JP2015149707A - 疑似ランダム周波数信号の生成 - Google Patents

Abstract

【課題】ランダムあるいは疑似ランダムな周波数を有する信号を生成するシステムを提供する。【解決手段】ランダムあるいは疑似ランダムな周波数を有する信号を生成するように構成されたシステムは、発振器と信号発生器とを含み得る。発振器は、発振器信号を生成するように構成され得る。発振器信号の周波数及び位相は、ランダムあるいは疑似ランダムであり、且つ受信された制御信号の値に基づき得る。信号発生器は、発振器信号とシード状態とに基づいて前記制御信号を生成するように構成され得る。前記制御信号の値はランダムあるいは疑似ランダムにされ得る。【選択図】 図１

Description

ここに開示される実施形態は、疑似ランダム周波数信号を生成することに関する。

様々な技術において、スペクトル拡散技術が使用されている。例えば、スペクトル拡散技術は、遠隔通信システムや無線通信システムで使用されることがある。スペクトル拡散技術は、とりわけ、例えば電気信号、電磁気信号及び／又は音響信号などの信号を、周波数ドメインで意図的に拡散させた帯域幅で生成する方法を含み得る。信号を周波数ドメインで拡散するための典型的な方法は、その信号を、ランダムあるいは疑似ランダムな信号と結合することである。

スペクトル拡散技術は、様々な理由で使用され得る。例えば、スペクトル拡散技術は、例えば無線ネットワーク内の基地局とユーザ装置との間など、２つのエンティティ間で伝送される通信を暗号化するために使用されることがある。スペクトル拡散技術はまた、起こるべくして起こる干渉、雑音及び／又は電波妨害に対する信号耐性を高めるために使用されることもある。代わりに、あるいは加えて、スペクトル拡散技術は、例えば衛星ダウンリンクにおいて、信号の電力束密度を制限するために使用され得る。

本願にて特許請求される事項は、上述のような欠点を解決したり上述のような環境においてのみ動作したりする実施形態に限定されるものではない。むしろ、この背景技術は、ここに記載される一部の実施形態が実施され得る一例に係る技術分野を例示するために提示されるに過ぎない。

ランダムあるいは疑似ランダムな周波数を有する信号を生成するシステム及び方法を提供する。

一態様に係る一実施形態によれば、ランダムあるいは疑似ランダムな周波数を有する信号を生成するようにシステムが構成され得る。このシステムは、発振器と信号発生器とを含み得る。発振器は、発振器信号を生成するように構成され得る。発振器信号の周波数及び位相は、ランダムあるいは疑似ランダムであり、且つ受信された制御信号の値に基づき得る。信号発生器は、発振器信号とシード状態とに基づいて前記制御信号を生成するように構成され得る。前記制御信号の値はランダムあるいは疑似ランダムにされ得る。

実施形態の目的及び利点は、少なくとも請求項にて特定的に列挙される要素、機構及び組み合わせによって、実現され達成されることになる。

理解されるように、以上の概要説明及び以下の詳細説明はどちらも、例示的且つ説明的なものであり、特許請求に係る本発明を限定するものではない。

以下の図を含む添付図面を使用して、更なる具体性及び詳細性をもって、実施形態例の記述及び説明を行う。
ランダム周波数信号生成システムの一例を示すブロック図である。 ランダム周波数信号生成システムの他の一例を示すブロック図である。 ランダム周波数信号生成システムの他の一例を示すブロック図である。 ランダム周波数信号生成システムの他の一例を示すブロック図である。 ランダム周波数信号生成システムを含む通信装置の一例の一部を示すブロック図である。 ランダム周波数信号生成システムを含むサンプリングシステムの一例を示すブロック図である。 疑似ランダム周波数信号を生成する方法の一例を示すフローチャートである。

一態様に係る一実施形態に従って、ランダムな周波数及び位相を有するランダム周波数信号を生成するように構成されたランダム周波数信号生成システムをここに記載する。ランダム周波数信号生成システムは、発振器と疑似ランダム信号発生器とを含み得る。信号発生器は、ランダムあるいは疑似ランダムな制御信号を発生するように構成され得る。発振器は、上記制御信号に基づいて発振信号を生成し得る。具体的には、制御信号の値に基づいて、発振信号の周波数が決定され得る。さらに、発振信号は、信号発生器にフィードバックされ得る。発振信号に基づいて、信号発生器は、制御信号が発振信号と同期されるように制御信号の値を変化させ得る。得られる発振信号が、ランダム周波数信号としてランダム周波数信号生成システムによって出力され得る。ランダム周波数信号生成システムは、信号の多重化及び暗号化のために、例えば通信システムなどの、スペクトル拡散技術を使用するシステムにて使用され得る。代わりに、あるいは加えて、ランダム周波数信号生成システムによって生成されるランダム周波数信号は、ランダムな周波数及び位相を有する信号を使用するシステムによって採用され得る。

本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。

図１は、ここに開示される少なくとも１つの実施形態に従って構成された、一例に係るランダム周波数信号生成システム１００（“システム１００”）のブロック図である。システム１００は、通信可能に結合されたランダム又は疑似ランダム信号発生器１１０（“信号発生器１１０”）と発振器１２０とを含み得る。

