JP5180151B2 - 符号分割多重アクセスチャネルを使用した高速データ送受信のための方法及び装置 - Google Patents

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Description

発明の背景
(I.発明の分野)本発明は通信に関する。より詳しくは、本発明は、変化している周波数帯域及び変化しているコードチャネルにおいて送信される符号分割多重アクセス通信チャネルを使用してユーザがデータを送信する新規な及び改良された通信システムに関する。
(II.関連技術の説明)本発明は単一の符号分割多重アクセス(CDMA)チャネルの容量よりも高いレートでデータを送信することに関する。この問題への多くの解決案が提案された。1つのこのような解は、ユーザに多重CDMAコードを割り当て、そしてこれらユーザに利用可能な複数のコードチャネルにデータをパラレルに送信させることである。ユーザ個人による使用のために多重CDMAチャネルを準備する2つの方法は、出願中の米国特許出願番号08/431,180,表題“統計的多重化を使用している通信システムにおいて可変速度データを供給するための方法及び装置)(METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING VARIABLE RATE DATA IN A COMMUNICATIONS SYSTEM USING STATISTICAL MULTIPLEXING)(”,1997年4月28日出願、及び米国特許出願番号08/838,240,表題“(非直交オーバーフローチャネルを使用している通信システムにおいて可変速度データを供給するための方法及び装置(METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING VARIABLE RATE DATA IN A COMMUNICATIONS SYSTEM USING NON−ORTHOGONAL OVERFLOW CHANNELS)”,1997年4月16日出願、に記述されており、これら両者は本発明の譲受人に譲渡され、引用されてここに組み込まれる。さらに、周波数ダイバーシティは周波数において互いに分離される多重スペクトラム拡散チャネル上にデータを送信することによって得ることができる。多重CDMAチャネル上にデータを余分に送信するための方法及び装置は、米国特許番号5,166,951,“高容量のスペクトラム拡散チャネル(HIGH CAPACITY SPREAD SPECTRUM CHANNEL)”に記述されており、これは引用されてこの中に組み込まれる。
CDMA変調は、多数のこのようなユーザを含む大きなシステムにおけるユーザ間で通信を確立するための1方法である。時分割多重アクセス(TDMA),周波数分割多重アクセス(FDMA)及び(振幅圧伸(companded)シングルサイドバンド(ACSSB)のような)振幅変調スキームのような他の技術が周知の技術である。しかしながら、CDMAのスペクトラム拡散変調技術は、多重アクセス通信システムのためのこれら変調技術を超える利点を有する。多重アクセス通信システムにおけるCDMA技術の使用は、米国特許番号4,901,307,表題 “衛星または地球上中継機を使用しているスペクトラム拡散多重アクセス通信システム(SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS)”に開示されており、これは本発明の譲受人に譲渡され、引用されてここに組み込まれる。さらに多重アクセス通信システムにおけるCDMA技術の使用は、米国特許番号5,103,459,表題“CDMAセルラ電話システムにおける信号波形を発生するためのシステム及び方法(SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM)”に開示されており、これは本発明の譲受人に譲渡され、引用されてここに組み込まれる。
CDMAは広帯域信号であるというその固有の性質によって、広い帯域幅にに渡って信号エネルギーを拡散することにより周波数ダイバーシティのフォーム(form)を提供する。したがって、周波数選択フェーディングはCDMA信号帯域幅の小さい部分にのみ影響を与える。スペースまたはパスダイバーシティは2つ以上のセルサイトを通過する移動体ユーザからの同時リンクを通る多重信号路を準備することにより得られる。さらに、パスダイバーシティは、別々に受信され処理されるべき種々の伝搬遅延を伴って信号が到着することにより、スペクトラム拡散処理を通す(through)マルチパス環境を開発することによって得られることができる。パスダイバーシティの使用例は、出願中の米国特許番号5,101,501,表題“CDMAセルラ電話システムにおけるソフトハンドオフ)SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM)及び米国特許番号5,109,390,表題“CDMAセルラ電話システムにおけるダイバーシティ受信器)DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM)”に記述されており、これら両者は本発明の譲受人に譲渡され、引用されてここに組み込まれる。
本発明に従った送信器の第1の実施例では、データは符号化され、拡散されそしてアップコンバータのバンク(bank)に供給され、それぞれ独特な局部発振器と関連付けられる。各アップコンバータは拡散データを種々の中心周波数にアップコンバート(upconvert)する。スイッチは決定論的な(deterministic)疑似ランダムシーケンスに従ってアップコンバートされた信号の1つを選択する。あるいは、拡散データはアップコンバータに供給され、このアップコンバータは決定論的な疑似ランダムシーケンスに従って決定された周波数を有する信号を発生する可変周波数シンセサイザによって駆動される。
