JP2003532311A - Spread spectrum communication system using differential code shift keying - Google Patents

Spread spectrum communication system using differential code shift keying

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JP2003532311A JP2001566309A JP2001566309A JP2003532311A JP 2003532311 A JP2003532311 A JP 2003532311A JP 2001566309 A JP2001566309 A JP 2001566309A JP 2001566309 A JP2001566309 A JP 2001566309A JP 2003532311 A JP2003532311 A JP 2003532311A
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Abstract

(57)【要約】 差分符号シフトキーイング(DCSK)と呼ばれる変調技術を利用するスペクトラム拡散データ通信システムは拡散波形として知られる長さTの連続循環回転波形間の時間シフ卜の形でデータを伝送する。複数のビットは各シンボル期間中に送信され、各シンボル期間は複数のシフトインデックスに分割され、各シフトインデックスは特定のビットパターンを表わす。拡散波形は送信されるデー夕に応じてある量だけ回転するか、あるいは2つの連続回転間の差分で搬送する。チャープ波形パターンのテンプレー卜を有する整合フィルタを使用する相関器(42)は各シンボルに対して受信した信号内のチャープの回転量を検出するために使用される。受信したデータはシフトレジスタ(38)に送られ、循環的に回転される。各回転シフ卜に対し整合フィルタは相関和を生成する。各シンボルに選択されたシフトインデックスは、最大相関和(44)を生じるシフトインデックスに対応する。差分シフトインデックスは、前回の受信シフトインデックスから現在の受信シフ卜インデックスを減算することによって生成される。次いで差分シフ卜インデックスが復号されて、原送信データが生成される。 (57) [Summary] A spread-spectrum data communication system using a modulation technique called differential code shift keying (DCSK) transmits data in the form of a time shift between continuous cyclic rotating waveforms of length T known as spreading waveforms. I do. A plurality of bits are transmitted during each symbol period, and each symbol period is divided into a plurality of shift indexes, each shift index representing a particular bit pattern. The spread waveform rotates by an amount depending on the data being transmitted, or carries the difference between two consecutive rotations. A correlator (42) using a matched filter having a template of a chirp waveform pattern is used to detect the amount of chirp rotation in the received signal for each symbol. The received data is sent to the shift register (38) and rotated cyclically. For each rotation shift, the matched filter produces a correlation sum. The shift index selected for each symbol corresponds to the shift index that produces the largest correlation sum (44). The difference shift index is generated by subtracting the current reception shift index from the previous reception shift index. Next, the difference shift index is decoded to generate original transmission data.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 技術分野 本発明は、一般的にデータ通信システムに関し、さらに詳しくは、差分符号シ
フトキーイングを利用してデータを送受信するスペクトラム拡散通信システムに
関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates generally to data communication systems, and more particularly to spread spectrum communication systems that transmit and receive data using differential code shift keying.

【0002】 背景技術 スペクトラム拡散通信技術を使用して、通信の信頼性およびセキュリティを改
善することはよく知られており、ますます一般的になってきている。スペクトラ
ム拡散通信は、伝送されるデータの帯域幅よりずっと大きいスペクトル帯域幅を
利用してデータを伝送する。これは、他の利点に加えて、高い狭帯域雑音、スペ
クトル歪み、およびパルス雑音の存在下でいっそう信頼性の高い通信をもたらす
。スペクトラム拡散通信システムは一般的に相関技術を利用して着信信号を識別
する。
BACKGROUND ART The use of spread spectrum communication techniques to improve the reliability and security of communications is well known and becoming more and more common. Spread spectrum communication utilizes a much larger spectrum bandwidth to transmit data than the bandwidth of the transmitted data. This leads to more reliable communication in the presence of high narrowband noise, spectral distortion, and pulse noise, among other advantages. Spread spectrum communication systems generally utilize correlation techniques to identify incoming signals.

【0003】 スペクトラム拡散通信システムは一般的に、軍事環境で高エネルギー狭帯域敵
妨害を克服するために使用される。商業または家庭環境では、それはAC電力線
など雑音の多い媒体で信頼できる通信を達成するために使用することができる。
特に、特定の家庭電化製品および装置は潜在的に、電力線に載せられた通信信号
を非常に混乱させ得る。例えば電子調光装置は、調光機能を実現するときに一般
的にトライアックまたはシリコン制御整流器(SCR)を使用してAC波形を制
御するので、これらの装置は大量の雑音を電力線に発生させ得る。
Spread spectrum communication systems are commonly used in military environments to overcome high energy narrowband hostile jamming. In a commercial or home environment, it can be used to achieve reliable communication over noisy media such as AC power lines.
In particular, certain home appliances and devices can potentially be very disruptive to communication signals carried on power lines. For example, electronic dimmers typically use triacs or silicon controlled rectifiers (SCRs) to control the AC waveforms when implementing the dimming function, so these devices can generate a large amount of noise on the power line. .

【0004】 AC電力線などの通信媒体は、高速フェージング、予測できない振幅および位
相ひずみ、ならびに相加性雑音によって汚損されることがある。加えて、通信チ
ャネルは予測不能な時変妨害および狭帯域干渉にさらされることがある。デジタ
ルデータをそのようなチャネルで伝送するために、データの伝送には可能な限り
広い帯域幅を使用することが好ましい。これはスペクトラム拡散技術を用いて達
成することができる。
Communication media such as AC power lines can be corrupted by fast fading, unpredictable amplitude and phase distortion, and additive noise. In addition, communication channels may be subject to unpredictable time-varying interference and narrowband interference. In order to transmit digital data on such channels, it is preferable to use as wide a bandwidth as possible for the transmission of data. This can be accomplished using spread spectrum technology.

【0005】 直接スペクトラム拡散と呼ばれる1つの一般的な型のスペクトラム拡散通信は
、最初にデジタルデータを変調し、次いでその結果にPNシーケンスなど特に望
ましいスペクトル特性を有する信号を乗じることによって生成される。PNシー
ケンスとは、周期Nを有する周期的な一連のビットである。シーケンス内の各ビ
ットはチップと呼ばれる。このシーケンスは1チップより大きい遅延に対して非
常に低い自己相関を有するという特性を持つ。一部のシステムでは、PNシーケ
ンスはチップ波形に置き換えられる。
One common type of spread spectrum communication, called direct spread spectrum, is produced by first modulating digital data and then multiplying the result by a signal having particularly desirable spectral characteristics, such as a PN sequence. A PN sequence is a periodic series of bits with period N. Each bit in the sequence is called a chip. This sequence has the property of having a very low autocorrelation for delays greater than one chip. In some systems, the PN sequence is replaced with a chip waveform.

【0006】 一般的に捕捉方法を追跡ループまたは他の追跡機構と組み合わせて使用して実
現される同期を実行するために、スペクトラム拡散受信機が必要である。AC電
力線など雑音の多い予測不能な環境では、追跡ループは一般的に頻繁に故障して
、情報の損失を引き起こす。これらの問題を克服する通信システムは、大きく、
複雑、かつ高価である。加えて、これらのシステムは一般的に、1シンボル当た
りわずか1または2ビットを伝送するのに成功しているだけである。
A spread spectrum receiver is required to perform the synchronization typically achieved using acquisition methods in combination with a tracking loop or other tracking mechanism. In noisy and unpredictable environments such as AC power lines, tracking loops typically fail frequently, causing loss of information. Communication systems that overcome these problems are large,
Complex and expensive. In addition, these systems are generally only successful at transmitting 1 or 2 bits per symbol.

【0007】 発明の概要 本発明は、シンボル当たりの伝送ビット数を増加し、同期要件を低減し、かつ
性能を改善するために、差分符号シフトキーイング(DCSK)と呼ばれる変調
技術を利用するスペクトラム拡散データ通信システムである。データは、拡散波
形と呼ばれる長さTの連続循環回転波形(consecutive circu
larly rotated waveform)間の時間シフトの形で伝送さ
れる。拡散波形は、適切な自己相関特性を有する任意の型の波形を含むことがで
きる。ここで提示する例では、標準CEBus伝送と本発明の通信システムによ
って生成される伝送との共存を可能にするために、標準CEBusチャープを拡
散波形として使用することができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a spread spectrum technique that utilizes a modulation technique called Differential Code Shift Keying (DCSK) to increase the number of transmitted bits per symbol, reduce synchronization requirements, and improve performance. It is a data communication system. The data is a continuous circular rotation waveform (consecutive circu) of length T, which is called a diffusion waveform.
It is transmitted in the form of a time shift between slightly rotated waves. The spreading waveform can include any type of waveform that has suitable autocorrelation properties. In the example presented here, the standard CEBus chirp can be used as the spreading waveform to allow coexistence of standard CEBus transmissions and transmissions generated by the communication system of the present invention.

【0008】 単位シンボル時間(UST)とも呼ばれる各シンボル期間中に、複数のビット
が送信される。シンボル期間は複数のシフトインデックスに分割され、各シフト
インデックスは特定のビットパターンを表わす。波形は、送信されるデータに応
じてある量だけ回転する。データは、それが送信される前にチャープに加えられ
る回転量で搬送される。代替的にデータは連続シンボル間のシフト差分で搬送す
ることができる。受信した波形を復号するために相関器が使用される。相関器は
、各シンボルに対して受信した信号内のチャープの回転量を検出するためにチャ
ープ波形パターンのテンプレートを有する整合フィルタを使用する。受信したデ
ータはシフトレジスタに送られ、循環的に回転される。各回転シフトに対し整合
フィルタは相関和を生成する。各USTに選択されたシフトインデックスは、最
大(または最小)相関和を生じるシフトインデックスに対応する。差分シフトイ
ンデックスは、前回の受信シフトインデックスから現在の受信シフトインデック
スを減算することによって生成される。次いで差分シフトインデックスが復号さ
れて、原送信データが生成される。
During each symbol period, also called the unit symbol time (UST), multiple bits are transmitted. The symbol period is divided into a plurality of shift indexes, each shift index representing a particular bit pattern. The waveform rotates a certain amount depending on the data transmitted. The data is carried in the amount of rotation that is added to the chirp before it is transmitted. Alternatively, the data can be carried with shift differences between consecutive symbols. A correlator is used to decode the received waveform. The correlator uses a matched filter with a chirp waveform pattern template to detect the amount of chirp rotation in the received signal for each symbol. The received data is sent to the shift register and rotated circularly. The matched filter produces a sum of correlations for each rotational shift. The shift index selected for each UST corresponds to the shift index that produces the maximum (or minimum) correlation sum. The differential shift index is generated by subtracting the current receive shift index from the previous receive shift index. The differential shift index is then decoded to generate the original transmission data.

【0009】 送信機はデータをパケットの形で受信機に送信する。パケットフィールドの開
始はパケットの始めに配置される。受信機は、線形相関を用いて受信した各シン
ボルの全ての可能なシフトで相関ピークを探索する。パケットフィールドの開始
が検出されると、受信機は2つの連続零を探索する。2つの連続零がパケットフ
ィールドの開始内で受信されると、同期が達成される。同期が達成されると、循
環的相関を使用してパケットの残りが受信される。送信機によって送信された差
分データは、2つの連続シンボル間で計算されたシフト距離で符号化されている
。受信機内の差分器は差分データを生成する。その後、差分データを積分すると
、二重誤り効果を防止するのに役立つ。
The transmitter sends the data in packets to the receiver. The start of the packet field is placed at the beginning of the packet. The receiver searches for correlation peaks at every possible shift of each symbol received using linear correlation. When the start of a packet field is detected, the receiver searches for two consecutive zeros. Synchronization is achieved when two consecutive zeros are received within the beginning of the packet field. Once synchronization is achieved, the rest of the packet is received using circular correlation. The differential data transmitted by the transmitter is encoded with the shift distance calculated between two consecutive symbols. A differencer in the receiver produces difference data. Then integrating the difference data helps prevent double error effects.

【0010】 本発明は、高速実施形態および高信頼実施形態と呼ぶ2つの実施形態を開示す
る。標準100マイクロ秒CEBusチャープを使用する場合、高速実施形態は
最高約50Kbpsまでのデータ伝送速度が可能である。高信頼実施形態は、伝
送の信頼性を高めるためにより長い波形の長さを利用する。加えて、受信機は入
力信号を2つまたはそれ以上の別個の周波数帯に分割する。各帯は相関和を受信
し生成する。各帯の相関の結果は結合され、最大相関シフトインデックスが決定
される。ここで提示する例では、高信頼実施形態は、8つの個別の100マイク
ロ秒のチャープから長さ800マイクロ秒のスーパチャープと呼ばれるシンボル
を構築する。次いでスーパチャープ全体が、送信されるデータに応じて循環的に
シフトされる。スーパチャープパターンのテンプレートを有する受信機内の相関
器は、受信信号からスーパチャープを検出しかつ復号するために使用される。
The present invention discloses two embodiments, referred to as a fast embodiment and a reliable embodiment. When using the standard 100 microsecond CEBus chirp, the high speed embodiment is capable of data rates up to about 50 Kbps. Reliable embodiments utilize longer waveform lengths to increase transmission reliability. In addition, the receiver splits the input signal into two or more distinct frequency bands. Each band receives and produces a sum of correlations. The correlation results for each band are combined to determine the maximum correlation shift index. In the example presented here, the trusted embodiment builds a symbol called a super-chirp of 800 microseconds in length from eight individual 100 microseconds of chirp. The entire superchirp is then cyclically shifted depending on the data to be transmitted. A correlator in the receiver with the template of the superchirp pattern is used to detect and decode the superchirp from the received signal.

【0011】 本発明のスペクトラム拡散通信システムは、より高信頼の伝送、単純かつ高速
の同期、および厳しいフェージングからの即時の回復という利点を有する。加え
て、1シンボル当たり複数のビットを送信でき、各シンボルに対しより長い持続
時間が得られるか、あるいは典型的な直接スペクトラム拡散通信システムの場合
と同じシンボル持続時間を使用してより高いデータスループットレートが得られ
る。該システムの別の利点は、周波数変動信号対雑音比によって特徴付けられる
チャネルに対する頑健さが得られることである。さらに、本発明は、シングルV
LSI集積回路内など、低コストで実現することができる。
The spread spectrum communication system of the present invention has the advantages of more reliable transmission, simple and fast synchronization, and immediate recovery from severe fading. In addition, multiple bits can be transmitted per symbol, resulting in longer duration for each symbol, or higher data throughput using the same symbol duration as in a typical direct spread spectrum communication system. You get the rate. Another advantage of the system is that it provides robustness to channels characterized by a frequency varying signal to noise ratio. Furthermore, the present invention is a single V
It can be realized at low cost, such as in an LSI integrated circuit.

【0012】 したがって、本発明では、両方とも通信チャネルに接続された送信機から受信
機まで通信チャネルで通信する方法であって、シンボル内で送信されるデータに
応じてある量だけ循環的にシフトされる拡散波形を利用して各々構成された複数
のシンボルを送信機で生成するステップと、複数のシンボルを通信チャネルに載
せるステップと、受信機で通信チャネルから信号を受信するステップと、受信し
た信号を拡散波形に対応するテンプレートと相関させることによって受信機で複
数のシンボルを復号するステップとを含む方法を提供する。
Therefore, the present invention is a method of communicating on a communication channel from a transmitter, both of which are connected to the communication channel, to a receiver, which cyclically shifts by an amount depending on the data transmitted in a symbol. Generating a plurality of symbols, each of which is configured using the spread waveform, at the transmitter, placing the plurality of symbols on the communication channel, receiving the signal from the communication channel at the receiver, Decoding the plurality of symbols at the receiver by correlating the signal with a template corresponding to the spreading waveform.

【0013】 また、本発明では、両方とも通信チャネルに接続された送信機から受信機まで
通信チャネルで通信する方法であって、シンボル内で送信されるデータに応じて
ある量だけ循環的にシフトされる拡散波形を利用して構成された複数のシンボル
を送信機で生成するステップと、複数のシンボルを通信チャネルに載せるステッ
プと、受信機で通信チャネルから信号を受信するステップと、受信した信号を拡
散波形に対応するテンプレートと相関させて、拡散波形の連続循環シフト間の時
間シフトを表わす差分シフトインデックスを生成することによって受信機で複数
のシンボルを復号するステップとを含む方法をも提供する。
The present invention is also a method of communicating on a communication channel from a transmitter, both of which are connected to the communication channel, to a receiver, which cyclically shifts by a certain amount depending on the data transmitted in a symbol. A step of generating a plurality of symbols configured by using a spread waveform at a transmitter, a step of placing a plurality of symbols on a communication channel, a step of receiving a signal from the communication channel at a receiver, and a received signal With a template corresponding to the spreading waveform to generate a differential shift index that represents a time shift between successive cyclic shifts of the spreading waveform, and decoding the plurality of symbols at the receiver. .

【0014】 拡散波形はチャープ波形、または複数の個別チャープから構築されたスーパチ
ャープ波形を含むことができる。さらに、復号ステップは、1シンボルの長さに
等しい全量だけ各受信シンボルを循環的にシフトするステップと、受信シンボル
の各循環シフト毎に、受信シンボルを拡散波形に対応するテンプレートと相関さ
せるステップと、最大相関和に対応するシフトインデックスを生成するステップ
と、シフトインデックスを復号して原送信データを生成するステップとを含む。
The spreading waveform can include a chirp waveform or a superchirp waveform constructed from multiple individual chirps. Furthermore, the decoding step comprises the step of cyclically shifting each received symbol by a total amount equal to the length of one symbol, and the step of correlating the received symbol with a template corresponding to the spreading waveform for each cyclic shift of the received symbol. , Generating a shift index corresponding to the maximum sum of correlations, and decoding the shift index to generate original transmission data.

【0015】 復号ステップはまた、1シンボルの長さに等しい全量だけ各受信シンボルを循
環的にシフトするステップと、受信シンボルの各循環シフト毎に、受信シンボル
を拡散波形に対応するテンプレートと相関させるステップと、正の相関和および
負の相関和にそれぞれ対応する第1シフトインデックスおよび第2シフトインデ
ックスを生成するステップと、第1シフトインデックスおよび第2シフトインデ
ックスを復号して第1データ出力および第2データ出力をそれぞれ生成するステ
ップと、最大限の正の相関和および負の相関和に基づいて第1シフトインデック
スまたは第2シフトインデックスのいずれかを出力するステップとを含むことも
できる。
The decoding step also cyclically shifts each received symbol by a total amount equal to the length of one symbol, and for each cyclic shift of the received symbol, correlates the received symbol with a template corresponding to the spreading waveform. A step of generating a first shift index and a second shift index respectively corresponding to the positive correlation sum and the negative correlation sum, and decoding the first shift index and the second shift index to decode the first data output and the second shift index. It may also include the steps of respectively generating two data outputs and outputting either the first shift index or the second shift index based on the maximum positive and negative correlation sums.

【0016】 加えて、本発明では、通信チャネルに連結された送信機であって、シンボル内
で送信されるデータに応じた量だけ循環的にシフトされる拡散波形を利用して各
々構成された複数のシンボルを生成するための送信機と、通信チャネルに連結さ
れた受信機であって、通信チャネルから信号を受信し、かつ受信信号を拡散波形
に対応するテンプレートと相関させることによって複数のシンボルを復号するた
めの受信機とを含む、通信チャネルで通信するためのスペクトラム拡散通信シス
テムを提供する。
In addition, the present invention is a transmitter connected to a communication channel, each of which is configured using a spreading waveform that is cyclically shifted by an amount according to the data transmitted in a symbol. A transmitter for generating a plurality of symbols and a receiver coupled to the communication channel, wherein the plurality of symbols are received by receiving a signal from the communication channel and correlating the received signal with a template corresponding to a spread waveform. A spread spectrum communication system for communicating on a communication channel including a receiver for decoding

【0017】 本発明ではまた、入力ビットストリームから拡散波形を利用して通信チャネル
で伝送するための信号を生成する方法であって、入力ビットストリームからシフ
トインデックスのシリアルストリームを形成するステップと、シフトインデック
スのシリアルストリーム内の各シフトインデックスに従って初期インデックスを
決定するステップと、初期インデックスに従って拡散波形を循環的にシフトする
ステップと、循環的にシフトされた拡散波形を通信チャネルに送信するステップ
とを含む方法をも提供する。
The present invention also provides a method for generating a signal for transmission on a communication channel using a spread waveform from an input bitstream, the method comprising forming a serial stream of a shift index from the input bitstream; Determining an initial index according to each shift index in the serial stream of indices, cyclically shifting the spreading waveform according to the initial index, and transmitting the cyclically shifted spreading waveform to a communication channel. A method is also provided.

