JP2002501713A

JP2002501713A - バーストタイプ・ディジタル通信システムのためのプリアンブル検出と情報伝送を組合せる方法

Info

Publication number: JP2002501713A
Application number: JP50907799A
Authority: JP
Inventors: クラスナー・ノーマン・フランクリン
Original assignee: ジーイー・キャピタル・スペースネット・サービシーズ・インコーポレーテッド
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2002-01-15
Also published as: US20020154720A1; CN1229550A; BR9806229A; US6373899B1; WO1999000927A1; US6947489B2; EP0951766A1; IL128549A0

Abstract

(57)【要約】バーストタイプ通信システムでのバースト伝送は、バースト伝送の検出および同期を可能にする一方で同時に例えば後続のバースト・ペイロード・データに関する情報を受信機に提供するプリアンブル同期シーケンスを含む。それぞれのバースト伝送は、送信しようとする情報にしたがって、システム内の複数の所定の可能なプリアンブル・シーケンスの１つであるプリアンブル同期シーケンスを含む。システムはまた差分符号化および復号化を用いて周波数の不確実性の影響を除去できる。その場合、可能なプリアンブル・シーケンスでは、差分復号化の後で、前記可能なプリアンブル・シーケンスが互いに極性反転に関してだけ異なり、単一の一致フィルタを用いて２つのプリアンブル・シーケンスを検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称バーストタイプ・ディジタル通信システムのためのプリアンブル検出と情報伝送を組合せる方法本特許出願は１９９７年６月３０日出願の米国暫定出願第６０／０５１２３４号の優先権の利益を主張する。発明の背景１）発明の分野本出願はディジタル通信システム、より詳細に言えば、ディジタル通信信号検出および同期に関する。２）関連技術の背景多数の現代のディジタル通信システムはバーストタイプ伝送を利用している。そこでは、比較的少数の情報ビットが例えばそれぞれが「Ｑ」個の可能な形態の１つを取り得る「シンボル」と呼ばれる「Ｎ」個の少数の波形シーケンスを送信することで伝送される。例えば、４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）の場合、Ｑ＝４である。バーストタイプの通信システムでは、受信機側での信号の開始を迅速に検出し、その開始に合わせて時間同期を実行することが重要である。これを容易にするために、多くのバーストタイプ通信システムでは、バーストは迅速な初期化を可能にする「プリアンブル」と呼ばれる初期シンボル・セットと、実際のメッセージ・データを表す「ペイロード」と呼ばれる後続のシンボル・セットからなる。一部のシステムではバーストの中間または最後に「ポストアンブル」と呼ばれる特殊なデータを含む。バーストタイプ通信システムの時間初期化は２つの態様、すなわち、（１）シンボルのタイミングの決定、および（２）バーストによって搬送される実際のペイロード・データ開始の決定を含む。ペイロード・データが正確に復号化できるようにこのような初期化がプリアンブル・データを使用して実行されることが重要である。バースト伝送でのペイロード・データの開始の決定は、通常「固有ワード」と呼ばれる、シンボルの特定シーケンスのプリアンブルの伝送によって実行される。時間初期化は「搬送波同期」と呼ばれる受信信号の搬送周波数および位相の決定とは区別する必要がある。プリアンブルは時間初期化を可能にする以外に後続のペイロード・データを記述する限定された量の情報を送信するために用いられる。例えば、このような情報はペーロード長（シンボルの数）、ペーロード・データの変調フォーマット、その他の情報を指定することができる。従来のシステムでは、上記の情報は個々のシンボルを情報ビットに関連付けるという通常の方式でプリアンブル内で送信される。ただし、受信信号のレベルが低い状況では、このような個々の信号はノイスによって不明瞭になり、この従来の手法では極めて誤り率が高くなってしまう。