JP3270816B2 - 符号化マーカ処理方法及び移動電話装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伝送信号の符号化
マーカの処理に関し、特に、軌道上の衛星局と地上局と
の間の伝送信号のようにドップラ効果の影響を受け易い
信号におけるマーカの処理を行う符号化マーカ処理方法
及び移動電話装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地球における相違する場所に設置
される地上局と間に通信回線接続（リンク）を設定する
ために衛星局が多く使用されている。当初、このような
通信回線接続は海上の船舶からの送信電波を衛星局が受
信する直接的な通信を行うために使用していたものであ
る。近年では、このような衛星局を用いた通信形態は、
比較的低い軌道を回る衛星局を利用する電池からの給電
を行う移動局にまで、その利用が拡大されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような上記従来例
にあって、衛星局は地球の低軌道中に静止できない。す
なわち、衛星局は地球の回転速度で軌道を周回できない
ため、衛星局は地球から見て静止していない。その結
果、地上局と軌道の衛星局との間に相対速度が存在し、
所定の範囲内の衛星局と常時、通信回線接続を設定する
ためには、そのための所定の処理手順を実行する必要が
ある。この所定の処理手順の実行を、基地局（伝送セ
ル）が静止し、かつ、移動体の移動に伴って相対速度が
生じる地上のセルラー移動無線通信ネットワークに適用
して考えることが出来る。

【０００４】従来、周知のセルラー移動無線通信ネット
ワークでは、地上を移動体（自動車電話機、携帯電話
機）が伝送セル（セル基地局のサービスエリア）間を移
動する。このように移動体が、ある伝送セルから他の伝
送セルに移動する際に、複雑な引き継ぎ制御のルーチン
処理を行う必要がある。この場合、移動体と伝送セルと
の相対速度は、無線通信周波数の伝播速度と比較すると
無視できるものである。したがって、移動体の移動は通
信信号の特性に影響を及ぼさず、信号処理の解析上で
は、移動体は静止しているものとして取り扱われる。

【０００５】衛星通信システムでは、衛星局が、ある位
置から他の位置へ移動する際に、前記の信号処理の解析
上の課題を解決する必要がある。すなわち、通信回線接
続をあるシステムから他のシステムに引き継ぐ処理手順
の実行が必要になる。この場合、通信信号に対するドッ
プラ効果の発生と軌道を周回する衛星局の速度との関係
を解決する必要がある。すなわち、衛星局が地上局に向
って移動すると送受信周波数が高くなり、同様に、衛星
局が地上局から離れるように移動すると送受信周波数が
低くなるドップラ効果が発生する。

【０００６】したがって、各衛星局からの隣接するチャ
ネル又はチャネルの群におけるチャネルが接近している
場合、ある衛星局からのチャネルの送受信信号と、隣接
する衛星局からのチャネルの送受信信号とが混信するお
それがある。さらに、このようなチャネルでは、時分割
多重化方式（ＴＤＭＡ）によって複数のデジタル信号を
伝送しているため、ドップラ効果での周波数シフトによ
って時分割多重化におけるチャネル割当ての混乱が発生
することがある。

【０００７】また、衛星局の位置が原因で時分割多重が
ずれるタイミングオフセットが発生する場合もある。し
たがって、データエラーが生じない実際の送信データを
的確に伝送するためには、通信回線接続の確立前に、送
信データの特質を識別する必要がある。すなわち、送信
データの周波数がドップラ効果によってシフトすること
を予想し、その程度及び正確な時分割多重化によるチャ
ネル内に送信データを配置するために送信データの開
始、すなわち、立ち上がりを同相でシフトする、そのシ
フト位置を判定する必要がある。

【０００８】本発明は、このような従来の技術における
欠点を解決するものであり、伝送された信号の符号化マ
ーカを処理する際に、送信データ（メッセージ）に対す
るドップラ効果の発生程度を判別できるようになり、そ
の送信データを的確に伝送し、かつ、電力消費を低減で
きる符号化マーカ処理方法及び移動電話装置の提供を目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の符号化マーカ処理方法及び移動電話装置
は、タイミング位相及び周波数が変化するドップラ効果
の影響を受け易い伝送信号の符号化マーカを処理するも
のであり、マーカを第１周波数スイープの方向が第２周
波数スイープの方向と逆になるような、第１周波数スイ
ープに続いた第２周波数スイープを行う処理形態で伝送
し、次に、マーカを受信したマーカとの相関をとって二
つの振幅ピークを発生させ、さらに、二つの振幅ピーク
に基づいてドップラ効果の発生程度を判定するものであ
る。

【００１０】このような本発明の符号化マーカ処理方法
及び移動電話装置は、ドップラ効果が原因の特性、主に
位相オフセット及び周波数シフトの変化に対処するため
に必要な処理が大幅に低減する。