【0018】 さらに、本発明では、入力ビットストリームから拡散波形を利用して通信チャ
ネルで伝送するためのスペクトラム拡散信号を生成する方法であって、入力ビッ
トストリームからシフトインデックスを形成するステップと、次式:初期インデ
ックス=[拡散波形の長さ/シンボル総数]・シフトインデックスに従って初期
インデックスを決定するステップと、初期インデックスに従って拡散波形を循環
的にシフトするステップと、循環的にシフトされた拡散波形を通信チャネルに送
信するステップとを含む方法を提供する。該方法は、入力ビットストリームを差
分して差分シフトインデックスを生成するステップをさらに含む。
Further, the present invention is a method for generating a spread spectrum signal for transmission on a communication channel using a spread waveform from an input bit stream, the method comprising forming a shift index from the input bit stream, and Formula: initial index = [length of spreading waveform / total number of symbols] -determining an initial index according to the shift index, cyclically shifting the spreading waveform according to the initial index, and cyclically shifting the spreading waveform. Sending to a communication channel. The method further comprises differentiating the input bitstream to generate a differential shift index.

【0019】 加えて、本発明では、入力ビットストリームから拡散波形を利用して通信チャ
ネルで伝送するための信号を生成するための送信機であって、入力ビットストリ
ームにおけるnビットの各グループからシフトインデックスを形成する手段と、
シフトインデックスに従って初期インデックスを決定する手段と、初期インデッ
クスに従って拡散波形を循環的にシフトする手段と、循環的にシフトされた拡散
波形を通信チャネルに提供する手段とを含む送信機を提供する。
In addition, the present invention is a transmitter for generating a signal for transmission on a communication channel using a spread waveform from an input bitstream, shifting from each group of n bits in the input bitstream. Means for forming an index,
A transmitter is provided that includes means for determining an initial index according to a shift index, means for cyclically shifting a spreading waveform according to the initial index, and means for providing a cyclically shifted spreading waveform to a communication channel.

【0020】 拡散波形を循環的にシフトする手段は、初期インデックスを受信するように適
応された計数手段と、計数手段の出力に対応する拡散波形の標本点を出力するル
ックアップテーブル手段とを含む。送信機はさらに、入力ビットストリームを差
分して差分シフトインデックスを生成する差分器を含む。
The means for cyclically shifting the spreading waveform comprises counting means adapted to receive the initial index and lookup table means for outputting sample points of the spreading waveform corresponding to the output of the counting means. . The transmitter further includes a differentiator that subtracts the input bitstream to generate a differential shift index.

【0021】 本発明ではまた、特定のシンボル時間中に送信されるデータに応じてある量だ
け循環的に回転する拡散波形から各々構成される複数のシンボルを受信するため
に通信チャネルに連結された受信機であって、受信入力信号を標本化するための
標本化手段と、複数のタップを有し、標本化手段の出力を循環的に回転するため
のシフト手段と、シフト手段の複数のタップに連結され、拡散波形に対応するテ
ンプレートを利用してシフト手段の各循環シフトに対して複数の相関和を生成す
る相関手段と、複数の相関和から最大相関和を決定するための最大相関決定手段
と、最大相関和に関連付けられるシフトインデックスを復号してそこから出力を
生成するためのデータ復号器とを含む受信機をも提供する。
The present invention is also coupled to a communication channel for receiving a plurality of symbols each comprised of a spreading waveform that cyclically rotates by an amount depending on the data transmitted during a particular symbol time. A receiver having sampling means for sampling a received input signal and a plurality of taps, shift means for cyclically rotating the output of the sampling means, and a plurality of taps of the shift means And a correlation means for generating a plurality of correlation sums for each cyclic shift of the shift means using a template corresponding to the spread waveform, and a maximum correlation determination for determining a maximum correlation sum from the plurality of correlation sums. Also provided is a receiver including means and a data decoder for decoding the shift index associated with the maximum correlation sum and producing an output therefrom.

【0022】 さらに、本発明では、拡散波形を利用して各々送信される複数のシンボルとし
て符号化されたデータを受信するために通信チャネルに連結された受信機におい
て、受信入力信号を複数の周波数帯に分割するための信号分割手段であって、単
一周波数帯に各々関連付けられる複数の帯域通過信号を出力する信号分割手段と
、複数の帯域通過信号を標本化するための標本化手段と、各周波数帯域について
標本化手段の出力を相関させるための相関手段であって、各周波数帯域について
複数の帯域相関和を生成する相関手段と、複数の帯域相関和の各々を加算して複
数の相関和を生成するための加算手段と、複数の相関和から最大相関和を決定す
るための最大相関決定手段と、最大相関和を利用して受信シンボルを復号しそこ
から出力を生成するためのデータ復号手段とを含む受信機を提供する。
Further, according to the present invention, in a receiver connected to a communication channel to receive data encoded as a plurality of symbols, each of which is transmitted by using a spread waveform, a reception input signal is transmitted at a plurality of frequencies. A signal dividing means for dividing into bands, a signal dividing means for outputting a plurality of band pass signals respectively associated with a single frequency band, a sampling means for sampling the plurality of band pass signals, Correlation means for correlating the output of the sampling means for each frequency band, and a correlation means for generating a plurality of band correlation sums for each frequency band, and a plurality of correlations by adding each of the plurality of band correlation sums Summing means for generating the sum, maximum correlation determining means for determining the maximum correlation sum from a plurality of correlation sums, and decoding the received symbol using the maximum correlation sum and outputting from it And a data decoding means for generating the.

【0023】 また、本発明では、特定のシンボル時間中に送信されるデータに応じてある量
だけ循環的に回転する拡散波形から各々構成される複数のシンボルとして符号化
されたデータを受信するために通信チャネルに連結された受信機において、受信
入力信号を複数の周波数帯に分割するための信号分割手段であって、単一周波数
帯に各々関連付けられる複数の帯域通過信号を出力する信号分割手段と、複数の
帯域通過信号を標本化するための複数の標本化手段と、各周波数帯域に関連付け
られる各標本化手段の出力を循環的に回転するための複数のシフト手段であって
、複数のタップを各々有するシフト手段と、シフト手段の1つの出力に各々連結
された複数の相関手段であって、拡散波形に対応するテンプレートを利用してシ
フト手段の各循環シフトに対して相関和を生成し、各受信シンボルに対して複数
の帯域相関和を各々生成する相関手段と、各相関手段によって出力される各々の
複数の帯域相関和を合計して複数の相関和を生成する加算手段と、複数の相関和
から最大相関和を決定する最大相関決定手段と、最大相関和に関連付けられるシ
フトインデックスを復号してそこから出力を生成するためのデータ復号器とを含
む受信機をも提供する。
In addition, the present invention receives data encoded as a plurality of symbols, each of which is composed of a spread waveform that cyclically rotates by a certain amount according to the data transmitted during a specific symbol time. In the receiver connected to the communication channel, the signal dividing means for dividing the received input signal into a plurality of frequency bands, the signal dividing means outputting a plurality of band-pass signals respectively associated with a single frequency band. A plurality of sampling means for sampling a plurality of bandpass signals, and a plurality of shifting means for cyclically rotating the output of each sampling means associated with each frequency band, A shift means having taps and a plurality of correlation means each connected to one output of the shift means, the shift means using a template corresponding to a spread waveform. Correlation means for each cyclic shift of, to generate a plurality of band correlation sums for each received symbol, and the sum of the plurality of band correlation sums output by each correlation means Addition means for generating a plurality of correlation sums, maximum correlation determining means for determining a maximum correlation sum from the plurality of correlation sums, and data decoding for decoding a shift index associated with the maximum correlation sum and generating an output therefrom And a receiver including a receiver.

【0024】 受信機はさらに、最大相関検出手段の出力に連結された差分器であって、2つ
の連続循環回転拡散波形間の時間差に対応する差分シフトインデックスを生成す
る差分器を含む。
The receiver further includes a differentiator coupled to the output of the maximum correlation detecting means, the differentiator producing a differential shift index corresponding to the time difference between the two continuous cyclic rotational spread waveforms.

【0025】 受信器はさらに、データ復号器の出力に連結された積分器であって、データ復
号器の出力を積分するための積分器を含む。信号分割手段は、その周波数帯によ
って帯域幅および中心周波数を各々有する複数の帯域通過フィルタを含む。標本
化手段は1ビットアナログデジタル変換器または比較器および標本回路を含む。
標本化手段はIまたは同相データストリームおよびQまたは直交データストリー
ムの両方を生成する手段を含み、ここでQデータストリームはIデータストリー
ムに対して予め定められた量だけ時間的に遅延する。
The receiver further includes an integrator coupled to the output of the data decoder, the integrator for integrating the output of the data decoder. The signal dividing means includes a plurality of band pass filters each having a bandwidth and a center frequency depending on its frequency band. The sampling means comprises a 1-bit analog-digital converter or comparator and a sampling circuit.
The sampling means comprises means for producing both an I or in-phase data stream and a Q or quadrature data stream, where the Q data stream is delayed in time with respect to the I data stream by a predetermined amount.

【0026】 相関手段は複素相関手段を含む。複素相関手段は、複素相関の結果に非線形関
数を適用するための手段を含む。非線形関数は二乗関数を含む。
The correlation means includes complex correlation means. The complex correlation means includes means for applying a non-linear function to the result of the complex correlation. The non-linear function includes a square function.

【0027】 本発明では、拡散波形を利用して各々送信される複数のシンボルとして符号化
され通信チャネルで伝送されたデータを受信する方法であって、受信入力信号を
複数の周波数帯域に分割するステップと、単一周波数帯域に各々関連付けられる
複数の帯域通過信号を生成するステップと、複数の帯域通過信号を標本化して標
本ストリームを生成するステップと、各周波数帯域に関連付けられる標本ストリ
ームを相関させてそこから複数の帯域相関和を生成するステップと、各々の複数
の帯域相関和を加算して複数の相関和を生成するステップと、複数の相関和から
最大相関和を決定するステップと、最大相関和を利用して各受信シンボルのシフ
トインデックスを復号してそこから出力を生成するステップとを含む方法をも提
供する。
The present invention is a method for receiving data encoded as a plurality of symbols each transmitted using a spread waveform and transmitted on a communication channel, in which a received input signal is divided into a plurality of frequency bands. Correlating the sample streams associated with each frequency band, generating a plurality of bandpass signals each associated with a single frequency band, sampling the plurality of bandpass signals to generate a sample stream, and Generating a plurality of band correlation sums therefrom, adding a plurality of band correlation sums of the respective bands to generate a plurality of correlation sums, determining a maximum correlation sum from the plurality of correlation sums, and Utilizing the sum of correlations to decode the shift index of each received symbol and generate an output therefrom.

【0028】 また、本発明では、特定のシンボル時間中に送信されるデータに応じてある量
だけ循環的に回転する拡散波形から各々構成される複数のシンボルとして符号化
され通信チャネルで伝送されたデータを受信する方法であって、受信入力信号を
複数の周波数帯域に分割するステップと、単一周波数帯域に各々関連付けられる
複数の帯域通過信号を生成するステップと、複数の帯域通過信号を標本化して標
本ストリームを生成するステップと、各周波数帯域の標本ストリームを循環的に
回転するステップと、拡散波形に対応するテンプレートを利用して各周波数帯域
に対して循環的に回転した標本ストリームを相関させるステップと、各循環回転
に対して帯域相関和を生成して各シンボルに対する複数の帯域相関和を生成する
ステップと、各周波数帯域に対して複数の帯域相関和を加算して複数の相関和を
生成するステップと、複数の相関和から最大相関和を決定するステップと、最大
相関和に関連付けられるシフトインデックスを復号してそこから出力を生成する
ステップとを含む方法をも提供する。
Further, according to the present invention, a plurality of symbols each composed of a spread waveform that cyclically rotates by a certain amount according to the data transmitted during a specific symbol time are encoded and transmitted through a communication channel. A method of receiving data, the method comprising: dividing a received input signal into a plurality of frequency bands; generating a plurality of bandpass signals each associated with a single frequency band; and sampling the plurality of bandpass signals. To generate a sample stream, cyclically rotate the sample stream of each frequency band, and correlate the cyclically rotated sample stream to each frequency band using a template corresponding to the spread waveform. And a step of generating a band correlation sum for each cyclic rotation to generate a plurality of band correlation sums for each symbol A step of adding a plurality of band correlation sums to each frequency band to generate a plurality of correlation sums, a step of determining a maximum correlation sum from the plurality of correlation sums, and a shift index associated with the maximum correlation sum. Decoding and producing an output therefrom.

【0029】 加えて、本発明では、両方とも通信チャネルに接続された送信機および受信機
を含み、通信チャネルで通信するためのスペクトラム拡散通信システムにおいて
、受信機を同期化する方法であって、相互に対し零の差分シフトを持つ複数の拡
散波形を送信するステップと、複数の拡散波形を受信して復号するステップと、
それらの間に零の差分シフトを有する最小限の予め定められた数の拡散波形を受
信することにより同期化を達成するステップとを含む方法をさらに提供する。各
拡散波形は零回転シフトを持つことができる。
In addition, the invention provides a method of synchronizing receivers in a spread spectrum communication system for communicating on a communication channel, the method comprising: a transmitter and a receiver both connected to the communication channel, Transmitting a plurality of spread waveforms having a zero differential shift with respect to each other, receiving and decoding the plurality of spread waveforms,
Achieving synchronization by receiving a minimum predetermined number of spreading waveforms with a zero differential shift between them. Each spreading waveform can have a zero rotation shift.

【0030】 図面の簡単な説明 本発明をここで、単なる例として添付の図面を参照しながら説明する。 図1は本発明のスペクトラム拡散通信システムに使用するのに適したチャープ
波形を示す。 図2は送信されるデータを表わす量だけ各チャープパターンを回転することに
よって生成される標本シンボルストリームの波形を示す。 図3は本発明のデータ通信プロトコルのパケット構造を示す。 図4は本発明の第1実施形態の送信機部分を示す高レベルブロック図である。 図5Aおよび図5Bは、本発明の第1実施形態の受信機部分を示す高レベルブ
ロック図である。 図6は差分データまたは特別非データシンボルを有する絶対データを送信する
のに適した本発明の第1実施形態の送信機部分を示す高レベルブロック図である
。 図7Aおよび図7Bは、本発明の第1実施形態の受信機部分をさらに詳細に示
す高レベルブロック図である。 図8は本発明の第1実施形態のプリアンブルおよび同期受信方法を示す高レベ
ル流れ図である。 図9は本発明の第1実施形態の循環モード受信方法を示す高レベル流れ図であ
る。 図10は本発明の線形追跡補正方法を示す高レベル流れ図である。 図11は複数の単一チャープから生成され、1つのスーパUSTを含むスーパ
チャープの波形を示す。 図12は本発明の第2実施形態の送信機部分を示す高レベルブロック図である
。 図13は差分データまたは特別非データシンボルを有する絶対データを送信す
るのに適した本発明の第2実施形態の送信機部分を示す高レベルブロック図であ
る。 図14A、図14Bおよび図14Cは、本発明の第2実施形態の受信機部分を
示す高レベルブロック図である。 図15は本発明の第2実施形態のプリアンブルおよび同期受信方法を示す高レ
ベル流れ図である。 図16は本発明の第2実施形態の循環モード受信方法を示す高レベル流れ図で
ある。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a chirp waveform suitable for use in the spread spectrum communication system of the present invention. FIG. 2 shows the waveform of a sample symbol stream produced by rotating each chirp pattern by an amount representative of the data to be transmitted. FIG. 3 shows a packet structure of the data communication protocol of the present invention. FIG. 4 is a high level block diagram showing the transmitter portion of the first embodiment of the present invention. 5A and 5B are high-level block diagrams illustrating the receiver portion of the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a high level block diagram showing the transmitter portion of the first embodiment of the present invention suitable for transmitting differential data or absolute data with special non-data symbols. 7A and 7B are high-level block diagrams showing the receiver portion of the first embodiment of the present invention in further detail. FIG. 8 is a high-level flowchart showing the preamble and synchronous reception method of the first embodiment of the present invention. FIG. 9 is a high-level flowchart showing the cyclic mode reception method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 10 is a high level flow chart illustrating the linear tracking correction method of the present invention. FIG. 11 shows a waveform of a super chirp generated from a plurality of single chirps and including one super UST. FIG. 12 is a high level block diagram showing the transmitter portion of the second embodiment of the present invention. FIG. 13 is a high level block diagram showing the transmitter portion of a second embodiment of the invention suitable for transmitting differential data or absolute data with special non-data symbols. 14A, 14B and 14C are high level block diagrams illustrating the receiver portion of the second embodiment of the present invention. FIG. 15 is a high-level flow chart showing the preamble and synchronous reception method of the second embodiment of the present invention. FIG. 16 is a high-level flow chart showing the cyclic mode reception method of the second embodiment of the present invention.

【0031】 発明の詳細な説明 本発明は、AC電力線など比較的雑音の多い環境に適用可能なスペクトラム拡
散データ通信システムである。本発明のスペクトラム拡散データ通信システムの
2つ異なる実施形態を開示する。高速実施形態とも呼ばれる第1実施形態は、比
較的高速のデータ通信が可能な送信機および受信機の対を含む。高信頼実施形態
とも呼ばれる第2実施形態は、第1実施形態より低いデータレートで通信するが
、より高い信頼性水準を達成する送信機および受信機の対を含む。本発明の実施
形態は両方とも、CEBus通信標準に従って作動するモデムを含む環境で使用
するのに特に適している。第1実施形態は、CEBus標準の現在のデータ通信
可能レートより高いデータレートで通信が可能である。CEBus標準は米国電
子工業協会(Electronics Industry Associati
on)によって定義され、EIA−600規格として知られている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is a spread spectrum data communication system applicable to relatively noisy environments such as AC power lines. Two different embodiments of the spread spectrum data communication system of the present invention are disclosed. The first embodiment, also referred to as the high speed embodiment, includes a transmitter and receiver pair capable of relatively high speed data communication. The second embodiment, also referred to as the trusted embodiment, includes a transmitter and receiver pair that communicates at a lower data rate than the first embodiment, but achieves a higher reliability level. Both embodiments of the present invention are particularly suitable for use in an environment that includes a modem operating according to the CEBus communication standard. In the first embodiment, communication is possible at a higher data rate than the current data communicable rate of the CEBus standard. The CEBus standard is based on the Electronics Industries Association.
on) and is known as the EIA-600 standard.

【0032】 本発明のスペクトラム拡散システムは、拡散波形と呼ばれる長さTの連続循環
回転波形の間の時間シフトの形でデータを送信する。拡散波形は、適切な自己相
関特性を持つ任意の型の波形を含むことができる。拡散波形はチャープ波形を含
むことが好ましい。チャープ波形すなわち本発明のスペクトラム拡散通信システ
ムに使用するのに適した拡散波形の例証を図1に示す。図1に示す拡散波形は、
単位シンボル時間(UST)と呼ばれる持続時間に及ぶ。各シンボル期間中すな
わちUSTの間、複数のビットが送信される。シンボル期間は複数のシフトイン
デックスに分割され、各シフトインデックスは特定のビットパターンを表わす。
拡散波形は、送信するデータに応じた量だけ回転する。データは、それが送信さ
れる前にチャープに加えられる回転量で搬送される。代替的に、データは連続シ
ンボル間のシフト差分で搬送することができる。一般的にチャープは掃引周波数
信号を含む。例えば、周波数掃引はCEBus標準で指定されたチャープと同様
の200から400KHzまで、および次いで100KHzから200KHzま
でに及ぶことができる。あるいはチャープは図1に示す掃引周波数波形を含むこ
とができる。
The spread spectrum system of the present invention transmits data in the form of time shifts between continuous circulating rotation waveforms of length T, called spread waveforms. The spreading waveform can include any type of waveform with suitable autocorrelation properties. The spreading waveform preferably comprises a chirp waveform. An illustration of a chirp waveform, a spread waveform suitable for use in the spread spectrum communication system of the present invention, is shown in FIG. The spreading waveform shown in FIG. 1 is
It spans a duration called the unit symbol time (UST). Multiple bits are transmitted during each symbol period or UST. The symbol period is divided into a plurality of shift indexes, each shift index representing a particular bit pattern.
The spread waveform rotates by an amount that depends on the data to be transmitted. The data is carried in the amount of rotation that is added to the chirp before it is transmitted. Alternatively, the data can be carried in shift differences between consecutive symbols. A chirp typically contains a swept frequency signal. For example, the frequency sweep can range from 200 to 400 KHz, similar to the chirp specified in the CEBus standard, and then 100 KHz to 200 KHz. Alternatively, the chirp can include the swept frequency waveform shown in FIG.

【0033】 本発明のスペクトラム拡散通信システムは、差分符号シフトキーイング(DC
SK)として知られる技術を利用してデータを送信する。この技術を使用して、
データは連続循環回転拡散波形間の時間シフトの形で、または絶対的にシフトそ
れ自体で送信される。拡散波形は、CEBusモデム環境でコンテンションを防
止するために、標準CEBusチャープを含むことができる。非CEBus環境
で、あるいはCEBus装置の相互運用性が重要でない場合、本発明に他の拡散
波形を利用することができる。
The spread spectrum communication system of the present invention uses differential code shift keying (DC
Send data using the technique known as SK). Using this technique
The data is transmitted in the form of a time shift between continuous circular rotating diffusion waveforms, or in absolute shift itself. The spreading waveform can include standard CEBus chirps to prevent contention in the CEBus modem environment. Other spreading waveforms can be utilized in the present invention in a non-CEBus environment, or when CEBus device interoperability is not critical.