信号発生器１１０は、ランダムあるいは疑似ランダムな制御信号１１２を生成するように構成され得る。信号発生器１１０は、制御信号１１２を発振器１２０に送信し得る。

発振器１２０は、制御信号１１２に基づいて発振信号１２２を生成するように構成され得る。具体的には、発振信号１２２の周波数及び位相が制御信号１１２の値に基づき得る。例えば、発振器１２０は、或る周波数帯域内の或る周波数を有する発振信号１２２を生成するように構成され得る。制御信号１１２の値は、発振器１２０の周波数帯域内で発振信号１２２の周波数を決定し得る。制御信号１１２がランダムあるいは疑似ランダムであることで、発振信号１２２はランダムあるいは疑似ランダムな周波数を有し得る。

発振信号１２２はまた、信号発生器１１０にフィードバックされ得る。信号発生器１１０は、発振信号１２２を受信し、発振信号１２２の立ち上がりエッジ及び／又は立ち下がりエッジに基づいて制御信号１１２の値を変化させ得る。制御信号１１２の値を変化させることは、発振信号１２２の周波数が変化することをもたらす。発振信号１２２の周波数が制御信号１１２の変化に基づいて変化することにより、制御信号１１２の変化同士間のインターバル（時間間隔）がランダムとなり得る。

システム１００の動作の一例は、次の通りである。信号発生器１１０が、第１のランダム値又は第１の疑似ランダム値を有する制御信号１１２を生成し得る。以降の説明を簡単にするため、代わりに疑似ランダム値が用いられてもよいという理解の下で、ランダム値を用いる例を記述することにする。第１のランダム値に基づいて、発振器１２０が発振信号１２２の周波数を第１の周波数に変化させ得る。発振信号１２２の次の立ち上がりエッジ及び／又は立ち下がりエッジで、信号発生器１１０が、制御信号１１２の値を第２のランダム値に変化させ得る。第２のランダム値に基づいて、発振器１２０が発振信号１２２の周波数を第２の周波数に変化させ得る。第２の周波数の発振信号１２２では、発振信号１２２の立ち上がりエッジ及び／又は立ち下がりエッジが、第１の周波数の発振信号１２２の立ち上がりエッジ及び／又は立ち下がりエッジと比較して、時間的にシフトされ得る。結果として、制御信号１１２の値の変化がランダムなインターバルで起こり得る。

制御信号１１２の値をランダムに変化させることにより、発振信号１２２の位相及び周波数の双方をランダムにし得る。一部の既知のランダム信号生成システムにおいては、ランダムあるいは疑似ランダムな制御信号の値が、クロック信号に基づく一定のインターバルで変化され得る。結果として、制御信号はクロック信号と位相整列され、ランダムな周波数を有するが非ランダムな位相を有する制御信号を生じさせる。また、単に既知のランダム信号生成システムを発振器と組み合わせることは、発振器の注入同期（インジェクションロッキング）により発振器が制御信号ひいてはクロック信号に位相整列されるため、発振器によって生成される発振信号も非ランダムな位相を有するという結果になり得る。対照的に、ランダムあるいは疑似ランダムな信号を用いて、例えば、発振信号１２２を用いて、制御信号１１２の値を変化させることにより、制御信号１１２の位相ひいては発振信号１２２の位相もランダムにし得る。

システム１００には、本開示の範囲を逸脱することなく、変更、付加又は省略が為され得る。例えば、一部の実施形態において、システム１００は、デジタルシステムであってもよいし、アナログシステムであってもよいし、混合デジタルシステム若しくは混合アナログシステムであってもよい。他の一例として、信号発生器１１０は、制御信号１１２がデジタル信号であるようにデジタル発生器であってもよいし、制御信号１１２がアナログ信号であるようにアナログ発生器であってもよい。一部の実施形態において、発振器１２０は、数値制御発振器であってもよいし、電圧制御発振器であってもよいし、デジタル制御発振器であってもよい。

図２は、ここに開示される少なくとも１つの実施形態に従って構成された、他の一例に係るランダム周波数信号生成システム２００（“システム２００”）のブロック図である。システム２００は、ランダム又は疑似ランダム信号発生器２１０（“信号発生器２１０”）、調整回路２１６、発振器２２０、及びデータ発生器２３０を含み得る。信号発生器２１０は、調整回路２１６及び発振器２２０に通信可能に結合され得る。調整回路２１６は、発振器２２０及び信号発生器２１０に通信可能に結合され得る。データ発生器２３０は、発振器２２０に通信可能に結合され得る。

信号発生器２１０は、ランダムあるいは疑似ランダムな制御信号２１２を生成し、該制御信号を調整回路２１６に送信するように構成され得る。

一部の実施形態において、信号発生器２１０はまた、１ビット以上のシード（種）信号２０８を受信するように構成され得る。これら及びその他の実施形態において、信号発生器２１０は、シード信号２０８に基づくシード状態に設定され得る。信号発生器２１０のシード状態は、信号発生器２１０の初期状態であってもよい。これら及びその他の実施形態において、制御信号２１２の現在値及び将来値は、信号発生器２１０のシード状態に基づき得る。例えば、一部の実施形態において、シード状態に基づき、信号発生器２１０は疑似ランダムシーケンスの値を生成し得る。これら及びその他の実施形態において、そのシーケンス内の値の個数は、信号発生器２１０の構成及び／又はシード信号２０８に基づき得る。