受信器の3つの実施例は送信器の第1の実施例によって送信されたデータを受信するために示される。受信器の第1の実施例では、受信されたデータは局部発振器によって駆動されるダウンコンバータのバンクに渡され、各局部発振器はそれぞれ異なる周波数に同調される。ダウンコンバート変換されたデータはスイッチに供給され、このスイッチはアップコンバート周波数を選択するために使用された決定論的なシーケンスの遅延バージョンに従ってダウンコンバートされたデータストリームの1つを選択する。受信器の第2の実施例では、受信されたデータは可変周波数シンセサイザの出力を使用している信号をダウンコンバートするダウンコンバータに供給され、このシンセサイザはアップコンバート周波数を選択するために使用された決定論的なシーケンスの遅延バージョンに従ってその出力周波数を選択する。受信器の第3の実施例では、受信されたデータはダウンコンバータのバンクに供給され、各ダウンコンバータはそれぞれ異なる中心周波数に従って信号をダウンコンバートする。ダウンコンバートされたデータは、その後、逆拡散及び復号される。その後制御プロセッサは、(1)巡回冗長検査の結果,(2)記号エラーレート,及び(3)山本メトリック(metric)のようなトレリスメトリクス;のようなデータの受信フレームの質を決定すべく計算された値(以後“クォリティ・メトリックス(quality metrics) ”と呼ぶ)に基づいて出力すべき受信信号のいずれかを選択する。
本発明の送信器の第2の実施例では、送信されるべき情報ビットのサブセットはスペクトラム拡散信号の中心周波数を選択するために使用される。1実施例では、データはパケット化され、符号化されそして拡散される。拡散されたデータはアップコンバータのバンクに供給され、各アップコンバータは拡散データを異なる中心周波数にアップコンバートする。その後送信されるべきデータのアップコンバートされたストリーム(stream)のサブセットに基づいて、アップコンバータのバンクからの出力データのストリームの中から1つのアップコンバートされたデータのストリームが選択される。あるいは、データは、パケット化され、符号化され、拡散されそして可変周波数シンセサイザによって発生された信号に従ってデータをアップコンバートするアップコンバータに供給され、このシンセサイザは送信されるべき情報の複数のビットのサブセットに基づいてその出力周波数を選択する。
受信器で、受信されたデータはダウンコンバータのバンクに供給され、各ダウンコンバータは信号を異なる中心周波数に従ってダウン変換する。ダウン変換された信号は逆拡散及び復号される。制御プロセッサはその後 (1)巡回冗長検査の結果,(2)記号エラーレート,及び(3)山本メトリックのようなトレリスメトリクス;のようなフレーム・クォリティ・メトリクスに基づいて出力すべき受信された信号のいずれかを選択する。データが受信された周波数に対応するデータはもちろん、復号されたデータは出力データストリームにデマルチプレクス(demultiplex)される。
本発明の送信器の第3の実施例では、各送信器はデータを送信することができる複数のコードチャネルが与えられる。送信器は送信されるべき情報データのサブセットに従ってデータを送信するコードチャネルを選択する。受信器では、受信されたデータはコードチャネル・デチャネライザ(dechannelizers)のバンクに供給される。各逆拡散信号はデコーダに供給される。復号されたデータは、出力すべきデータを選択し、そしてデータが受信されたコードチャネルに対応しているビット付きのデータをデマルチプレクスする、制御プロセッサに供給される。
本発明の第4の実施例では、送信されるべき情報の複数のビットのサブセットは、スペクトラム拡散信号のアップコンバート周波数と信号が送信されるべきであるコードチャネルとの両方を選択するために使用される。受信器では、受信されたデータはダウンコンバータのバンクに供給され、各ダウンコンバータは信号を異なる中心周波数に従ってダウンコンバートする。各ダウンコンバートされた信号はコードチャネル・デチャネライザのバンクに順に供給される。各逆拡散信号はデコーダに供給される。復号されたデータは制御プロセッサに供給され、この制御プロセッサは出力すべき復号されたデータを選択しそしてデータが受信されたコードチャネル及びデータが受信された周波数チャネルに対応しているデータ付きのデータをデマルチプレクスする。
CDMAチャネルがダウンコンバータのバンクを使用している決定論的信号に基づいて飛び越えられた(hopped)周波数である本発明の1実施例を示す図である。 CDMAチャネルが可変周波数シンセサイザを使用している決定論的信号に基づいて飛び越えられた周波数である本発明の1実施例を示す図である。 本発明の1実施例に従うDDSの簡易化されたブロツク図である。 局部発振器のバンクを使用している決定論的な選択に基づいて選択された中心周波数と共にCDMAチャネル上に送信されたデータを受信できる本発明の1実施例に従う受信システムを示す図である。 可変周波数シンセサイザを使用している決定論的な選択に基づいて選択された中心周波数を持つCDMAチャネル上に送信されたデータを受信できる本発明の代わりの実施例に従う受信システムを示す図である。 決定論的な選択、その選択中では信号はそれぞれ可能性のある(possible)中心周波数でダウンコンバートされ、そしてその後1つがフレームのクォリティ・メトリックス(quality metrics)に基づいて選択される、に基づいて選択された中心周波数を持つCDMAチャネル上に送信されたデータを受信できる本発明のもう1つの代わりの実施例に従う受信システムを示す図である。 CDMAチャネルがアップコンバータのバンクを使用して送信されるべき情報ビットのサブセットに基づいて飛び越えられた周波数である本発明の1実施例を示す図である。 CDMAチャネルが可変周波数シンセサイザを使用して送信されるべき情報ビットのサブセットに基づいて飛び越えられた周波数である第2の実施例の例示的な実行を示す図である。 CDMAコードチャネルがコードチャネル・チャネライザのバンクを使用して送信されるべき情報ビットのサブセットに基づいて選択される第3の実施例の例示的な実行を示す図である。 CDMAコードチャネルがコード記号発生器を使用して送信されるべき情報ビットのサブセットに基づいて選択される第3の実施例の例示的な実行を示す図である。 そのCDMAコードチャネル内では信号がそれぞれ可能性のある(possible)コードシーケンスごとに逆拡散されそしてその後1つがフレームのクォリティ・メトリックスに基づいて選択される、複数のCDMAコードチャネルに送信されたデータを受信することができる受信器システムの第3の実行を示す図である。 CDMAコードチャネル及び中心周波数がコード記号発生器を使用して送信されるべき情報ビットのサブセットに基づいて選択される第3の実施例の例示的な実行を示す図である。 そのCDMAコードチャネル内では信号がそれぞれ可能性のある(possible)コードシーケンスごとに逆拡散されそしてそれぞれ可能性のある周波数でダウンコンバートされ、そしてその後1つがフレームのクォリティ・メトリックスに基づいて選択される、複数のCDMAコードチャネルに送信されたデータを受信することができる受信器システムの第3の実行を示す図である。