したがって、入力信号レベルが低い場合には、時間初期化および情報伝送をプリアンブルを介して実行するシステムおよび方法を提供することが有利である。これ以降にその他のさらなる目的および利点について説明する。発明の概要本発明はバーストタイプ通信システムで同期と情報伝送とを組合せる方法およびシステムを含む。本発明の一態様では、バーストタイプ通信システムは差分符号化および復号化を採用している。差分復号化は差分符号化データに基づいて動作し、信号から信号搬送周波数の不確実性の影響を除去し、このような搬送周波数の不確実性の劣化影響なしに後続の一致フィルタによって多数のシンボルを処理することを可能にする。本発明の別の態様では、バーストタイプ通信システムは一致フィルタリングを採用し、多数のシンボルにわたって受信信号を積分し、それによって個々の信号シンボルがノイズ・レベルに対して弱い場合にも強力な検出出力を生成する。この積分によって例えばシンボルのパワーがノイズのパワーに等しい場合でも検出が可能になる。本発明のさらに別の態様では、バーストタイプ通信システムのそれぞれのバースト伝送は「Ｓ」個の可能な同期シーケンス、ただしＳ＞１を含む。受信機はＳ個の可能な同期シーケンスのどれが伝送されたかを判定する１つまたは複数の一致フィルタを含む。本発明のさらなる態様では、差分復号化の後で２つの同期シーケンスが極性反転の点だけで互いに異なるような方式で２つの同期シーケンスの１つを伝送できる。この場合、単一の一致フィルタを用いて両方の同期シーケンスを検出できる。本発明のさらに別の態様では、プリアンブル情報の１つまたは複数のビットがバースト伝送の同期シーケンス内で送信される。それぞれのバーストは「Ｓ」個の可能な同期シーケンスを含むことができる。「Ｓ」個の可能な同期シーケンスの特定の同期シーケンスの選択はｌｏｇ₂（Ｓ）プリアンブル情報ビットを送信する。それぞれの同期シーケンスは１つまたは複数の情報ビットが各セクションで送信される複数のセクションに分割できる。図面の簡単な説明第１図は、本発明の１つまたは複数の態様を組み込むことができるバーストタイプ通信システム内の端末を示す。第２図は、バーストタイプ伝送のための通信受信機内のプリアンブル検出器の好ましい実施形態の機能ブロック図である。第３図は、固有ワード同期シーケンスを受信する際の固有ワード一致フィルタの擬似出力である。好ましい実施形態の説明下記のシステムの実施形態を含む本明細書に記載する本発明の実施形態および他の態様は、「ＣｏｒｒｅｌａｔｏｒＭｅｔｈｏｄａｎｄＡｐｐａｒａｔｕｓ」と題された発明人ＰｈｉｌｉｐＦｒｅｉｄｅｎ、ＤａｖｉｄＤｅｃｋｅｒ、ＭｉｃｈａｅｌＳｅｒｒｏｎｅおよびＮｏｒｍａｎＫｒａｓｎｅｒの名において１９９８年３月３０日に出願された同時係属の米国特許出願第０９／０５０１１４号とに記載の発明の全部または一部と共に実施し、または使用することができる。これらは、本明細書に完全に記載されているものとして参照によって組み込まれる。第１図に複数の通信端末１１０を含むバーストタイプ通信システム１００を示す。それぞれの通信端末１１０は送信機１２０および受信機１３０を含む。第１図に示すように、バーストタイプ通信システム１００は同時に複数の通信端末１１０と通信できる通信ハブ１４０も備える。この場合、通信ハブ１４０は複数の通信受信機１５０および送信機１６０を含むことができる。いくつかのバーストタイプ通信システムは、簡易シヌソイドまたその間隔「Ｔ」の反転を利用した２進移相変調（ＢＰＳＫ）などの本来非常に簡素なシンボルを用いることができる。その他のシステムは、例えば「チップ」と呼ばれる「Ｖ」サブシンボルからなるより複雑なシンボルを備えた直接シーケンス・スペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）信号を用いることができる。後者の場合、ＰＮ拡散シーケンスによって生成されるサブシンボルのシーケンス、すなわち「ＰＮフレーム」が単一のシンボルを構成し、次にこのシンボルが通常１または２ビットの情報を搬送する。本明細書によるバーストタイプ通信システムの好ましい実施形態では、システムは「非拡散」（例えばＢＰＳＫ）モードおよび「拡散」（すなわちＤＳＳＳ）モードの両方で動作できる。ＢＰＳＫでの動作の場合、送信機は下記の形式の２相変調信号を送信する。上式において、ｍ_k（ｔ）は論理０に対応する＋１の値または論理１に対応する −１の値をとる長さＴのシンボルで、Ｗ₀は搬送周波数である。