一部の実施形態において、信号発生器２１０は更に、クロックポート２１１で受信した信号に基づいて制御信号２１２の値を変化させるように構成され得る。例えば、信号発生器２１０は、クロックポート２１１における信号の立ち上がりエッジ及び／又は立ち下がりエッジを検出したときに、制御信号２１２の値を変化させ得る。制御信号２１２の値が変化することの一例は、次の通りである。制御信号２１２が信号発生器２１０のシード状態に基づく第１の値を有し得る。信号発生器２１０がクロックポート２１１における信号の立ち上がりエッジを検出し得る。立ち上がりエッジを検出した後、信号発生器２１０が制御信号２１２の値を第２の値へと変化させ得る。

調整回路２１６は、信号発生器２１０から制御信号２１２を受信して制御信号２１２の値を調整するように構成され得る。調整回路２１６は、制御信号２１２の値を調整して、信号発生器２１０からの制御信号２１２よりランダム化された、調整された制御信号（以下、調整済み制御信号）２１８を生成し得る。調整回路２１６は、何らかの組み合わせの信号処理又はその他の信号調整機構を用いて、制御信号２１２を調整し得る。例えば、調整回路２１６は、システム２００内の雑音又はシステム２００のその他の特徴若しくは特性に基づくオペランドを制御信号２１２に適用する除算器回路、乗算器回路、加算器回路、若しくは減算器回路、又はこれらの組み合わせのうちの１つ以上を含み得る。調整回路２１６は、このようなオペランドを適用することで、調整済み制御信号２１８の値が、信号発生器２１０に提供されるシード信号２０８のみに基づいて決定されないようにし得る。代わりに、あるいは加えて、調整回路２１６は、制御信号２１２の値又はシステム２００のその他の特徴若しくは特性に基づいて制御信号２１２を調整するアナログ回路又はデジタル回路であってもよい。調整済み制御信号２１８が発振器２２０に提供され得る。

発振器２２０は、調整済み制御信号２１８、又は調整済み制御信号２１８に基づく何らかのその他の信号を受信し得る。一部の実施形態において、発振器２２０はまた、データ発生器２３０からのデータ信号２３２と周波数調整信号２３４とを受信し得る。これら及びその他の実施形態において、発振器２２０は、調整済み制御信号２１８、データ信号２３２、及び／又は周波数調整信号２３４に基づいて発振器信号２２２を生成するように構成され得る。

発振器信号２２２は、システム２００によって出力され得るとともに、信号発生器２１０にフィードバックされ得る。具体的には、発振器信号２２２は、信号発生器２１０のクロックポート２１１にフィードバックされ得る。結果として、発振器信号２２２は、それを受けて信号発生器２１０が制御信号２１２を変化させることになる信号として使用され得る。

一部の実施形態において、発振器２２０は、複数の周波数帯域内で発振器信号２２２を生成するように構成され得る。周波数調整信号２３４によって、動作用の１つの周波数帯域が選択され得る。例えば、発振器２２０は、０ヘルツから３．３ギガヘルツまで及ぶ３．２ギガヘルツの帯域幅を有するように、各周波数帯域が１００メガヘルツの帯域幅を有する３２個の周波数帯域を含み得る。１０という値を有する周波数調整信号２３４によって、１ギガヘルツと１．１ギガヘルツとの間の帯域幅の周波数を有する周波数帯域が選択され得る。

調整済み制御信号２１８は、発振器２２０によって、選択された周波数帯域内で発振器信号２２２の周波数を選択するために使用され得る。例えば、周波数帯域が１ギガヘルツと１．１ギガヘルツとの間の帯域幅の周波数を有すると仮定して、或る低めの値の調整済み制御信号２１８は、１．０２ギガヘルツという周波数を有する発振器信号２２２を生じさせ、或る高めの値の調整済み制御信号２１８は、１．０８ギガヘルツという周波数を有する発振器信号２２２を生じさせ得る。なお、制御信号２１２の細かさ、周波数帯域の帯域幅、及び周波数帯域の数が、発振器２２０によって生成されることが可能な、異なる周波数を有する固有の発振器信号２２２の数を決定し得る。結果として、制御信号２１２の細かさは、システム２００の拡散化に影響を及ぼし得る。例えば、制御信号２１２がデジタル制御信号であるとき、制御信号２１２のビット数が多いほど、システム２００の拡散化を高め得る。

上述のように、発振器２２０は、調整済み制御信号２１８と周波数調整信号２３４とに基づいて信号を生成し得る。一部の実施形態において、発振器２２０は、調整済み制御信号２１８と周波数調整信号２３４とに基づいて生成された信号をデータ信号２３２と結合して、発振器信号２２２を生成し得る。発振器２２０は、上記信号をデータ信号２３２で変調することによって、上記信号とデータ信号２３２とを結合し得る。一部の実施形態において、信号をデータ信号２３２で変調することは、データ信号２３２を周波数ドメインで拡散して、より大きい帯域幅を有するデータ信号２３２を提供する結果となり得る。より大きい帯域幅を有するデータ信号２３２が、発振器信号２２２として出力され得る。データ信号２３２の周波数を拡散することは、以下に限られないが、とりわけ、暗号化による安全性、起こるべくして起こる干渉に対する高められた耐性、雑音及び電波妨害に対する高められた耐性、検波阻止、及び限界電力束密度を含む複数の理由により実行され得る。