【００１１】好適例では、マーカの処理前に符号化マー
カの存在を識別するために予備処理を実行して、ドップ
ラ効果の発生程度を判定し、かつ、電力消費を減少させ
る。

【００１２】また、第１周波数スイープを、比較的高い
周波数から比較的低い周波数へ低下させ、その後、第２
周波数スイープを、比較的低い周波数から比較的高い周
波数まで高くする。好適例では、第１周波数スイープを
比較的低い周波数から比較的高い周波数まで高くし、第
２周波数スイープを比較的高い周波数から比較的低い周
波数まで低下させる。さらに、好ましくは、スイープを
公称周波数レベルの一方側からこの公称周波数レベルの
反対側に発生させる。

【００１３】また、本発明の別の態様によれば、衛星送
信機からページング信号を受信するように配備した移動
電話装置にあって、そのページング信号は、第１周波数
スイープの方向が第２周波数スイープの方向と逆になる
ような、第１周波数スイープ及びそれに続く第２周波数
スイープを行う処理形態のマーカを備えている。この移
動電話装置は、受信したマーカを補間して二つの振幅ピ
ークを発生させる相関手段と、二つの振幅ピークの特性
に基づいてドップラ効果の発生程度を決定する処理手段
とを備えている。

【００１４】この別の態様の好適例では、移動電話装置
に、受信したマーカをデジタル化するサンプリング及び
デジタル化手段を備えている。好ましくは、相関手段
が、デジタル化するサンプリングに対して、相関値を記
憶する記憶手段を備えている。相関手段は、デジタル化
のサンプリング値が入力されるシフトレジスタを備え、
この相関手段が予め設定されたゼロでない値とシフトレ
ジスタから読み出された値との乗算を行う。

【００１５】他の好適例において、相関手段は、入力さ
れた周波数スイープに応答し、同調して出力ピークを発
生する二つの弾性表面波フィルタ装置を備える。

【００１６】好ましくは、処理手段を、伝送されたマー
カの位置を決定するめたにピーク間の中間点を計算する
ように配置する。さらに、好適例として、処理手段がド
ップラ効果による周波数シフトの発生程度を判定するた
めにピーク間の距離を決定する手段を備える。ドップラ
効果における周波数シフトは、移動体が予期する搬送周
波数に対する受信した搬送周波数の周波数オフセットを
示すようにしている。なお、移動体の周波数精度は代表
的には１〜５ｐｐｍである。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の符号化マーカ処理
方法及び移動電話装置の実施形態を図面を参照して詳細
に説明する。図１は本発明の符号化マーカ処理方法及び
移動電話装置の好適例である実施形態にかかる構成を示
す図である。図１において、この好適例では、地球１０
４上の静止軌道でない海上から五千海里の高さの低軌道
を周回する三つの衛星局１０１，１０２，１０３が示さ
れている。

【００１８】衛星局１０１〜１０３は、軌道中に存在、
すなわち、この軌道を周回するために、矢印１０５で示
すように地球に対して所定の速度で、地球の回りの軌道
を周回する。衛星局１０１〜１０３のそれぞれの軌道
は、それぞれの通信エリア（サービスエリア）内に位置
する地球上の図示しない地上局と通信を行うことが出来
る。すなわち、衛星局１０１は通信エリア１０６の地上
局と通信が可能であり、衛星局１０２は通信エリア１０
７内の地上局と通信が可能である。また、衛星局１０３
は通信エリア１０８における地上局との通信が可能であ
る。

【００１９】これら通信エリアは、ある程度重なりあっ
ている。図示しない地上制御局は制御プロトコルの制御
によって衛星局１０１〜１０３が通信エリア１０６〜１
０８の頭上を移動する際に衛星局１０１〜１０３の切り
替えを行う。通信エリア１０６〜１０８は固定的なもの
ではなく、周回軌道に対応する地球上を回るように移動
する。すなわち、地上を横切るように移動する。

【００２０】図２は通信エリア１０６〜１０８を拡大し
て示した図である。図２において、例えば、衛星局１０
２で通信可能な通信エリア１０７を、副通信エリア２０
１，２０２，２０３などのような複数の副通信エリアに
分割する。衛星局１０２は、複数の通信周波数で通信を
行うものであり、この複数の通信周波数における特定周
波数を副通信エリア２０１〜２０３などに割り当てる。

【００２１】このように相違する周波数を隣接する副通
信エリア２０１〜２０３に割り当てるため、一つの周波
数で通信エリア１０６〜１０８のそれぞれの副通信エリ
ア２０１の地上局と通信を行うことが出来る。その結
果、衛星局１０１〜１０３が、それぞれの頭上の軌道上
を通過する間に、通信回線接続を切り替える。この切り
替えを容易にするために、制御プロトコル処理を行う。
かつ、副通信エリア２０１〜２０３などのアレイも地球
上を横切ることになる。したがって、相違する送信周波
数全体を使用するために、副通信エリア２０１〜２０３
などの間で行う通信回線接続を切替チャネルでの通信で
切り替える。

【００２２】図３は、地上局と移動電話システムとの衛
星局を通じた通信を行う衛星通信システムの構成を示す
図である。図３において、地上局３０２を地上の電話回
線網３０４に接続する。通常の移動衛星電話システム３
０３以外の、例えば、家庭用の電話機は電話回線網３０
４を通じて移動衛星電話システム３０３と回線接続して
通話を行うことが出来る。地上局３０２がページング信
号を発生させて、衛星局３０１に送信する。衛星局３０
１は、このページング信号を通信エリア１０６〜１０８
内の全ての副通信エリア２０１〜２０３などに転送す
る。この結果、ページング信号が移動衛星電話システム
３０３で受信して検出される。