詳細な説明
本発明の特徴,対象及び長所は、ここで及び全体を通して付記される参照符号を有する図面と関連して、下に述べる詳細説明からさらに明白になるであろう。
図1は本発明に第1の実施例を示し、その中ではCDMAチャネルは決定論的な信号に従って周波数を変える。送信されるべき情報データは巡回冗長検査(CRC)発生器2に供給される。CRC発生器2は、復号されたデータの正しさを受信器でチェックするために使用することができる1組のビットを発生して付加する。情報データはCRC発生器2からの付加されたビットの組と共にエンコーダ4に供給される。1実施例では、本発明はいかなるエラー訂正エンコーダも均等に適用可能であるが、エンコーダ4は畳込みエンコーダである。畳込みエンコーダは周知の技術である。1実施例では、畳込みエンコーダもインタリーバを含む。インタリーバもまた周知の技術である。
符号化された記号はその後シーケンス発生器8によって供給された拡散シーケンスに従って符号化された記号を拡散するチャネライザ6に供給される。1実施例では、シーケンス発生器8は直交ウォルシュシーケンスに従って記号のシーケンスを供給するウォルシュ記号発生器である。これはCDMAシステムにおいてチャネルを分離するために使用される。ウォルシュシーケンスデータはPN発生器12により供給された疑似ランダムシーケンスに従ってデータをスクランブルする(scrambles)スクランブル手段10に供給される。チャネライザ及びシーケンス発生器は周知の技術であり、前述した米国特許番号5,103,459に詳細に記述されている。チャネライザ及びスクランブラの多くの他の組合わせも、結果は多数のユ−ザをできるだけ長くチャネル化するためであるということは注目されるべきである。示された実施例は、スクランブラによってフォローされる直交ウォルシュ符号化によって互にチャネルを区別する。しかしながら、他の直交シーケンスもチャネル化を供給するために使用することができる。さらに、チャネル化は1組の直交シ−ケンスによって実施されるべきではない。例えば、各ユーザが1つの異なるPNコードを割り当てられる1段チャネライザが使用されてもよい。
スクランブルされたデータはミキサ14a乃至14nのバンクに供給される。各ミキサは対応する局部発振器16a乃至16nによって駆動される。各ミキサ14a乃至14nからのアップ変換されたデータはスイッチ18に供給される。好ましい実施例では、第n番目の局部発信器(nthLO)の周波数はfo +NΔ10であるので、局部発信器の周波数は均等に分割される。好ましい実施例では、Δ10はチップレートまたはチップレートの何倍かであるので、局部発振器の周波数はPN発生器のチップレートまたはそれの何倍かによって分割される。スイッチ18はどのアップ変換された信号の1つが送信器(TMTR)20に接続されるべく準備すべきかを選択する。送信機20に供給されるアップコンバートされた信号は制御プロセッサ22によって供給された信号に従って選択される。記述された実施例では、制御プロセッサ22は疑似ランダム処理に基づいた選択信号を発生する。疑似ランダム処理は、そのようなシーケンスを発生するための周知の技術である多くの方法のいずれか1つを使用して発生することができる。例えば、疑似ランダムシーケンスは直線または非直線帰還シフトレジスタによって発生することができる。それは暗号キーストリーム発生器(cryptographic keystream generator) によっても発生されてもよい。これらどの技術も電子的連続番号(ESN),公共キー,(public key)または秘密キーのような、移動局と同一のものを使用できる。これらの技術は周知の技術である。代わりの実施例では、選択信号は第1から第2,第nまでのアップコンバートされた信号の順番選択でありうる。もう1つ他の代わりの実施例では、選択された周波数はチャネルの状態に基づいていてもよい。受信システムは各チャネルの作業を測定し、その後選択された周波数を使用のための送信器にフィードバックしてもよい。これはパイロットのように、連続送信される信号をモニタすることによりなされてもよい。選択された信号は送信器20に供給され、送信器は信号を濾波して増幅しそしてアンテナ24を通して送信のためにそれを供給する。本発明の好ましい実施例において、同様に発生された少なくとも1つの他の信号が共に多重化されるであろうことは理解されねばならない。むしろ、このような同様に発生された信号の数はミキサ14と局部発振器16の組合わせの数と等しくなるであろう。例えば、図1に示された実施例の場合には、3つのこのような信号が多重化され、送信器20を通して送信されるであろう。よって、3つの異なる源からのデータ(そして3つの異なるスイッチ18から送信器に接続された、その1つのみが示されている)は、送信器20による送信前に一緒に多重化される。各スイッチ18は、ミキサ14を選択し、このミキサはお互いにスイッチ18によって同時に選択されている信号を発生している他の局部発信器16のそれぞれの周波数とは異なる周波数で動作している局部発信器16と接続される。
図2は第1の実施例の代わりの実施の形態を示し、その中ではアップコンバータのバンクは可変周波数シンセサイザに置き替えられる。送信されるべき情報データは巡回冗長検査(CRC)発生器50に供給される。CRC発生器50は、符号化されたデータの正しさを受信器でチェックするのに使用可能な1組のビットを発生して付加する。CRC発生器50からのビットはエンコーダ52に供給される。1実施例では、エンコーダ52は畳込みエンコーダである。
符号化された記号はその後、シーケンス発生器56によって供給されたコードシーケンスに従って符号化された記号をチャネル化するチャネライザ54に供給される。1実施例では、シーケンス発生器56は、直交ウォルシュシーケンスに従ってコード記号のシーケンスを供給するウォルシュ記号発生器である。ウォルシュ・シーケンスデータは、PN発生器60によって供給された疑似ランダムシーケンスに従ってデータをスクランブルするスクランブル手段58に供給される。チャネライザ及びシーケンス発生器は周知の技術であり、前述の米国特許番号5,103,459に詳細に示されている。