データ信号２３２はデータ発生器２３０によって生成され得る。データ発生器２３０は、データ信号２３２を生成するように構成された何らかのデジタル回路及び／又はアナログ回路とし得る。例えば、一部の実施形態において、データ信号２３２は、例えば通信信号など、無線ネットワークで伝送される信号とし得る。これら及びその他の実施形態において、データ信号２３２は、例えばスマートフォンなどのモバイル装置とセルラー式中継塔との間の通信信号とし得る。代わりに、あるいは加えて、データ信号２３２は、装置と衛星との間の通信信号であってもよい。

システム２００は、デジタル、アナログ、又はこれらの組み合わせとし得る。例えば、信号発生器２１０、調整回路２１６、発振器２２０、及び／又はデータ発生器２３０は、デジタル、アナログ、又はこれらの組み合わせとし得る。故に、一部の実施形態において、制御信号２１２及び調整済み制御信号２１８は、アナログ信号又はデジタル信号とし得る。制御信号２１２及び調整済み制御信号２１８がデジタル信号であるとき、制御信号２１２及び調整済み制御信号２１８は１ビット以上とし得る。一部の実施形態において、システム２００がアナログコンポーネントとデジタルコンポーネントとを混合したものを含むとき、システム２００は、デジタル−アナログ変換器、及び／又はアナログ−デジタル変換機を含み得る。

システム２００には、本開示の範囲を逸脱することなく、変更、付加又は省略が為され得る。例えば、一部の実施形態において、システム２００は、調整回路２１６及び／又はデータ発生器２３０を含んでいなくてもよい。代わりに、あるいは加えて、システム２００は、信号発生器２１０にシード信号２０８を提供し且つ／或いは発振器２３０に周波数調整信号２３４を提供するよう構成され得るコントローラ回路を含むように構成されてもよい。

図３は、ここに開示される少なくとも１つの実施形態に従って構成された、他の一例に係るランダム周波数信号生成システム３００（“システム３００”）のブロック図である。システム３００は、ランダム又は疑似ランダム信号発生器３１０（“信号発生器３１０”）及び発振器３２０を含み得る。信号発生器３１０は、発振器３２０に通信可能に結合され得る。発振器３２０は、図１及び図２それぞれの発振器１２０及び２２０と同様とし得る。よって、図３に関して発振器３２０の更なる説明は行わない。

信号発生器３１０は、ランダムあるいは疑似ランダムな制御信号３１２を生成し、該制御信号を発振器３２０に送信するように構成され得る。制御信号３１２を生成するため、信号発生器３１０は、論理回路３１４と、ここではレジスタ３１８と総称する第１、第２、第３及び第４のレジスタ３１８ａ、３１８ｂ、３１８ｃ及び３１８ｄとを含み得る。論理回路３１４は、例えばｘｏｒ（排他的論理和）、ｎａｎｄ（否定論理積）、ａｎｄ（論理積）、ｏｒ（論理和）、ｎｏｒ（否定論理和）などの単一の論理ゲート、又は複数の論理ゲートの組み合わせ、又はその他の論理回路とし得る。

図示のように、第１のレジスタ３１８ａの出力は、第２のレジスタ３１８ｂの入力に結合される。第２のレジスタ３１８ｂの出力は、第３のレジスタ３１８ｃの入力に結合される。第３のレジスタ３１８ａの出力は、第４のレジスタ３１８ｄの入力と論理回路３１４の第１の入力とに結合される。第４のレジスタ３１８ｄの出力は、論理回路３１４の第２の入力に結合される。論理回路３１４の出力は、第１のレジスタ３１８ａの入力に結合される。

第１、第２及び第３のレジスタ３１８ａ、３１８ｂ及び３１８ｃの出力は結合されて、発振器３２０に提供される制御信号３１２を形成する。さらに、制御信号３１２に基づいて発振器３２０によって生成される発振器信号３２２が、レジスタ３１８にクロック供給するよう、レジスタ３１８の各々に提供される。シード信号３１６もレジスタ３１８の各々に提供される。

動作を開始するため、一部の実施形態において、シード信号３１６がレジスタ３１８の各々に或る信号値を提供し、それにより、各レジスタ３１８がそれらそれぞれの信号値を出力し得る。第１、第２及び第３のレジスタ３１８ａ、３１８ｂ及び３１８ｃによって出力される値が、３ビットの制御信号３１２を形成するように結合され得る。さらに、第３及び第４のレジスタ３１８ｃ及び３１８ｄの出力が論理回路３１４に提供され、論理回路３１４が、第３及び第４のレジスタ３１８ｃ及び３１８ｄの出力に基づいて、第１のレジスタ３１８ａへの入力を提供し得る。発振器信号３２２の立ち上がりエッジ及び／又は立ち下がりエッジにて、レジスタ３１８が、それぞれの入力上の値を取り込んで、それらそれぞれの出力に再び値を生成する。故に、発振器の立ち上がりエッジ及び／又は立ち下がりエッジの後、論理回路３１４の出力が第１のレジスタ３１８ａによって出力され、第２のレジスタ３１８ｂが、第１のレジスタ３１８ａが先ほど出力したものを出力し、第３のレジスタ３１８ｃが、第２のレジスタ３１８ｂが先ほど出力したものを出力し、第４のレジスタ３１８ｄが、第３のレジスタ３１８ｃが先ほど出力したものを出力し得る。

