JP3900432B2 - スペクトル拡散データ送信システム - Google Patents

Description

この発明は放送技術又はそれに関連する技術によってデータを送信するためのシステムに関する。より詳しくは、この発明はスペクトル拡散技術を用いて共用されたチャンネル上でデータを送信するシステムに関する。

データ送信は、放送通信の方法又はそれに関連する通信の方法のような、電子通信チャンネルの手段によって受信者に対してデータを送信する処理である。データ送信のための１つの動機は、データを（例えば紙又は磁気ディスクもしくはテープなどの）物理的なメディア上に書き込み、そして受信者に対して運搬することよりも、放送の手段によってそのデータを受信者に対して送信することがより簡単で、もしくはより安価であるということである。もう１つの動機は、当該データを別の受信者に対して送信するための別の最低のコストは比較的小さいかもしれないということである。データ送信は、送信すべきデータが多大であって急速に変化するものであるとき、もしくは有用である短い時間内に搬送することが必要であるときに、特に有利であるかもしれない。そのようなデータの従来例は、データ送信が有利である他の多くの場合があるかもしれないが、株式市場の売買データである。

当該技術において生じている他の１つの問題点は、データ送信のための十分な放送の基盤（インフラストラクチャ）の欠如である。もしデータ送信のために用いる放送タワー、中継器又は受信機がほとんど無ければ、一般的には、通信というもう１つの形式とすでに関連している基盤を用いることが必要である。従って、電話、テレビ、ラジオ及び衛星システムの使用は上述の通りである。それ故、大量の付加的な基盤を必要としないデータ送信の方法を提供することが有利であろう。

当該技術において生じているもう１つの問題点は、データを送信するためにリーズナブルなコストでしかも余分な困難さをともなわずに、十分な帯域幅を得ることがむずかしいということである。帯域幅の欠如は、本来、送信することができるデータの量を減少させ、もしくは当該データを受信者に対して送信することが必要な時間量を増大させる。

従来技術における１つの方法は、現在の通信システムから予備の帯域幅を使用することである。その例は、（音声上のデータを用いる）電話システム、（垂直帰線消去期間を用いる）テレビシステム、及び（ＦＭ側波帯を用いる）無線システムを含む。この方法はある限られた度合いの成功を達成する間は、大量のデータの送信をサポートするための帯域幅を搬送することができないという欠点を有していた。例えば、テレビシステムは大量の放送帯域幅を有するときは、垂直帰線消去期間を利用することができるデータ送信のための帯域幅の量は比較的制限されている。もう１つの問題点は、この従来技術の方法は一般には国内全体の範囲をカバーしていないということである。

従来技術のもう１つの方法は、データを送信するために独立した周波数帯域を割り当てることである。この方法の例は、与えられた複数のチャンネルを用いた衛星システムを含む。この方法は、データ送信のためのより大量の帯域幅を搬送することができるとき、データ送信のための独立した周波数帯域の割り当ては、一般には、ＦＣＣ又は他の国の政府当局での種々の手続きを必要とするという欠点を有していた。

従来技術におけるもう１つの方法は、複数の受信場所に対してシリアルにデータを送信するための賃貸（リース）回線又は他の電話回線を使用することである。この方法はデータを複数の受信場所に対して搬送することができるときに、賃貸回線の料金又は電話回線の料金が多額必要となり、それ故経済的ではないという欠点を有していた。

従って、データ送信のための十分な帯域幅に対してより簡単にアクセスすることができるデータ送信の方法を提供することが有利であろう。

本発明は、スペクトル拡散技術を用いて共用された放送チャンネル上でデータを送信するためのシステムを提供する。このシステムは、データを受信しかつ当該データをあるスペクトル拡散信号フォーマットに置き換えることができるスペクトル拡散符号器と、例えば地球上の固定通信又は放送通信に割り当てられたような、共用された通信チャンネル又は周波数帯域上で動作する送信機とを備える。好ましい実施例においては、上記共用された通信チャンネルは、データが、セルラーシステムと関連する音声や他の送信技術と同時に、セルラーシステムの複数の送信機と複数の中継器とを用いてかつスペクトル拡散技術を用いて送信されるセルラーシステムを備えてもよい。