スクランブルされたデータはミキサ62に供給される。ミキサ62は可変周波数シンセサイザ64によって駆動される。可変周波数シンセサイザ64は制御プロセッサ70によって供給された信号に従ってミキサ62に駆動周波数を出力する。1実施例では、制御プロセッサ70は疑似ランダム処理に基づいた周波数選択信号を発生する。1つの代わりの実施例では、選択信号は第1,それから第2,第nまでのアップ変換された信号の順番選択でありうる。アップ変換された信号は送信器20に供給され、送信器は信号を濾波して増幅しそしてアンテナ24を通してそれを送信のために供給する。よって、1実施例では、周波数シンセサイザ64は3つの周波数を発生し、発生された信号は第1期間のための第1の周波数,第2期間のための第2の周波数,及び第3期間のための第3の周波数を持つであろう。発生された信号の周波数は3つの周波数の間を時間の終わりまで交互に替わるので、このシーケンスは繰り返すであろう。
本発明の1実施例では、受信器への負担を軽くするために、位相関係は第1の時期で第1の周波数を有している可変周波数シンセサイザにより発生された信号と、第1の周波数を有しているがしかしそれぞれ後の時間である可変周波数シンセサイザにより発生された信号との間を維持される。
本発明の1実施例に従って、時間の終わりまでの信号の位相間の関係は、次のようにダイレクト・ディジタルシンセサイザ(DDS)を使用することにより確立される。図3は本発明の1実施例に従ったDDSの簡易化したブロック図である。図3に示されたDDSは総計回路201,位相レジスタ203,ルックアップ表205,及びアナログ−ディジタルコンバータ(A/D)207から成る。位相増加信号は総計回路201への第1の入力に加えられる。位相レジスタ203からの出力は総計回路(summing circuit)201への第2の入力に加えられる。総計回路からの出力は位相レジスタ203に蓄積される。レジスタクロックはレジスタ203の入力での値を出力にシフトするために位相レジスタに加えられる。したがって、レジスタクロックの各サイクルの後、総計回路からの出力は位相増加の値によって増加される。位相レジスタ203からの出力はルックアップ表205に加えられる。ルックアップ表205は位相レジスタ203から出力する値を、出力信号の相対位相(relative phase)を表す番号から位相値に対応するサイクル内のその点での正弦信号の振幅を表す値に変換する。レジスタクロックが速く走るほど、出力信号の周波数がより高くなることが明確にならなければならない。同様に、位相増加が大きくなるほど、周波数はより高くなる。したがって、位相増加かまたはレジスタクロックのどちらかが、発生されるであろう周波数を決定するために使用され得る。A/Dコンバータ205はルックアップ表207からの出力値を対応するアナログ電圧レベルに変換する。
本発明に従って、メモリ装置209は位相レジスタ203からの出力に接続される。シンセサイザが周波数を変えるのに先立って、位相レジスタ203の値はメモリ209に蓄積される。もっと後の時間で周波数が再び発生される時、メモリ209に蓄積された値はオフセットプロセッタ211に接続される。オフセットプロセッサ211は、周波数が最後に発生されてから経過した時間の総計を説明するために値を調節する。即ち、1実施例では、オフセットプロセッサ211は、周波数が最後に発生された時間から経過した期間に起こった位相クロックのサイクルの番号を決定する。この番号は位相増加の値によって掛け算される。この掛け算の積はメモリ209に蓄積された値に加えられる。結果の合計はその後位相レジスタ203に蓄積される。
図4は図1及び図2の送信システムに従って周波数を変更するスペクトラム拡散データを受信するために設計された受信器の第1の実施の形態を示す。図4を参照して、送信された信号はアンテナ100によって受信されそして受信器(RCVR)102に供給される。受信器102は信号を濾波して増幅しそして受信された信号をダウンコンバータ104a乃至104nのバンク(bank)に供給する。各ダウンコンバータ104a乃至104nは対応する局部発振器106a乃至106nによって駆動される。スイッチ108は、制御プロセッサ22及び70(図1及び図2)によって供給された選択信号の時間遅延バージョンである、制御プロセッサ114によって供給された選択信号に従ってデチャネライザ(dechannelizer)110に供給すべき信号を選択する。
ダウン変換された信号はスイッチ108に供給される。スイッチ108はダウンコンバートされた信号の1つをデスクランブラ(descramble)110に選択的に供給する。デスクランブラ110は、PN発生器112によって供給された疑似ランダムシーケンスに従ってダウン変換された信号をスクランブル解除(unscramble)する。デスクランブルされたシーケンスは、シーケンス発生器118により供給されたシーケンスに従って信号をデチャネライズする(dechannelize)デチャネライザ116に供給される。1実施例では、シーケンス発生器118は直交ウォルシュシーケンス発生器である。データは、送信システムにより使用されたエンコーダの型に基づいてデータを復号するデコーダ120に供給される。1実施例では、エンコーダは畳込みエンコーダであり、そしてデコーダ120はトレリスデコーダである。復号されたデータは、復号されたチェックビットが復号された情報ビットに対応するかどうかを決定するために試験するCRC検査要素112に供給される。もしもそうすれば、その後データはユーザに供給され、そうでなければ抹消が宣言される。
図5は図1及び2の送信システムに従って周波数を変更するスペクトラム拡散データを受信するために設計された受信器の第2の実施例を示す。図5を参照して、送信された信号はアンテナ150によって受信され、そして受信器(RCVR)152に供給される。受信器152は信号を濾波して増幅しそして受信された信号をダウンコンバータ154に供給する。ダウンコンバータ154は可変周波数シンセサイザ156によって駆動される。可変周波数シンセサイザ156は制御プロセッサ164によって供給された選択信号に従って1周波数を出力する。本発明の1実施例に従って、可変周波数シンセサイザ156は図3に示されているDDSと同様なDDSである。DDSは、送受信信号が位相同期内にとどまるであろうことを保証するために送信器に関して上述されたものと同じ蓄積及び再蓄積(store and restore) 機能を実行する。即ち、位相レジスタ203に保持される値は、周波数が今にも変わりかけている時間ごとにメモリ209に蓄積される。メモリ209に蓄積された値はその後オフセットされ、そしてDDSの周波数があの周波数に戻る時に位相レジスタ203に返還される。この方法において、DDSによって発生されるべきである異なる周波数間を交互に替わるように、受信器は周波数が送信器と同期したままとなる。