一例は、シード値が１１１１であり且つ論理回路がｘｏｒゲートであるとして、以下の通りである。レジスタ３１８がシード値を与えられた後、各レジスタ３１８は１を出力し、制御信号３１２の値は１１１であり、論理回路３１４の出力は０である。発振器信号３２２の次の立ち上がりエッジ及び／又は立ち下がりエッジの後、第１のレジスタ３１８ａは０を出力し、第２、第３及び第４のレジスタ３１８ｂ、３１８ｃ及び３１８ｄは１を出力し、制御信号の値は０１１であり、論理回路３１４の出力は０である。発振器信号３２２の次の立ち上がりエッジ及び／又は立ち下がりエッジの後、第１及び第２のレジスタ３１８ａ及び３１８ｂは０を出力し、第３及び第４のレジスタ３１８ｃ及び３１８ｄは１を出力し、制御信号の値は００１であり、論理回路３１４の出力は０である。発振器信号３２２の次の立ち上がりエッジ及び／又は立ち下がりエッジの後、第１、第２及び第３のレジスタ３１８ａ、３１８ｂ及び３１８ｃは０を出力し、第４のレジスタ３１８ｄは１を出力し、制御信号の値は０００であり、論理回路３１４の出力は１である。発振器信号３２２の次の立ち上がりエッジ及び／又は立ち下がりエッジの後、第１のレジスタ３１８ａは１を出力し、第２、第３及び第４のレジスタ３１８ｂ、３１８ｃ及び３１８ｄは０を出力し、制御信号の値は１００であり、論理回路３１４の出力は１である。

システム３００には、本開示の範囲を逸脱することなく、変更、付加又は省略が為され得る。例えば、一部の実施形態において、信号発生器３１０は、４つより多い／少ないレジスタを含んでいてもよい。また、制御信号３１２は、第１、第２及び第３のレジスタ３１８ａ、３１８ｂ及び３１８ｃ以外のレジスタの出力に基づいてもよい。代わりに、あるいは加えて、論理回路３１４は、２つより多い／少ないレジスタから入力を受信してもよく、それらのレジスタは、第３及び第４のレジスタ３１８ｃ及び３１８ｄとは異なっていてもよい。代わりに、あるいは加えて、信号発生器３１０内のレジスタ３１８のうちの１つ以上がシード信号３１６から値を受け取らなくてもよい。

図４は、ここに開示される少なくとも１つの実施形態に従って構成された、他の一例に係るランダム周波数信号生成システム４００（“システム４００”）のブロック図である。システム４００は、ランダム又は疑似ランダム信号発生器４１０（“信号発生器４１０”）、発振器４２０、及びデータ発生器４３０を含み得る。発振器４２０は、信号発生器４１０及びデータ発生器４３０に通信可能に結合され得る。信号発生器４１０は、図１、図２及び図３それぞれの信号発生器１１０、２１０及び／又は３１０と同様とし得る。データ発生器４３０は、図２のデータ発生器２３０と同様とし得る。よって、図４に関して信号発生器４１０又はデータ発生器４３０の更なる説明は行わない。

発振器４２０は、データ発生器４３０からのデータ信号４３２と信号発生器４１０からの制御信号４１２とを受信するように構成され得る。発振器４２０は、データ信号４３２と制御信号４１２とに基づいて、発振器信号４２２を生成するように構成され得る。発振器信号４２２を生成するため、発振器４２０は、ここでは増幅器４２４と総称する第１、第２及び第３の増幅器４２４ａ、４２４ｂ及び４２４ｃを含み得る。増幅器４２４は、リング構成に配置され得る。これら及びその他の実施形態において、発振器４２０はリング発振器とし得る。

図示のように、第１の増幅器４２４ａは、データ信号４３２を受信するように構成され、その出力が第２の増幅器４２４ｂの入力に結合される。第２の増幅器４２４ｂは、制御信号４１２の一部を受信するように構成され、その出力が第３の増幅器４２４ｃの入力に結合される。第３の増幅器４２４ｃは、制御信号４１２の他の一部を受信するように構成され、その出力が第１の増幅器４２４ａの入力に結合される。第３の増幅器４２４ｃの出力を発振器信号４２２とし得る。

増幅器４２４をフィードバックループにて構成することにより、該ループ内に導入される雑音又はその他の信号の変化が、増幅器４２４に、発振を開始して発振器信号４２２を生成するようにさせ得る。増幅器４２４は、データ信号４３２及び制御信号４１２によって調整されて、増幅器４２４の特性を変化させ、それにより発振器信号４２２に変化を生じさせるように構成され得る。例えば、データ信号４３２及び制御信号４１２は、増幅器４２４に供給される電源電圧のレベルを調整し得る。増幅器４２４に供給される電源電圧のレベルを調整することにより、増幅器４２４の遅延ひいては発振器信号４２２の変化を調整し得る。発振器信号４２２の変化は、発振器信号４２２の周波数及び／又は位相の変化を含み得る。斯くして、発振器４２０は、データ信号４３２と制御信号４１２とに基づく発振器信号４２２を生成するように構成され得る。

システム４００には、本開示の範囲を逸脱することなく、変更、付加又は省略が為され得る。例えば、一部の実施形態において、発振器４２０は、３つより多い／少ない増幅器を含んでいてもよい。代わりに、あるいは加えて、システム４００は、データ発生器４３０を含んでいなくてもよい。なお、発振器４２０は、ここで使用され得る発振器の種類の一例である。例えばインダクタ−キャパシタ発振器など、他の種類の発振器も使用され得る。