受信機で、受信信号は、ノイズを含み、到着時間が未知で、搬送周波数および位相が多少誤っている（装置オシレータの相違、ドップラー位相などによって）点以外は式（１）の送信信号とよく似ている。バーストタイプ通信システムでは、バースト伝送内の最初の「Ｐ」個の送信シンボルがプリアンブルを含む。本発明によるバーストタイプ通信システムの好ましい実施形態では、Ｐ＝９６である。本発明によるバーストタイプ通信システムの好ましい実施形態では、バースト通信送信機は送信に先立ってデータを差分方式で符号化する。「ベース同期シーケンス」または「ベース・メッセージ」と呼ばれるプリアンブル同期シーケンスは差分方式で符号化され「符号化同期シーケンス」または「符号化メッセージ」ｍ_kを生成する。好ましい実施形態では、バーストタイプ通信システムは「Ｓ」個の可能なベース同期シーケンスの１つをそれぞれのバースト伝送のプリアンブルとして用いる。「Ｓ」個の可能なベース同期シーケンスを用いることで、「Ｓ」個のパケット長の１つ（またはその他の情報）を指定するために用いることができるｌｏｇ₂ （Ｓ）ビットの情報の通信が可能になる。好ましい実施形態ではＳ＝４で、プリアンブル同期シーケンスによって２ビットの情報の通信が可能である。プリアンブル・データ・ビットを同期シーケンスの選択および送信と関連付けることで、可能なプリアンブル同期シーケンスのうちどれが送信されたかを判定してプリアンブル・データを受信できる。通常、プリアンブル同期シーケンスは多数の受信シンボルにわたって受信信号を積分することで回復される。こうして、受信信号レベルが極めて低く、個々のシンボルがノイズによって不明瞭になる場合でもプリアンブル・データを受信することができる。ベース同期シーケンスは複数のセクションに分割できる。好ましい実施形態では、ベース同期シーケンスは長さ「Ｉ」の初期検出シーケンスを含む第１のセクションと、長さ「Ｕ」の固有ワードを含む第２のセクションを含む。好ましい実施形態では、Ｉ＝４８でＵ＝４７である。好ましい実施形態では、バーストタイプ通信システムは下記の４つのベース同期シーケンス（ベース・メッセージ）を用いる。ただし表記〜Ｗ０および〜Ｄ０はそれぞれＷ０およびＤ０の論理反転を意味する。好ましい実施形態では、ベース同期シーケンスは９５シンボル長で、これが差分方式で符号化され９６シンボル長の符号化同期シーケンスを生成する。初期検出シーケンスを含むベース同期シーケンスの前半の４８個のシンボルは初期信号検出およびシンボルのタイミング同期に用いられる。固有ワードを含む後半の４７個のシンボルはペイロード・データの開始へのメッセージ同期に用いられる。好ましい実施形態では、バーストタイプ通信システムは非拡散のＢＰＳＫモードで動作する場合は４つのベース同期シーケンス、すなわちベース・メッセージの第１のセットを用い、ＰＮ拡散のＤＳＳＳモードで動作する場合は４つのベース同期シーケンス、すなわちベース・メッセージの第２のセットを用いる。好ましい実施形態では、ＤＳＳＳモード動作の場合、Ｄ０は下記の４８個の論理０のシーケンスであり、Ｗ０は下記の４７個の固有ワードである。上記の固有ワードＷ０は極めて優れた相関特性を備えるが、固有ワードの選択はプログラムできる。好ましい実施形態では、通信受信機は初期検出シーケンスを含むプリアンブルの第１の部分を用いてシンボルのタイミング同期を実行する。ただし、Ｄ０が４８個の連続する論理０のシーケンスとして送信される場合は、シンボル間の遷移はなく、したがってシンボルのタイミングを判定する情報もない。ＤＳＳＳがＰＮ拡散シーケンスと共に採用される場合、通信受信機はＰＮ拡散シーケンスと一致したＰＮ一致フィルタを用いてＤＳＳＳ信号をＰＮフレームあたり１つの一連の相関スパイクに変換する。これらの相関スパイクのタイミングによって受信機の同期のためのシンボルのタイミング情報が得られる。しかしながら非拡散の場合は、異なるＤ０シーケンスを用いてシンボルのタイミング情報を得る必要がある。好ましい実施形態では、非拡散ＢＰＳＫモードで動作する場合、Ｄ０はシンボルが１つおきに論理０に設定されるシーケンスである。上式で「ｏｆｆ」のシンボルは０の値を備えたｍ。に対応する、すなわち、搬送波がこのシンボルでｏｆｆになる。またＷ０はＤＳＳＳモード動作の場合と同じである。この場合、〜Ｄ０を判定するには「〜ｏｆｆ」シンボルは「ｏｆｆ」と同じである。