ダウンコンバートされた信号はデスクランブラ160に供給される。デスクランブラ160は、PN発生器162によって供給された疑似ランダムシーケンスに従ってダウン変換された信号をスクランブル解除(unscramble)する。デスクランブルされたシーケンスは、シーケンス発生器168により供給されたシーケンスに従って信号をデチャネライズするデチャネライザ166に供給される。1実施例では、シーケンス発生器168は直交ウォルシュシーケンス発生器である。デチャネライザ166からの出力データは、送信システムにより使用されたエンコーダの型に基づいてデータを復号するデコーダ170に供給される。1実施例では、エンコーダは畳込みエンコーダであり、そしてデコーダ170はトレリスデコーダである。復号されたデータは、復号されたチェックビットが復号された情報ビットに対応するかどうかを決定するために試験するCRC検査要素172に供給される。もしもそうすればデータはユーザに供給され、そうでなければ抹消が宣言される。
図6は図1及び2の送信システムに従って周波数を変更するスペクトラム拡散データを受信するために設計された受信器の第3の実施例を示す。図6を参照して、送信された信号はアンテナ200によって受信されそして受信器(RCVR)202に供給される。受信器202は信号を濾波して増幅しそして受信信号をダウンコンバータ204a乃至204nのバンクに供給する。各ダウンコンバータ204a乃至204nは対応する局部発振器206a乃至206nによって駆動される。
各ダウン変換された信号は対応するデスクランブラ210a乃至210nに供給される。デスクランブラ210a乃至210nは、対応するPN発生器212a乃至212nによって供給された疑似ランダムシーケンスに従ってダウン変換された信号をスクランブル解除(unscramble)する。デスクランブルされたシーケンスは、対応するシーケンス発生器218a乃至218nによって供給されたシーケンスに従って信号をデチャネライズするデチャネライザ216a乃至216nに供給される。1実施例では、シーケンス発生器218a乃至218nは直交ウォルシュシーケンス発生器である。逆拡散されたデータは、送信システムにより使用されたエンコーダの型に基づいてデータを復号するデコーダ220a乃至220nに供給される。1実施例では、エンコーダは畳込みエンコーダであり、そしてデコーダ220a乃至220nはトレリスデコーダである。復号されたデータは、復号されたチェックビットが復号された情報ビットに対応するかどうかを決定するCRC検査要素222aに供給される。
データの受信フレ−ムの質を決定するために計算された1組の値(一般に“クォリティ・メトリクス(quality metrics) ”と呼ぶ)は、それぞれデータの復号されたストリームのための制御プロセッサ224に供給される。制御プロセッサ224はユーザにクォリティ・メトリクスの値によって決定されたような最良の質を有しているフレームを出力する。もしすべての復号されたフレームがクォリティ・メトリクスの値によって決定されたような不適当な質のものであれば、そのときは抹消が宣言される。フレームを選択するため制御プロセッサ224によって使用されうるクォリティ・メトリクスの例は:(1)トレリスデコーダ220からためられたブランチ・メトリクス,(2)記号エラーレート(SER),及びCRC検査結果を含む。
図7は本発明の代わりの1実施例を示し、その中ではCDMAチャネルは送信されるべき情報ビットのサブセットに従って周波数を変更する。送信されるべき情報データはマルチプレクサ(MUX)250に供給され、MUXは中心周波数を選択するためのビットのサブセットを第1の出力に、そして送信されるべき残りのビットを第2の出力に供給する。1実施例では、情報ビットは送信用の周波数を選択するために使用される。しかしながら、CRC発生器252からのパケット化されたビットまたは畳込みエンコーダ254からの符号化された記号は、アップ変換周波数を選択するために使用することができる。アップ変換周波数を選択するために使用された情報ビットのサブセットは制御プロセッサ266に供給される。情報ビットのサブセットに従って、制御プロセッサ266はスイッチ264へのコマンド信号を発生する。送信された周波数のランダム化を準備するために、好ましい実施例は制御プロセッサ266に供給された情報ビットのサブセットをスクランブルする。そのようなスクランブリングは送信周波数をランダムにする。好ましい実施例では、PN発生器262からのビットのサブセットは制御プロセッサ266に供給されたビットをスクランブルするために使用される。
送信されるべき残りの情報ビットは、復号されたデータが受信器で正しく受信されたかどうかをチェックするために使用することができる1組のビットを発生して付加する、CRC発生器252に供給される。CRC発生器252からのビットはエンコーダ254に供給される。本発明はいかなるエラー訂正エンコーダも均等に適用可能であるが、1実施例では、エンコーダ254は畳込みエンコーダである。畳込みエンコーダは周知の技術である。
符号化された記号はその後、シーケンス発生器258によって供給されたシーケンスに従って符号化された記号をチャネル化するチャネライザ256に供給される。1実施例では、シーケンス発生器258は直交ウォルシュシーケンスに従って記号のシーケンスを供給するウォルシュ記号発生器である。ウォルシュシーケンスデータはPN発生器262によって供給された疑似ランダムシーケンスに従ってデータをスクランブルするスクランブリング手段260に供給される。このようなチャネライザ及びシーケンス発生器は周知の技術であり、前述した米国特許番号5,103,459に詳細に記述されている。
スクランブルされたデータはミキサ268a乃至268nのバンクに供給される。各ミキサ268a乃至268nは対応する局部発振器270a乃至270nによって駆動される。各ミキサ268a乃至268nからのアップコンバートされたデータはスイッチ264に供給される。スイッチ264は送信器(TMTR)274に供給すべきアップコンバートされた信号の1つを選択する。送信器274に供給されるアップコンバートされた信号は制御プロセッサ264によって供給された選択信号に従って選択される。