好ましい実施例においては、加入者局は、例えばセルラーの受信可能な第１の受信機と、衛星の受信可能な第２の受信機のように、複数の異なった通信チャンネル又は周波数帯域を用いて受信することができるようにしてもよく、ここで、これらの受信機の少なくとも１つはスペクトル拡散技術を使用する。加入者局はまた、加入者局が１つのチャンネルを用いてデータ又は他の送信を受信してもよいし、第２のチャンネルを用いて別のデータ又は他の送信を要求するように、少なくとも１つの通信チャンネル又は周波数帯域を用いた送信機を備えてもよい。例えば、加入者局は、セルラー送信機とセルラー受信機、及び衛星受信機とを備えてもよい。

図１は、データ送信のためのシステムのブロック図である。

データ送信のためのシステムは、データ源１０１と、送信機局１０２と、通信チャンネル１０３と、加入者局１０４とを備える。データ源１０１は、送信すべきデータを発生する（又は送信のためにそれをフォーマット化する。）。送信機局１０２は、上記データを受信し、当該データを通信チャンネル１０３にわたって送信するためのスペクトル拡散信号フォーマットに置き換える。この通信チャンネル１０３は、（スペクトル拡散信号フォーマットにおける）データを１個又はそれ以上の加入者局１０４に接続する。加入者局１０４は、上記データを受信し、上記スペクトル拡散フォーマットから上記データを復号化する。

好ましい実施例においては、データ源１０１は、送信すべき種々の異なったタイプのデータを発生（又はフォーマット化）する。これらは、テキスト、グラフィックス（画像）、デジタル化された音声、デジタル化された画像、もしくは移動するビデオ又は混合されたメディア；デジタル化された写真と天気図とを含む経済ニュース及び天気データ；航空機及び鉄道の時刻表データ；高解像度のグラフィックの広告及びアニメーションを含む用意されている小売店の陳列の最新のものへの更新（アップデート）；記憶されている承認及び正しいという確認及び証明のための、クレジットによる支払いとクレジットカードのデータ；化学、法学、医学、及び薬理学のデータベースを含む百科事典又は他のデータベース、並びに広告や電話のリスト；高品質のファクシミリの画像及び他の印刷画像；並びに、航空機、自動車及びコンピュータのマニュアルを含む文書形式のマニュアルのための最新のものへの更新（アップデート）とを含む。
送信局１０２によって送信されるべきデータは、ある周波数帯域にわたって送信されかつ拡散されるべきデータのスペクトル拡散フォーマットでの表現を有する電力増幅された電磁波信号の形式を有してもよい。とって代わる実施例においては、送信局１０２によって送信されるべきデータは、ある周波数帯域で拡散された、第１のスペクトル拡散信号で送信され、当該周波数帯域と関連する少なくとも１つの別の送信と重畳されるべきデータを備えた複合の電力増幅された電磁波信号の形式を有してもよい。実施例においては、上記周波数帯域は、共用された地域上の通信チャンネル又はセルラー通信チャンネルに対応する。別の実施例においては、上記周波数帯域は、約１８５０ＭＨｚと約２２００ＭＨｚの間の少なくとも１つの周波数を備える。

好ましい実施例においては、加入者局１０４はそれぞれ、他のタスクと平行して通信タスクを実行し、データを他の協働するプロセッサに対して再送信するための、ＬＡＮ（ロ−カル・エリア・ネットワーク）又はＷＡＮ（ワイド・エリア・ネットワーク）に接続される、マルチタスク型プロセッサを備えてもよい。