好ましい実施形態では、バーストタイプ通信システムは４つのベース同期シーケンスの差分符号化を用いて４つの符号化同期シーケンスを生成する。ＰＮ拡散（ＤＳＳＳ）モードで動作する場合、差分符号化を実行するために、符号化された同期シーケンス内の第１の符号化シンボルが論理０と定義される、すなわち、符号化メッセージは論理０で開始する。ベース・メッセージの次のシンボルが１の場合、それぞれの後続メッセージ・シンボルの極性は反転し、ベース・メッセージの次のシンボルが０の場合、それぞれの後続メッセージ・シンボルの極性は反転しない。受信された符号化同期シーケンスの差分復号化によって元のベース同期シーケンスが生成される。例として、メッセージ０がベース同期シーケンスとして用いられる場合、差分方式で符号化され、下記の符号化同期シーケンスすなわち符号化メッセージが生成される。このメッセージが差分方式で復号化される場合、ベース・メッセージ０、すなわち、［Ｄ０_DSSS Ｗ０_DSSS］が生成される。他の３つのメッセージも同様に符号化される。好都合なことに、符号化メッセージは符号化メッセージ内の隣接ビットの排他ＯＲをとる差分検出器によって差分方式で復号化できる。Ｗおよび〜Ｗが互いに論理反転であっても、これらをそれぞれ差分方式で符号化して送信シーケンスを生成した後では互いに論理反転でも算術反転でもないことに留意されたい。非拡散モード動作の場合、符号化同期シーケンスの第１の符号化シンボルは論理０と定義される、すなわち、符号化メッセージは論理０で開始する。ＤＳＳＳの場合とは異なり、非拡散ＢＰＳＫモード動作時には、データは２倍の間隔で配置されたシンボルを用いて符号化され、「ｏｆｆ」シンボルをＤ０_BPSKシーケンスに収容する。符号化メッセージはベース同期シーケンスを偶数および奇数のシンボルの２つのストリームに分割し、それぞれのストリームを差分方式で符号化し、結果をインターレースすることで形成される。例として、メッセージ０がベース同期シーケンスとして用いられる場合、差分方式で符号化され、下記の符号化同期シーケンスすなわち符号化メッセージが生成される。このメッセージを差分方式で復号化する場合、「ｏｆｆ」を論理０として扱い、２つの「ｏｆｆ」の符号化が常に別の「ｏｆｆ」を生成するという規則が用いられる。上記のようにこのメッセージが１つおきのシンボルに関して差分方式で復号化される場合、ベース・メッセージ０、すなわち「Ｄ０_BPSK Ｗ０_BPSK」が生成される。他の３つのメッセージも同様に符号化される。好都合なことに、差分方式で符号化されたメッセージは、符号化メッセージ内の１つごとのビットの排他ＯＲをとる差分検出器によって差分方式で復号化できる。符号化メッセージは論理０を＋Ａに、論理１を−Ａに、「ｏｆｆ」を０にマッピングすることで（ただしＡはピーク信号振幅）送信データにマッピングされる。ＤＳＳＳが採用される場合、送信の前にそれぞれのシンボルに１つのＰＮフレームまたはサブシンボルのシーケンスが乗算され、信号が拡散される。第２図に強力なノイズが存在する場合に式（１）に記載された信号を検出し、シンボルおよびメッセージのタイミング同期とプリアンブル・データの抽出を実行するための通信受信機２００の好ましい実施形態を示す。式（１）の送信信号は同相／４相復調器を用いてゼロ周波数付近までダウンコンバートされ、第２図のＩおよびＱ信号が生成される。この時点で信号は４相フォーマットで下記のように表される。上式でｔは未知の到着時間、Ｗ₁はニア・ベースバンド周波数、ｑは未知の搬送波位相を表す。ダウンコンバートされた信号は送信シンボルと一致したナイキスト一致フィルタ２０５へ入力される。ナイキスト一致フィルタ２０５は信号エネルギーを増大し、帯域外ノイズ・エネルギーを低減する。非拡散ＢＰＳＫ伝送の場合、ナイキスト一致フィルタヘ入力されるデータはシンボルあたり４回の割合でサンプリングされ、ナイキスト一致フィルタから出力されるデータはシンボル・レートの２倍の割合でサンプリングされる。ＰＮ拡散ＤＳＳＳ伝送の場合、ナイキスト一致フィルタへ入力されるデータはサブシンボルあたり４回の割合、またはシンボルあたり４Ｖ回の割合でサンプリングされ、ナイキスト一致フィルタから出力されるデータはサブシンボル・レートの２倍の割合、またはシンボルあたり２Ｖサンプルの割合でサンプリングされる。ここで「Ｖ」はＰＮ拡散シーケンス長である。