図8は本発明の第2の実施例の代わりの実施の形態を示し、その中ではCDMAチャネルは送信されるべき情報ビットのサブセットに従ってホップ(hopped)された周波数である。送信されるべき情報データはマルチプレクサ(MUX)300に供給され、MUXは中心周波数を選択するためのビットのサブセット(subset)を第1の出力に、そして送信されるべき残りのビットを第2の出力に供給する。1実施例では、情報ビットは送信用の周波数を選択するために使用される。しかしながら、CRC発生器302からのパケット化されたビットまたは畳込みエンコーダ304からの符号化された記号はアップ変換周波数を選択するために使用することができる。アップ変換周波数を選択するために使用された情報ビットのサブセットは制御プロセッサ316に供給される。情報ビットのサブセットに従って、制御プロセッサ316は可変周波数シンセサイザ320への信号を発生して供給する。本発明の1実施例に従って、シンセサイザ320は、上述されそして図3に示されるように、周波数が変わるとき位相値を蓄積するためのメモリを有しているDDSである。
送信されるべき残りの情報ビットは、巡回冗長検査(CRC)発生器302に供給される。CRC発生器302は受信器で復号化されたデータの正しさをチェックするために使用することができる1組のビットを発生して付加する。CRC発生器302からのビットはエンコーダ304に供給される。1実施例では、エンコーダ304は畳込みエンコーダである。
符号化された記号はその後、シーケンス発生器308によって供給されるシーケンスに従って符号化された記号をチャネル化するチャネライザ306に供給される。1実施例では、シーケンス発生器308は、直交ウォルシュシーケンスに従ってシンボルのシーケンスを供給するウォルシュ記号発生器である。ウォルシュ・シーケンスデータは、PN発生器312によって供給された疑似ランダムシーケンスに従ってデータをスクランブルするスクランブル手段310に供給される。チャネライザ及びシーケンス発生器は周知の技術であり、前述の米国特許番号5,103,459に詳細に示されている。
スクランブルされたデータはミキサ318に供給される。ミキサ318は可変周波数シンセサイザ320によって駆動される。可変周波数シンセサイザ320は制御プロセッサ316により供給された信号に従ってミキサ318に駆動周波数を出力する。1実施例では、制御プロセッサ316は情報ビットのサブセットに基づいた周波数選択信号を発生する。アップコンバートされた信号は送信器324に供給され、送信器は信号を濾波して増幅しそしてアンテナ326を通してそれを送信のために供給する。
図9は本発明の1実施例を示し、その中ではCDMAチャネルは送信されるべき情報ビットのサブセットに従ってコードチャネルを変更する。図9に示された実施例が次のケースに均等に適用できることは明記されるべきであり、そのケースの中ではコードチャネルは周波数が疑似ランダムコードに基づいて選択される図1及び図2に示されたもののような、本発明の実施例に類似した疑似ランダム機能に従って選択される。
送信されるべき情報データはマルチプレクサ(MUX)350に供給され、MUXはコードチャネルを選択するためのビットのサブセットを第1の出力に、そして送信されるべき残りのビットを第2の出力に供給する。1実施例では、情報ビットは送信用のコードチャネルを選択するために使用される。しかしながら、CRC発生器352からのパケット化されたビットまたは畳込みエンコーダ354からの符号化された記号はコードチャネルを選択するために使用することができる。コードチャネルを選択するために使用された情報ビットのサブセットは制御プロセッサ366に供給される。情報ビットのサブセットに従って、制御プロセッサ366はスイッチ364へのコードチャネル選択信号を発生して供給する。
送信されるべき残りの情報ビットは、復号されたデータが受信器で正しく受信されたかどうかをチェックするために使用することができる1組のビットを発生して付加する、CRC発生器352に供給される。CRC発生器352からのビットはエンコーダ354に供給される。本発明はいかなるエラー訂正エンコーダも均等に適用可能であるが、1実施例では、エンコーダ354は畳込みエンコーダである。畳込みエンコーダの実施は周知の技術である。
符号化された記号はその後、コードチャネル・チャネライザ356a乃至356nのバンクに供給される。各コードチャネル・チャネライザは対応するシーケンス発生器358a乃至358nからの独特なシーケンスを供給してくれる。1実施例において、シーケンス発生器358a乃至358nは直交ウォルシュシーケンスに従って記号のシーケンスを供給するウォルシュ記号発生器である。各チャネライザ356a乃至356nからのウォルシュシーケンスデータはスイッチ364に供給される。スイッチ364は拡散データシーケンスの1つをスクランブル手段360に選択的に供給する。スイッチ364は制御プロセッサ366からの選択信号に基づいてその出力で供給すべきデータシーケンスのどれかを選択する。制御プロセッサ366は制御プロセッサ366からの情報ビットのサブセットに従って信号を発生する。
スクランブル手段360はPN発生器362によって供給された疑似ランダムシーケンスに従ってデータをスクランブルする。チャネライザ及びシーケンス発生器は周知の技術であり、前述の米国特許番号5,103,459に詳細に示されている。スクランブルされたデータはミキサ368に供給される。ミキサ368は対応する局部発振器370によって駆動される。アップコンバートされたデータは送信器(TMTR)374に供給される。
図10は本発明の1つの代わりの実施例を示し、その中ではCDMAチャネルは送信されるべき情報ビットのサブセットに従ってコードチャネルを変更する。図10に示された実施例が次のケースに均等に適用できることは明記されるべきであり、そのケースの中ではコードチャネルは周波数が疑似ランダムコードに基づいて選択される図1及び図2に示された本発明の実施例に類似した疑似ランダム機能に従って選択される。送信されるべき情報データはマルチプレクサ(MUX)400に供給され、MUXはコードチャネルを選択するためのビットのサブセットを第1の出力に、そして送信されるべき残りのビットを第2の出力に供給する。1実施例では、情報ビットは送信用のコードチャネルを選択するために使用される。しかしながら、CRC発生器402からのパケット化されたビットまたは畳込みエンコーダ404からの符号化された記号はコードチャネルを選択するために使用することができる。コードチャネルを選択するために使用された情報ビットのサブセットは制御プロセッサ416に供給される。情報ビットのサブセットに従って、制御プロセッサ416はウォルシュ記号発生器414へのコードチャネル選択信号を発生して供給する。