好ましい実施例においては通信チャンネル１０３は、衛星通信の技術において公知であるように、アップリンク局１０６と、（好ましくは広い領域のサービスエリア（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）を有する）衛星及びトランスポンダ１０７と、ダウンリンク局１０８とを備えてもよい。衛星通信の技術においてよく知られているように、アップリンク１０６は送信機局１０２に接続され、ダウンリンク局１０８は加入者局１０４に接続されるとともに、屋内で装着可能な１つのアンテナ素子を備えてもよい。
実施例においては、通信チャンネル１０３は、予め決められた複数の周波数の組を備える。さらに、上記通信チャンネル１０３は、例えば、１つの非データ送信、１つの非デジタル送信、又は音声送信のような、他のタイプの送信と共用してもよい。

好ましい実施例においては、送信機局１０２と加入者局１０４は、米国特許第５，０１６，２５５号及び第５，０２２，０４７号と、１９９０年７月２３日に出願された米国特許出願シリアル番号０７／５５６，１４７号と、１９９０年８月６日に出願された米国特許出願シリアル番号０７／５６２，８６７号と、１９９０年１０月２３日に出願された米国特許出願シリアル番号０７／６００，７７２号と、１９９１年５月１０日に出願された米国特許出願シリアル番号０７／６９８，４５０号と、１９９１年５月１０日に出願された米国特許出願シリアル番号０７／６９８，４５８号と、１９９１年５月１３日に出願された米国特許出願シリアル番号０７／６９８，６９４号において開示された発明を備えてもよく、これらのすべてはここですべてが開示されているように参照文献としてここに含まれ、上記スペクトル拡散信号フォーマットはこれらで開示された信号フォーマットを備えてもよい。

図２は、データ送信のためのシステムにおけるセルラーシステムの通信チャンネルのブロック図である。

好ましい実施例において、通信チャンネル１０３は、地球上の固定通信又は放送通信に割り当てされたような、共用された通信チャンネル又は周波数帯域を備えてもよい。実施例においては、通信チャンネル１０３は、約１８００ＭＨｚと約２２００ＭＨｚとの間の少なくとも１つの周波数を備える。特に、好ましい実施例においては、通信チャンネル１０３は、１組の基地局２０２と１組のセル２０３とを有するセルラーシステム２０１を備えてもよい。当該セルラーシステム２０１においては、送信すべきデータは、送信機局１０２から、送信機基地局２０２へ、（可能であれば、１組のレピータ（中継器）２０４を介して）受信機基地局２０２へ、ユーザ基地局２０５へ、セルラーシステム２０１に割り当てられた周波数帯域を用いて送信される。好ましい実施例においては、送信機局１０２は、送信機局２０２とともに並置されてもよいし、ケ−ブルによって送信機局２０２に接続されてもよく、並びに同一のアンテナを共用してもよい。戻って来たメッセージはユーザ局２０５から同様の方法で送信機局１０２に送信されてもよい。

送信すべきデータはスペクトル拡散信号フォーマットで送信されるので、セルラーシステム２０１と関連する他の送信と同時にかつ他の送信と干渉することなしに、セルラーシステム２０１に割り当てられた同一の周波数帯域を使用してもよい。さらに、（データのスペクトル拡散信号フォーマットで）送信すべきデータはセルラーシステム２０１においてルート選択されて、基地局２０２から基地局２０２に、データの損失無しにかつセルラーシステム２０１の実質的な変形無しに送信されてもよい。

好ましい実施例においては、セルラーシステム２０１は、１９９１年４月８日に出願された米国特許出願シリアル番号０７／６８２，０５０号と、１９９１年６月３日に出願された米国特許出願シリアル番号０７／７０９，７１２号と、１９９１年６月７日に出願された米国特許出願シリアル番号０７／７１２，２３９号とに開示された発明を備えてもよいし、これらすべてはここに開示されてように参照文献としてここに含まれる。

図３は、加入者局のブロック図である。
好ましい実施例においては、加入者局１０４は、複数の異なった通信チャンネルを用いて同時に１つを超える数の信号を受信することができる。