図５は、ここに開示される少なくとも１つの実施形態に従って構成された、ランダム周波数信号生成システム５２０を含む通信装置５００の一例の一部のブロック図である。ランダム周波数信号生成システム５２０は、例えば、図１−４のシステム１００、２００、３００、４００のうちの何れかとして実装され得る。通信装置５００は、送信器回路５１０、ランダム周波数信号生成システム５２０、及びアンテナ５３０を含み得る。送信器回路５１０は、通信装置５００にて無線送信すべきデータ又はデータ信号を生成するように構成され得る。送信器回路５１０は、該データ又はデータ信号をランダム周波数信号生成システム５２０に送り得る。

ランダム周波数信号生成システム５２０は、送信器回路５１０から受信したデータ又はデータ信号を、ここに記載したように、周波数ドメインで拡散するように構成され得る。該データ又はデータ信号を周波数ドメインで拡散した後、ランダム周波数信号生成システム５２０は、拡散されたデータ又はデータ信号をアンテナ５３０に送り得る。アンテナ５３０は、拡散されたデータ又はデータ信号を、通信装置５００が一部をなす無線通信システムにて、例えば、モバイル装置若しくは無線装置、信号中継器、アクセスポイント、衛星、又は通信システムのその他の部分など、別の通信装置へと送信するように構成され得る。代わりに、あるいは加えて、ランダム周波数信号生成システム５２０は、拡散されたデータ又はデータ信号がアンテナ５３０に送られる前に、通信装置５００内の別のコンポーネントに、拡散されたデータ又はデータ信号を送ってもよい。

通信装置５００には、本開示の範囲を逸脱することなく、変更、付加又は省略が為され得る。例えば、一部の実施形態において、送信器回路５１０はトランシーバとし得る。代わりに、あるいは加えて、通信装置５００は複数のアンテナを含んでいてもよい。

図６は、ここに開示される少なくとも１つの実施形態に従って構成された、ランダム周波数信号生成システム６１０を含むサンプリングシステム６００の一例のブロック図である。サンプリングシステム６００は更に、ランダム周波数信号生成システム６１０に通信可能に結合されたサンプリング回路６２０を含んでいる。

ランダム周波数信号生成システム６１０は、例えば、図１、２、３及び４のシステム１００、システム２００、システム３００又はシステム４００と同様とし得る。ランダム周波数信号生成システム６１０は、ランダムあるいは疑似ランダムな発振器信号６１２を生成して、発振器信号６１２をサンプリング回路６２０に送信するように構成され得る。

サンプリング回路６２０は、発振器信号６１２と信号６２２とを受信するように構成され得る。一部の実施形態において、信号６２２は、サンプリングシステム６００を含んだシステム用のクロック信号とし得る。サンプリング回路６２０は、発振器信号６１２を用いて信号６２２をサンプリングし得る。具体的には、サンプリング回路６２０は、発振器信号６１２の立ち上がりエッジ及び／又は立ち下がりエッジで信号６２２をサンプリングし得る。発振器信号６１２の位相及び周波数は信号６２２と関係がないので、サンプリング回路６２０は、信号６２２の直流（“ＤＣ”）値のランダムあるいは疑似ランダムなサンプルを取得することができ得る。信号６２２のＤＣ値のランダムあるいは疑似ランダムなサンプルに基づいて、サンプリング回路６２０は、信号６２２のデューティサイクル及び／又は信号６２２がスキューされる時を決定するように構成され得る。

一部の既知のサンプリング回路において、既知のサンプリング回路は、そのサンプリング回路を含んだシステムのクロックサイクルを用いて生成された疑似ランダム信号に基づいて、信号をサンプリングすることがある。そのような既知のサンプリング回路における疑似ランダム信号はクロック信号を用いて生成されるので、その疑似ランダム信号の位相はクロック信号の位相に揃えられる。結果として、クロック信号が変化しているエッジで信号のサンプルがサンプリングされ、不正確な結果が取得されてしまい得る。対照的に、ランダム周波数信号生成システム６１０は、信号６２２の位相とは関係のない位相を有する発振器信号６１２を生成するように構成されることができ、それによって、より良好な信号６２２のサンプルがもたらされ得る。サンプリングシステム６００には、本開示の範囲を逸脱することなく、変更、付加又は省略が為され得る。

図７は、ここに開示される少なくとも１つの実施形態に従って編成された、疑似ランダム周波数信号を生成する方法７００の一例のフローチャートである。方法７００は、一部の実施形態において、例えば図１、２、３及び４それぞれのシステム１００、２００、３００又は４００などの、ランダム周波数信号生成システムによって実行され得る。個別のブロックとして図示されているが、様々なブロックが、所望の実装に応じて、更なるブロックへと分割され、より少ないブロックへと結合され、あるいは排除されてもよい。

方法７００はブロック７０２で開始し、シード状態に基づいて疑似ランダムな制御信号が生成され得る。

ブロック７０４にて、発振器によって生成される発振器信号の周波数及び位相が、制御信号によって制御され得る。発振器信号の周波数及び位相は、ランダムあるいは疑似ランダムにし得る。一部の実施形態において、発振器信号の周波数及び位相は更に、発振器によって受信されたデータ信号によって制御され得る。

