報ベクトルを形成し、これ
    は、この割り当てにおいて番号が付けられたミニスロッ
    トへとマップする番号が付けられたシンボルを、それぞ
    れの番号が付けられたシンボルがマップする番号が付け
    られた符号に対応する情報 ベクトルの要素に入れる事
    によってなされ、 情報ベクトルの要素の数に対応する複数の符号を持つ符
    号マトリックスで情報ベクトルを積算するマトリックス
    積算によって、それぞれの情報ベクトルの周波数帯域を
    拡散し、割り当てられたミニスロットへとマップするサ
    ブフレーム１つ１つに対して１つの結果ベクトルを生成
    し、 結果ベクトルから作り出されたRF信号を送信する、事か
    ら成るプロセス。
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