【0034】 送信されるデータを表わす量だけ各チャープパターンを回転することによって
生成される標本シンボルストリームの波形の例証を図2に示す。本発明のDCS
K変調方式は、送信されるデータに応じた特定の量だけチャープ波形を回転する
ことによってデータを送信する。したがって、各UST中に、チャープは、その
特定のUST中に送信されるデータに対応するチャープ波形内の一点から開始す
る。図2を参照すると、標本シンボルストリームを構成する4つのUSTが示さ
れている。各UST内で送信されるデータは、各チャープ波形に加えられる回転
の量で搬送される。例えば、最初のUSTでは、チャープ波形は水平方向の矢印
の長さによって示される特定の量だけ回転する。垂直方向下向きの矢印は、回転
が加えられない状態の原チャープ波形の開始を示す。各UST内で、送信される
データが、送信前にチャープに加えられる回転量を決定する。
An illustration of the waveform of the sample symbol stream generated by rotating each chirp pattern by an amount representative of the data to be transmitted is shown in FIG. DCS of the present invention
The K modulation scheme transmits data by rotating the chirp waveform by a specific amount depending on the transmitted data. Thus, during each UST, the chirp starts from a point in the chirp waveform that corresponds to the data transmitted during that particular UST. Referring to FIG. 2, the four USTs that make up the sample symbol stream are shown. The data transmitted within each UST is carried by the amount of rotation applied to each chirp waveform. For example, in the first UST, the chirp waveform rotates by a certain amount indicated by the length of the horizontal arrow. The vertically downward arrow indicates the start of the original chirp waveform with no rotation applied. Within each UST, the data transmitted determines the amount of rotation applied to the chirp before transmission.

【0035】 本発明のDCSK変調法は、同期エラーに対して頑健であり、実現が比較的容
易であり、かつ白ガウス雑音の存在下で誤り訂正符号のそれに近い性能を生じる
という利点を有する。動作中、各USTは予め定められた数のシフトインデック
スまたはシフト位置に分割される。ここで提示する例では、各USTは32のシ
フトインデックスに分割される。しかし、各USTは32より高い数または低い
数のシフトインデックスに分割することができる。各USTを32のシフトイン
デックスに分割するということは、言い換えると、1シンボル当たり5ビットの
伝送速度ということである。今から高速実施形態について説明し、その後で高信
頼実施形態について説明しよう。
The DCSK modulation method of the present invention has the advantage of being robust to synchronization errors, relatively easy to implement, and producing performance close to that of error correction codes in the presence of white Gaussian noise. In operation, each UST is divided into a predetermined number of shift indexes or shift positions. In the example presented here, each UST is divided into 32 shift indexes. However, each UST can be divided into a higher or lower number of shift indexes than 32. Dividing each UST into 32 shift indexes means, in other words, a transmission rate of 5 bits per symbol. The high speed embodiment will now be described, followed by the high reliability embodiment.

【0036】 本発明のデータ通信プロトコル部分のパケット構造を図3に示す。一般的に、
本発明のパケット構造は、標準CEBusパケット構造と同様に、プリアンブル
、パケット開始(SOP)フィールド、Lバイトデータフィールド、および循環
冗長検査(CRC)フィールドを含む。しかし、本発明のパケット構造は追加フ
ィールドを含む。プリアンブル部450は、CEBus標準で定義されたプリア
ンブルフィールドと同様である。パケット開始(SOP)フィールド452はシ
ンボル「1111」を含み、これは本発明の受信機によって3つの連続零と認識
される。パケット開始フィールドにおける「1」は零の絶対シフトを表わす一方
、用語「零」は差分シフトが零であることを表わすことに注意することが重要で
ある。
FIG. 3 shows the packet structure of the data communication protocol portion of the present invention. Typically,
The packet structure of the present invention includes a preamble, a start of packet (SOP) field, an L-byte data field, and a cyclic redundancy check (CRC) field, similar to the standard CEBus packet structure. However, the packet structure of the present invention includes additional fields. The preamble part 450 is similar to the preamble field defined in the CEBus standard. The start-of-packet (SOP) field 452 contains the symbol "1111", which is recognized by the receiver of the invention as three consecutive zeros. It is important to note that the "1" in the packet start field represents an absolute shift of zero, while the term "zero" represents a differential shift of zero.

【0037】 用語DCSKは、受信機が受信した連続シンボル間の回転の差を検出するとい
う事実に由来する。パケット開始フィールドの最後の2つの零が正確に検出され
ると、受信機は同期し、受信を続けることができる。プロトコルバージョン45
4は、その特定のパケットに使用されるプロトコルバージョンを含む3ビットフ
ィールドである。プロトコルバージョンフィールドは、例えば高データレート伝
送から低データレート伝送までの範囲にわたる様々な種類の伝送プロトコルを可
能にする。このフィールドはまた、任意のユーザプロトコルを実現することも可
能である。プロトコルバージョンフィールドは1シンボルを用いて送信され、受
信機がパケット開始フィールドの終わりおよびプロトコルバージョンフィールド
の開始を検出するためには、零以外のシフト値を持つ必要がある。加えて、プロ
トコルバージョンフィールドは、先験的に受信機に分かるシンボル当たりの一定
のビット数を用いて送信しなければならない。これは、受信機がプロトコルバー
ジョンフィールドを受信し復号することができることを確実にするためである。
ひとたび復号されると、他の受信モードを設定することができる。パケットの残
りの構造および復号も、プロトコルバージョンフィールドによって決定される。
これは、1シンボル当たりのビット数、すなわち1シンボル時間当たりのチャー
プシフト数を含む。一般的に、1チャープを構成する各シンボルに対して5ビッ
トが伝送される。
The term DCSK derives from the fact that the receiver detects the difference in rotation between consecutive symbols received. When the last two zeros in the packet start field are correctly detected, the receiver is synchronized and can continue to receive. Protocol version 45
4 is a 3-bit field containing the protocol version used for that particular packet. The protocol version field enables various types of transmission protocols ranging from, for example, high data rate transmission to low data rate transmission. This field can also implement any user protocol. The protocol version field is transmitted using one symbol and the receiver must have a shift value other than zero in order to detect the end of the packet start field and the start of the protocol version field. In addition, the protocol version field must be transmitted with a fixed number of bits per symbol known a priori to the receiver. This is to ensure that the receiver can receive and decode the protocol version field.
Once decoded, other receive modes can be set. The structure and decoding of the rest of the packet is also determined by the protocol version field.
This includes the number of bits per symbol, ie the number of chirp shifts per symbol time. Generally, 5 bits are transmitted for each symbol constituting one chirp.

【0038】 パケット長456はパケットのサイズをバイト数で示す7ビットフィールドで
ある。一般的に、パケットサイズは、128バイトまたは1024ビットなど特
定の数に制限される。ヘッダ誤り検出符号(HEDC)458は、プロトコルバ
ージョンフィールドおよびパケット長フィールド用の誤り検出符号を含む8ビッ
トフィールドである。データフィールド460は一連のDCSKデータチャープ
を含む。このフィールドの開始はチャープ境界に整合される。このフィールドの
バイト単位の長さLはパケット長フィールドによって決定される。循環冗長検査
(CRC)フィールド462は16ビットの誤り検出フィールドを含む。このフ
ィールドは、チャープ境界の整合なく、連続的にDCSKデータチャープの後に
続く。CRCフィールドの後に未使用のビットが残る場合、それらは最後のチャ
ープの終わりまで零が埋め込まれる。
The packet length 456 is a 7-bit field indicating the size of the packet in the number of bytes. Generally, the packet size is limited to a specific number such as 128 bytes or 1024 bits. The header error detection code (HEDC) 458 is an 8-bit field containing an error detection code for the protocol version field and the packet length field. The data field 460 contains a series of DCSK data chirps. The start of this field is aligned with the chirp boundary. The length L in bytes of this field is determined by the packet length field. Cyclic Redundancy Check (CRC) field 462 contains a 16-bit error detection field. This field follows the DCSK data chirp continuously without alignment of chirp boundaries. If unused bits remain after the CRC field, they are padded with zeros to the end of the last chirp.

【0039】 本発明の通信システムの送信機部分について今からさらに詳細に説明する。本
発明の高速実施形態の送信機部分を示す高レベルブロック図を図4に示す。本発
明の送信機および受信機部分を、チャープまたはシンボル時間が32のシフトイ
ンデックスに分割される場合について説明する。したがって、各シンボル中に一
度に5ビットが送信される。しかし当業者は、1シンボル時間当たりに送信され
るビット数がより高くまたはより低くなるように、本発明の受信機および送信機
を変形することができるであろう。図4を参照すると、ホストは送信すべきデー
タを、一般的に12で参照される送信機に供給する。ホストは送信すべきデータ
にヘッダおよび既に生成されているCRCフィールドを備えつける。シフトイン
デックスを形成するために用いられるホストデータは、送信機の初期インデック
ス部分14に入力される。シフトインデックスは0から2−1までの範囲の数
を含み、ここで「n」は1シンボル時間当たりに送信されるビット数を表わす。
ここで説明する例では「n」は5である。したがって、シフトインデックスは0
から31の範囲内の数である。チャープの初期インデックスは、下に示すように
、チャープの長さを符号化セット内のシンボル総数、例えば2で割り、シフト
インデックスを掛けることによって計算される。 初期インデックス=[チャープ長/シンボル総数]・シフトインデックス この例では、チャープ長は512に設定される。したがって各チャープは32
のインデックスに分割され、各々相互に16だけ間隔をおいて、すなわち0、1
6、32等のように配置される。次いで初期インデックスは、モジュロ−チャー
プ長すなわちモジュラ512を計数するカウンタ16に入力される。同期信号は
カウンタを最初にクリアするように機能する。カウンタの出力はチャープ標本読
取専用メモリ(ROM)18のアドレス入力に与えられる。このROMは、チャ
ープ周波数波形のデジタル化表現を含む。ROMの出力はD/A変換器20に入
力され、そのアナログ出力は最初に、信号幅によって適切な通過帯域を有する帯
域通過フィルタ(BPF)21によって濾波される。次いでBPFの出力は、出
力増幅器22によって増幅される。増幅器の出力は送信出力信号を含む。
The transmitter portion of the communication system of the present invention will now be described in more detail. A high level block diagram illustrating the transmitter portion of the high speed embodiment of the present invention is shown in FIG. The transmitter and receiver parts of the invention are described for the case where the chirp or symbol time is divided into 32 shift indexes. Therefore, 5 bits are transmitted at a time during each symbol. However, one skilled in the art will be able to modify the receiver and transmitter of the present invention so that the number of bits transmitted per symbol time is higher or lower. Referring to FIG. 4, the host provides the data to be transmitted to the transmitter, generally referenced 12. The host populates the data to be transmitted with a header and a CRC field already generated. The host data used to form the shift index is input to the initial index portion 14 of the transmitter. The shift index includes a number in the range 0 to 2 n -1, where "n" represents the number of bits transmitted per symbol time.
In the example described here, “n” is 5. Therefore, the shift index is 0
It is a number in the range from 1 to 31. The initial index of the chirp is calculated by dividing the length of the chirp by the total number of symbols in the coding set, eg 2 n , and multiplying by the shift index, as shown below. Initial index = [chirp length / total number of symbols] · shift index In this example, the chirp length is set to 512. So each chirp is 32
Are divided into 16 indices, each spaced at 16 intervals from each other, ie 0, 1
6, 32 and so on. The initial index is then input to a counter 16 which counts the modulo-chirp length or modular 512. The sync signal serves to clear the counter first. The output of the counter is provided to the address input of the chirp sample read only memory (ROM) 18. This ROM contains a digitized representation of the chirp frequency waveform. The output of the ROM is input to the D / A converter 20, and its analog output is first filtered by a bandpass filter (BPF) 21 having an appropriate passband depending on the signal width. The output of the BPF is then amplified by the output amplifier 22. The output of the amplifier includes the transmit output signal.

【0040】 本発明の通信システムの受信機部分について、今からさらに詳細に論じる。本
発明の高速実施形態の受信機部分を示す高レベルブロック図を図5に示す。受信
した信号は、チャープ内で送信された周波数範囲を受信するのに充分な広さの帯
域幅である帯域通過フィルタ(BPF)32に入力される。帯域通過フィルタの
出力は1ビットA/D変換器34に入力される。1ビットA/D変換器は、適切
な標本化周波数でクロックされる標本化装置と組み合わせた比較器から構成する
ことができる。A/D変換器の出力はシフトレジスタ#1 35および2入力マ
ルチプレクサ(mux)40の1つの入力に入力される。マルチプレクサの出力
は第2シフトレジスタ#2 38に入力される。例示を目的として、両方のシフ
トレジスタ#1および#2の長さは各々256ビット長である。シフトレジスタ
#1からの256ビットの出力の各々は、シフトレジスタ#2に入力される。シ
フトレジスタ#2の出力は相関器42に入力される。相関器は、チャープパター
ンを認識するように機能する整合フィルタを用いて実現される。チャープパター
ンは相関器内にテンプレートとして格納され、受信した入力信号からチャープの
存在を検出するために使用される。シフトレジスタ#2の直列出力は、マルチプ
レクサ40の第2入力に循環される。マルチプレクサ選択出力は線形/循環制御
信号によって制御される。
The receiver portion of the communication system of the present invention will now be discussed in more detail. A high level block diagram illustrating the receiver portion of the high speed embodiment of the present invention is shown in FIG. The received signal is input to a bandpass filter (BPF) 32, which has a bandwidth wide enough to receive the frequency range transmitted within the chirp. The output of the bandpass filter is input to the 1-bit A / D converter 34. The 1-bit A / D converter can consist of a comparator in combination with a sampling device that is clocked at the appropriate sampling frequency. The output of the A / D converter is input to the shift register # 1 35 and one input of a 2-input multiplexer (mux) 40. The output of the multiplexer is input to the second shift register # 2 38. For purposes of illustration, both shift registers # 1 and # 2 are each 256 bits long. Each of the 256-bit outputs from shift register # 1 is input to shift register # 2. The output of the shift register # 2 is input to the correlator 42. The correlator is implemented with a matched filter that functions to recognize the chirp pattern. The chirp pattern is stored as a template in the correlator and is used to detect the presence of chirp in the received input signal. The serial output of shift register # 2 is circulated to the second input of multiplexer 40. The multiplexer select output is controlled by the linear / circular control signal.

【0041】 一般的に30で参照される受信機は、線形モードまたは循環モードのいずれか
で作動することが可能である。線形モード動作の場合、マルチプレクサはA/D
変換器の出力をシフトレジスタ#2への出力として選択するように設定される。
同期が発生する前に、相関器は線形モードで作動するように設定される。各ビッ
トを受信すると、それはシフトレジスタ#2にクロックされる。シフトレジスタ
#2の出力は相関器42に入力される。相関器に入力された各ビットに、テンプ
レートからの対応するビットが乗算される。次いで256個全部の積が加算され
て、相関器の出力が形成される。相関器内での各入力ビットとテンプレートビッ
トの乗算は、XOR関数を用いて実現することができる。
The receiver, generally referred to as 30, is capable of operating in either linear mode or cyclic mode. For linear mode operation, the multiplexer is an A / D
It is set to select the output of the converter as the output to shift register # 2.
Before synchronization occurs, the correlator is set to operate in linear mode. As each bit is received, it is clocked into shift register # 2. The output of the shift register # 2 is input to the correlator 42. Each bit input to the correlator is multiplied by the corresponding bit from the template. The products of all 256 are then added to form the output of the correlator. The multiplication of each input bit and the template bit in the correlator can be realized by using an XOR function.

【0042】 相関器の和出力は最大相関検出器44に入力される。各シンボル期間に対し、
最大相関検出器は、相関器によって出力される256個全部の和の中で最大値を
決定するように機能する。最大相関検出器は、最大相関和の検出後2つの値を出
力する。第1の値NMAXは、256個の可能なシフト内で最大相関和に関連付
けられる位置を示す。加えて、値SMAXは最大であることが明らかになった特
定の相関和を表わし、それは位置標識NMAXに関連付けられる。したがって値
MAXは0から255までの範囲の任意の値を取ることができる。次いで最大
相関を生じるシフトインデックスが差分器に入力される。差分器は加算器50、
遅延ユニット52、および第2加算器54を含む。遅延ユニット52は、1単位
シンボル時間だけ入力値を遅延させるように機能する。遅延ユニットの出力は、
加算器54を介してチャープ長を法として現在のインデックス値から減算される
。加算器54の出力は、2つの連続シンボル時間に対応して検出される2つのシ
フト間の差またはデルタシフトを表わす。
The sum output of the correlators is input to the maximum correlation detector 44. For each symbol period,
The maximum correlation detector functions to determine the maximum of all 256 sums output by the correlator. The maximum correlation detector outputs two values after detecting the maximum correlation sum. The first value N MAX indicates the position associated with the maximum correlation sum within the 256 possible shifts. In addition, the value S MAX represents the particular sum of correlations found to be maximum, which is associated with the position marker N MAX . Therefore, the value N MAX can take any value in the range of 0 to 255. The shift index that produces the maximum correlation is then input to the differentiator. The differencer is an adder 50,
A delay unit 52 and a second adder 54 are included. The delay unit 52 functions to delay the input value by one unit symbol time. The output of the delay unit is
Subtracted from the current index value modulo the chirp length via adder 54. The output of adder 54 represents the difference or delta shift between the two shifts detected corresponding to two consecutive symbol times.

【0043】 加算器の出力および相関最大値自体SMAXが差分データ復号器56に入力さ
れる。差分データ復号器は、0から255までの範囲内とすることのできるシフ
トインデックスを、送信された原データに応じて0から31の範囲内の値にマッ
プするように機能する。
The output of the adder and the correlation maximum value S MAX are input to the differential data decoder 56. The differential data decoder functions to map the shift index, which may be in the range 0 to 255, to a value in the range 0 to 31 depending on the original data transmitted.

【0044】 循環モードの動作では、1ビットA/D変換器34の出力はシフトレジスタ#
1 36に入力される。受信したデータは、シフトレジスタ#1内にそれがいっ
ぱいになるまでクロックされる。その時点で、シフトレジスタは完全なシンボル
時間を表わすデータを含む。ひとたびいっぱいになると、シフトレジスタ#1の
中身は並列にシフトレジスタ#2内にロードされる。マルチプレクサ40は、シ
フトレジスタ#2からの直列データをその直列データ入力に循環させるように選
択される。カウンタ46は、通常1UST幅のチャープの長さを計数するように
機能する。初期同期信号はカウンタを最初にリセットするために用いられる。カ
ウンタから出力されるロード信号は、シフトレジスタ#1の中身をシフトレジス
タ#2へダンプするためのタイミングを提供するように機能するシフトレジスタ
#2に入力される。シフトレジスタ#2は、シフトレジスタの長さを構成するビ
ット数と同じ回数だけクロックされる。シフトレジスタの各回転に対して相関器
は和を生成し、それは最大相関検出器に入力される。シフトレジスタの256回
の回転毎に、最大相関検出器は、最大相関和および最大和自体を生み出すインデ
ックスに対応するNMAX値およびSMAX値を出力する。カウンタは計数イン
デックスを提供し、それは最大相関検出器に入力される。このインデックスは、
シフトレジスタ#2の各回転に対してカウンタの値を提供する。
In the operation in the circulation mode, the output of the 1-bit A / D converter 34 is the shift register #
136 is input. The received data is clocked in shift register # 1 until it is full. At that point, the shift register contains data representing the complete symbol time. Once full, the contents of shift register # 1 are loaded into shift register # 2 in parallel. Multiplexer 40 is selected to cycle serial data from shift register # 2 to its serial data input. Counter 46 functions to count the length of a chirp, which is typically 1UST wide. The initial sync signal is used to initially reset the counter. The load signal output from the counter is input to shift register # 2 which functions to provide timing for dumping the contents of shift register # 1 to shift register # 2. Shift register # 2 is clocked as many times as there are bits that make up the length of the shift register. For each rotation of the shift register, the correlator produces a sum, which is input to the maximum correlation detector. For every 256 rotations of the shift register, the maximum correlation detector outputs N MAX and S MAX values corresponding to the maximum correlation sum and the index that produces the maximum sum itself. The counter provides a counting index, which is input to the maximum correlation detector. This index is
It provides a counter value for each rotation of shift register # 2.