【００２３】移動衛星電話システム３０３は送受信処理
装置３０５を有している。この送受信処理装置３０５は
充電可能な電池パック３０６から給電され、さらに、キ
ーパッド３０７の手動操作に基づいて動作し、送受話器
３０８を通じてオペレータが通話を行うようになってい
る。地上局３０２から衛星局３０１への送信は、データ
を複数の帯域３ｋＨｚの音声チャネルで伝送するもので
あり、周波数が、約２ＧＨｚの搬送波を変調処理してい
る。

【００２４】地上局３０２から衛星局３０１への通信回
線接続及び衛星局３０１から移動衛星電話システム３０
３への通信回線接続の二つの送信電波は、パワースペク
トル密度が抑制された場合には干渉しない。すなわち、
地上局３０２から衛星局３０１への出力電波は、その送
信出力が抑制された際に通常の地上送信で発生するよう
な干渉が生じない。

【００２５】同様に、これらの理由に加えて、衛星局３
０１及び移動衛星電話システム３０３からの送信電力
も、電力の供給能力によって制限される。つまり衛星局
３０１からの最大送信電力は、ソーラパネル３０９の電
力の供給能力である電力量で制限される。また、充電可
能な電池パック３０６から電力供給が行われる移動局３
０３は、電池パック３０６の許容消費電力の制限内で動
作する必要がある。これらの理由とともに、送信電力を
減少させて、オペレータに対する潜在的に有害な電磁波
放射を減少させることが望ましい。

【００２６】移動衛星電話システム３０３によって呼び
出し受信前には、移動衛星電話システム３０３を特定の
配置状態に設定する要求の制限を受ける。すなわち、移
動衛星電話システム３０３は予期しない呼び出し通信に
適合し難い。つまり特定の方向上にアンテナ３１０を配
置したときのみ呼び出し受信が可能な場合、これ以外の
方位にアンテナ３１０を設置した場合、呼び出し受信が
不可能になる。

【００２７】このような移動衛星電話システム３０３
は、明白に非常状態の下で使用されるものであり、この
非常状態で必要な際に衛星局３０１を通じた通信が確実
に出来ないため、こような移動衛星電話システム３０３
の利用を制限している。アンテナ３１０が最適方位に設
定されていない際に受信の劣化が発生する。したがっ
て、例えば、室内使用の場合にも、ページング信号を移
動衛星電話システム３０３が受信できるようにチャネル
設定を行うのが周知である。

【００２８】移動衛星電話システム３０３のアンテナ３
１０が衛星局３０１に対して最適方位に設定されていな
い際にも、送受信処理装置３０５がページング信号を受
信できるように、その向上を図る三つの周知技術があ
る。まず、第１に、送信電力を増大して、送信信号が受
信できるようにする。干渉に関する前記の制限がある場
合、その確立された最大送信電力以下で通常動作が行わ
れる際に、この最大送信電力まで増大させる。換言すれ
ば、制限される最大送信電力より増大させることは出来
ない。

【００２９】第２に、通常動作において、送信電力の増
大が不十分にしか出来ない場合には、所定の公称バンド
幅での動作及びパワースペクトル密度制限を利用でき
る。パワースペクトル密度レベルを超えずに、送信電力
を増大させるため送信周波数のバンド幅を増大させる。
これにより送信全電力を増大させるとともに、任意の特
定周波数での送信電力を制限する。すなわち、パワース
ペクトル密度を許容された範囲内に制限し、ページング
信号の受信の可能性を増大させるため、送信情報を、よ
り広い送信周波数のバンド幅に拡大する。

【００３０】第３に、ノイズの影響を減少させるために
ページング信号に冗長データを挿入する。これにより符
号化速度を増大させて、全体の信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比
の向上を図る。ページング信号は、通常の送信信号に比
較して広いバンド幅を占有するため、理論的には通信チ
ャネルは、より高速でのデータ伝送が出来る。この高速
のデータ伝送で送られる実情報量は、より高いレベルの
情報の冗長を挿入することにより、通常の送信データの
伝送の速度よりも低減が可能である。

【００３１】図４は送受信処理装置３０５の詳細な構成
を示すブロック図である。図４において、アンテナ３１
０からの受信信号が、ダウンコンバータ４０１によって
低い周波数に変換され、ここでベースバンド信号である
低い周波数の中間周波数信号に変換される。この中間周
波数信号はアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４０２
に入力される。

【００３２】Ａ／Ｄ変換器４０２は、実際には入力デー
タ（中間周波数信号）の速度の約１０倍のような高速で
サンプリングする。この場合、入力データの速度の少な
くとも２倍の速度でサンプリングする必要がある。周知
技術によれば、入力データは、Ａ／Ｄ変換器４０２での
アナログ／デジタル変換で生じたサンプリング内に含ま
れる元のデータを識別するために設けたデジタル信号プ
ロセッサ（ＤＳＰ）４０３で処理される。