バーストタイプ通信システムがＤＳＳＳを採用する場合、ナイキスト一致フィルタの出力信号は長さが「Ｖ」の後続の別個のＰＮ−致フィルタ２１０へ入力される。ＰＮ−致フィルタ２１０は１つおきのサンプルごとにタッピングされ、入力信号が一致フィルタに記憶された長さＶの所定のＰＮサブシンボル・シーケンスと一致した場合にＰＮ相関スパイクを生成する。ＰＮ相関スパイクが生成される時間を用いて受信機へサブシンボルのタイミング情報を送信することができる。データはサブシンボルあたり２サンプル（シンボルあたり２Ｖサンプル）の割合で処理されるため、ＰＮ相関ピークはサブシンボル期間の±１／４の精度のタイミング情報を供給できる。システムが非拡散ＢＰＳＫ信号を採用する場合、ＰＮ一致フィルタはバイパスされる。ＰＮ一致フィルタ（ＤＳＳＳの場合）、またはナイキスト一致フィルタ（非拡散ＢＰＳＫの場合）の出力は遅延ブロック２１５へ入力される。遅延ブロックはフィルタリングされたデータを「Ｘ」シンボル期間だけ遅延させてから被制御ゲート２２０へ送信する。好ましい実施形態では、「Ｘ」は６４シンボルまたは６４Ｖサブシンボルである。被制御ゲートはこのデータをさらなる処理のために受信機の残りの部分へ送信する。また被制御ゲート２２０は、以下に詳述するように、開始信号およびデータ・クロックを固有ワード検出器２２５へ送信する。ＰＮ一致フィルタ（ＤＳＳＳの場合）、またはナイキスト一致フィルタ（非拡散ＢＰＳＫの場合）の出力はまた遅延２３２および乗算器２３４を含む遅延−乗算器ブロック２３０へ入力される。非拡散ＢＰＳＫ伝送の場合、遅延２３２の長さはシンボル２個で４つのデータ・サンプルに対応する。拡散ＤＳＳＳ伝送の場合、遅延２３２は「２Ｖ」個のサブシンボルに等しく、長さＶのＰＮシーケンスのサブシンボルあたり２つのデータ・サンプルに対応する。遅延−乗算器ブロック２３０は、（１）シンボルｍ_k上で差分復号化動作を実行し、（２）搬送波の影響を除去する。特に遅延−乗算動作は下記の信号を生成する。上記の信号（２）は複素数であるため、乗算も実際に複素数で項の１つが共役である。この結果、式（３）および（４）が得られる。差分復号化が受信信号から搬送波位相の不確実性を除去したことに注意されたい。データＭは送信された符号化メッセージを組み立てるために送信機で差分方式で符号化された元のデータに対応する。好ましい実施形態では、バースト伝送の最初のシンボルはベース・メッセージ（またはベース同期シーケンス）に対応する。ベース・メッセージＭ０、Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３を採用するＤＳＳＳ伝送の場合、メッセージの初期部分はＤ０Ｄ_DSSSまたは〜Ｄ０_DSSSに対応する。その場合、最初の４８個のシンボルは論理０または論理１で、受信され差分方式で復号化された信号は、受信バースト伝送の開始を検出するためにこれらの４８個のシンボルにわたって積分される。ベース・メッセージＭ０、Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３を採用する非拡散ＢＰＳＫ伝送の場合、メッセージの初期部分はＤ０_BPSKまたは〜Ｄ０_BPSKに対応する。その場合、最初の４８個のシンボルのうち１つおきのシンボルは論理０または論理１で、受信され差分方式で復号化された信号は、受信バースト伝送の開始を検出するために、これらの２４個のシンボルにわたって積分される。第２図の好ましい実施形態では、遅延／乗算器２３０の出力が加算器２４２、遅延２４４、フィードバック加算器２４５、乗算器２４６、およびフィードバック率定数２４８を含む遅延ライン積分器２４０に入力される。非拡散ＢＰＳＫ伝送の場合、遅延２４４は４データ・サンプルに対応する２シンボル長である。拡散ＤＳＳＳ伝送の場合、遅延２４４は長さＶのＰＮシーケンスのサブシンボルあたり２つのデータ・サンプルに対応する「２Ｖ」サブサンプルに等しい。遅延ライン積分器２４０は［Ｋ］シンボルの時間定数と（Ｋ−１）／Ｋに等しいフィードバック率定数２４８を備えたリーキー・積分器である。フィードバック定数２４８はＤＳＳＳ伝送の場合、Ｋが32シンボルの場合があるが非拡散ＢＰＳＫ伝送の場合、Ｋは１６シンボルの場合がある。遅延ライン積分器２４０は初期検出信号を生成するため受信信号を積分する。受信信号が初期検出信号Ｄ０または〜Ｄ０に対応する場合、遅延ライン積分器２３０は、Ｄ０と〜Ｄ０のどちらが受信されたかによって正または負の値の初期信号検出ピークを生成する。