送信されるべき残りの情報ビットは、復号されたデータの正しさを受信器でチェックするために使用することができる1組のビットを発生して付加する、CRC発生器402に供給される。CRC発生器402からのビットはエンコーダ404に供給される。本発明はいかなるエラー訂正エンコーダも均等に適用可能であるが、1実施例では、エンコーダ404は畳込みエンコーダである。畳込みエンコーダの実施は周知の技術である。
符号化された記号はその後、チャネライザ406に供給される。チャネライザ406は対応する可変シーケンス発生器414からの拡散シーケンスを時間を変更して供給してくれる。1実施例において、可変シーケンス発生器414は直交ウォルシュシーケンスの所定の組に従ってシーケンスを供給する。チャネライザ406からのウォルシュシーケンスデータは、PN発生器410によって供給された疑似ランダムシーケンスに従ってデータをスクランブルするスクランブラ408に供給される。上述したように、このようなチャネライザ及びシーケンス発生器は周知の技術であり、前述の米国特許番号5,103,459に詳細に示されている。スクランブルされたデータはミキサ418に供給される。ミキサ418は対応する局部発振器420によって駆動される。アップコンバートされたデータはアンテナ426を通して送信のための送信器(TMTR)424に供給される。
図11は本発明に従って信号を受信するための受信器を示し、その中では、CDMAチャネルは送信されるべき情報ビットのサブセットに従ってコードチャネルを変更する。信号はすべての可能性のあるコードチャネルシーケンスに従って復調され、そして受信信号は、受信された信号の質を決定するために計算された値(一般に“メトリクス(metrics) ”と呼ばれる)の分析を通してすべての復調された信号から選択される。送信された信号はアンテナ450によって受信されそして受信器(RCVR)452に供給される。受信器452は信号を濾波して増幅しそして受信された信号をダウンコンバータ454に供給する。ダウンコンバータ454は局部発振器456によって駆動される。
ダウンコンバートされた信号はデスクランブラ(descrambler)458に供給される。デスクランブラ458は、対応するPN発生器460によって供給された疑似ランダムシーケンスに従ってダウンコンバートされた信号をスクランブル解除(unscramble)する。デスクランブルされたシーケンスは、対応するシーケンス発生器464a乃至464nによって供給されたシーケンスに従って信号をデチャネライズするデチャネライザ462a乃至462nのバンクに供給される。1実施例では、シーケンス発生器464a乃至464nは直交ウォルシュシーケンス発生器である。データは、送信システムによって使用されたエンコーダの型に基づいてデータを復号するデコーダ466a乃至466nに供給される。1実施例では、エンコーダは畳込みエンコーダであり、そしてデコーダ466a乃至466nはトレリスデコーダである。復号されたデータは、復号されたチェックビットが復号された情報ビットに対応するかどうかを決定するCRC検査要素468a乃至468nに供給される。
それぞれのためにデータの復号されたストリーム及び1組のクォリティ・メトリクスが制御プロセッサ470に供給される。制御プロセッサ470はユーザに出力するために、クォリティ・メトリクスの組の値に基づいた最良の質を有しているフレームを選択する。もしすべての復号されたフレームがメトリクスの値によって決定されたような不適当な質のものであれば、そのときは抹消が宣言される。フレームを選択するため制御プロセッサ470によって使用されうるクォリティ・メトリクスの例は:(1)トレリスデコーダ466a乃至466nからためられたブランチ・メトリクス(branch metrics),(2)記号エラーレート(SER),及び(3)CRC検査結果を含む。
図12は本発明の送信システムのもう1つの実施例を示し、その中では変調シーケンス及びアップコンバート周波数は両方とも送信されるべき情報ビットのサブセットに従って選択される。図12に示された実施例が、その中ではコードチャネル及びアップコンバートの周波数が決定論的な機能に基づいて選択されるケースに均等に適用できることは明記されるべきである。これはプログラム制御プロセッサ522によって行うことができる。
送信されるべき情報データはマルチプレクサ(MUX)500に供給され、MUXはコードチャネルを選択するためのビットのサブセットと,アップ変換の周波数,及び送信されるべき残りのビットを第3の出力に供給する。代わりの実施例では、CRC発生器502からのパケット化されたビットまたは畳込みエンコーダ504からの符号化された記号はコードチャネル及びアップ変換の周波数を選択するために使用することができる。コードチャネル及びアップ変換の周波数を選択するために使用された情報ビットのサブセットは制御プロセッサ522に供給される。情報ビットのサブセットに従って、制御プロセッサ522はコードチャネル選択信号をウォルシュ記号発生器508に供給し、そして周波数選択信号を可変周波数シンセサイザ516に供給する。
送信されるべき残りの情報ビットはCRC発生器502に供給され、CRC発生器は受信器で受信された復号されたデータが正しいかどうかを決定するために使用することができる1組のビットを発生して付加する。CRC発生器502からのビットはエンコーダ504に供給される。本発明はいかなるエラー訂正エンコーダも均等に適用可能であるが、1実施例では、エンコーダ504は畳込みエンコーダである。畳込みエンコーダは周知の技術である。
符号化された記号はその後、チャネライザ506に供給される。チャネライザ506は対応する可変シーケンス発生器508からの拡散シーケンスを変化する時間で供給してくれる。1実施例において、可変シーケンス発生器508は直交ウォルシュシーケンスの所定の組に従ってシーケンスを供給する。チャネライザ506からのウォルシュシーケンスデータは、PN発生器512によって供給された疑似ランダムシーケンスに従ってデータをスクランブルするスクランブラ510に供給される。チャネライザ及びシーケンス発生器は周知の技術であり、前述の米国特許番号5,103,459に詳細に示されている。スクランブルされたデータはミキサ514に供給される。ミキサ514は可変周波数シンセサイザ516によって駆動される。可変周波数シンセサイザ516は送信されるべき情報ビットのサブセットに従って駆動周波数を選択する制御プロセッサ522からの周波数選択信号に従って駆動周波数を発生して供給する。アップコンバートされたデータはアンテナ520を通して送信のための送信器(TMTR)518に供給される。