【００３３】既知の移動衛星電話システムにおいて、送
信データに対するドップラ効果の発生程度を判別するた
めには高度な処理能力が要求される。特に、周波数シフ
トの程度を決定するとともに、変調信号に挿入された一
時的なオフセット量を識別する必要がある。例えば、通
話時の電話機において、要求処理の度合いが通話の安定
状態中の要求より著しく大きい場合、すなわち、周波数
シフト及び一時的なオフセットが一旦決定されると、リ
アルタイムでこの情報を処理することが出来ないため、
サンプリングしたデータを処理するために、Ａ／Ｄ変換
器４０２からのデータを記憶装置４０４に書き込んで記
憶し、その後、ＤＳＰ４０３が非リアルタイムでデータ
を処理することになる。

【００３４】この場合、記憶装置４０４の記憶容量を小
さくするのが望ましい。この記憶装置４０４の記憶容量
の低減のため、本発明では送信データ（メッセージ）の
開始及び送信データの伝送の周波数を容易に判定できる
ようにしている。すなわち、送信データの符号化によっ
て達成している。このため、特にドップラ効果の影響を
受け易い信号の開始を識別する符号化マーカを送信す
る。この符号化マーカを第１周波数スイープに続いた第
２周波数スイープを行う処理形態で送信する。これらの
スイープは「チャープ」処理であり、周知技術である。

【００３５】第２周波数スイープの向きは、第１周波数
スイープの向きと逆である。例えば、好適例としては、
第１周波数スイープは高くし、第２周波数スイープを低
下させるが、この逆にスイープするようにしても良い。
受信信号はデジタル化され、このデジタル値を、予め設
定された値と比較して、スイープに応じた振幅ピークを
発生させる。その後、この振幅ピークを処理して、マー
カの位置を決定する。これらピーク間の中間点及びこれ
らピーク間の距離を決定し、ドップラ効果の周波数シフ
トを判定する。

【００３６】図５は、送信データの開始位置へのマーカ
の設定状態を説明するための図である。図５において、
送信電波の周波数は、ドップラ効果が原因で、その公称
値から７ｋＨｚまで高くなり、又は、低下する場合があ
る。これをマイナス（−）７ｋＨｚからプラス（＋）７
ｋＨｚの範囲にある図５中の周波数軸５０１によって表
す。同様に、タイミング位相を−１００ｍｓから＋１０
０ｍｓの範囲にあるタイミング位相軸５０２によって表
す。

【００３７】したがって、送信データ（メッセージ）の
開始は、スペース５０３内のいずれかに存在することに
なる。送信データ自体のサイズをメッセージスペース５
０４で表わす。したがって、任意の特定の送信に対し
て、メッセージスペース５０４を、全体のスペース５０
３内のいずれかに配置することが可能になり、図４中に
示したＤＳＰ４０３が、この特定位置を識別する。

【００３８】図６は単一チャープの特性図であり、図７
は単一チャープの特性における正弦波状の曲線を示す波
形図である。図６において、この好適例は周波数対時間
に対して単一チャープの特性をプロットしたものであ
る。すなわち、単一チャープを、ゼロ周波数に初期設定
するとともに、１ｍｓ周期で１００ｋＨｚまで高くす
る。その結果、図７に示すように正弦波状の曲線が得ら
れる。この正弦波状の周波数は時間とともに急速に高く
なる。なお、ドップラ効果における周波数シフトが原因
のチャープ周波数の周波数シフトが存在しても、これら
は搬送波周波数の周波数オフセットに比較して無視でき
るものである。

【００３９】図８は、チャープの伝送遅延の影響を説明
するための図である。図８において、チャープが伝送遅
延した場合、周波数スイープが遅く発生し、この極限状
態では、周波数の応答が通信エリア９０１内に存在す
る。同様に名目的（公称）な負の遅延が発生して、チャ
ープの伝送が有効に進む。この結果、周波数応答が通信
エリア９０２内に存在するようになる。公称チャープを
ライン９０３として示す。したがって、全て動作状態で
は、周波数チャープが通信エリア９０４の、いずれかで
検出され、送信データの開始を識別するために受信デー
タを分析すると、ドップラ効果が原因の周波数シフト
を、図５の周波数軸５０１における、特定の通信エリア
での移動であると捉えることが出来る。

【００４０】同様に、図８における通信エリア９０４内
のチャープ到達時間変動を、許容できる図５に示すスペ
ース（通信エリア）５０３内のタイミング位相軸５０２
に沿った変動として捉えることが出来る。したがって、
送信データ（メッセージ）の開始を正確に識別するため
に、利用できる通信エリアのスペース５０３の位置を正
確に決定する全ての可能性を考える必要がある。既知の
移動衛星電話システムでは、このような手順は時間がか
かり、計算の負担が大きく、多量の電力消費が発生し、
かつ、多量のＲＡＭ又は複雑な構成のＡＳＩＣを必要と
する。これらの負担が大きい技術が、入来する呼び出し
のページング信号を検出するために要求され、このよう
な検出が待機モード中で周期的に要求される場合、電圧
変動が少ない高度の電源を配置する必要がある。