遅延ライン積分器２４０の出力はしきい値検出器２５０へ入力される。しきい値検出器２５０にもマイクロプロセッサからプログラミングできる値である初期検出しきい値２５５が供給される。しきい値検出器２５０は初期信号検出ピークのタイミングを判定して受信機２００が用いるシンボル（またはサブシンボル）タイミング情報を送信する。初期信号検出ピークに応答して、しきい値検出器は初期信号検出ピークの絶対値がしきい値２５５を超え、またローカル・ピーク信号である両方の条件を満たす場合に初期検出ストローブ信号２５７を生成する。しきい値検出器２５０はまた補間を実行し、初期検出ストローブ信号２５７が「真のピーク」に対応するかどうかを判定する。しきい値検出器２５０は、初期検出ストローブ信号２５７が真のピークに関してアーリイ（ｅａｒｌｙ）、レイト（ｌａｔｅ）、またはパンクチュアル（ｐｕｎｃｔｕａｌ）のいずれであったかを示す２ビットのピーク・タイミング出力信号２５９を出力する。しきい値検出器２５０が遅延ライン積分器の出力を初期検出ピークと評価した場合、しきい値検出器は初期検出ストローブ信号２５７を初期検出ゲート２６０の第１の入力へ送信する。初期検出ゲート２６０の第２の入力はフリップフロップ２７０の出力に接続される。フリップフロップ２７０は受信機がバーストタイプ伝送を検索している時間間隔の間、ゲート２６０から初期検出出力信号２６５をイネーブルにするためリセットされ、例えば受信機が他の信号の処理にかかっているために受信機がバーストタイプ伝送を検索していない時間間隔の間、ゲート２６０から初期検出出力信号２６５をディスエーブルにするためセットされる。初期検出出力信号２６５はバースト伝送の初期検出シーケンスの検出を示し、バーストのシンボルのタイミングを供給する。初期検出出力信号２６５はフリップフロップ２７０を制御できる受信機内のマイクロプロセッサまたはアービトレーション回路へ入力できる。しきい値検出器２５０は正および負のピークを両方検出する二重検出器である。これはピーク信号の極性がＤ０と〜Ｄ０のいずれが送信されたかによってピーク信号の極性が正または負になるためである。初期検出ストローブの極性は最初のプリアンブル情報ビットであるビット０を出力し、Ｄ０と〜Ｄ０のどちらが受信されたかを示す。最初のプリアンブル情報ビットであるビット０は固有ディテクタ２２５へ入力される。長さＩの初期検出シーケンスの後で、後続のシンボルは長さＵの固有ワードを表す。好ましい実施形態では、Ｉ＝４８シンボル、Ｕ＝４７シンボルである。固有ワードの検出は固有ワード検出器２２５で実行される。初期検出ストローブは多数のシンボルにわたって受信信号を積分することで生成されるため、最初のプリアンブル情報ビットは個々の受信シンボルがノイズ・レベルに関して弱い場合でも受信できる。被制御ゲート２２０はしきい値検出器２５０によって判定され初期検出出力信号２６５内に供給されたシンボルのタイミングに同期したイネーブル固有ワード検出信号２２１を通信受信機内のアービトレーション回路またはマイクロプロセッサから受信する。被制御ゲートは内蔵カウンタを用いて固有ワード・データ・クロック信号２２３を生成し、受信したベース同期シーケンス内のデータ・シンボルごとに１クロック・サイクルを供給する。カウンタはイネーブル固有ワード検出信号２２１によって受信信号に同期され、前記検出信号は次に初期検出ストローブ信号２５７内のピークの発生時間に同期される。ＤＳＳＳの場合、カウンタはＰＮフレームごとに１クロック・サイクルを生成する。遅延−乗算器２３０は固有ワードの検出のために差分方式で復号化されたベース同期シーケンスのデータを固有ワード検出器２２５へ送信する。ベース同期シーケンスのデータは、被制御ゲート２２０が出力する固有ワード・データ・クロック信号２２３によって固有ワード検出器２２５へクロック入力される。固有ワード検出器２２５は、２ビット・ピーク・タイミング出力信号２５９を用いて固有ワード・データ・クロック信号２２３のタイミングを調整できる。好ましい実施形態では、固有ワード検出器２２５は前述したＷ０のシンボル反転バージョンであるインパルス応答を備える。固有ワード検出器２２５は受信データを元の固有ワードＷ０に一致するパターンと比較する。固有ワード検出器２２５は好都合にはタッピングされた遅延ラインとして実施できる固有ワード一致フィルタを含む。