【0045】 追跡補正回路48はカウンタの値をシンボル毎に微調整する。追跡補正回路は
カウンタの値をシンボル毎に微調整するように機能する。受信したインデックス
と理想的インデックスとの間の小さい差が、追跡補正回路48への入力として使
用される。正または負の誤り信号が追跡補正回路によって出力され、カウンタに
入力される。この誤り信号はカウンタの値を微調整して、各シンボル時間内のチ
ャープの受信および相関をよりよく追跡するように働く。
The tracking correction circuit 48 finely adjusts the value of the counter for each symbol. The tracking correction circuit functions to finely adjust the counter value for each symbol. The small difference between the received index and the ideal index is used as an input to the tracking correction circuit 48. A positive or negative error signal is output by the tracking correction circuit and input to the counter. This error signal serves to fine tune the counter value to better track chirp reception and correlation within each symbol time.

【0046】 図4に示す送信機12は、絶対送信モードを使用してデータを送信する。この
モードでは2個のシンボルが全部、差分または積分せずに、直接送信される。
UST内の各チャープに対して回転シフトインデックスを直接決定するために、
各々5ビットのシンボルが使用される。したがって、図5に示す受信機30は、
差分データ復号器によって生成されるデルタシフトを積分するように機能する積
分器62を含む。代替的に、追加の送受信モードが可能である。例えば、送信機
は差分モードで使用することができ、それにより送信機はデータを送信される前
に、チャープ長を法として積分する。したがって、図5に示した受信機で行われ
るのと同様に、受信機は適切に受信するために受信データを差分しなければなら
ない。しかし、この場合、積分器は必要ない。別の代替例では、データは最初に
送信機のシフトインデックスの数を法として差分され、符号化され、次いでチャ
ープ標本ROMに付与される前に積分される。したがって、受信機は最初に差分
し、差分器の出力を復号し、最後に復号器の出力を積分して受信機の出力を形成
する。送信機内の符号器は、データシンボルおよび非データシンボルの両方を含
む全シンボルを符号化するように機能する。
The transmitter 12 shown in FIG. 4 transmits data using the absolute transmission mode. In this mode, all 2 n symbols are transmitted directly, without difference or integration.
To directly determine the rotation shift index for each chirp in UST,
Each 5-bit symbol is used. Therefore, the receiver 30 shown in FIG.
It includes an integrator 62 that functions to integrate the delta shift produced by the differential data decoder. Alternatively, additional transmit and receive modes are possible. For example, the transmitter can be used in differential mode so that the transmitter modulo the chirp length before transmitting the data. Therefore, the receiver must difference the received data in order to receive properly, as it does in the receiver shown in FIG. However, in this case no integrator is needed. In another alternative, the data is first subtracted modulo the number of transmitter shift indices, encoded, and then integrated before being applied to the chirp sample ROM. Therefore, the receiver first subtracts, decodes the output of the differencer, and finally integrates the output of the decoder to form the output of the receiver. The encoder in the transmitter functions to encode all symbols, including both data symbols and non-data symbols.

【0047】 この最後の代替実施形態は、データシンボルのセット内にない余分のシンボル
に加えてデータシンボル(2または任意の他の数)を符号化するために使用す
ることができる。ここで提示する5ビットの例では、これは送信される32より
多くのシンボルの総数が可能であり、シンボルの一部は非データシンボルである
。これを達成するため、チャープシンボル時間は、余分な非データシンボルを収
容するために32より大きい数のシフトインデックスに分割される。
This last alternative embodiment can be used to encode data symbols (2 n or any other number) in addition to the extra symbols not in the set of data symbols. In the 5-bit example presented here, this allows a total of more than 32 symbols to be transmitted, some of which are non-data symbols. To achieve this, the chirp symbol time is divided into a number of shift indices greater than 32 to accommodate the extra non-data symbols.

【0048】 余分の非データシンボルを有する差分データまたは絶対データを送信するのに
適した本発明の高速実施形態の送信機部分を示す高レベルブロック図を図6に示
す。差分送信モードを使用してデータを伝送するために、任意選択的差分器72
は要求されない。ホストは、シフトインデックスとして働くデータを計算初期イ
ンデックスユニット80に提供する。ホストは、チャープシンボル内のホストイ
ンデックスが計算され、加算器82および遅延ユニット84を含む積分器85に
入力される。加算器82はモジュロ2、すなわちモジュロ32を加える。加算
器の出力は遅延され、計算初期インデックスユニット80の出力に加えられる。
積分器の出力は、図4に示した送信機のカウンタと同様に機能するカウンタ86
に入力される。チャープ標本ROM88、D/A変換器90、帯域通過フィルタ
(BPF)91、および出力増幅器92は、図4に示した送信機の対応品と同様
に機能する。
A high level block diagram illustrating the transmitter portion of a high speed embodiment of the invention suitable for transmitting differential or absolute data with extra non-data symbols is shown in FIG. An optional differencer 72 for transmitting data using the difference transmission mode.
Is not required. The host provides the computational initial index unit 80 with data that acts as a shift index. The host calculates the host index within the chirp symbol and inputs it to an integrator 85 that includes an adder 82 and a delay unit 84. The adder 82 adds modulo 2 n , that is, modulo 32. The output of the adder is delayed and added to the output of the calculation initial index unit 80.
The output of the integrator is a counter 86 that functions similarly to the counter of the transmitter shown in FIG.
Entered in. The chirp sample ROM 88, the D / A converter 90, the bandpass filter (BPF) 91, and the output amplifier 92 function in the same manner as their counterparts of the transmitter shown in FIG.

【0049】 本発明の通信システムの受信機部分について、今からより詳細に検討する。本
発明の高速実施形態の受信機部分をより詳細に示した高レベルブロック図を、図
7Aおよび7Bに示す。アナログ受信データは、チャープ波形の周波数範囲に跨
がるように設定された帯域幅の帯域通過フィルタ(BPF)102に入力される
。BPFフィルタの出力は、比較器を標本化回路と組み合わせて使用して実現す
ることのできる1ビットA/D変換器104に入力される。A/D変換器の出力
はシフトレジスタ#1 106およびマルチプレクサ(mux)114に入力さ
れる。マルチプレクサ114の出力はシフトレジスタ#2 108に入力され、
その直列出力はマルチプレクサの第2入力に循環する。図5の受信機の場合と同
様に、マルチプレクサは線形/循環制御信号によって選択される。
The receiver portion of the communication system of the present invention will now be discussed in more detail. A high level block diagram showing the receiver portion of the high speed embodiment of the present invention in more detail is shown in FIGS. 7A and 7B. The analog received data is input to a bandpass filter (BPF) 102 having a bandwidth set so as to span the frequency range of the chirp waveform. The output of the BPF filter is input to a 1-bit A / D converter 104, which can be implemented using a comparator in combination with a sampling circuit. The output of the A / D converter is input to the shift register # 1 106 and the multiplexer (mux) 114. The output of the multiplexer 114 is input to the shift register # 2 108,
Its serial output circulates to the second input of the multiplexer. As with the receiver of FIG. 5, the multiplexer is selected by the linear / cyclic control signal.

【0050】 線形モード受信は、同期のためにプリアンブル中に利用される。ひとたび同期
が達成されると、パケットの残りを復調するために循環受信モードが利用される
。線形モードの動作中は、マルチプレクサはデータをA/D変換器104からシ
フトレジスタ#2に入力するように選択される。各ビットがシフトレジスタ#2
を通してシフトされるたびに、相関器110は和出力を生成し、それは最大相関
検出器112に入力される。ひとたび同期を達成すると、受信機は循環動作モー
ドに切り替わる。このモードでは、UST全体のデータがシフトレジスタ#1内
にシフトされ、カウンタ116からのロードコマンドにより、シフトレジスタ#
1の中身全体がシフトレジスタ#2に移送される。次いでシフトレジスタ#2の
中身はマルチプレクサ114を通して1ビットずつ回転される。シフトレジスタ
#2の出力は、整合フィルタとして働く相関器110に入力される。シフトレジ
スタ#2の256ビットの各々が、相関器110内に格納されたテンプレートの
対応ビットによって乗算される。次いで256個の積全部が加算されて、相関器
の出力が生成される。乗算はXORゲートを用いて実現することができる。適切
な変換後、相関器は正負どちらの符号を取ることができる和を生成することに注
目されたい。
Linear mode reception is utilized during the preamble for synchronization. Once synchronization is achieved, the cyclic receive mode is utilized to demodulate the rest of the packet. During linear mode operation, the multiplexer is selected to input data from A / D converter 104 to shift register # 2. Each bit is shift register # 2
Each time it is shifted through, correlator 110 produces a sum output, which is input to maximum correlation detector 112. Once synchronization is achieved, the receiver switches to the circular mode of operation. In this mode, the data of the entire UST is shifted into the shift register # 1 and the load command from the counter 116 causes the shift register # 1 to be shifted.
The entire contents of 1 are transferred to shift register # 2. Next, the contents of shift register # 2 are rotated bit by bit through multiplexer 114. The output of shift register # 2 is input to correlator 110, which acts as a matched filter. Each of the 256 bits of shift register # 2 is multiplied by the corresponding bit of the template stored in correlator 110. Then all 256 products are added to produce the output of the correlator. The multiplication can be realized using an XOR gate. Note that after proper conversion, the correlator produces a sum that can take either a positive or negative sign.

【0051】 代替的に、相関器は256未満のタップを使用して整合フィルタを実現するこ
とができる。相関器によって使用されるタップの数は実際、シフトレジスタ#2
のビット数に一致する全数のタップのほぼ3分の1まで減らすことができる。こ
れは、テンプレートの正および負両方の値のしきい値に照らしてテンプレートを
標本化することによって達成される。正値のテンプレートは正のしきい値に照ら
して比較され、このしきい値未満の値は捨てられ、使用されない。同様に、負値
のテンプレートは負のしきい値に照らして比較され、負のしきい値未満の値も捨
てられ、使用されない。このようにして、タップの数をほぼ3分の2減らすこと
ができる。除去されたタップから雑音が導入されず、それらは相関器の出力和に
貢献しないので、これは事実上性能を改善する。
Alternatively, the correlator can use less than 256 taps to implement a matched filter. The number of taps used by the correlator is actually shift register # 2.
Can be reduced to almost one-third of the total number of taps corresponding to This is accomplished by sampling the template against both positive and negative threshold values of the template. Positive value templates are compared against a positive threshold and values below this threshold are discarded and not used. Similarly, negative value templates are compared against a negative threshold, values below the negative threshold are discarded and not used. In this way, the number of taps can be reduced by almost two thirds. This effectively improves performance because no noise is introduced from the removed taps and they do not contribute to the correlator output sum.

【0052】 相関器の出力和は、各UST内の正値および負値両方の和に対する最大相関和
を見出すように機能する最大相関検出器を通して入力される。最大相関検出器は
、正値および負値両方の相関和NPOS、NNEGそれぞれに対して最大相関を
達成するシフト値を表わす2つのシフトインデックスを出力する。加えて、正お
よび負両方の相関最大値の相関和の対応する絶対値SPOS、SNEGもまたそ
れぞれ出力される。和SPOS、SNEGは低域通過フィルタ(LPF)150
、152のそれぞれ入力される。相関和は、比較器154に入力される前に平滑
化される。比較器154は、正および負の相関和間の最大値を決定するように機
能する。比較器の出力は、正のインデックスNPOSまたは負のインデックスNNEG を選択するための基礎を形成する。
The correlator output sums are input through a maximum correlation detector that serves to find the maximum correlation sum for both positive and negative sums within each UST. The maximum correlation detector outputs two shift indexes that represent the shift value that achieves the maximum correlation for both positive and negative correlation sums N POS and N NEG, respectively. In addition, the corresponding absolute values S POS , SNEG of the correlation sums of both positive and negative correlation maxima are also output respectively. The sum S POS and S NEG are low pass filters (LPF) 150.
, 152 respectively. The correlation sum is smoothed before being input to the comparator 154. Comparator 154 functions to determine the maximum value between the positive and negative correlation sums. The output of the comparator forms the basis for selecting the positive index N POS or the negative index N NEG .

【0053】 正のインデックスは正の受信論理回路144に入力され、負のインデックスは
負の受信論理146に入力される。正および負両方の受信論理回路は同様に機能
し、分かりやすくするために正の受信論理回路だけを図示する。最大相関検出器
によって出力されるインデックスは最初に差分される。差分器は加算器126、
遅延ユニット128、および加算器130を含む。差分器は、最大相関検出器に
よって見出された各シフトインデックス間のシフトデルタを生成する。このデル
タシフト値は次いで最も近いシフト値に丸められる。ここで提示する例では、2
56ビットを有するシフトレジスタおよび5データビットを有するシンボルを使
用するということは、言い換えると、シフトインデックスが相互に8ビットずつ
離れるということである。したがって、差分器によって出力されるデルタシフト
インデックスは、8ビットの最も近い倍数、すなわち0、8、16、24等に丸
められる。
The positive index is input to the positive receive logic circuit 144 and the negative index is input to the negative receive logic 146. Both positive and negative receive logic functions similarly, and only positive receive logic is shown for clarity. The indices output by the maximum correlation detector are first subtracted. The differencer is an adder 126,
A delay unit 128 and an adder 130 are included. The differencer produces the shift delta between each shift index found by the maximum correlation detector. This delta shift value is then rounded to the nearest shift value. In the example presented here, 2
Using a shift register with 56 bits and a symbol with 5 data bits in other words means that the shift indices are 8 bits apart from each other. Therefore, the delta shift index output by the differentiator is rounded to the nearest multiple of 8 bits, ie 0, 8, 16, 24, etc.

【0054】 丸められたデルタシフトインデックスは次いで、シフトインデックスを送信さ
れたデータを表わす0から31の間の値に復号するように機能する差分データ復
号器136に入力される。送信機が絶対送信モードに、すなわち差分または積分
無しでデータビットをシンボルに直線符号化するように設定された場合、差分デ
ータ復号器の出力はシンボル間の差を表わし、送信された原データを復元するた
めには積分する必要がある。積分器148は加算器138および遅延ユニット1
40を含む。0から31の範囲内の値を含む現在のシフトインデックスは、32
を法として加算器の前回の出力と加算される。この値は受信機の出力データを形
成し、元来送信された5ビットを表わす。
The rounded delta shift index is then input to a differential data decoder 136 that functions to decode the shift index into a value between 0 and 31 representing the transmitted data. When the transmitter is set to absolute transmission mode, i.e., linearly coding the data bits into symbols without difference or integration, the output of the difference data decoder represents the difference between the symbols and the transmitted original data In order to restore, we need to integrate. The integrator 148 includes an adder 138 and a delay unit 1
Including 40. The current shift index, which includes values in the range 0 to 31, is 32
Is added modulo the previous output of the adder. This value forms the output data of the receiver and represents the 5 bits originally transmitted.

【0055】 積分器148の出力は、対応する積分器および負の受信論理式146の出力と
共に、マルチプレクサ142に入力される。比較器154の出力はマルチプレク
サ142への選択入力として働く。したがって、受信出力データを決定するため
に、より大きい相関和を生じるインデックスが使用される。
The output of integrator 148 is input to multiplexer 142, along with the output of the corresponding integrator and negative receive logic 146. The output of comparator 154 serves as the select input to multiplexer 142. Therefore, the index that yields the larger correlation sum is used to determine the received output data.

【0056】 受信機はまた、USTの上縁に近いシフトインデックスが無いか検査するよう
に機能する線形モード追跡補正回路118をも含む。受信機の動作中、USTの
上縁近くで相関ピークが発生することは望ましくない。非常に高い相関ピークで
は、相関ピークが2つのUST期間の間の境界に跨がる可能性がある。したがっ
て、ピークがUSTの境界近くで発生することが検出された場合、線形モード追
跡補正回路は、相関ピークをUST境界から離すために約10%だけカウンタ値
を調整するように機能する。
The receiver also includes a linear mode tracking correction circuit 118 that functions to check for shift indexes near the upper edge of the UST. It is undesirable for a correlation peak to occur near the upper edge of the UST during receiver operation. At very high correlation peaks, the correlation peaks may span the boundary between two UST periods. Therefore, if it is detected that the peak occurs near the UST boundary, the linear mode tracking correction circuit functions to adjust the counter value by about 10% to move the correlation peak away from the UST boundary.

【0057】 線形モード追跡訂正回路によって出力される値は、カウンタから減算される。
カウンタ値の修正は、相関ピークがシンボル間の境界を跨がないように受信機の
シンボル基準点を再調整するのに効果的である。線形モード追跡補正回路は、パ
ケット開始フィールドを受信するために使用される線形動作モード中、作動する
ことに注意されたい。追跡および同期が完了すると、受信機は循環モードまたは
パケットの残りの受信に切り替わる。
The value output by the linear mode tracking correction circuit is subtracted from the counter.
The modification of the counter value is effective to readjust the symbol reference point of the receiver so that the correlation peak does not cross the boundary between symbols. Note that the linear mode tracking correction circuit operates during the linear mode of operation used to receive the start-of-packet field. Upon completion of tracking and synchronization, the receiver switches to circular mode or reception of the rest of the packet.

【0058】 カウンタの訂正をもたらすことに加えて、線形モード追跡補正回路は、正の受
信論理部分144の差分器の一部である加算器126に補正信号をも提供する。
同様に、補正信号は負の受信論理回路146の対応する加算器にも補正信号が付
与される。カウンタ値を差分器に同期し続けるために、加算器への補正信号が要
求される。
In addition to providing counter correction, the linear mode tracking correction circuit also provides a correction signal to the adder 126, which is part of the differencer of the positive receive logic portion 144.
Similarly, the correction signal is also applied to the corresponding adder of the negative reception logic circuit 146. A correction signal to the adder is required to keep the counter value synchronized with the differencer.

【0059】 加えて、受信機100は、線形および循環動作モードの両方でクロックドリフ
トを訂正するように作動する。補正信号は、最も近い整数シフト値に丸められる
前および後の両方の差分化シフトインデックス間の差に基づいて生成される。切
り捨てられたシフト値は加算器134に入力される。丸められたシフト値は次に
、丸められていないシフト値から減算され、差が低域通過濾波され、カウンタ1
16の値を調整するために用いられる。比較器154が正または負いずれのシフ
トインデックスを使用するように選択したかによって、マルチプレクサ124は
正の受信論理または負の受信論理からいずれかの値を低域フィルタ122に通過
させるように機能する。低域通過フィルタの出力は、それを加算器120に入力
する前に切り捨て補正を平滑化するように機能する。加算器120の出力がオー
バフローすると、カウンタは新しいカウントのために零が再ロードされる。低域
通過フィルタからの補正信号は、加算器によってカウンタの現在の値から減算さ
れる。正の受信論理の加算器134および負の受信論理の対応する加算器の両方
から出力されるクロックドリフト補正信号は、正または負いずれかの符号を持つ
ことができる。この技術を使用して、カウンタのシンボル期間への同期が維持さ
れる。
In addition, receiver 100 operates to correct clock drift in both linear and cyclic modes of operation. The correction signal is generated based on the difference between the differential shift index both before and after being rounded to the nearest integer shift value. The truncated shift value is input to the adder 134. The rounded shift value is then subtracted from the unrounded shift value, the difference low pass filtered, and counter 1
Used to adjust 16 values. Depending on whether comparator 154 chooses to use a positive or negative shift index, multiplexer 124 functions to pass either value from positive receive logic or negative receive logic to low pass filter 122. . The output of the low pass filter serves to smooth the truncation correction before it is input to summer 120. When the output of adder 120 overflows, the counter is reloaded with zeros for a new count. The correction signal from the low pass filter is subtracted from the current value of the counter by the adder. The clock drift correction signals output from both the positive receive logic adder 134 and the negative receive logic corresponding adder can have either positive or negative signs. Using this technique, synchronization of the counter with the symbol period is maintained.