【００４１】周波数チャープの伝送及び検出は、特にレ
ーダ技術として周知であり、このレーダ技術ではチャー
プの存在の検出に、比較的簡単な回路を利用している。
この技術の回路を、本実施形態では、受信信号内のマー
カの存在を検出するために用いている。このマーカ検出
するのに、比較的低電力の回路を使用して、本発明を実
施に対する処理が可能になる。

【００４２】本発明によれば、伝送されたマーカを受信
し、二つの振幅ピークを発生させるために前記マーカの
相関をとって処理し、その後、二つの振幅ピークの特性
を処理して、ドップラ効果の発生程度を判定する。した
がって、マーカの存在を検出する回路を設ける他に、受
信されたチャープ信号を処理してドップラ効果の発生程
度を判定する。特に、チャープデータを処理して周波数
シフト及び一時的なオフセットを決定する。

【００４３】図９はチャープデータを処理して周波数シ
フト及び一時的なオフセットを決定する第１実施形態を
説明するための図である。図９において、この第１実施
形態では、入来信号をデジタル化するとともに、受信し
たチャープのサンプリングを分析する処理を行う。入来
チャープをＡ／Ｄコンバータで−３１と＋３１との間の
６４レベルに量子化し、これを信号１００１として図示
する。このサンプリングを、６ビットワードとして相関
器の信号シフトレジスタ（ＦＩＦＯメモリ）に入力し
て、サンプリングレートによるクロック信号で動作させ
る。

【００４４】最適の相関器において、このクロック信号
は、固定符号−固定レジスタ１００７に記憶された、そ
のレプリカをサンプルごとに乗算する。その後、個々の
乗算結果を加算器１００８で加算し、信号が同相の時に
は高レベルの出力信号を得る。すなわち、符号シフトレ
ジスタの値を、加算器１００８の出力部の信号対雑音
（Ｓ／Ｎ）比に影響を及ぼすことなく得ることが出来
る。

【００４５】したがって、各クロック周期では、記憶さ
れたチャープ表示に対して順に相関をとった、予め設定
された数のサンプリングを設定する。既に説明した例で
は、加算器１００８を、複雑なハードウェア、すなわ
ち、６ビットごとの多数のＤＳＰが必要となる構成と
し、これにより高電流を消費する。さらに、ＤＳＰでは
通常リアルタイムでの処理が不可能である。

【００４６】このため、他の実施形態では簡略化する。
この簡略化での感度低下は少量のｄＢのみであり、許容
できるものである。この簡略化では高分解能を用いる符
号信号の記憶に代えて、簡単な３段階近似法を適用す
る。この簡単化した方法による実施の形態が図９に示さ
れている。チャープ表示を、正の値、ゼロの値及び負の
値からなるレジスタ１００３に保持する。図９に図示し
たように、信号１００１で示したサンプル値を、シフト
レジスタに入力し、矢印１００４で示した方向に前記レ
ジスタを介したクロック信号で動作を行う。

【００４７】また、図９にチャープが受信されるととも
にシフトレジスタ内でチャープ表示と有効に同相である
点を表す最高相関の位置を示す。第２位置１００６は正
の値を含み、したがって＋１を位置１００７のレジスタ
１００３に記憶させる。入来チャープの全ての正の値
は、各乗算器１００８において正のユニタリ値によって
有効に乗算され、この乗算に対して、受信したチャープ
の全ての負の値は、負のユニタリ値によって同様に乗算
される。

【００４８】この結果、入来チャープ信号が記憶された
チャープ表示と同じ場合、正の値のみが加算器１００８
に供給される。さらに、最適相関点の直前又は直後の点
で量子化されたチャープの相関がとられると直ぐに取消
し値を発生させる場合、ピークは非常に高くなる。した
がって、相関に必要な処理電力が低減され、また、ハー
ドウェアの構成は、十分な相関処理が出来るとともに、
簡素化される。

【００４９】衛星通信システムにおいて、ドップラ効果
が原因で周波数シフトが生じた場合、信号１００１の性
質が修正される。特に、周波数シフトの周波数が高くな
り、同様に、図３に示すように衛星局３０１が移動衛星
電話システム３０３から離れるように移動すると、周波
数は低下する。これら周波数拡張及び圧縮の影響を、図
７を参照して考察することが出来る。周波数が高くなる
と、周波数スイープの開始部は、下の送信信号の位置に
対して必要な周波数より高い周波数になる。

【００５０】したがって、伝送の開始部の位置は、その
位置が伝送開始部の後の部分であるかのように、すなわ
ち、より高い周波数を有するようになる。同様に、周波
数が低下すると、チャープの特定位置は、予定の位置よ
り早く到達するように現れる。