ブロック７０６にて、発振器信号に基づいて制御信号の値が調整され得る。一部の実施形態において、制御信号の値を調整することは、発振器信号を用いて複数のレジスタにクロック供給することを含み得る。これら及びその他の実施形態において、疑似ランダム制御信号は、それら複数のレジスタのうちの１つ以上のレジスタの出力に基づき得る。

当業者が認識するように、ここに開示されたこの及びその他のプロセス及び方法に関して、それらプロセス及び方法で実行される機能は、異なる順序で実行されてもよい。また、概説したこれらのステップ及び動作は、単に例として提示したものであり、開示した実施形態の本質を逸脱することなく、これらのステップ及び動作の一部は、必要に応じてのものにされ、より少ないステップ及び動作へと結合され、あるいは更なるステップ及び動作へと展開され得る。

例えば、方法７００は更に、発振器によって受信された周波数制御信号に基づいて発振器信号の周波数範囲を選択することを含んでいてもよい。代わりに、あるいは加えて、方法７００は更に、複数のレジスタのうちの１つ以上のレジスタの出力を処理して、発振器に提供される制御信号を生成することを含んでいてもよい。

ここに記載された全ての例及び条件付きの言葉は、本発明と技術を前進させるために本願の発明者によって与えられる概念とを読者が理解することを支援するための教育的な目的を意図したものであり、そのように具体的に記載した例及び条件への限定ではないと解釈されるべきである。本発明の実施形態を詳細に説明したが、理解されるべきことには、これらの実施形態には、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、様々な変形、代用及び改変が為され得る。

以上の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） ランダムあるいは疑似ランダムな周波数を有する信号を生成するように構成されたシステムであって、
発振器信号を生成するように構成された発振器であり、前記発振器信号の周波数及び位相は、ランダムあるいは疑似ランダムであり、且つ受信された制御信号の値に基づく、発振器と、
前記発振器信号とシード状態とに基づいて前記制御信号を生成するように構成された信号発生器であり、前記制御信号の前記値はランダムあるいは疑似ランダムである、信号発生器と、
を有するシステム。
（付記２） 前記制御信号はデジタル信号又はアナログ信号である、付記１に記載のシステム。
（付記３） 前記発振器は、数値制御発振器、電圧制御発振器、又はデジタル制御発振器である、付記１に記載のシステム。
（付記４） 前記制御信号が前記発振器によって受信される前に前記制御信号を調整するように構成された調整回路、を更に有する付記１に記載のシステム。
（付記５） 前記信号発生器は、前記発振器信号をクロックとして用いる複数のレジスタを含む、付記１に記載のシステム。
（付記６） 前記発振器は更に、データ信号を受信するように構成され、前記発振器信号は、前記データ信号及び前記制御信号に基づく、付記１に記載のシステム。
（付記７） 前記発振器は更に、周波数調整信号を受信して、前記発振器の動作の周波数帯域を選択するように構成され、前記制御信号の前記値は、選択された周波数帯域内で前記発振器信号の周波数を調整する、付記１に記載のシステム。
（付記８） ランダムあるいは疑似ランダムな周波数を有する信号を生成するように構成されたシステムであって、
複数のレジスタを含む疑似ランダム信号発生器であり、該疑似ランダム信号発生器は疑似ランダム信号を生成するように構成され、前記疑似ランダム信号の値は、前記複数のレジスタのシード状態に基づき、且つ入力信号に基づいて変化する、疑似ランダム信号発生器と、
前記疑似ランダム信号を受信して、前記疑似ランダム信号の前記値に基づく周波数及び位相を有するランダムあるいは疑似ランダムな発振器信号を生成するように構成された発振器であり、前記発振器信号が、前記疑似ランダム信号発生器に前記入力信号として提供される、発振器と、
を有するシステム。
（付記９） 前記発振器信号が前記複数のレジスタにクロックとして与えられて、前記疑似ランダム信号の前記値が変化される、付記８に記載のシステム。
（付記１０） 前記疑似ランダム信号は、前記複数のレジスタのうちの１つ以上のレジスタの出力を有する、付記８に記載のシステム。
（付記１１） 前記疑似ランダム信号発生器は更に、前記複数のレジスタのうちの１つ以上のレジスタの出力に基づいて前記複数のレジスタのうちの１つ以上への入力を提供するように構成された論理回路を含む、付記８に記載のシステム。
（付記１２） 前記疑似ランダム信号が前記発振器によって受信される前に前記疑似ランダム信号を調整するように構成された調整回路、を更に有する付記８に記載のシステム。
（付記１３） 前記発振器は更に、データ信号を受信するように構成され、前記発振器信号は、前記データ信号及び前記疑似ランダム信号に基づく、付記８に記載のシステム。
（付記１４） 前記発振器は、数値制御発振器、電圧制御発振器、又はデジタル制御発振器である、付記８に記載のシステム。
（付記１５） 前記発振器は更に、周波数調整信号を受信して、前記発振器の動作の周波数帯域を選択するように構成され、前記疑似ランダム信号の前記値は、選択された周波数帯域内で前記発振器信号の周波数を調整する、付記８に記載のシステム。
（付記１６） 通信システムにおけるセキュリティ暗号化又は信号多重化のための疑似ランダム周波数信号を生成する方法であって、
シード状態に基づいて疑似ランダムな制御信号を生成し、
発振器によって生成される発振器信号の周波数及び位相を、前記制御信号を用いて制御し、前記発振器信号の前記周波数及び前記位相は、ランダムあるいは疑似ランダムであり、且つ
前記発振器信号に基づいて前記制御信号の値を調整する、
ことを有する方法。
（付記１７） 前記発振器信号の前記周波数及び前記位相は更に、前記発振器によって受信されるデータ信号によって制御される、付記１６に記載の方法。
（付記１８） 前記発振器によって受信される周波数制御信号に基づいて、前記発振器信号の周波数範囲を選択する、ことを更に有する付記１６に記載の方法。
（付記１９） 前記制御信号の前記値を前記調整することは、複数のレジスタのクロックとして前記発振器信号を用いることを含み、疑似ランダムな前記制御信号は、前記複数のレジスタのうちの１つ以上のレジスタの出力に基づく、付記１６に記載の方法。
（付記２０） 前記複数のレジスタのうちの前記１つ以上のレジスタの前記出力を処理して、前記発振器に提供される前記制御信号を生成する、ことを更に有する付記１９に記載の方法。