その場合、固有ワード一致フィルタの出力は、固有ワードに対応する入力データが、Ｗ０と〜Ｗ０のどちらを受信したかによって強力な正または負のピークが発生する一致フィルタ・タップと時間的にアラインメントされるまで、振幅が小さい。このピークの発生時間がメッセージの到着時間を決定する、すなわち、前記発生時間がペイロード時間同期情報を示す。固有ワード検出器２２５のピークの極性によってＷ０と〜Ｗ０のどちらを受信したかを示す第２のプリアンブル情報ビットであるビット１が供給される。したがって、２つの情報ビットはプリアンブル同期シーケンス内で通信される。固有ワード検出器２２５は第１および第２のプリアンブル情報ビットを出力２９０として出力する。これらのビットは４つの可能なペイロード長、または後続のペーロード・データに関するその他のフォーマットの詳細を示すために用いることができる。第３図に前述のベース固有ワードＷ０の一致した一致フィルタの擬似出力を示す。この代わりに〜Ｗ０を使用する場合、第３図のピークは負のピークとなる。好ましい実施形態では、被制御ゲート２２０は固有ワード検出器２２５の検出時間ウィンドウをオープンして、初期信号検出ピーク後に「Ｙ」シンボルで始まる有効な固有ワードの受信を検出する開始信号２２７を供給する。検出時間ウィンドウは「Ｚ」シンボル期間長で、「Ｚ」個のシンボルをカウントするカウンタを含む固有ワード検出器を備える。固有ワード検出器２２５は検出時間ウィンドウの間隔だけ有効な固有ワード検出ピークを含む固有ワード検出出力信号２８０を出力する。好ましい実施形態では、Ｙは３２シンボルでＺは６４シンボルである。重要なことには、固有ワード・シーケンスＷ０に対応する実際に送信される差分方式で符号化されたデータｍ_A（ｔ）と、固有ワード・シーケンス〜Ｗ０に対応する実際に送信される差分方式で符号化されたデータｍ_B（ｔ）は互いに符号が反転したバージョンではない。差分方式の復号化の後で初めてベース・シーケンスＷ０または〜Ｗ０が生成される。同様に初期検出シーケンスＤ０および〜Ｄ０は互いに論理または算術反転である送信シーケンスを生成しない。好ましい実施形態では、プリアンブル同期シーケンスのそれぞれのセクションは波形の１つまたは２つの可能なベース・シーケンスを含む。それぞれのセクションを処理するには一般に２つの一致フィルタが必要である。しかしながら、好ましい実施形態では、それぞれのセクションで２つのベース・シーケンスは互いに極性反転が異なるため、それぞれのセクションでは１つの一致フィルタがあればよい。より一般的な場合、バーストタイプ通信端末は３つ以上の可能な波形のベース・プリアンブル・シーケンスから選択することができる。これによって情報の追加ビットの通信が可能になる。一般に、波形のＳ／２個の可能なベース・シーケンスの１つをプリアンブル内の初期検出シーケンス（例えば最初の４８シンボル）として送信し、ｌｏｇ₂（Ｓ／２）個の第１のプリアンブル情報ビットの通信を行うことができる。同様に、波形のＳ／２個のベース・シーケンスの１つをプリアンブル内の固有ワード（例えば最後の47シンボル）として送信し、ｌｏｇ₂ （Ｓ／２）個の第２のプリアンブル情報ビットの通信を行うことができる。例えば、４つの可能な波形シーケンスの１つをプリアンブルの初期検出部分（例えば最初の４８シンボル）の間に送信できる。一般に、これには受信機内で最大４つの一致フィルタを用いる必要がある。ただし４つの可能なシーケンスが２つのペアとして選択され、それぞれのペアのベース・シーケンスが極性反転によって互いに異なる場合に上記の４つのフィルタは２つの一致フィルタに減らすことができる。これによって初期検出シーケンス内での２つの情報ビットの通信が可能になる。より一般的に言えば、プリアンブルはＲ個のセクションに分割し、それぞれのセクションで例えばシンボルのＬ個のベース・シーケンスを送信できる。その場合、プリアンブル内で送信される情報ビットの総数はｌｏｇ₂（Ｌ^*Ｒ）である。話を分かりやすくするためにそれぞれのセクションについて同じベース・シーケンスのセットを選択し、一致フィルタの数を最大Ｌ個に制限し、ベース・シーケンスが互いの反転であるシーケンスのぺアとして選択される場合にはおそらくＬ／２に制限することができる。送信シンボルは式（１）に示す２進移相変調データだけに限定されない。４値ＰＳＫデータなどのより複雑なデータも利用できる。ただし、この場合、第２図の固有ワード検出器は、これらのより複雑なシンボルを差分方式で復号化することによって作成されるより複雑な方の波形を検出する必要があるため、より複雑になるであろう。以上、本明細書に好ましい実施形態を開示してきたが、本発明の概念および範囲を逸脱しない限り多くの変形形態が可能である。このような変形形態は本明細書の仕様、図面、および請求の範囲を検討すれば当業者には明らかであろう。したがって、本発明は貼付の請求の範囲の精神および範囲を逸脱しない限り、限定されるべきではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＢＲ，ＣＮ，ＩＬ，ＪＰ