【００５１】本発明は、送信データ（メッセージ）の正
確な位置及びドップラ効果が原因の周波数変更を決定す
るために、この特性を利用している。図１０は周波数チ
ャープにおける上昇チャープ及び下降チャープを説明す
るための図である。図１０において、この周波数チャー
プは、上昇チャープ１１０１及び、この上昇チャープ１
１０１に続く下降チャープ１１０２からなる。ここでは
伝送信号は公称中心周波数１１０３を有し、公称中心周
波数１１０３より１００ｋＨｚ低い周波数で最初の上昇
チャープを開始するために、１００ｋＨｚまで周波数を
低下させる。

【００５２】この位置から、１ｍｓの持続時間で公称中
心周波数１１０３より、１００ｋＨｚ高い値まで周波数
を変更する。その後、周波数を同様に調整して、公称中
心周波数１１０３より１００ｋＨｚ高い値から、さら
に、公称中心周波数１１０３より１００ｋＨｚ低い値ま
で低下させる。なお、これらの反転を逆にして行うこと
も出来る。同様に、チャープレート及び持続時間は重要
ではなく、今までの値の例をもって処理する。

【００５３】図９において、信号をサンプルし、シフト
レジスタの配列に対して、図９に図示したタイプの基準
レジスタに対して相関値を供給する。この場合、重要な
信号は信号１００１と同様であり、これは図９に図示し
たタイプの増大する正弦周波数と、この直後に続く信号
１００１の有効な鏡像である、減少する正弦周波数とか
らなる。周波数スイープ中の一つが上昇し、その他が低
下する場合には、ドップラ効果による周波数シフトは、
振幅ピーク位置、すなわち、相関点の先行は遅延に対し
て逆の影響を有することになる。

【００５４】図１１及び図１２は図１０に図示したタイ
プの周波数スイープから得られた出力信号のドップラ効
果による周波数シフトの影響を説明するための図であ
る。図１１及び図１２において、ドップラ効果が原因で
周波数が高くなる状況、例えば、時間Ｔ２を超えて到達
する必要がある比較的高い周波数が、時間Ｔ１で正確に
到達した場合には、信号が先行して現れる。したがっ
て、ピーク１２０１は、ドップラ効果で周波数が高くな
ると、負の方向すなわちｙ軸に対して左側に移動する。

【００５５】しかしながら、下降する周波数スイープに
よって生成された第２ピーク１２０２は、周波数が高く
なると同量だけｙ軸から正の方向に移動する。したがっ
て、周波数の増大が原因で第１ピークが負に移動すると
ともに、周波数の増大が原因で第２ピークが正に移動す
る場合、これらピーク間の中間点Ｍは変わらないままで
ある。ここでＭの位置が決定されて、送信データ（メッ
セージ）の開始に対する確定位相位置、すなわちドップ
ラ効果で生成された周波数変更に関係のない一時的なオ
フセットを付与する。

【００５６】同様に、ドップラ効果によって周波数が低
下する場合、二つのピーク１２０１，１２０２は、同一
量だけ互いに近接するように移動し、その結果、中間点
はその位置からシフトしない。したがって、図１１にお
いて、ピークの位置は周波数拡張が原因で互いに近接
し、これに対し、図１２において、ピーク１２０３，１
２０４は周波数圧縮が原因でさらに広がることになる。

【００５７】このようにピーク拡張と考えられる、この
ピークの拡張の程度は、ドップラ効果が原因の周波数シ
フトに直接依存する。したがって、ピーク拡張Ｓを測定
することにより、ドップラ効果が原因の周波数変更を正
確に計算することが出来るようになる。したがって、ピ
ーク拡張Ｓから得られた周波数変更の計算及び中間点Ｍ
から得られる送信データ（メッセージ）の開始の位相位
置により、上昇及び下降周波数チャープによって決定さ
れた送信データの開始位置を、図５に図示したスペース
５０３内に迅速かつ正確に配置することが出来るように
なる。図４を参照すると、記憶装置４０４の記憶容量
（サイズ）を大幅に減少させることが出来るようにな
る。すなわち、電力消費を低減できるようになる。

【００５８】上昇及び下降チャープを、最初の段階で、
ある程度正確な任意の周波数シフト及び一時的なオフセ
ットの程度を判別することなく、マーカが実際に送信さ
れた情報の提供用として用いることも出来る。この場
合、マーカを識別すると、ここでの説明より詳細な処理
を開始して、チャープ信号を処理して計算したドップラ
効果の存在が原因の、チャープの存在後の可変持続時間
で、実際に伝送された送信データ（メッセージ）の開始
点を識別する。これに加えて、リアルタイム処理技術を
用いて周波数オフセットを識別する。

【００５９】図１３は入来チャープ信号を弾性表面波
（ＳＡＷ）フィルタに供給する他の実施形態を示す図で
ある。この弾性表面波フィルタを用いると、受信チャー
プ信号のデジタル信号化のサンプリングを行わないで振
幅ピーク値を発生させることが可能になり、これによっ
て待機状態（呼び出しの待ち受け受信９中の電力消費が
低減される。