好ましい実施例においては、加入者局１０４は第１の通信チャンネル１０３上で動作する第１の受信機３０１と、第２の通信チャンネル１０３上で動作する第２の受信機３０１とを備え、それらの受信機の少なくとも１つはスペクトル拡散技術を使用する。例えば、好ましい実施例において、第１の通信チャンネル１０３は図２において図示されたセルラーシステム２０１を備え、第２の通信チャンネル１０３は図１で図示された衛星通信システム１０５を備えてもよい。

好ましい実施例においては、加入者局１０４はまた、第３の通信チャンネル上で動作する加入者送信機３０２を備え、送信機局１０２は第３の通信チャンネル１０３上で動作する受信機を備える。例えば好ましい実施例においては、第３の通信チャンネル１０３はまた、セルラーシステム２０１が送信機局１０２と加入者局１０４との間の双方向通信のために用いることができるように、図２に図示されたセルラーシステム２０１を備えてもよい。（すなわち、第３の通信チャンネル１０３は第１の通信チャンネル１０３と同一である。）
実施例においては、上記第３の通信チャンネル１０３は、共用された地球上の通信チャンネルを備えてもよい。
このように、加入者局１０４は、（図１を参照して記述したような他の情報と同様に）セルラーシステム２０１又は衛星システム１０５によって送信すべきデータを受信し、セルラーシステム２０１又は衛星システム１０５によって応答してもよい。この応答は、衛星システム１０５による別のデータ又は他の送信のための要求を備えてもよく、送信機局１０２は衛星システム１０５によって送信された別のデータとともにその要求に対して応答するようにしてもよい。
実施例においては、１つ又はそれ以上のデータ送信は、第１の通信チャンネル１０３と第２のチャンネル１０３の両方を介して加入者局１０４に送信してもよい。次いで、加入者局１０４は送信局１０２に要求を送信して、上記第１の通信チャンネル１０３上で受信されたデータに応答して第２の通信チャンネル１０３上のデータを受信する。上記要求を受信した後、送信局１０２は、第２の通信チャンネル１０３上のデータを加入者局１０４に送信してもよい。

図４は、送信機局のブロック図である。
実施例において、送信局１０２は地球上の通信チャンネル上で動作し、スペクトル拡散のフォーマットで複数の信号を送信してもよく、ここで、上記地球上のチャンネルは、少なくとも１つの送信で共用され、当該送信は、非データ送信、非デジタル送信、又は音声送信を含むことができる。

送信機局１０２は、データ源１０１からのデータを受信するためのフォーマット化モジュール４０１と、データ圧縮モジュール４０２と、エラー訂正モジュール４０３と、メッセージ符号化モジュール４０４と、スペクトル拡散符号化モジュール４０５と、送信アンテナ４０６とを備える。

好ましい実施例においては、フォーマット化モジュール４０１は、データ源１０１からのデータを受信するためのバッファ４０７を備えるとともに、メッセージ伝送のプロトコルの技術において公知であるように、送信すべきデータ４０９と、メッセージがパッケージ化されたデータ４１０とを有するメッセージ信号４０８を発生する。例えば、好ましい実施例においては、メッセージは、メッセージがパッケージ化されたデータ４１０における３２ビットの個々のアドレスによって示すことによって、複数の個々の加入者局１０４にアドレス割り当てされて送信される。好ましい実施例においては、フォーマット化モジュール４０１は、複数のデータチャンネルのためのデータをフォーマット化し、各データチャンネル上で送信すべきデータを多重化し、各データチャンネルを最大２５６個の論理サブチャンネルに分割してもよい。

特定のデータ又はデータサービスのための加入者局１０４による要求との組み合わせにおいて、フォーマット化モジュール４０１はまた、有効なデータと、バッファ４０７の調査による関係する統計データと、メッセージがパッケージ化されたデータ４１０とを発生する。好ましい実施例においては、フォーマット化モジュール４０１は、各加入者局１０４を、その加入者局１０４によって復号化すべきデータと相関させた（相互に関係させた）有効なデータを発生し、当該有効なデータは、加入者局１０４のための料金を計算するために、また、特定のデータ又はデータサービスのための需要又は要求を評価するために用いてもよい。