Claims

【特許請求の範囲】１．送信機および受信機を含むバーストタイプ通信システムにおいて、バースト伝送のプリアンブル同期シーケンスに乗せて情報の通信を行う方法であって、送信機側で、１つまたは複数の第１のプリアンブル情報ビットを表す複数の初期検出シーケンスのうち選択された１つのシーケンスを選択するステップと、送信機側で、１つまたは複数の第２のプリアンブル情報ビットを表す複数の固有ワードのうち選択された１つの固有ワードを選択するステップと、送信機側で、前記選択された１つの初期検出シーケンスと前記選択された１つの固有ワードを含む前記プリアンブル同期シーケンスを送信するステップと、受信機側で、前記プリアンブル同期シーケンスを受信するステップと、受信機側で、第１の時間同期情報を生成し、前記の１つまたは複数の第１のプリアンブル情報ビットを受信するために、前記の１つの初期検出シーケンスを検出するステップと、受信機側で、第２の時間同期情報を生成し、前記の１つまたは複数の第２のプリアンブル情報ビットを受信するために、前記の１つの固有ワードを検出するステップを含む方法。２．送信機側で、前記プリアンブル同期シーケンスを送信する前に前記プリアンブル同期シーケンスを差分方式で符号化するステップと、受信機側で、前記の１つの初期検出シーケンスを検出し前記の１つの固有ワードを検出する前に前記プリアンブル同期シーケンスを差分方式で復号化するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。３．複数の初期検出シーケンスが１つまたは複数の初期検出シーケンスのペアを含み、初期検出シーケンスのそれぞれのペアが第１の初期検出シーケンスおよび第２の初期検出シーケンスを含み、前記第２の初期検出シーケンスが前記第１の初期検出シーケンスの論理反転である請求項２に記載の方法。４．複数の固有ワードが固有ワードの１つまたは複数のペアを含み、固有ワードのそれぞれのペアが第１の固有ワードと第２の固有ワードを含み、前記第２の固有ワードが前記第１の固有ワードの論理反転である請求項２または３に記載の方法。５．送信機側で、前記プリアンブル同期シーケンスを送信する前に前記プリアンブル同期シーケンスを直接シーケンス拡散するステップと、受信機側で、前記の１つの初期検出シーケンスを検出し前記の１つの固有ワードを検出する前に前記プリアンブル同期シーケンスを拡散解除するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。６．バーストタイプ通信システムにおいて、差分方式で符号化された同期シーケンスを受信し、初期検出シーケンスを含む第１の複数のシンボルと、固有ワードを含む第２の複数のシンボルを含むベース同期シーケンスを提供する差分検出器と、ベース同期シーケンスを受信し、第１の複数のシンボルを積分して初期検出信号を生成する積分器と、第１の複数のシンボルを受信し、初期検出を検出してシンボルのタイミング情報を含む初期検出ストローブを生成し、第１のプリアンブル情報ビットを出力するしきい値検出器と、ベース同期シーケンスを受信し、固有ワードを検出し、第２のプリアンブル情報ビットを生成する固有ワード検出器を含む受信機。７．直接シーケンス・スペクトラム拡散信号を受信し差分方式で符号化された同期シーケンスを出力するＰＮ一致フィルタをさらに含む請求項６に記載の受信機。８．バーストタイプ通信システムでプリアンブル同期シーケンスを送信する送信機において、そのプリアンブル同期シーケンスが、１つまたは複数の第１のプリアンブル情報ビットを表す複数のシンボルを含む符号化された初期検出シーケンスと、１つまたは複数の第２のプリアンブル情報ビットを表す複数のシンボルを含む符号化された固有ワードとを含む送信機。