【００６０】ＦＭチャープ信号の振幅は一定であるが、
既に説明したように、瞬時的な振幅は時間とともに線形
的に変化する。弾性表面波フィルタにおけるＳＡＷ遅延
線１４０１の電極指間隔を、その長手方向に沿って変化
させて、チャープを横切る周波数変動を整合させて相関
をとる。図１３に示したように、アレイの左側に対する
電極指は高周波数に応答し、アレイの右側に対する電極
指は低周波数に応答する。図示した例では、右側に伝播
するチャープ信号は、デジタル化のサンプリングを図９
に図示したシフトレジスタに供給する場合と同様に、ア
レイに正確に記録する。すなわち、この配列ではデジタ
ル化のサンプリングと略等価である。

【００６１】図１３に示すように、強力な出力パルスが
右側端子で得られる。この配置を、信号の低周波数端が
高周波数端よりも大きく遅延され、広い幅の入力パルス
の立下がり縁が立上がり縁に追いついてパルスを有効に
折り畳む分散形フィルタとすることが出来る。図１３に
示すように、短い経路長１４０２を高周波数補償に対し
て設けるとともに、極めて長い経路長１４０３を、パル
スの低周波数端に対して設ける。図１３に図示した弾性
表面波フィルタは鏡像を伴い、その結果、第１部分は上
昇チャープに対する相関パルスを発生させ、第２部分は
下降チャープに対する相関パルスを発生させる。

【００６２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の符号化マーカ処理方法及び移動電話装置によれば、マ
ーカを第１周波数スイープの方向が第２周波数スイープ
の方向と逆になるような、第１周波数スイープに続いた
第２周波数スイープを行う処理形態で伝送している。さ
らに、マーカを受信したマーカとの相関をとって二つの
振幅ピークを発生させ、また、ピークの特性を処理して
ドップラ効果の発生程度を決定している。すなわち、ド
ップラ効果が原因の特性、主に位相オフセット及び周波
数シフトの変化にアクセスするために必要な処理を大幅
に低減している。

【００６３】この結果、送信データに対するドップラ効
果の発生程度を判定できるようになり、その送信データ
の的確な伝送が可能になる。かつ、電力消費を減少でき
るようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の符号化マーカ処理方法及び移動電話装
置の好適例である実施形態にかかる構成を示す図。