１００、２００、３００、４００、５２０、６１０ ランダム周波数信号生成システム
１１０、２１０、３１０、４１０ ランダム又は疑似ランダム信号発生器
１１２、２１２、３１２、４１２ 制御信号
１２０、２２０、３２０、４２０ 発振器
１２２、２２２、３２２、４２２、６１２ 発振信号（発振器信号）
２０８、３１６ シード信号
２１１ クロックポート
２１６ 調整回路
２１８ 調整された（調整済み）制御信号
２３０、４３０ データ発生器
２３２、４３２ データ信号
２３４ 周波数調整信号
３１４ 論理回路
３１８ レジスタ
４２４ 増幅器
５００ 通信装置
５１０ 送信器回路
５３０ アンテナ
６００ サンプリングシステム
６２０ サンプリング回路
６２２ 信号

Claims (12)

1. ランダムあるいは疑似ランダムな周波数を有する信号を生成するように構成されたシステムであって、
   発振器信号を生成するように構成された発振器であり、前記発振器信号の周波数及び位相は、ランダムあるいは疑似ランダムであり、且つ受信された制御信号の値に基づく、発振器と、
   前記発振器信号とシード状態とに基づいて前記制御信号を生成するように構成された信号発生器であり、前記制御信号の前記値はランダムあるいは疑似ランダムである、信号発生器と、
   を有するシステム。
2. 前記制御信号が前記発振器によって受信される前に前記制御信号を調整するように構成された調整回路、を更に有する請求項１に記載のシステム。
3. 前記信号発生器は、前記発振器信号をクロックとして用いる複数のレジスタを含む、請求項１に記載のシステム。
4. 前記発振器は更に、データ信号を受信するように構成され、前記発振器信号は、前記データ信号及び前記制御信号に基づく、請求項１に記載のシステム。
5. 前記発振器は更に、周波数調整信号を受信して、前記発振器の動作の周波数帯域を選択するように構成され、前記制御信号の前記値は、選択された周波数帯域内で前記発振器信号の周波数を調整する、請求項１に記載のシステム。
6. ランダムあるいは疑似ランダムな周波数を有する信号を生成するように構成されたシステムであって、
   複数のレジスタを含む疑似ランダム信号発生器であり、該疑似ランダム信号発生器は疑似ランダム信号を生成するように構成され、前記疑似ランダム信号の値は、前記複数のレジスタのシード状態に基づき、且つ入力信号に基づいて変化する、疑似ランダム信号発生器と、
   前記疑似ランダム信号を受信して、前記疑似ランダム信号の前記値に基づく周波数及び位相を有するランダムあるいは疑似ランダムな発振器信号を生成するように構成された発振器であり、前記発振器信号が、前記疑似ランダム信号発生器に前記入力信号として提供される、発振器と、
   を有するシステム。
7. 前記発振器信号が前記複数のレジスタにクロックとして与えられて、前記疑似ランダム信号の前記値が変化される、請求項６に記載のシステム。
8. 前記疑似ランダム信号は、前記複数のレジスタのうちの１つ以上のレジスタの出力を有する、請求項６に記載のシステム。
9. 前記疑似ランダム信号発生器は更に、前記複数のレジスタのうちの１つ以上のレジスタの出力に基づいて前記複数のレジスタのうちの１つ以上への入力を提供するように構成された論理回路を含む、請求項６に記載のシステム。
10. 通信システムにおけるセキュリティ暗号化又は信号多重化のための疑似ランダム周波数信号を生成する方法であって、
    シード状態に基づいて疑似ランダムな制御信号を生成し、
    発振器によって生成される発振器信号の周波数及び位相を、前記制御信号を用いて制御し、前記発振器信号の前記周波数及び前記位相は、ランダムあるいは疑似ランダムであり、且つ
    前記発振器信号に基づいて前記制御信号の値を調整する、
    ことを有する方法。
11. 前記制御信号の前記値を前記調整することは、複数のレジスタのクロックとして前記発振器信号を用いることを含み、疑似ランダムな前記制御信号は、前記複数のレジスタのうちの１つ以上のレジスタの出力に基づく、請求項１０に記載の方法。
12. 前記複数のレジスタのうちの前記１つ以上のレジスタの前記出力を処理して、前記発振器に提供される前記制御信号を生成する、ことを更に有する請求項１１に記載の方法。

Images