【0060】 本発明の高速実施形態のプリアンブルおよび同期受信方法を示す高レベル流れ
図を、図8に示す。最初に、全てのフラッグおよびカウンタがリセットされる(
ステップ160)。次いで、相関の線形動作モードが設定される(ステップ16
2)。受信したデータビットは、最大相関が見つかるまでシフトレジスタ#2に
シフトされる(ステップ164)。ひとたび最大相関ピークが見つかると、受信
機は次の最大相関ピークを探索する。差分零が検出されると(ステップ166)
、零カウンタが増分される(ステップ172)。連続相関ピーク間の差の絶対値
が最小デルタシフトの2分の1未満、すなわち1/2(1/2)UST未満で
ある場合、差分零が検出される。ここでnはプロトコルバージョンフィールドが
読み取られる前の最初のシンボル当たりのビット数、例えば3ビットである。ま
た、相関和のピーク値が予め定められたしきい値より大きいかどうかも検査され
る(ステップ174)。相関のピーク値がしきい値より大きい場合、「搬送波検
出」信号が報告される(ステップ176)。次いで、しきい値より高い、受信さ
れた零デルタの数、すなわち零に等しいデルタの数を計数するように機能する「
高レベル零」カウンタが増分される(ステップ178)。最小限2つの高レベル
零が受信されると(ステップ180)、受信機は同期したとみなされる。次いで
MAXの値に従って時間ベースが補正される(ステップ182)。受信機が同
期した後、このシフトインデックス値は現在のカウンタ値のシンボル境界からの
オフセットを表わす。カウンタは、NMAXの値を用いて、各シンボルの適切な
フレーミングが行われるように、すなわちカウンタが各シンボルの始めに計数を
開始するように調整される。次いでパケットの残りの受信が、循環受信モードを
用いて続く(ステップ188)。
A high level flow chart illustrating the preamble and synchronous receive method of the high speed embodiment of the present invention is shown in FIG. First, all flags and counters are reset (
Step 160). The linear operating mode of correlation is then set (step 16).
2). The received data bits are shifted into shift register # 2 until the maximum correlation is found (step 164). Once the maximum correlation peak is found, the receiver searches for the next maximum correlation peak. When zero difference is detected (step 166)
, Zero counter is incremented (step 172). A zero difference is detected if the absolute value of the difference between consecutive correlation peaks is less than one half of the minimum delta shift, ie less than 1/2 (1/2 n ) UST. Where n is the number of bits per initial symbol before the protocol version field is read, eg 3 bits. It is also checked whether the peak value of the correlation sum is larger than a predetermined threshold value (step 174). If the peak correlation value is greater than the threshold value, a "carrier detect" signal is reported (step 176). It then serves to count the number of zero deltas received that are above the threshold, ie the number of deltas equal to zero.
The "high level zero" counter is incremented (step 178). The receiver is considered to be synchronized if a minimum of two high level zeros are received (step 180). Then the time base is corrected according to the value of N MAX (step 182). After the receivers are synchronized, this shift index value represents the offset of the current counter value from the symbol boundary. The counter is adjusted using the value of N MAX such that each symbol is properly framed, that is, the counter starts counting at the beginning of each symbol. Receiving the rest of the packet then continues using the circular receive mode (step 188).

【0061】 ステップ166に関連して、連続相関ピークが相互の最小デルタシフトの2分
の1以内でない場合、零カウンタはクリアされる(ステップ170)。加えて、
高レベル零カウンタもクリアされる(ステップ168)。受信機は次いで、線形
受信モードを続け、次のUST期間中に最大相関ピークを見つけようとする。
In connection with step 166, the zero counter is cleared (step 170) if the continuous correlation peaks are not within one half of the minimum delta shift of each other. in addition,
The high level zero counter is also cleared (step 168). The receiver then continues in the linear receive mode, trying to find the maximum correlation peak during the next UST period.

【0062】 ピーク値が予め定められたしきい値未満である場合(ステップ174)、零カ
ウンタ値が5より大きいかどうかが検査される(ステップ184)。カウンタの
値が5未満である場合には、高レベル零カウンタはクリアされ(ステップ168
)、受信機は次の最大相関ピークを探索し続ける。零カウンタ値が5より大きい
場合には、これは標準CEBusパケットを受信していることを示し、受信機は
受信機の線形受信モードを使用して標準CEBusの受信に切り替わる(ステッ
プ186)。
If the peak value is less than the predetermined threshold (step 174), then it is checked whether the zero counter value is greater than 5 (step 184). If the value of the counter is less than 5, the high level zero counter is cleared (step 168).
), The receiver continues to search for the next maximum correlation peak. If the zero counter value is greater than 5, this indicates that a standard CEBus packet is being received, and the receiver switches to standard CEBus reception using the receiver's linear receive mode (step 186).

【0063】 本発明の高速実施形態の循環受信モードを示す高レベル流れ図を、図9に示す
。循環受信モードは一般的に、同期後のパケットの部分を受信するために使用さ
れる。第1ステップは、UST内の全ビットの各々の相関ピーク、すなわちシフ
トレジスタ#2 108(図7)の256個のシフトを見つけることである(ス
テップ190)。差分零が検出されると(ステップ192)、零カウンタは1だ
け増分される(ステップ204)。現在の相関ピーク位置から減算された前回の
最大相関ピーク位置の絶対値が最小デルタシフトの2分の1未満、すなわち1/
2(1/2)UST未満である場合、差分零が検出される。ここでnは、プロ
トコルバージョンフィールドが読み取られる前の初期の1シンボル当たりのビッ
ト数、例えば3ビットである。零カウンタの値が5以下である場合には、制御は
ステップ190に戻り、受信機は次の最大相関ピークを探索する(ステップ20
6)。零カウンタの値が5より大きい場合には、標準CEBusバスパケットが
受信されており、受信機は、標準CEBus受信を実行するために線形動作モー
ドに切り換えられる(ステップ208)。
A high level flow chart illustrating the circular receive mode of the high speed embodiment of the present invention is shown in FIG. Circular receive mode is commonly used to receive a portion of a packet after synchronization. The first step is to find the correlation peak for each of all bits in the UST, 256 shifts of shift register # 2 108 (FIG. 7) (step 190). When a zero difference is detected (step 192), the zero counter is incremented by 1 (step 204). The absolute value of the previous maximum correlation peak position subtracted from the current correlation peak position is less than one half of the minimum delta shift, that is, 1 /
If it is less than 2 (1/2 n ) UST, a zero difference is detected. Here, n is the initial number of bits per symbol before the protocol version field is read, for example, 3 bits. If the value of the zero counter is less than or equal to 5, control returns to step 190 and the receiver searches for the next maximum correlation peak (step 20).
6). If the value of the zero counter is greater than 5, then a standard CEBus bus packet has been received and the receiver is switched to a linear mode of operation to perform standard CEBus reception (step 208).

【0064】 2つの相関ピーク間の差の絶対値が最小デルタシフトの2分の1以内でない場
合には、パケットのプロトコルバージョンフィールドが復号される(ステップ1
94)。前述の通り、パケット開始(SOP)フィールドは零回転シフトを有す
る4つのシンボルを含む。受信機はこれらのシンボルを差分的に零として復号す
る。プロトコルバージョンフィールドは非零シフトの単一シンボルであるので、
非零デルタシフトの検出は、プロトコルバージョンフィールドの開始を示す。
If the absolute value of the difference between the two correlation peaks is not within one half of the minimum delta shift, the protocol version field of the packet is decoded (step 1
94). As mentioned above, the Start of Packet (SOP) field contains four symbols with a zero rotation shift. The receiver differentially decodes these symbols as zero. The protocol version field is a single symbol with a non-zero shift, so
Detection of a non-zero delta shift indicates the start of the protocol version field.

【0065】 次に、パケット長およびヘッダ誤り検出符号(HEDC)が読み出される(ス
テップ196)。ヘッダ誤り検出符号が正しい場合(ステップ198)、パケッ
トの残りが読み取られる(ステップ200)。ヘッダ誤り検出符号が正しくない
場合、パケットは無視される(ステップ210)。完全なパケットが受信される
と、パケットの終わりおよびCRC検査の状態の通知が提供される(ステップ2
02)。
Next, the packet length and the header error detection code (HEDC) are read (step 196). If the header error detection code is correct (step 198), the rest of the packet is read (step 200). If the header error detection code is incorrect, the packet is ignored (step 210). When a complete packet is received, an indication of the end of packet and CRC check status is provided (step 2).
02).

【0066】 本発明の線形追跡補正方法を示す高レベル流れ図を図10に示す。前述の通り
、追跡補正は線形モード追跡補正回路118(図7)によって実行される。チャ
ープ長から現在の受信シフトインデックス(Nによって表わされる)を引いた値
が予め定められたしきい値未満である場合(ステップ220)、時間値ΔTは好
ましくはチャープ長の10%に設定される(ステップ222)。モジューロ−チ
ャープ長を計数するカウンタ116(図7)は、このΔT値を用いて修正される
(ステップ226)。特に、カウンタの上限はΔTに従って調整される。加えて
、最後の正および負の最大相関シフト位置も、ΔT値に従って訂正される(ステ
ップ228)。現在のシフトインデックスから減算されたチャープ長が予め定め
られたしきい値より大きいか等しい場合、ΔTは零に設定され、カウンタは修正
されない(ステップ224)。
A high level flow chart illustrating the linear tracking correction method of the present invention is shown in FIG. As mentioned above, the tracking correction is performed by the linear mode tracking correction circuit 118 (FIG. 7). If the chirp length minus the current receive shift index (represented by N) is less than a predetermined threshold (step 220), the time value ΔT is preferably set to 10% of the chirp length. (Step 222). The counter 116 (FIG. 7), which counts the modulo-chirp length, is modified with this ΔT value (step 226). In particular, the upper limit of the counter is adjusted according to ΔT. In addition, the last positive and negative maximum correlation shift positions are also corrected according to the ΔT value (step 228). If the chirp length subtracted from the current shift index is greater than or equal to the predetermined threshold, then ΔT is set to zero and the counter is unmodified (step 224).

【0067】 本発明のスペクトラム拡散通信システムの第2または高信頼実施形態について
、今からさらに詳しく説明しよう。高信頼実施形態は、複数の単一USTチャー
プを組み合わせて単一スーパチャープを生成することによって、より高レベルの
信頼性を達成する。例えば、8個の100マイクロ秒のUST期間を組み合わせ
て、800マイクロ秒のスーパUST期間を形成することができる。次いでこの
スーパチャープに、上述した高速実施形態の各個別シンボルに対してと同様に、
差分符号シフトキーイング(DCSK)を施す。
The second or reliable embodiment of the spread spectrum communication system of the present invention will now be described in more detail. The trusted embodiment achieves a higher level of reliability by combining multiple single UST chirps to produce a single superchirp. For example, eight 100 microsecond UST periods can be combined to form an 800 microsecond super UST period. Then, in this super chirp, as for each individual symbol in the fast embodiment described above,
Differential code shift keying (DCSK) is applied.

【0068】 高信頼実施形態では、データは循環的に回転するスーパチャープ間の時間シフ
トの形で送信される。ここに提示する例では、各スーパチャープは、長さ800
マイクロ秒のスーパチャープを形成する8個の標準CEBusチャープを含む。
スーパチャープ内の各個別チャープは特定の量ずつ循環的にシフトする。スーパ
チャープ内の各チャープの個々のシフト量は、送信される全てのスーパチャープ
に対して一定である。各チャープのシフトまたは回転の量は、スーパチャープの
自己相関のスプリアスピークが比較的低くなるように選択される。加えて、各個
別チャープのシフトは、スーパチャープが標準CEBusパケットまたは本発明
の高速実施形態を用いて送信されたパケットのパケット開始(SOP)と認識さ
れないように、連続チャープ間のシフトが零から充分に離れるように選択される
In a reliable embodiment, the data is transmitted in the form of time shifts between super-chirps that rotate in a circular fashion. In the example presented here, each superchirp has a length of 800
It contains eight standard CEBus chirps that form a microsecond superchirp.
Each individual chirp within the superchirp shifts cyclically by a specific amount. The individual shift amount of each chirp within the superchirp is constant for all transmitted superchirps. The amount of shift or rotation of each chirp is chosen such that the superchirp autocorrelation spurious peaks are relatively low. In addition, the shift of each individual chirp is such that the shift between successive chirps is from zero so that the superchirp is not perceived as a packet start (SOP) of a standard CEBus packet or a packet sent using the fast embodiment of the invention. Selected to be far enough apart.

【0069】 高速実施形態と同様に、各スーパチャープ内で送信されるビット数が、必要な
シフトインデックスの数を決定する。特定のデータ標本の場合のシフトインデッ
クスの一例を図11に示す。この場合、スーパチャープは下向きの矢印の点から
送信され始める。送信は、波形の終わりで循環され、下向きの矢印の点に戻る。
As with the fast embodiment, the number of bits transmitted within each superchirp determines the number of shift indexes required. FIG. 11 shows an example of the shift index in the case of a specific data sample. In this case, the super chirp starts to be sent from the point of the downward arrow. The transmission is cycled at the end of the waveform, returning to the point of the down arrow.

【0070】 本発明の高信頼実施形態の通信システムのパケット構造は、図3に示した高速
実施形態のそれと同様である。高信頼実施形態のパケット構造はプリアンブル、
パケット開始(SOP)フィールド、プロトコルバージョンフィールド、パケッ
ト長フィールド、ヘッダ誤り検出符号(HEDC)、差分符号シフトデータフィ
ールド、およびCRCフィールドを含む。高信頼実施形態のパケット構造は、高
信頼実施形態のパケット開始フィールドが、零シフトを有する4つの通常のチャ
ープシンボルではなく、零回転シフトを有する4つのスーパチャープシンボルを
含む点で、高速実施形態のそれとは異なる。4つのスーパチャープシンボルは受
信機によって3つの零の差分シフトとして認識される。最後に送信された零の少
なくとも2つ以上が正確に検出されると、受信が可能である。この時点で、受信
機は受信シンボルストリームに同期する。残りのフィールドは、高速実施形態の
パケット構造の対応するフィールドと同様である。
The packet structure of the communication system of the high reliability embodiment of the present invention is similar to that of the high speed embodiment shown in FIG. The packet structure of the reliable embodiment is a preamble,
It includes a packet start (SOP) field, a protocol version field, a packet length field, a header error detection code (HEDC), a differential code shift data field, and a CRC field. The packet structure of the trusted embodiment is a fast embodiment in that the packet start field of the trusted embodiment contains four superchirp symbols with a zero rotation shift, rather than four normal chirp symbols with a zero shift. Different from that. The four superchirp symbols are perceived by the receiver as three zero differential shifts. Receiving is possible if at least two or more of the last transmitted zeros are correctly detected. At this point, the receiver is synchronized with the received symbol stream. The remaining fields are similar to the corresponding fields in the packet structure of the fast embodiment.

【0071】 第2実施形態における追加的信頼性は、受信帯域を2つまたはそれ以上の均等
な大きさの部分帯域に分割することによって達成される。ここに提示する例では
、受信帯域は3つの均等な大きさの部分帯域に分割される。100KHzから4
00KHzまでの周波数に股がるチャープ波形の場合、3つの帯域は例えば10
0〜200KHz,200〜300KHz、および300〜400KHzとする
ことができる。したがって受信機は3つの帯域通過入力フィルタを含む。各帯域
通過フィルタの出力は、各帯域通過フィルタの出力を2進値に変換する1ビット
A/D変換器に入力される。1ビットA/D変換器は比較器とその後に続き適切
な標本化周波数でクロックされる標本化装置とを含むことができる。5.12M
Hzのクロックレートを想定すると、各帯域は320KHzの周波数で標本化さ
れて、Iまたは同相データストリームを形成する。1ビットA/D変換器の出力
はまた、信号を1/4fに等しい量だけ遅延させる遅延ユニットにも入力され
る。値fは各々の通過帯域の復調周波数を表わす。遅延ユニットの出力は標本
化レートfで標本化され、Qまたは直交データストリームを形成する。したが
って、各通過帯域内でQ標本はI標本に対して90度だけ復調周波数が遅延する
。3つの帯域のI標本は標本化後に整列するが、Q標本は帯域依存遅延のため整
列しない。
The additional reliability in the second embodiment is achieved by dividing the reception band into two or more equally sized subbands. In the example presented here, the reception band is divided into three equally sized subbands. 4 from 100 KHz
In the case of a chirp waveform with a frequency up to 00 KHz, the three bands are, for example, 10
It can be 0 to 200 KHz, 200 to 300 KHz, and 300 to 400 KHz. The receiver therefore includes three bandpass input filters. The output of each bandpass filter is input to a 1-bit A / D converter that converts the output of each bandpass filter into a binary value. The 1-bit A / D converter may include a comparator followed by a sampling device clocked at the appropriate sampling frequency. 5.12M
Assuming a clock rate of Hz, each band is sampled at a frequency of 320 KHz to form an I or in-phase data stream. The output of the 1-bit A / D converter is also input to a delay unit which delays the signal by an amount equal to 1 / 4f c . The value f c represents the demodulation frequency of each passband. The output of the delay unit is sampled at the sampling rate f s , forming a Q or quadrature data stream. Therefore, the demodulation frequency of the Q sample is delayed by 90 degrees with respect to the I sample in each pass band. The I samples of the three bands are aligned after sampling, but the Q samples are not aligned due to the band dependent delay.

【0072】 各帯域の復調周波数fは、標本化周波数fの2分の1の倍数であることが
好ましい。標本化周波数が320KHzである場合、したがって、中心周波数を
160KHzの倍数にすることが好ましい。復調周波数は、特定の周波数帯域の
中間に最も近い2より大きいfの倍数となるように選択することができる。こ
こに提示する例では、帯域#1は100〜200KHzの範囲であり、fは1
60Kに選択される。帯域#2は200〜300KHzの範囲であり、fは3
20KHzに選択される。帯域#3は300〜400KHzの範囲であり、f は320KHzとなるように選択される。IおよびQデータストリームの各々の
間の遅延は1/4fに等しく、これは特定の搬送波の90度になる。Iおよび
Qデータストリームは次いで複素テンプレートを用いて複素相関され、実および
虚相関和を出す。これらの和は次いで二乗され、加算されて、最大相関検出器に
入力される。3つの通過帯域全部から最大相関和が決定され、特定のシンボルに
対する受信機の出力を生成するために使用される。
The demodulation frequency f c of each band is preferably a multiple of ½ of the sampling frequency f s . If the sampling frequency is 320 KHz, then it is preferable to have the center frequency be a multiple of 160 KHz. The demodulation frequency can be selected to be a multiple of f s greater than 2 that is closest to the middle of a particular frequency band. In the example presented here, band # 1 is in the range 100-200 KHz, and f c is 1.
60K is selected. Band # 2 is in the range of 200-300 KHz and f c is 3
Selected to 20 KHz. Band # 3 is in the range of 300~400KHz, f c is selected to be 320 kHz. Delay between each of the I and Q data streams is equal to 1 / 4f c, which is at 90 degrees of the particular carrier. The I and Q data streams are then complex-correlated with the complex template to give the real and imaginary correlation sums. These sums are then squared, summed and input to the maximum correlation detector. The maximum correlation sum from all three passbands is determined and used to generate the receiver output for a particular symbol.

【0073】 本発明の高信頼実施形態の送信機部分を示す高レベルブロック図を、図12に
示す。一般的に30で参照される送信機は、差分送信データと対照的に絶対送信
データを生成するのに適している。差分データを送信することが好ましい場合、
積分ステップが要求される。図12に関連して、データはホストから受信される
。ホストは事前にヘッダおよびCRC合計検査を生成して付加する。データは計
算初期インデックスユニット232に入力される。ホストからのデータは、イン
デックスをスーパチャープに計算するために使用されるシフトインデックスを形
成する。このインデックスは、図4の送信機のそれと同様の仕方で計算される。
スーパチャープの長さは各スーパチャープシンボルの可能なシフト数で除算され
、次いでシフトインデックスが乗算される。各スーパチャープが5ビットを送信
する場合、シフトインデックスは0から31までの値を含むことができる。加え
て、ここに提示する例の場合、スーパチャープ長は2048標本と受け取られる
。したがって、初期インデックスは0から2047までの数字を含む。この初期
インデックスは次いでカウンタ234に入力される。カウンタは、3ビット長の
部分とMビット長の部分の2部分に分割された11ビットのモジュロ2048カ
ウンタである。Mはこの場合8に等しい。3ビット部分はスーパチャープシンボ
ルを形成する8チャープ期間に対応する。上位3ビットは、スーパチャープ内の
各々の個別チャープの始点または初期シフトインデックスに対応するMビット値
を出力するように機能するインデックスROM36に入力される。これらの8個
の初期シフトインデックスは、送信される全てのシンボルに対して先験的に選択
され、スーパチャープの自己相関を最大にするように選択される。インデックス
ROMによって出力されるMビットは、加算器237によってカウンタ234か
らのM個の有意ビットと加算される。加算器237はこれらの2つの値を、スー
パチャープを構成する各々の個別チャープのチャープ長、この場合は256を法
として、一つに加算される。加算器の出力は、加算器237によって出力される
8ビットを使用してアドレス指定されるチャープ標本ROM238に入力される
。チャープ標本ROMの出力はD/A変換器240によってアナログに変換され
、帯域通過フィルタ(BPF)241によって濾波され、出力増幅器242によ
って増幅される。増幅器の出力は送信出力信号を形成する。
A high level block diagram illustrating the transmitter portion of a trusted embodiment of the present invention is shown in FIG. The transmitter, generally referred to at 30, is suitable for generating absolute transmitted data as opposed to differential transmitted data. If it is preferable to send difference data,
An integration step is required. With reference to FIG. 12, data is received from the host. The host generates and adds header and CRC total check in advance. The data is input to the calculation initial index unit 232. The data from the host forms the shift index that is used to compute the index super-chirp. This index is calculated in a similar manner to that of the transmitter of FIG.
The length of the superchirp is divided by the number of possible shifts for each superchirp symbol and then multiplied by the shift index. If each superchirp sends 5 bits, the shift index can include values from 0 to 31. In addition, for the example presented here, the superchirp length is taken to be 2048 samples. Therefore, the initial index includes the numbers 0 to 2047. This initial index is then input to the counter 234. The counter is an 11-bit modulo 2048 counter divided into two parts, a 3-bit length part and an M-bit length part. M is equal to 8 in this case. The 3-bit portion corresponds to 8 chirp periods forming a super chirp symbol. The upper 3 bits are input to the index ROM 36 which functions to output the M-bit value corresponding to the starting point or initial shift index of each individual chirp in the superchirp. These eight initial shift indices are selected a priori for all transmitted symbols and selected to maximize the superchirp autocorrelation. The M bits output by the index ROM are added by adder 237 with the M significant bits from counter 234. The adder 237 adds these two values together, modulo the chirp length of each individual chirp comprising the superchirp, in this case 256. The output of the adder enters the chirp sample ROM 238 which is addressed using the 8 bits output by adder 237. The output of the chirp sample ROM is converted to analog by a D / A converter 240, filtered by a bandpass filter (BPF) 241, and amplified by an output amplifier 242. The output of the amplifier forms the transmit output signal.