【図２】実施形態にあって通信エリアを拡大して示した
図。

【図３】実施形態にあって衛星通信システムの構成を示
す図。

【図４】実施形態における送受信処理装置の詳細な構成
を示すブロック図。

【図５】実施形態にあって送信データの開始位置へのマ
ーカの設定状態を説明するための図。

【図６】実施形態にあって単一チャープの特性図。

【図７】実施形態にあって単一チャープの特性における
正弦波状の曲線を示す波形図。

【図８】実施形態にあってチャープの伝送の遅延の影響
を説明するための図。

【図９】実施形態にあってチャープデータを処理して周
波数シフト及び一時的なオフセットの判定を説明するた
めの図。

【図１０】実施形態にあって周波数チャープにおける上
昇チャープ及び下降チャープを説明するための図。

【図１１】実施形態にあって出力信号のドップラ効果に
よる周波数変動の影響を説明するための図。

【図１２】実施形態にあって出力信号のドップラ効果に
よる周波数変動の他の影響を説明するための図。

【図１３】実施形態にあって入来チャープ信号を弾性表
面波フィルタに供給する他の実施形態を説明するための
図。

【符号の説明】

１０１，１０２，１０３，３０１ 衛星局 １０４ 地球 １０６，１０７，１０８ 通信エリア ２０１，２０２，２０３ 副通信エリア ３０２ 地上局 ３０３ 移動衛星電話システム ３０４ 電話回線網 ３０５ 送受信処理装置 ３０６ 電池パック ３０７ キーパッド ３０８ 送受話器 ３０９ ソーラパネル ４０１ ダウンコンバータ ４０２ Ａ／Ｄ変換器 ４０３ ＤＳＰ ４０４ 記憶装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 7/14 - 7/26 102 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タイミング位相及び周波数が変化するド
   ップラ効果の影響を受け易い伝送信号の符号化マーカを
   処理する符号化マーカ処理方法において、この方法は、衛星送信機からの前記符号化マーカを含む
   ページング信号を処理する方法であり、 前記マーカを、第１周波数スイープの方向が第２周波数
   スイープの方向と逆になるように、前記第１周波数スイ
   ープに続いた前記第２周波数スイープを行う処理形態で
   伝送し、次に、前記マーカを受信し、受信したマーカと
   の相関をとって二つの振幅ピークを発生させ、さらに、
   この二つのピーク値に基づいてドップラ効果の発生程度
   を判定することを特徴とする符号化マーカ処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の符号化マーカ処理方法
   において、 処理前に符号化マーカを配置することを特徴とする符号
   化マーカ処理方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の符号化マーカ処
   理方法において、 第１周波数スイープは、比較的低い周波数から比較的高
   い周波数に高くし、その後、第２周波数スイープが、比
   較的高い周波数から比較的低い周波数に低下することを
   特徴とする符号化マーカ処理方法。
4. 【請求項４】 請求項１，２又は３のいずれかに記載の
   符号化マーカ処理方法おいて、 前記スイープは公称周波数レベルの一方側から前記公称
   周波数レベルの反対側に発生することを特徴とする符号
   化マーカ処理方法。
5. 【請求項５】 請求項１，２，３又は４のいずれかに記
   載の符号化マーカ処理方法において、 前記受信したマーカをサンプリングし、かつ、デジタル
   化し、この後に前記デジタル化したサンプリングのマー
   カを、記憶した値との相関をとって、前記振幅ピークを
   発生させることを特徴とする符号化マーカ処理方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の符号化マーカ処理方法
   において、 デジタル化したサンプリングのマーカを、シフトレジス
   タに供給し、このシフトレジスタが、前記デジタル化し
   た値のサンプリングレートのクロック信号で処理される
   ことを特徴とする符号化マーカ処理方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載の符号化マーカ処理方法に
   おいて、 予め設定されたゼロでない前記値と、前記シフトレジス
   タから読み出された値とを乗算することを特徴とする符
   号化マーカ処理方法。
8. 【請求項８】 請求項１，２，３又は４のいずれかに記
   載の符号化マーカ処理方法において、 前記受信したマーカを、弾性表面波フィルタに供給する
   ことを特徴とする符号化マーカ処理方法。
9. 【請求項９】 請求項１，２，３，４，５，６，７又は
   ８のいずれかに記載の符号化マーカの処理方法におい
   て、 前記ピーク間の中間点を識別して、前記伝送されたマー
   カの位置を決定することを特徴とする符号化マーカ処理
   方法。
10. 【請求項１０】 請求項１，２，３，４，５，６，７，
    ８又は９のいずれかに記載の符号化マーカ処理方法にお
    いて、 前記ピーク間の距離を決定して、ドップラ効果における
    周波数シフトを判定することを特徴とする符号化マーカ
    処理方法。
11. 【請求項１１】 衛星送信機からページング信号の電波
    を受信するように配置された移動電話装置であって、 前記ページング信号は、第１周波数スイープの方向が第
    ２周波数スイープの方向と逆になるような第１周波数ス
    イープ及び、この第１周波数スイープに続く第２周波数
    スイープとなるマーカを有する移動電話装置であり、 受信したマーカを補間して二つの振幅ピークを発生させ
    る相関手段と、前記相関手段により発生した前記ピーク
    の特性に基づいてドップラ効果の発生程度を決定する処
    理手段とを備えたことを特徴とする移動電話装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の移動電話装置にお
    いて、 前記符号化マーカの相関をとる前に符号化マーカを配置
    するように配列される配置手段を含むことを特徴とする
    移動電話装置。
13. 【請求項１３】 請求項１１又は１２に記載の移動電話
    装置において、 比較的低い周波数から比較的高い周波数に上昇する第１
    周波数スイープに応答して第１の振幅ピークを発生させ
    る手段と、比較的高い周波数から比較的低い周波数に下
    降する第２周波数スイープに応答して第２の振幅ピーク
    を発生させる手段とを含むことを特徴とする移動電話装
    置。
14. 【請求項１４】 請求項１１，１２又は１３のいずれか
    に記載の移動電話装置において、 前記スイープを公称周波数レベルの一方側から、この公
    称周波数レベルの他方側まで発生させることを特徴とす
    る移動電話装置。
15. 【請求項１５】 請求項１１，１２，１３又は１４のい
    ずれかに記載の移動電話装置において、 前記受信したマーカをデジタル化するサンプリング／デ
    ジタル化手段を含むことを特徴とする移動電話装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の移動電話装置にお
    いて、 前記相関手段は、前記デジタル化されたサンプルに対し
    て相関をとった値を記憶するよう設けられた記憶手段を
    含むことを特徴とする移動電話装置。
17. 【請求項１７】 請求項１５又は１６に記載の移動電話
    装置において、 前記相関手段は、前記デジタル化されたサンプルの値が
    入力されるシフトレジスタを含むことを特徴とする移動
    電話装置。
18. 【請求項１８】 請求項１５，１６又は１７のいずれか
    に記載の移動電話装置において、 前記相関手段は、ゼロでない記憶された値にデジタル化
    されたサンプリング値を乗算する手段を含むことを特徴
    とする移動電話装置。
19. 【請求項１９】 請求項１１，１２，１３又は１４のい
    ずれかに記載の移動電話装置において、 前記相関手段は、二つの弾性表面波フィルタを有し、そ
    れぞれの弾性表面波フィルタは、入力された周波数スイ
    ープに応答し、同調して出力ピークを発生することを特
    徴とする移動電話装置。
20. 【請求項２０】 請求項１１，１２，１３，１４，１
    ５，１６，１７，１８又は１９のいずれかに記載の移動
    電話装置において、 前記処理手段が、伝送されたマーカの位置を決定するた
    めに前記ピーク間の中間点を計算するように配置される
    ことを特徴とする移動電話装置。
21. 【請求項２１】 請求項１１，１２，１３，１４，１
    ５，１６，１７，１８，１９又は２０のいずれかに記載
    の移動電話装置において、 前記処理手段は、ドップラ効果における周波数シフトを
    決定するために前記ピーク間の距離を判定するための手
    段を含むことを特徴とする移動電話装置。