好ましい実施例においては、フォーマット化モジュール４０１は、アスキー（ＡＳＣＩＩ）フォーマットでテキストデータをフォーマット化するとともに、１インチ当たり３００×３００ドットの解像度で、又はより好ましくは１インチ当たり４００×４００ドットの解像度で、ビットマップのフォーマットで画像データをフォーマット化する。

データ圧縮モジュール４０２は、データ圧縮の技術において公知であるように、送信すべきデータをよりコンパクトな形式に符号化する。好ましい実施例においては、データ圧縮モジュール４０２はファクシミリに出力すべきものとして示されているデータのためのグループＩＩＩデータ圧縮技術を使用する。好ましい実施例においては、データ圧縮モジュールは圧縮された形式においてキーワードでサーチ可能なテキストデータのためのアスキー（ＡＳＣＩＩ）圧縮技術を使用してもよく、より低い解像度のプリンタヘの出力のために、また、グラフィックスモニタ上での表示のために、自動的に縮小又は拡大された画像データのための圧縮技術を用いてもよい。“アルファベット拡張”を用いないデータ圧縮技術が、好ましい。

エラー訂正モジュール４０３は、エラー検出及び訂正の技術において公知の通り、エラー検出及び訂正の情報を付加することによって送信すべきデータを符号化してもよい。好ましい実施例においては、エラー訂正モジュール４０３は、送信すべきデータのタイプに応じて、エラー検出及び訂正の情報の度合いを変更適合させ、さらには、エラー検出及び訂正の情報の度合いを通信チャンネル１０３のリアルタイムなエラー特性に応じて変更適合させる前方エラー訂正技術を使用してもよい。

メッセージ符号化モジュール４０４は、認証されていない受信に対してデータのセキュリティを保持するために、送信すべきデータを符号化してもよい。好ましい実施例においては、メッセージ符号化モジュール４０４は、１秒当たり約１０キロバイトでデータを処理する非線形暗号帰還型シフトレジスタ技術を用いてよい。好ましい実施例においては、送信すべきデータは“複数のファイル”に分割され、ここで各ファイルはファイル特有のキーを有して符号化され、加入者局において受信されたとき、受信後に、局特有又は装置特有のキーを用いて再符号化される。好ましい実施例においては、メッセージ符号化モジュール４０４は１回につき１バイトを符号化するハードウエアの符号化装置を備えてもよい。

好ましい実施例がここに開示されているが、本発明の概念や範囲内にある多くの変形例が可能であり、これらの変形例は、当該明細書と図面と請求の範囲の熟読の後に、当業者の１人によって明らかになるであろう。

特に、送信すべきデータが衛星リンクによって送信局から加入者局に放送される本発明の好ましい実施例が示されている。しかしながら、本発明者はまた、放送のための送信及びメディアの多くの異なった形式に適用可能であるということが、当該明細書と図面と請求の範囲の熟読の後に、当業者の１人によって明らかになるであろう。これらの、放送のための送信及びメディアの多くの異なった形式は動作可能であり、本発明の範囲及び概念の中に含まれる。

例えば、本発明は、本質的な変更無しに、ケーブルテレビのメディアに等しく動作可能であることは、当業者の１人に明らかになるであろう。

データ送信のためのシステムのブロック図である。 データ送信のためのシステムにおけるセルラーシステムの通信チャンネルのブロック図である。 加入者局のブロック図である。 送信機局のブロック図である。

Claims (16)