【0074】 スーパチャープは、標準CEBusシステムとの互換性が得られるように8個
のチャープを用いて構成される。しかし、唯一の要求事項は、シンボル長が高速
実施形態で使用されるものより長いことである。したがって、スーパチャープは
代替的に、シンボル長全体にわたる単一チャープを含むことができる。より長い
長さのチャープを使用すると、シンボル長の増加およびそれに対応してより正確
な相関のため、より高い信頼性が得られる。加えて、より高い信頼性は、受信機
で複数の帯域幅を利用することからも達成される。送信の信頼性を高めるために
、受信機はこれらの技術の1つだけを利用するか、あるいは組み合わせて利用し
て構成することができる。
The super chirp is constructed with 8 chirps for compatibility with the standard CEBus system. However, the only requirement is that the symbol length be longer than that used in the fast embodiment. Thus, the superchirp may alternatively include a single chirp over the entire symbol length. The use of longer length chirps provides higher reliability due to the increased symbol length and correspondingly more accurate correlation. In addition, higher reliability is also achieved by utilizing multiple bandwidths at the receiver. To increase the reliability of the transmission, the receiver can be configured to utilize only one of these techniques, or a combination.

【0075】 余分な非データシンボルを有する差分データまたは絶対データを送信するのに
適した本発明の高信頼実施形態の送信機部分を示す高レベルブロック図を、図1
3に示す。一般的に250で参照される図13の送信機は、差分器252および
積分器262の追加を除いては、図12に示したものと同様である。
A high-level block diagram showing the transmitter portion of a reliable embodiment of the invention suitable for transmitting differential or absolute data with extra non-data symbols is shown in FIG.
3 shows. The transmitter of FIG. 13, generally referenced 250, is similar to that shown in FIG. 12, except for the addition of a differencer 252 and an integrator 262.

【0076】 図13に示す送信機250は、絶対送信モードを使用してデータを送信する。
このモードでは、全てのシンボル、例えば2個のシンボルが、差分または積分
無しで直接送信される。UST内の各スーパチャープに対する回転シフトインデ
ックスを直接決定するために、各5ビットシンボルが使用される。したがって、
受信機は差分データ復号器によって生成されるデータシフトを積分するように機
能する積分器を含む。代替的に追加の送受信モードが可能である。例えば、送信
機は差分モードで使用することができ、それによって送信機はデータを送信する
前にスーパチャープ長を法としてデータを積分する。したがって、受信機は適切
に受信するための受信データを差分しなければならない。しかし、この場合、積
分器は必要ない。別の代替例では、データは最初に送信機のシフトインデックス
の数を法として差分され、符号化され、次いでチャープ標本ROMに付与される
前に積分される。したがって、受信機は最初にデータを差分し、差分器の出力を
復号し、最後に復号器の出力を積分して受信機の出力を形成する。
The transmitter 250 shown in FIG. 13 transmits data using the absolute transmission mode.
In this mode, all symbols, eg 2 n symbols, are transmitted directly without difference or integration. Each 5-bit symbol is used to directly determine the rotational shift index for each superchirp in the UST. Therefore,
The receiver includes an integrator that functions to integrate the data shift produced by the differential data decoder. Alternatively, additional transmit and receive modes are possible. For example, the transmitter can be used in differential mode, whereby the transmitter integrates the data modulo the superchirp length before transmitting the data. Therefore, the receiver has to differ the received data to receive properly. However, in this case no integrator is needed. In another alternative, the data is first subtracted modulo the number of transmitter shift indices, encoded, and then integrated before being applied to the chirp sample ROM. Therefore, the receiver first subtracts the data, decodes the differencer output, and finally integrates the decoder output to form the receiver output.

【0077】 この最後の代替例は、データシンボルのセット内にない余分のシンボルに加え
て、データシンボル(2または任意のその他の数)を符号化するために使用す
ることができる。ここで提示する5ビットの例では、これは32を超えるシンボ
ル総数を送信することを可能にし、シンボルの一部は非データシンボルである。
これを達成するには、スーパチャープシンボル時間は、余分の非データシンボル
を収容するために32を超える数のシフトインデックスに分割される。
This last alternative can be used to encode data symbols (2 n or any other number) in addition to the extra symbols not in the set of data symbols. In the 5-bit example presented here, this allows the total number of symbols to exceed 32, some of which are non-data symbols.
To achieve this, the superchirp symbol time is divided into more than 32 shift indexes to accommodate the extra non-data symbols.

【0078】 差分送信モードを使用してデータを送信するために、任意選択的差分器252
は要求されない。ホストは、シフトインデックスとして働くデータを計算初期イ
ンデックスユニット260に提供する。スーパチャープシンボル内のシフトイン
デックスが計算され、加算器264および遅延ユニット266を含む積分器26
2に入力される。加算器264はモジュロ2、すなわちモジュロ32を加算す
る。加算器の出力は遅延され、計算初期インデックスユニット260の出力と加
算される。積分器の出力は、図12に示した送信機のカウンタと同様に機能する
カウンタ268に入力される。チャープ標本ROM274、D/A変換器276
、帯域通過フィルタ277、および出力増幅器278は、図12に示した送信機
の対応品と同様に機能する。
An optional differencer 252 for transmitting data using the difference transmission mode.
Is not required. The host provides the computational initial index unit 260 with data that acts as a shift index. The shift index within the superchirp symbol is calculated and includes an integrator 26 including an adder 264 and a delay unit 266.
Entered in 2. The adder 264 adds modulo 2 n , that is, modulo 32. The output of the adder is delayed and added with the output of the calculation initial index unit 260. The output of the integrator is input to a counter 268 which functions similarly to the transmitter counter shown in FIG. Chirp sample ROM 274, D / A converter 276
, Bandpass filter 277, and output amplifier 278 function similarly to their transmitter counterparts shown in FIG.

【0079】 送信機および受信機の対が差分モードで使用される場合、初期インデックスデ
ータをカウンタ268に付与する前に積分器262で積分する必要がある。差分
モードでは、受信機は最大相関和検出器によって出力されるシフトインデックス
を差分することだけが必要である。シンボルセットが2より多くのシンボルを
含む場合、差分器252が必要である。ホストからのデータは遅延ユニット25
4に入り、加算器256によってホストから受け取った現在のデータから減算さ
れる。データシンボルの数すなわち32を法として加算された加算器の出力は、
データ符号器258に出力される。データ符号器は2個のデータシンボルを特
定のセットのシフトインデックスにマップする。シンボル符号化セットが非デー
タシンボルを含む場合、データ符号器が要求される。例えば、符号化セットは、
様々な目的に使用される余分の非データシンボルに加えて2個のデータシンボ
ルを含むことができる。
If the transmitter and receiver pairs are used in differential mode, the initial index data needs to be integrated by integrator 262 before being applied to counter 268. In differential mode, the receiver only needs to differ the shift index output by the maximum correlation sum detector. If the symbol set contains more than 2 n symbols, then the differencer 252 is needed. Data from the host is the delay unit 25
4 and is subtracted by adder 256 from the current data received from the host. The output of the adder added modulo the number of data symbols, 32, is
It is output to the data encoder 258. The data encoder maps 2 n data symbols to a particular set of shift indices. A data encoder is required if the symbol coding set contains non-data symbols. For example, the encoding set is
It may include 2 n data symbols in addition to the extra non-data symbols used for various purposes.

【0080】 シフトインデックスは、積分器に入力される初期インデックスを計算するため
に使用される。積分器の出力は遅延ユニット266によって遅延され、加算器2
64によって初期インデックスに加算される。加算器はスーパチャープの長さを
法として2つの量を加算する。カウンタ268、インデックスROM270、加
算器272、チャープ標本ROM274、D/A変換器276、フィルタ277
、および出力増幅器は、図12に示した送信機の対応品と同様に作動する。
The shift index is used to calculate the initial index input to the integrator. The output of the integrator is delayed by delay unit 266 and added by adder 2
It is added to the initial index by 64. The adder adds the two quantities modulo the length of the superchirp. Counter 268, index ROM 270, adder 272, chirp sample ROM 274, D / A converter 276, filter 277.
, And the output amplifier operates similarly to the transmitter counterpart shown in FIG.

【0081】 本発明の高信頼実施形態の受信機部分を示す高レベルブロック図を、図14A
、14Bおよび14Cに示す。前述の通り、受信機は帯域#1、帯域#2、およ
び帯域#3とラベル付けされた3つの通過帯域に分割される。受信信号は、帯域
#1の周波数範囲を対象とする帯域通過フィルタ(BPF)282、帯域#2の
周波数範囲を対象とする帯域通過フィルタ292、および帯域#3の周波数範囲
を対象とする帯域通過フィルタ296に入力される。100〜400KHzの範
囲のチャープパターンの場合、帯域#1は100〜200KHzの通過帯域を持
ち、帯域#2は200〜300KHzの通過帯域を持ち、帯域#3は300〜4
00KHzの通過帯域を持つ。
A high-level block diagram showing the receiver portion of a trusted embodiment of the present invention is shown in FIG. 14A.
, 14B and 14C. As mentioned above, the receiver is divided into three pass bands, labeled band # 1, band # 2, and band # 3. The received signal has a band pass filter (BPF) 282 that covers the frequency range of band # 1, a band pass filter 292 that covers the frequency range of band # 2, and a band pass that covers the frequency range of band # 3. It is input to the filter 296. In the case of the chirp pattern in the range of 100 to 400 KHz, band # 1 has a pass band of 100 to 200 KHz, band # 2 has a pass band of 200 to 300 KHz, and band # 3 is 300 to 4
It has a pass band of 00 KHz.

【0082】 代替的実施形態は、帯域の数が2またはそれ以上である限り、信頼性の向上を
達成するために、様々な数の帯域を使用することができる。3つの帯域の場合、
帯域の2つは雑音で汚損して受信できないことがあり得るが、残りの帯域の受信
機の論理は依然として正しいデータを出力することができる。加えて、受信信号
を3つの帯域に分割することは、受信機が位相ひずみに対しより高いイミュニテ
ィを持つようになるという利点を有する。各帯域が処理できるひずみの量は変化
しないが、3つの帯域が共に働くことは、受信機が処理しかつ依然として適切に
受信することのできる位相ひずみの量を増加することに貢献する。
Alternative embodiments may use different numbers of bands to achieve improved reliability, as long as the number of bands is two or more. For three bands,
Two of the bands may be corrupted by noise and cannot be received, but the logic of the receiver in the remaining bands can still output correct data. In addition, splitting the received signal into three bands has the advantage that the receiver has a higher immunity to phase distortion. Although the amount of distortion each band can handle is unchanged, the working of the three bands together contributes to increasing the amount of phase distortion the receiver can handle and still receive properly.

【0083】 帯域#1の帯域通過フィルタ282の出力は1ビットA/D変換器284に入
力される。帯域#2の帯域通過フィルタ292の出力は1ビットA/D変換器2
94に入力される。同様に、帯域#3の帯域通過フィルタ296の出力は1ビッ
トA/D変換器298に入力される。1ビットA/D変換器の各々の出力は受信
機サブユニットに入力される。特に、1ビットA/D変換器の各々の出力は受信
機サブユニットまたはすなわち帯域#1、帯域#2、帯域#3の各々のための受
信機論理回路322、324、326に入力される。各々の帯域用の受信機論理
回路は同一回路機構を含み、したがって分かりやすくするために、図14Aには
帯域#1用の受信機論理回路だけを示す。
The output of the band pass filter 282 of band # 1 is input to the 1-bit A / D converter 284. The output of the band pass filter 292 of band # 2 is the 1-bit A / D converter 2
It is input to 94. Similarly, the output of the band pass filter 296 of band # 3 is input to the 1-bit A / D converter 298. The output of each 1-bit A / D converter is input to the receiver subunit. In particular, the output of each 1-bit A / D converter is input to the receiver sub-units or receiver logic 322, 324, 326 for each of band # 1, band # 2, band # 3. The receiver logic for each band includes the same circuitry, and therefore only the receiver logic for band # 1 is shown in FIG. 14A for clarity.

【0084】 図14A、14B、および14Cの受信機の動作は、実相関ではなく複素相関
を実行するために追加回路機構が追加されていることを除き、図7Aおよび7B
に示した受信機と同様である。A/D変換器284の出力は標本化装置288に
よって標本化周波数fで標本化され、Iデータストリームを形成する。A/D
変換器284の出力もまた、遅延回路286によって1/4fの期間遅延され
た後、標本化装置290によって標本化周波数fで標本化される。標本化装置
の出力は90度の直交Qビットストリームを形成する。
The operation of the receiver of FIGS. 14A, 14B, and 14C is similar to that of FIGS. 7A and 7B, except that additional circuitry has been added to perform complex correlation rather than real correlation.
It is similar to the receiver shown in. The output of A / D converter 284 is sampled at sampling frequency f S by sampling device 288 to form an I data stream. A / D
The output of the converter 284 is also sampled at the sampling frequency f S by the sampling device 290 after being delayed by a delay circuit 286 for a period of 1/4 f c . The output of the sampler forms a 90 degree quadrature Q bit stream.

【0085】 IおよびQデータストリームは各々、別個のセットのシフトレジスタに入力さ
れる。Iビットストリームまたは同相ビットストリームは、シフトレジスタ#1
300およびマルチプレクサ308の2つの入力のうちの1つに入力される。
マルチプレクサ308の出力は、シフトレジスタ#2 302の直列入力に入力
される。シフトレジスタ#2の直列出力は、マルチプレクサ308への第2入力
を形成する。
The I and Q data streams are each input to a separate set of shift registers. The shift register # 1 is used for the I bit stream or the in-phase bit stream.
It is input to one of the two inputs of 300 and multiplexer 308.
The output of the multiplexer 308 is input to the serial input of the shift register # 2 302. The serial output of shift register # 2 forms the second input to multiplexer 308.

【0086】 同様に、Qまたは位相外れビットストリームは、シフトレジスタ#1 304
およびマルチプレクサ310の2つの入力のうちの1つに入力される。マルチプ
レクサの出力はシフトレジスタ#2 306の直列入力に入力される。シフトレ
ジスタ#2の直列出力は循環し、マルチプレクサ310の第2入力を形成する。
線形/循環制御信号はマルチプレクサ308、310への選択入力を形成する。
IおよびQチャネル用の両方のセットのシフトレジスタは、図7Aおよび7Bに
示した受信機のそれと同様に作動する。
Similarly, the Q or out-of-phase bitstream is shifted register # 1 304
And to one of the two inputs of multiplexer 310. The output of the multiplexer is input to the serial input of shift register # 2 306. The serial output of shift register # 2 circulates and forms the second input of multiplexer 310.
The linear / circular control signal forms the select input to multiplexers 308, 310.
Both sets of shift registers for the I and Q channels operate similarly to that of the receiver shown in FIGS. 7A and 7B.

【0087】 この実施形態のシフトレジスタのサイズは256ビット長であることに注意さ
れたい。各シフトレジスタは、1スーパチャープの等価物または8つのUSTの
長さに及ぶチャープを保持する。シフトレジスタ#2からの256ビットのI値
および256ビットのQ値は、複素相関器312に入力される。複素相関器は、
複素入力I+jQに複素テンプレートM+jMを乗算して次式を生成するよ
うに機能する。 複素相関器の出力=(I+jQ)×(M−jM) =(I・M+Q・M)+j(−I・M+Q・M) =(Re)+j(Im) 相関器によって実行される複素乗算の結果、各々9ビット幅の実和および虚和
が得られる。実相関和は次いで二乗関数数314によって二乗され、虚相関和は
二乗関数316によって二乗される。実和および虚和の二乗は次いで、加算器3
18によって加算される。加算器318の出力は、帯域#1の受信論理回路の出
力を形成する。同様に、帯域#2および#3の受信論理回路機構は同様の出力を
生成する。3つの相関和出力は次いで加算器320によって加算される。加算器
320の出力は次いで最大相関検出器382入力される。
Note that the size of the shift register in this embodiment is 256 bits long. Each shift register holds the equivalent of one super-chirp or a chirp that spans eight USTs. The 256-bit I value and the 256-bit Q value from the shift register # 2 are input to the complex correlator 312. The complex correlator is
It functions to multiply the complex input I + jQ by the complex template M i + jM q to produce: Output of complex correlator = (I + jQ) × (M i −jM q ) = (I · M i + Q · M q ) + j (−I · M q + Q · M i ) = (Re) + j (Im) correlator The result of the complex multiplication performed by is the real and imaginary sums, each 9 bits wide. The real correlation sum is then squared by the square function number 314 and the imaginary correlation sum is squared by the square function 316. The square of the real sum and the imaginary sum is then added by the adder 3
18 is added. The output of adder 318 forms the output of the receive logic for band # 1. Similarly, receive logic in bands # 2 and # 3 produce similar outputs. The three correlation sum outputs are then added by adder 320. The output of the adder 320 is then input to the maximum correlation detector 382.

【0088】 図14Cに示す受信機の残りは、高信頼実施形態では正のインデックスおよび
正の相関和だけが利用されることを除き、図7Aおよび7Bの高速実施形態に関
連して説明した受信機と同様に作動する。最大相関を生成するインデックスN OS は、加算器342、遅延ユニット344、および加算器346を含む差分器
に入力される。0から255の範囲内の差分シフトインデックスの出力は、丸め
関数348によって最近シフト値に丸められる。丸められたシフト値は次いで、
シフトインデックス値を原データ標本範囲内の値、この場合は0から31の範囲
内の数字に復号する差分データ復号器350に入力される。差分復号器の出力は
差分データ値であるので、それは受信機によって出力される前に積分しなければ
ならない。加算器354および遅延ユニット356を含む積分器は、差分データ
値を積分して受信出力データを生成するように機能する。
The remainder of the receiver shown in FIG. 14C is the reception described in connection with the fast embodiment of FIGS. 7A and 7B, except that only the positive index and positive correlation sum are utilized in the reliable embodiment. Works like a machine. The index N P OS that produces the maximum correlation is input to a differencer including an adder 342, a delay unit 344, and an adder 346. The output of the differential shift index in the range 0 to 255 is rounded to the nearest shift value by the rounding function 348. The rounded shift value is then
It is input to the differential data decoder 350 which decodes the shift index value into a value within the original data sample range, in this case a number within the range 0 to 31. Since the output of the differential decoder is the differential data value, it must be integrated before it is output by the receiver. An integrator that includes adder 354 and delay unit 356 functions to integrate the difference data values to produce received output data.

【0089】 高速実施形態の受信機と同様に、IおよびQデータ値は+1または−1のいず
れかを含むことができ、これはデジタル2進数で単一ビットすなわち0または1
で表わすことができる。加えて、複素テンプレートの成分MおよびMは、+
1、−1、または0のいずれかとすることができる。+1または−1による乗積
はXOR関数を用いて実行され、0による乗積はその特定のタップをシフトレジ
スタに接続しないことによって実行される。このようにしてタップを除去するこ
とによって0による乗算を実行することは、性能を向上するだけでなく、かなり
のハードウェアの節約にもなる。この技術により、当初のシフトレジスタタップ
の約3分の1だけを接続してその後合計するだけで済む。
Similar to the receiver in the high speed embodiment, the I and Q data values can include either +1 or -1, which is a digital binary single bit or 0 or 1.
Can be expressed as In addition, the components M i and M q of the complex template are +
It can be either 1, -1, or 0. The multiplication by +1 or -1 is performed using the XOR function, and the multiplication by 0 is performed by not connecting that particular tap to the shift register. Performing a multiplication by 0 by removing taps in this way not only improves performance, but also saves considerable hardware. With this technique, only about one third of the original shift register taps need to be connected and then summed.

【0090】 複素相関器の複素テンプレートは、最初にスーパチャープを帯域通過フィルタ
の各々に通過させることによって計算される。各々の帯域通過フィルタの出力は
次いで標本化され、IおよびQデータストリームを生成する。各標本は次いで+
1、−1、および0の3つのレベルに量子化される。標本の絶対値が特定のしき
い値より低い場合、それは0に量子化される。そうでなければ、符号が検査され
、正符号は「1」として符号化され、負符号は「0」になる。この同じ技術を使
用して、図7Aおよび7Bに示した受信機のテンプレートを生成することができ
る。
The complex template of the complex correlator is calculated by first passing the superchirp through each of the bandpass filters. The output of each bandpass filter is then sampled to produce I and Q data streams. Each sample is then +
It is quantized into three levels: 1, -1, and 0. If the absolute value of the sample is below a certain threshold, it is quantized to zero. Otherwise, the sign is checked, the positive sign is encoded as "1" and the negative sign is "0". This same technique can be used to generate the template of the receiver shown in Figures 7A and 7B.

【0091】 受信機の分解能をさらに高めるために、補間を利用することができる。これは
、実および虚出力相関和が二乗される前に、補間器を複素相関器312の出力に
配置することによって達成することができる。補間器は、中間値を発生すること
によって標本化レートを事実上2倍にする。補間値は、各連続対の数字を加算し
、0.5など適切な定数を乗算することによって計算することができる。0.6
25の乗算は、補間関数のsinx/xまたは同期形の近似を達成するために有
用である。補間器の出力はその後二乗され、加算される。
Interpolation can be used to further increase the resolution of the receiver. This can be accomplished by placing an interpolator at the output of complex correlator 312 before the real and imaginary output correlation sums are squared. The interpolator effectively doubles the sampling rate by producing an intermediate value. The interpolated value can be calculated by adding each consecutive pair of numbers and multiplying by a suitable constant, such as 0.5. 0.6
A multiplication of 25 is useful to achieve a sinx / x or synchronous type approximation of the interpolation function. The output of the interpolator is then squared and added.

【0092】 補間を使用すると、より低い標本化レートを使用することが可能になる。例え
ば、補間を使用すると、標本化レートを320KHzから160KHzに低減す
ることができる。それに対応して、3つの帯域の各々についての復調周波数f を、標本化レートfの2分の1の倍数またはより好適な倍数である80KHz
に変更することができる。したがって、帯域#1の中心周波数は160KHzに
することができ、帯域帯域#2の中心周波数は240KHzにすることができ、
帯域帯域#3の中心周波数は320KHzにすることができる。
The use of interpolation allows the use of lower sampling rates. For example, interpolation can be used to reduce the sampling rate from 320 KHz to 160 KHz. Correspondingly, the demodulation frequency f c for each of the three bands is a multiple of one half of the sampling rate f s or a more preferred multiple of 80 KHz.
Can be changed to Therefore, the center frequency of band # 1 can be 160 KHz, the center frequency of band # 2 can be 240 KHz,
Band Center frequency of band # 3 can be 320 KHz.

【0093】 受信機は、プリアンブルリスニングモードで動作を開始する。受信機は複素相
関の最大絶対値を計算する。加えて、差分シフトおよび相関和しきい値も検査さ
れる。2つの連続零シフトが検出されると、「搬送波検出」が報告される。次い
で標本化ウィンドウが同期化され、循環相関器を使用してパケットの残りが復号
される。
The receiver starts operating in preamble listening mode. The receiver calculates the maximum absolute value of the complex correlation. In addition, the differential shift and correlation sum thresholds are also checked. When two consecutive zero shifts are detected, "carrier detected" is reported. The sampling windows are then synchronized and the rest of the packet is decoded using a circular correlator.

【0094】 本発明の高信頼実施形態のプリアンブルおよび同期受信方法を示す高レベル流
れ図を、図15に示す。最初に、全てのフラッグおよびカウンタがリセットされ
る(ステップ360)。次いで相関器の線形動作モードが設定される(ステップ
362)。受信データビットは、スーパチャープすなわち8USTの最大相関が
見つかるまで、シフトレジスタ#2内にシフトされる(ステップ364)。最大
相関ピークが見つかると、受信機は次の最大相関ピークを探索する。差分零が検
出されると(ステップ368)、零カウンタが増分される(ステップ372)。
連続相関ピーク間の差の絶対値が最小デルタシフトの2分の1未満、すなわち1
/2(1/2)UST未満である場合、差分零が検出される。ここでnは、プ
ロトコルバージョンフィールドが読み取られる前の、最初の1シンボル当たりの
ビット数、例えば3ビットである。相関和のピーク値が予め定められたしきい値
より大きいかどうかも検査される(ステップ374)。相関和のピーク値がしき
い値より大きい場合、零カウンタの値が2より大きくあるいは等しいかどうかが
検査される(ステップ378)。零カウンタ値が2より大きくあるいは等しい場
合には、図14Cの線形モード追跡補正回路336を使用して、線形モード追跡
が訂正される(ステップ380)。次いで、循環受信モードを使用してパケット
の残りの受信が続く(ステップ382)。相関和のピーク値がしきい値より大き
くない場合、零カウンタの値が5より大きいかどうかが決定される(ステップ3
76)。大きくない場合、制御はステップ360に渡され、プロセスが再び開始
される。それが5より大きければ、受信機は零が受信されなくなるまで受信し続
ける(ステップ384)。
A high level flow chart illustrating the preamble and synchronous reception method of the reliable embodiment of the present invention is shown in FIG. First, all flags and counters are reset (step 360). The linear operating mode of the correlator is then set (step 362). The received data bits are shifted into shift register # 2 (step 364) until the superchirp or 8 UST maximum correlation is found. When the maximum correlation peak is found, the receiver searches for the next maximum correlation peak. When a zero difference is detected (step 368), the zero counter is incremented (step 372).
The absolute value of the difference between consecutive correlation peaks is less than half the minimum delta shift, ie 1
If it is less than / 2 (1/2 n ) UST, a zero difference is detected. Where n is the initial number of bits per symbol, for example 3 bits, before the protocol version field is read. It is also checked whether the peak value of the correlation sum is larger than a predetermined threshold value (step 374). If the peak value of the correlation sum is greater than the threshold value, then it is checked whether the value of the zero counter is greater than or equal to 2 (step 378). If the zero counter value is greater than or equal to 2, the linear mode tracking correction circuit 336 of FIG. 14C is used to correct the linear mode tracking (step 380). The rest of the packet is then received using the circular receive mode (step 382). If the peak value of the correlation sum is not greater than the threshold value, then it is determined whether the value of the zero counter is greater than 5 (step 3).
76). If not, control is passed to step 360 and the process begins again. If it is greater than 5, the receiver continues to receive zeroes (step 384).

【0095】 ステップ368で、連続相関ピーク間の差が1ビット時間の2分の1より大き
いか等しい場合、零カウンタはクリアされ(ステップ370)、制御はステップ
360に渡される。
At step 368, if the difference between successive correlation peaks is greater than or equal to one half of a bit time, then the zero counter is cleared (step 370) and control is passed to step 360.

【0096】 パケットの残りを受信するために使用される、本発明の高信頼実施形態の循環
モードの受信方法を示す高レベル流れ図を、図16に示す。第1ステップで、ス
ーパチャープ内の各ビットに対して、すなわちシフトレジスタ#2 302、3
06の256のシフトに対して、相関ピークを見つける(図14C)(ステップ
390)。差分零が検出されると(ステップ392)、零カウンタが1だけ増分
される(ステップ394)。今回の相関ピークから前回の最大相関ピークを引い
た絶対値がビット時間の2分の1未満、すなわち1/2(1/2)UST未満
である場合、差分零が検出される。ここでnは、プロトコルバージョンフィール
ドが読み取られる前の最初の1シンボル当たりのビット数、例えば3ビットであ
る。零カウンタの値が5より大きくない場合には、制御はステップ390に戻り
、受信機は次の最大相関ピークを探索する(ステップ400)。零カウンタの値
が5より大きい場合には、受信機は零が受信されなくなるまで待ち、制御はステ
ップ390に戻る(ステップ402)。
A high level flow chart illustrating a method of receiving in circular mode in a reliable embodiment of the present invention used to receive the rest of the packet is shown in FIG. In the first step, for each bit in the superchirp, namely shift register # 2 302,3
For the 256 shifts of 06, find the correlation peak (FIG. 14C) (step 390). When a zero difference is detected (step 392), the zero counter is incremented by 1 (step 394). If the absolute value obtained by subtracting the previous maximum correlation peak from the current correlation peak is less than half the bit time, that is, less than 1/2 (1/2 n ) UST, zero difference is detected. Where n is the initial number of bits per symbol before the protocol version field is read, eg 3 bits. If the value of the zero counter is not greater than 5, control returns to step 390 and the receiver searches for the next maximum correlation peak (step 400). If the value of the zero counter is greater than 5, then the receiver waits until no zero is received and control returns to step 390 (step 402).

【0097】 2つの相関ピーク間の差の絶対値が最大デルタ時間の2分の1以内でない場合
には、パケットのプロトコルバージョンフィールドが検出される(ステップ39
6)。上述した通り、パケット開始(SOP)フィールドは4つの同一シンボル
を含み、それは零シフトを有する非回転スーパチャープであることが好ましい。
受信機はこれらのシンボルを差分的に零として復号する。プロトコルバージョン
フィールドは非零シフトの単一シンボルであるので、非零デルタシフトの検出は
、プロトコルバージョンフィールドの開始を示す。プロトコルバージョンが復号
されると、シフト感受性はそれに従って設定される(ステップ398)。
If the absolute value of the difference between the two correlation peaks is not within one half of the maximum delta time, the protocol version field of the packet is detected (step 39).
6). As mentioned above, the Start of Packet (SOP) field contains four identical symbols, which are preferably non-rotating superchirps with zero shift.
The receiver differentially decodes these symbols as zero. The detection of a non-zero delta shift indicates the start of the protocol version field, since the protocol version field is a single symbol with a non-zero shift. Once the protocol version is decoded, the shift sensitivity is set accordingly (step 398).

【0098】 次に、パケット長およびヘッダ誤り検出符号(HEDC)が読み取られる(ス
テップ404)。ヘッダ誤り検出符号が正しい場合(ステップ406)、パケッ
トの残りが読み取られる(ステップ408)。ヘッダ誤り検出符号が正しくない
場合には、パケットは無視される(ステップ412)。パケットの残りが読み取
られると(ステップ408)、パケットの終わりおよびCRC検査の状態が通知
される(ステップ412)。
Next, the packet length and the header error detection code (HEDC) are read (step 404). If the header error detection code is correct (step 406), the rest of the packet is read (step 408). If the header error detection code is incorrect, the packet is ignored (step 412). When the rest of the packet is read (step 408), the end of packet and CRC check status is signaled (step 412).

【0099】 本発明を限定された数の実施形態に関連して説明したが、本発明の多くの変化
、変形、およびその他の適用が可能であることは理解されるであろう。
Although the present invention has been described with reference to a limited number of embodiments, it will be appreciated that many variations, modifications, and other applications of the invention are possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明のスペクトラム拡散通信システムに使用するのに適したチャープ波形を
示す。
FIG. 1 shows a chirp waveform suitable for use in the spread spectrum communication system of the present invention.

【図2】 送信されるデータを表わす量だけ各チャープパターンを回転することによって
生成される標本シンボルストリームの波形を示す。
FIG. 2 shows a waveform of a sample symbol stream generated by rotating each chirp pattern by an amount representative of the data to be transmitted.

【図3】 本発明のデータ通信プロトコルのパケット構造を示す。[Figure 3]   1 shows a packet structure of a data communication protocol of the present invention.

【図4】 本発明の第1実施形態の送信機部分を示す高レベルブロック図である。[Figure 4]   FIG. 3 is a high level block diagram showing a transmitter portion of the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第1実施形態の受信機部分を示す高レベルブロック図である。[Figure 5]   FIG. 3 is a high-level block diagram showing a receiver part of the first embodiment of the present invention.

【図6】 差分データまたは特別非データシンボルを有する絶対データを送信するのに適
した本発明の第1実施形態の送信機部分を示す高レベルブロック図である。
FIG. 6 is a high level block diagram showing the transmitter portion of the first embodiment of the present invention suitable for transmitting differential data or absolute data with special non-data symbols.

【図7】 本発明の第1実施形態の受信機部分をさらに詳細に示す高レベルブロック図で
ある。
FIG. 7 is a high level block diagram showing the receiver portion of the first embodiment of the present invention in further detail.

【図8】 本発明の第1実施形態のプリアンブルおよび同期受信方法を示す高レベル流れ
図である。
FIG. 8 is a high-level flowchart showing the preamble and synchronous reception method of the first embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の第1実施形態の循環モード受信方法を示す高レベル流れ図である。[Figure 9]   3 is a high-level flow chart illustrating the cyclic mode reception method of the first embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の線形追跡補償方法を示す高レベル流れ図である。[Figure 10]   3 is a high level flow chart illustrating the linear tracking compensation method of the present invention.

【図11】 複数の単一チャープから生成され、1つのスーパUSTを含むスーパチャープ
の波形を示す。
FIG. 11 shows a waveform of a super chirp generated from multiple single chirps and containing one super UST.

【図12】 本発明の第2実施形態の送信機部分を示す高レベルブロック図である。[Fig. 12]   FIG. 6 is a high level block diagram showing a transmitter portion of the second embodiment of the present invention.

【図13】 差分データまたは特別非データシンボルを有する絶対データを送信するのに適
した本発明の第2実施形態の送信機部分を示す高レベルブロック図である。
FIG. 13 is a high-level block diagram showing the transmitter portion of the second embodiment of the present invention suitable for transmitting differential data or absolute data with special non-data symbols.

【図14】 本発明の第2実施形態の受信機部分を示す高レベルブロック図である。FIG. 14   FIG. 6 is a high-level block diagram showing a receiver part of the second embodiment of the present invention.

【図15】 本発明の第2実施形態のプリアンブルおよび同期受信方法を示す高レベル流れ
図である。
FIG. 15 is a high-level flowchart showing a preamble and synchronous reception method according to the second embodiment of the present invention.

【図16】 本発明の第2実施形態の循環モード受信方法を示す高レベル流れ図である。FIG. 16   6 is a high-level flow chart illustrating a cyclic mode reception method according to a second embodiment of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── 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,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ,EE,ES ,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU, ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,K R,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV ,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO, NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,S I,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA ,UG,UZ,VN,YU,ZA,ZW 【要約の続き】 クスが復号されて、原送信データが生成される。─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW ), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, C R, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EE, ES , FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, K R, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV , MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, S I, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA , UG, UZ, VN, YU, ZA, ZW [Continued summary] Box is decoded and original transmission data is generated.