1. スペクトル拡散信号を放送する送信機局であって、
   該スペクトル拡散信号は、１つ以上の加入者局に放送されるべき情報を表し、該スペクトル拡散信号は、通信チャンネルを含む周波数帯域にわたって拡散され、
   該送信機局は、受信機を含み、該受信機は、該通信チャンネルで通信を受信する回路を含み、該スペクトル信号は、該１つ以上の加入者局に送信され、
   該加入者局のそれぞれは、加入者局受信機と加入者局送信機とを含み、
   該加入者局は、該通信チャンネルで信号を送信すると同時に、該スペクトル拡散信号を受信することが可能である、送信機局。
2. 前記通信チャンネルは、セルラーシステムのチャンネルを含む、請求項１に記載の送信機局。
3. 前記送信機局は、前記通信チャンネルで加入者局送信機から信号を受信する、請求項１に記載の送信機局。
4. スペクトル拡散符号化器と、情報フォーマット化能力とをさらに備え、
   該スペクトル拡散符号化器は、放送されるべき情報を含む入力を受信し、該放送されるべき情報を表す前記スペクトル拡散信号を含む出力を生成し、
   該情報フォーマット化能力は、データバッファと情報フォーマット化出力とを含み、該情報フォーマット化出力は、フォーマット化された情報を含み、該フォーマット化された情報は、該スペクトル拡散符号化器への入力を含む、請求項１に記載の送信機局。
5. 前記１つ以上の加入者局に放送されるべき前記情報は、放送チャンネルで送信され、該放送チャンネルは、放送通信チャンネルまたはポイント・ツー・ポイント通信チャンネルを含む、請求項４に記載の送信機局。
6. 前記放送チャンネルは、ポイント・ツー・ポイント通信チャンネルを含み、
   前記放送されるべき情報は、複数のメッセージを含み、
   前記情報フォーマット化能力は、該複数のメッセージのうちの１つのメッセージを第１の加入者局にアドレス指定する機能をさらに含む、請求項５に記載の送信機局。
7. 前記スペクトル拡散符号化器への入力は、複数のデータメッセージを含み、前記送信機局は、該複数のデータメッセージのうちの１つ以上が加入者局に放送されることを要求する加入者局からの送信を受信する、請求項４に記載の送信機局。
8. 第１の加入者局受信機と加入者局送信機とを備えた加入者局であって、
   該第１の加入者局受信機は、該加入者局送信機が通信チャンネルで信号を送信すると同時に、放送送信機局からスペクトル拡散信号を受信可能であり、該スペクトル拡散信号は、該加入者局に放送される情報を表し、該スペクトル拡散信号は、該通信チャンネルを含む周波数帯域にわたって拡散されている、加入者局。
9. 前記通信チャンネルは、セルラーシステムのチャンネルを含む、請求項８に記載の加入者局。
10. 前記加入者局は、第２の加入者局受信機をさらに備え、
    該第２の加入者局受信機は、地球上の通信チャンネルで信号を受信する回路を含み、
    前記加入者局送信機は、該地球上の通信チャンネルで信号を送信する回路を含む、請求項８に記載の加入者局。
11. 前記加入者局は、前記加入者局送信機を用いて前記放送送信機局に信号を送信する、請求項８に記載の加入者局。
12. 前記放送される情報は、放送チャンネルで送信され、
    該放送チャンネルは、放送通信チャンネルまたはポイント・ツー・ポイント通信チャンネルを含む、請求項８に記載の加入者局。
13. 前記放送チャンネルは、ポイント・ツー・ポイント通信チャンネルを含み、前記放送されるべき情報は、複数のメッセージを含む、請求項１２に記載の加入者局。
14. 前記加入者局は、前記複数のメッセージのうちの１つ以上が該加入者局に放送されることを要求する前記放送送信機局にメッセージを送信する、請求項１２に記載の加入者局。
15. 放送されるべき情報を受信することと、
    スペクトル拡散フォーマットで加入者局に該放送されるべき情報の表現を含む第１の信号を生成することと、
    周波数帯域で該第１の信号を送信することであって、該第１の信号は、スペクトル拡散の態様で該周波数帯域にわたって拡散されており、該周波数帯域は、通信チャンネルを含む、ことと、
    該周波数帯域にわたって拡散される該第１の信号を送信すると同時に、該通信チャンネルで加入者局から第２の信号を受信すること
    を包含する、放送する方法。
16. 前記第２の信号は、地球上の通信チャンネルで受信される、請求項１５に記載の放送する方法。

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