Claims (54)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 両方とも通信チャネルに接続された送信機から受信機へ通信
チャネルを通して通信する方法であって、 シンボルによって搬送されるデータに応じてある量だけ循環的にシフトされた
拡散波形から各々構成された複数のシンボルを前記送信機で生成するステップと
、 前記複数のシンボルに従って送信信号を生成するステップと、 前記送信シンボルを前記通信チャネルに送信するステップと、 前記受信機で前記通信チャネルから前記送信信号を受信して、そこから受信信
号を生成するステップと、 前記受信信号を循環的にシフトすることによって前記受信機で前記受信信号を
復号するステップであって、各循環シフトに対して、前記受信信号を前記拡散波
形に対応するテンプレートと相関させ、そこから相関和を生成するようにした復
号ステップと、 最大相関和に対応するシフトに従って受信データを決定するステップと を含む方法。
1. A method of communicating through a communication channel from a transmitter, both of which are connected to the communication channel, to a receiver, the spread waveform being cyclically shifted by an amount depending on the data carried by the symbol. Generating a plurality of symbols respectively configured in the transmitter, generating a transmission signal according to the plurality of symbols, transmitting the transmission symbols to the communication channel, and the communication channel in the receiver Receiving the transmitted signal from the source and generating a received signal therefrom, and decoding the received signal at the receiver by cyclically shifting the received signal for each cyclic shift. To correlate the received signal with a template corresponding to the spread waveform and generate a correlation sum therefrom. Method comprising a decoding step was, and determining the received data in accordance with a shift corresponding to the maximum correlation sum.
【請求項2】 前記拡散波形がチャープ波形を含む、請求項1に記載の方法
2. The method of claim 1, wherein the spreading waveform comprises a chirp waveform.
【請求項3】 前記拡散波形が複数の個別チャープから構成されたスーパチ
ャープ波形を含む、請求項1に記載の方法。
3. The method of claim 1, wherein the spreading waveform comprises a superchirp waveform composed of a plurality of individual chirps.
【請求項4】 前記復号ステップが、 各受信シンボルを循環的にシフトするステップと、 受信シンボルの各循環シフトに対して、受信シンボルを拡散波形に対応するテ
ンプレートと相関させて相関和を生成するステップと、 最大相関和に対応するシフトインデックスを生成するステップと、 シフトインデックスを復号して原送信データを生成するステップと を含む、請求項1に記載の方法。
4. The decoding step cyclically shifts each received symbol, and for each cyclic shift of the received symbol, correlates the received symbol with a template corresponding to a spreading waveform to generate a correlation sum. The method of claim 1, comprising the steps of: generating a shift index corresponding to the maximum sum of correlations; and decoding the shift index to generate original transmission data.
【請求項5】 前記復号ステップが、 各受信シンボルを循環的にシフトするステップと、 受信シンボルの各循環シフトに対して、受信シンボルを拡散波形に対応するテ
ンプレートと相関させるステップと、 正の相関和および負の相関和にそれぞれ対応する第1シフトインデックスおよ
び第2シフトインデックスを生成するステップと、 前記第1シフトインデックスおよび前記第2シフトインデックスを復号して、
第1データ出力および第2データ出力をそれぞれ生成するステップと、 前記正の相関和および前記負の相関和の最大値に基づいて前記第1シフトイン
デックスまたは前記第2シフトインデックスのいずれかを出力するステップと を含む、請求項1に記載の方法。
5. The decoding step cyclically shifts each received symbol, correlates the received symbol with a template corresponding to a spreading waveform for each cyclic shift of the received symbol, and positively correlates. Generating a first shift index and a second shift index respectively corresponding to a sum and a negative correlation sum, and decoding the first shift index and the second shift index,
Generating a first data output and a second data output, respectively, and outputting either the first shift index or the second shift index based on the maximum value of the positive correlation sum and the negative correlation sum. The method of claim 1, comprising the steps of:
【請求項6】 通信チャネルで通信するためのスペクトラム拡散通信システ
ムにおいて、 前記通信チャネルに連結された送信機であって、シンボルによって搬送される
データに応じた量だけ循環的にシフトされる拡散波形を利用して各々構成される
複数のシンボルを生成するための送信機と、 前記通信チャネルに連結された受信機であって、前記通信チャネルから信号を
受信し、かつ前記受信信号を循環的にシフトし、各循環シフトに対して受信信号
を拡散波形に対応するテンプレートと相関させてそこから相関和を生成し、最大
相関和に対応するシフトに従って受信データを決定することによって、前記複数
のシンボルを復号するための受信機と を含むシステム。
6. A spread spectrum communication system for communicating on a communication channel, the transmitter being coupled to the communication channel, wherein the spread waveform is cyclically shifted by an amount corresponding to the data carried by the symbol. A transmitter for generating a plurality of symbols each configured by using a receiver, and a receiver connected to the communication channel, which receives a signal from the communication channel and cyclically receives the received signal. Said plurality of symbols by shifting and correlating the received signal with a template corresponding to the spreading waveform for each cyclic shift to generate a correlation sum therefrom and determining received data according to the shift corresponding to the maximum correlation sum. And a receiver for decoding the.
【請求項7】 前記復号ステップが、 各受信シンボルを1シンボルの長さに等しい総量だけ循環的にシフトするステ
ップと、 受信シンボルの各循環シフトに対して、受信シンボルを拡散波形に対応するテ
ンプレートと相関させるステップと、 正の相関和および負の相関和にそれぞれ対応する第1シフトインデックスおよ
び第2シフトインデックスを生成するステップと、 前記第1シフトインデックスおよび前記第2シフトインデックスを復号して、
第1データ出力および第2データ出力をそれぞれ生成するステップと、 前記正の相関和および前記負の相関和の最大値に基づいて前記第1シフトイン
デックスまたは前記第2シフトインデックスのいずれかを出力するステップと を含む、請求項1に記載の方法。
7. The decoding step cyclically shifts each received symbol by a total amount equal to the length of one symbol, and for each cyclic shift of the received symbol, the received symbol corresponds to a spread waveform. And a step of generating a first shift index and a second shift index corresponding to a positive correlation sum and a negative correlation sum, respectively, and decoding the first shift index and the second shift index,
Generating a first data output and a second data output, respectively, and outputting either the first shift index or the second shift index based on the maximum value of the positive correlation sum and the negative correlation sum. The method of claim 1, comprising the steps of:
【請求項8】 前記拡散波形がチャープ波形を含む、請求項7に記載のシス
テム。
8. The system of claim 7, wherein the spreading waveform comprises a chirp waveform.
【請求項9】 前記拡散波形が複数の個別チャープから構成されるスーパチ
ャープ波形を含む、請求項7に記載のシステム。
9. The system of claim 7, wherein the spreading waveform comprises a superchirp waveform composed of a plurality of individual chirps.
【請求項10】 入力ビットストリームから、拡散波形を利用して、通信チ
ャネルで送信するための信号を生成する方法であって、 入力ビットストリームからシフトインデックスの直列ストリームを形成するス
テップと、 前記直列ストリームのシフトインデックス内の各シフトインデックスに従って
初期インデックスを決定するステップと、 前記初期インデックスに従って拡散波形を循環的にシフトするステップと、 前記循環的にシフトした拡散波形を前記通信チャネル上に送信するステップと
を含む方法。
10. A method of generating a signal for transmission on a communication channel from an input bitstream using a spread waveform, the method comprising: forming a serial stream of shift indexes from the input bitstream; Determining an initial index according to each shift index in the shift index of the stream, cyclically shifting the spreading waveform according to the initial index, and transmitting the cyclically shifted spreading waveform on the communication channel. Method including and.
【請求項11】 入力ビットストリームから、拡散波形を利用して、通信チ
ャネルで送信するためのスペクトラム拡散信号を生成する方法であって、 入力ビットストリームからシフトインデックスを形成するステップと、 次式: 初期インデックス=[拡散波形長/シンボル総数]・シフトインデックス に従って初期インデックスを決定するステップと、 前記初期インデックスに従って拡散波形を循環的にシフトするステップと、 前記循環的にシフトした拡散波形を前記通信チャネル上に送信するステップと
を含む方法。
11. A method of generating a spread spectrum signal for transmission on a communication channel from an input bitstream using a spread waveform, the method comprising the step of forming a shift index from the input bitstream: Initial index = [spread waveform length / total number of symbols] determining an initial index according to a shift index, cyclically shifting the spread waveform according to the initial index, and transmitting the cyclically shifted spread waveform to the communication channel Transmitting above.
【請求項12】 前記拡散波形がチャープ波形を含む、請求項11に記載の
方法。
12. The method of claim 11, wherein the spreading waveform comprises a chirp waveform.
【請求項13】 前記拡散波形が複数の個別チャープから構成されるスーパ
チャープ波形を含む、請求項11に記載の方法。
13. The method of claim 11, wherein the spreading waveform comprises a superchirp waveform composed of a plurality of individual chirps.
【請求項14】 入力ビットストリームを差分して差分シフトインデックス
を生成するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
14. The method of claim 11, further comprising the step of differencing the input bitstreams to generate a differential shift index.
【請求項15】 入力ビットストリームから、拡散波形を利用して、通信チ
ャネルで送信するための信号を生成する送信機であって、 前記入力ビットストリームのnビットの各グループからシフトインデックスを
形成する手段と、 前記シフトインデックスに従って初期インデックスを決定する手段と、 前記初期インデックスに従って拡散波形を循環的にシフトする手段と、 前記循環的にシフトした拡散波形を前記通信チャネルで送信する手段と を含む送信機。
15. A transmitter for generating a signal for transmission on a communication channel from an input bitstream using a spread waveform, wherein a shift index is formed from each group of n bits of the input bitstream. Transmission including means, means for determining an initial index according to the shift index, means for cyclically shifting a spreading waveform according to the initial index, and means for transmitting the cyclically shifted spreading waveform on the communication channel Machine.
【請求項16】 前記拡散波形がチャープ波形を含む、請求項15に記載の
送信機。
16. The transmitter of claim 15, wherein the spreading waveform comprises a chirp waveform.
【請求項17】 前記拡散波形が複数の個別チャープから構成されるスーパ
チャープ波形を含む、請求項15に記載の送信機。
17. The transmitter of claim 15, wherein the spreading waveform comprises a superchirp waveform composed of multiple individual chirps.
【請求項18】 前記拡散波形を循環的にシフトする前記手段が、 前記初期インデックスを受信するように適応された計数手段と、 前記計数手段の出力に対応する前記拡散波形の標本点を出力するルックアップ
テーブル手段と を含む、請求項15に記載の送信機。
18. The means for cyclically shifting the spreading waveform outputs counting means adapted to receive the initial index, and sampling points of the spreading waveform corresponding to the output of the counting means. 16. A transmitter as claimed in claim 15 including lookup table means.
【請求項19】 前記入力ビットストリームを差分して差分シフトインデッ
クスを生成する差分器をさらに含む、請求項15に記載の送信機。
19. The transmitter of claim 15, further comprising a differentiator that subtracts the input bitstream to generate a differential shift index.
【請求項20】 通信チャネルに連結された受信機であって、拡散波形を利
用して各々送信された複数のシンボルとして符号化されるデータを受信するため
の受信機が、 受信入力信号を1つまたはそれ以上の周波数帯域に分割して、単一周波数帯域
に各々関連付けられる1つまたはそれ以上の帯域通過信号を出力する信号分割手
段と、 前記1つまたはそれ以上の帯域通過信号を標本化する標本化手段と、 各周波数帯域に対して前記標本化手段の出力を相関させ、異なる周波数帯域に
各々対応する1つまたはそれ以上の帯域相関和を生成する相関手段と、 前記1つまたはそれ以上の帯域相関和を加算して総相関和を生成する加算手段
と、 ある期間にわたって計算された複数の全相関和から最大相関和を決定する最大
相関検出手段と、 前記最大相関和を利用して受信シンボルを復号し、そこから出力を生成す
るデータ復号手段と を含む受信機。
20. A receiver coupled to a communication channel, the receiver for receiving data encoded as a plurality of symbols each transmitted using a spread waveform, wherein a receiver input signal is 1 Signal dividing means for dividing into one or more frequency bands and outputting one or more band-pass signals each associated with a single frequency band; and sampling the one or more band-pass signals And a correlating means for correlating the output of the sampling means with respect to each frequency band to generate one or more band correlation sums respectively corresponding to different frequency bands, and the one or more Adding means for adding the above band correlation sums to generate a total correlation sum; maximum correlation detecting means for determining a maximum correlation sum from a plurality of total correlation sums calculated over a certain period; Receiver for decoding the received symbols using the sum of correlations and producing an output therefrom.
【請求項21】 前記拡散波形がチャープ波形を含む、請求項20に記載の
受信機。
21. The receiver of claim 20, wherein the spreading waveform comprises a chirp waveform.
【請求項22】 前記拡散波形が複数の個別チャープから構成されるスーパ
チャープ波形を含む、請求項20に記載の受信機。
22. The receiver of claim 20, wherein the spreading waveform comprises a superchirp waveform composed of multiple individual chirps.
【請求項23】 前記相関手段をシンボル時間に同期させる手段をさらに含
む、請求項20に記載の受信機。
23. The receiver of claim 20, further comprising means for synchronizing the correlating means with symbol time.
【請求項24】 前記最大相関検出手段の出力に連結され、2つの連続循環
回転拡散波形間の時間差に対応する差分シフトインデックスを生成する差分器を
さらに含む、請求項20に記載の受信機。
24. The receiver of claim 20, further comprising a differencer coupled to the output of the maximum correlation detection means to generate a difference shift index corresponding to a time difference between two continuous cyclic rotation spread waveforms.
【請求項25】 前記データ復号器の出力に連結され、前記データ復号器の
出力を積分するための積分器をさらに含む、請求項20に記載の受信機。
25. The receiver of claim 20, further comprising an integrator coupled to the output of the data decoder for integrating the output of the data decoder.
【請求項26】 前記信号分割手段が1つまたはそれ以上の帯域通過フィル
タを含み、各帯域通過フィルタがそれに対応する周波数帯域に従って帯域幅およ
び中心周波数を有する、請求項20に記載の受信機。
26. A receiver as claimed in claim 20, wherein said signal splitting means comprises one or more bandpass filters, each bandpass filter having a bandwidth and a center frequency according to its corresponding frequency band.
【請求項27】 前記標本化手段が1ビットアナログデジタル変換器を含む
、請求項20に記載の受信機。
27. The receiver according to claim 20, wherein said sampling means comprises a 1-bit analog-to-digital converter.
【請求項28】 前記標本化手段が比較器および標本化回路を含む、請求項
20に記載の受信機。
28. The receiver of claim 20, wherein the sampling means comprises a comparator and a sampling circuit.
【請求項29】 前記標本化手段がIまたは同相データストリームおよびQ
または直交データストリームの両方を生成する手段を含み、前記Qデータストリ
ームが前記Iデータストリームに対して予め定められた量だけ時間的に遅延する
、請求項20に記載の受信機。
29. The sampling means is I or an in-phase data stream and Q.
21. The receiver of claim 20, further comprising means for generating both orthogonal data streams, the Q data stream being delayed in time by a predetermined amount with respect to the I data stream.
【請求項30】 前記相関手段が複素相関手段を含む、請求項20に記載の
受信機。
30. The receiver of claim 20, wherein the correlating means comprises a complex correlating means.
【請求項31】 前記複素相関手段が非線形関数を前記複素相関の結果に適
用する手段を含む、請求項30に記載の受信機。
31. The receiver of claim 30, wherein the complex correlation means comprises means for applying a non-linear function to the complex correlation result.
【請求項32】 前記非線形手段は二乗関数を含む、請求項31に記載の受
信機。
32. The receiver of claim 31, wherein the non-linear means comprises a squared function.
【請求項33】 シンボル時間への前記相関手段の整合を維持する追跡手段
をさらに含む、請求項20に記載の受信機。
33. The receiver of claim 20, further comprising tracking means for maintaining alignment of the correlating means with a symbol time.
【請求項34】 拡散波形を利用して各々送信される複数のシンボルとして
符号化され、通信チャネルで伝送されたデータを受信する方法であって、 受信入力信号を複数の周波数帯域に分割し、単一周波数帯域に各々関連付けら
れる複数の帯域通過信号を生成するステップと、 前記複数の帯域通過信号を標本化して標本ストリームを生成するステップと、 各周波数帯域に関連付けられる前記標本ストリームを相関させて、そこから複
数の帯域相関和を生成するステップと、 複数の帯域相関和を各々加算して複数の相関和を生成するステップと、 前記複数の相関和から最大相関和を決定するステップと、 前記最大相関和を利用して各受信シンボルに対するシフトインデックスを復号
し、そこから出力を生成するステップと を含む方法。
34. A method for receiving data transmitted as a plurality of symbols, each of which is encoded using a spread waveform and transmitted on a communication channel, wherein a received input signal is divided into a plurality of frequency bands. Generating a plurality of bandpass signals each associated with a single frequency band, sampling the plurality of bandpass signals to generate a sample stream, and correlating the sample streams associated with each frequency band. , A step of generating a plurality of band correlation sums therefrom, a step of adding a plurality of band correlation sums to generate a plurality of correlation sums, a step of determining a maximum correlation sum from the plurality of correlation sums, Decoding the shift index for each received symbol utilizing the maximum correlation sum and producing an output therefrom.
【請求項35】 前記拡散波形がチャープ波形を含む、請求項34に記載の
方法。
35. The method of claim 34, wherein the spreading waveform comprises a chirp waveform.
【請求項36】 前記拡散波形が複数の個別チャープから構成されるスーパ
チャープ波形を含む、請求項34に記載の方法。
36. The method of claim 34, wherein the spreading waveform comprises a superchirp waveform composed of a plurality of individual chirps.
【請求項37】 前記相関をシンボル時間に同期させるステップをさらに含
む、請求項34に記載の方法。
37. The method of claim 34, further comprising synchronizing the correlation to symbol time.
【請求項38】 前記シフトインデックスを差分して、2つの連続循環回転
拡散波形間の時間差に対応する差分シフトインデックスを生成するステップをさ
らに含む、請求項34に記載の方法。
38. The method of claim 34, further comprising the step of subtracting the shift index to generate a differential shift index corresponding to a time difference between two continuous circular rotational spreading waveforms.
【請求項39】 前記復号ステップの出力を積分するステップをさらに含む
、請求項34に記載の方法。
39. The method of claim 34, further comprising integrating the output of the decoding step.
【請求項40】 前記分割ステップが、各周波数帯域に従って帯域幅および
中心周波数を有する各周波数帯域を帯域通過濾波するステップを含む、請求項3
4に記載の方法。
40. The dividing step comprises bandpass filtering each frequency band having a bandwidth and a center frequency according to each frequency band.
The method according to 4.
【請求項41】 前記標本化ステップが1ビットアナログデジタル変換器を
設けて各帯域通過信号に適用することを含む、請求項34に記載の方法。
41. The method of claim 34, wherein the sampling step comprises providing a 1-bit analog-to-digital converter and applying to each bandpass signal.
【請求項42】 前記標本化ステップが、比較器および標本化回路を設けて
各帯域通過信号に適用するステップを含む、請求項34に記載の方法。
42. The method of claim 34, wherein said sampling step comprises the step of providing a comparator and sampling circuit for applying to each bandpass signal.
【請求項43】 前記標本化ステップが、Iまたは同相データストリームお
よびQまたは直交データストリームの両方を生成するステップを含み、前記Qデ
ータストリームが前記Iデータストリームに対して予め定められた量だけ時間的
に遅延する、請求項34に記載の方法。
43. The step of sampling includes the step of generating both an I or in-phase data stream and a Q or quadrature data stream, the Q data stream being timed with respect to the I data stream by a predetermined amount. 35. The method of claim 34, wherein the method is delayed.
【請求項44】 前記相関ステップが複素相関を前記標本ストリームに適用
することを含む、請求項34に記載の方法。
44. The method of claim 34, wherein the correlating step comprises applying a complex correlation to the sample stream.
【請求項45】 前記複素相関を適用する前記ステップが、前記複素相関の
結果に非線形関数を適用するステップを含む、請求項44に記載の方法。
45. The method of claim 44, wherein applying the complex correlation comprises applying a non-linear function to a result of the complex correlation.
【請求項46】 前記非線形関数が二乗関数を含む、請求項45に記載の方
法。
46. The method of claim 45, wherein the non-linear function comprises a squared function.
【請求項47】 シンボル時間への前記相関の整合を維持するステップをさ
らに含む、請求項34に記載の方法。
47. The method of claim 34, further comprising maintaining a match of the correlation to symbol time.
【請求項48】 両方とも通信チャネルに接続された送信機および受信機を
含み、通信チャネルで通信するためのスペクトラム拡散通信システムにおいて、 相互に零の差分シフトを有する複数の拡散波形を前記通信チャネル上に送信す
るステップと、 前記通信チャネルから前記複数の拡散波形を受信して受信信号を生成するステ
ップと、 前記受信信号を復号し、間に零の差分シフトを有する最小限の予め定められた
数の拡散波形を受信したときに同期を宣言するステップと を含む、受信機を同期する方法。
48. A spread spectrum communication system for communicating in a communication channel, both of which includes a transmitter and a receiver connected to the communication channel, wherein a plurality of spread waveforms having a differential shift of zero to each other are provided in the communication channel Transmitting above; receiving the plurality of spread waveforms from the communication channel to generate a received signal; decoding the received signal and having a minimum predetermined shift between them. Declaring synchronization when it receives a number of spread waveforms.
【請求項49】 前記拡散波形がチャープ波形を含む、請求項48に記載の
方法。
49. The method of claim 48, wherein the spreading waveform comprises a chirp waveform.
【請求項50】 前記拡散波形が複数の個別チャープから構成されたスーパ
チャープ波形を含む、請求項48に記載の方法。
50. The method of claim 48, wherein the spreading waveform comprises a superchirp waveform composed of a plurality of individual chirps.
【請求項51】 各拡散波形が零の回転シフトを有する、請求項48に記載
の方法。
51. The method of claim 48, wherein each spreading waveform has a zero rotational shift.
【請求項52】 両方とも通信チャネルに接続された送信機から受信機へ通
信チャネルで通信する方法において、 シンボルによって搬送されるデータに応じた量だけ循環的にシフトされる拡散
波形から各々構成される複数のシンボルを送信機で発生するステップと、 前記通信チャネルで送信するために前記複数のシンボルに従って送信信号を生
成するステップと、 前記受信機で前記通信チャネルから前記送信信号を受信し、そこから受信信号
を生成するステップと、 前記受信信号を拡散波形に対応するテンプレートと相関させて、拡散波形の連
続的循環シフト間の時間シフトを表わす差分シフトインデックスを生成すること
によって、前記受信機で前記受信信号を復号するステップと を含む方法。
52. A method of communicating on a communication channel from a transmitter, both of which is connected to the communication channel, to a receiver, each comprising a spreading waveform cyclically shifted by an amount dependent on the data carried by the symbol. Generating at the transmitter a plurality of symbols according to the plurality of symbols for transmitting on the communication channel, the receiver receiving the transmission signal from the communication channel, wherein At the receiver by correlating the received signal with a template corresponding to a spreading waveform to generate a differential shift index representative of a time shift between successive cyclic shifts of the spreading waveform. Decoding the received signal.
【請求項53】 特定のシンボル時間中に送信されるデータに応じた量だけ
循環的に回転される拡散波形から各々構成される複数のシンボルとして符号化さ
れ通信チャネルで送信されたデータを受信する方法であって、 受信入力信号を複数の周波数帯域に分割し、単一周波数帯域に各々関連付けら
れる複数の帯域通過信号を生成するステップと、 前記複数の帯域通過信号を標本化して標本ストリームを生成するステップと、 各周波数帯域の前記標本ストリームを循環的に回転するステップと、 拡散波形に対応するテンプレートを利用して、各周波数帯域に対して循環的に
回転する標本ストリームを相関させ、各循環回転に対して帯域相関和を生成して
各シンボルに対する複数の帯域相関和を生成するステップと、 各周波数帯域に対して前記複数の帯域相関和を加算して、複数の相関和を生成
するステップと、 前記複数の相関和から最大相関和を決定するステップと、 前記最大相関和に関連付けられるシフトインデックスを復号して、そこから出
力を生成するステップと を含む方法。
53. Receiving data transmitted on a communication channel encoded as a plurality of symbols each comprised of a spreading waveform that is cyclically rotated by an amount corresponding to the data transmitted during a particular symbol time. A method of dividing a received input signal into a plurality of frequency bands to generate a plurality of bandpass signals each associated with a single frequency band; and sampling the plurality of bandpass signals to generate a sample stream. And cyclically rotating the sample stream for each frequency band, and correlating the cyclically rotating sample stream for each frequency band using the template corresponding to the spreading waveform. Generating a band correlation sum for rotations to generate a plurality of band correlation sums for each symbol; Adding a number of band correlation sums, generating a plurality of correlation sums, determining a maximum correlation sum from the plurality of correlation sums, decoding a shift index associated with the maximum correlation sums, Generating output from the method.
【請求項54】 特定のシンボル時間中に送信されるデータに応じた量だけ
循環的に回転される拡散波形から各々構成される複数のシンボルとして符号化さ
れるデータを受信するために通信チャネルに結合される受信機であって、 受信入力信号を複数の周波数帯域に分割し、単一周波数帯域に各々関連付けら
れる複数の帯域通過信号を出力する信号分割手段と、 前記複数の帯域通過信号を標本化する複数の標本化手段と、 各周波数帯域に関連付けられる各標本化手段の出力を循環的に回転させるシフ
ト手段であって、複数のタップを各々有する複数のシフト手段と、 前記シフト手段の1つの出力に各々連結され、拡散波形に対応するテンプレー
トを利用して前記シフト手段の各循環シフトに対して相関和を生成し、各受信シ
ンボルに対して複数の帯域相関和を各々生成する複数の相関手段と、 各相関手段によって出力される複数の帯域相関和を各々加算して、複数の相関
和を生成するための加算手段と、 前記複数の相関和から最大相関和を決定する最大相関決定手段と、 前記最大相関和に関連付けられるシフトインデックスを復号し、そこから出力
を生成するデータ復号器と を含む受信機。
54. A communication channel for receiving data encoded as a plurality of symbols, each of which is composed of a spreading waveform that is cyclically rotated by an amount corresponding to the data transmitted during a particular symbol time. A combined receiver, which divides a received input signal into a plurality of frequency bands and outputs a plurality of band pass signals each associated with a single frequency band, and a sample of the plurality of band pass signals. A plurality of sampling means for converting the output of each sampling means associated with each frequency band in a cyclic manner, and a plurality of shifting means each having a plurality of taps; For each received symbol, a correlation sum is generated for each cyclic shift of the shift means using a template corresponding to a spread waveform, each of which is connected to one output. A plurality of correlating means for respectively generating a plurality of band correlation sums, a plurality of adding means for respectively adding a plurality of band correlation sums output by the respective correlating means, and a plurality of correlations A receiver comprising a maximum correlation determining means for determining a maximum correlation sum from the sum and a data decoder for decoding a shift index associated with the maximum correlation sum and generating an output therefrom.
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