図13は送信された信号のサブセットに従って周波数及びコードチャネルを変更するスペクトラム拡散データを受信するために設計された受信器を示す。図13を参照して、送信された信号はアンテナ600によって受信されそして受信器(RCVR)601に供給される。受信器601は信号を濾波して増幅しそして受信信号をダウンコンバータ602a乃至602iのバンクに供給する。各ダウンコンバータ602a乃至602iは対応する局部発振器604a乃至604iによって駆動される。
それぞれのためにデータの復号されたストリーム及びデータの各ストリームのための1組のクォリティ・メトリクスが制御プロセッサ618に供給される。制御プロセッサ618はメトリクスの値によって決定されるような、ユーザへの出力となるべき最良の質を有するフレームを選択する。もしすべての復号されたフレームが不適当な質を持つならば、その時は抹消が宣言される。フレームを選択するため制御プロセッサ618によって使用されうるクォリティ・メトリクスの例は:(1)トレリスデコーダ614a乃至614nからためられたブランチ・メトリクス,(2)記号エラーレート(SER),及びCRC検査結果、を含む。好ましい実施例の前の説明は、この分野のいかなる技術者も本発明を製作または使用することを可能とする。しかしながら、これらの実施例へのいろいろな変更は、この分野の技術者にはたやすく明白であるだろうし、その中に定義された包括的な原理はさらなるの発明を必要とせずに他の実施例に適用されてもよい。従って、本発明はその中に示された実施例に制限されるつもりはなく、しかしむしろ請求範囲に列挙された原理及び特徴と矛盾しない最も広い範囲が許容されるべきである。
以下に、本願発明の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]次を具備する、スペクトラム拡散データ送信用の装置:
データを受信するための及び受信データをスペクトラム拡散変調フォーマットに従って変調するための変調手段;及び
変調されたデータを受信するための及び選択信号に従って決定された周波数で送信するため変調されたデータをアップコンバートするためのアップコンバート手段。
[2]該選択信号が受信データからの複数のビットのサブセットに従って決定される、請求項1の装置。
[3]該変調手段が受信データをコードチャネル選択信号に従って変調する、請求項1の装置。
[4]該選択信号が所定の決定論的関数に従って決定される、請求項1の装置。
[5]該コードチャネル選択信号が受信データの複数のビットのサブセットに従って決定される、請求項3の装置。
[6]該コードチャネル選択信号が所定の決定論的関数に従って決定される、請求項3の装置。
[7]次を具備する、スペクトラム拡散データ送信用の装置:
スペクトラム拡散変調器;及び
スペクトラム拡散変調器に接続された、1出力を有する少なくとも1つのアップコンバータ,該アップコンバータの出力は所定のパターンに従って搬送周波数を変化させる。
[8]該所定のパターンはスペクトラム拡散データからの複数のビットのサブセットにより決定される、請求項7の装置。
[9]該変調手段はコードチャネル選択信号に従ってスペクトラム拡散データを変調する、請求項7の装置。
[10]次の工程を含む、データを送信するための方法;
データを符号化する;
符号化されたデータをチャネル化する;
チャネル化され符号化されたデータをスクランブルする;及び
スクランブルされチャネル化され符号化されたデータを所定のパターンに従って変化する周波数で動作している局部発振器で変調する。
[11]次を具備する、スペクトラム拡散データ送信用の装置:
スペクトラム拡散変調器;及び
少なくとも1つのアップコンバータ;
少なくとも1つの局部発振器,各局部発振器はスペクトラム拡散変調器に接続された1出力を有し、アップコンバータの出力は所定のパターンに従って搬送周波数を変化する。
それぞれのためにデータの復号されたストリーム及びデータの各ストリームのための1組のクォリティ・メトリクスが制御プロセッサ618に供給される。制御プロセッサ618はメトリクスの値によって決定されるような、ユーザへの出力となるべき最良の質を有するフレームを選択する。もしすべての復号されたフレームが不適当な質を持つならば、その時は抹消が宣言される。フレームを選択するため制御プロセッサ618によって使用されうるクォリティ・メトリクスの例は:(1)トレリスデコーダ614a乃至614nからためられたブランチ・メトリクス,(2)記号エラーレート(SER),及びCRC検査結果、を含む。好ましい実施例の前の説明は、この分野のいかなる技術者も本発明を製作または使用することを可能とする。しかしながら、これらの実施例へのいろいろな変更は、この分野の技術者にはたやすく明白であるだろうし、その中に定義された包括的な原理はさらなるの発明を必要とせずに他の実施例に適用されてもよい。従って、本発明はその中に示された実施例に制限されるつもりはなく、しかしむしろ請求範囲に列挙された原理及び特徴と矛盾しない最も広い範囲が許容されるべきである。

Claims (14)

  1. 次の工程を含む、データを送信するための方法:
    該データを直接拡散方式により変調する;
    該データにおける複数の情報ビットのサブセットをスクランブルする;
    該複数の情報ビットのスクランブルされたサブセットに従って搬送波周波数を選択する;
    該選択された搬送波周波数を使用して該変調されたデータをアップコンバートする。
  2. 該複数の情報ビットのスクランブルされたサブセットに従って選択信号を生成する、ここにおいて、該搬送波周波数は、該選択信号に従って選択されている;
    をさらに具備している請求項1に記載の方法。
  3. 該データは、ウォルシュコードを使用して変調される、請求項1に記載の方法。
  4. 次の工程を含む、データを送信するための方法;
    該データを直接拡散方式により変調する;
    該変調されたデータにおける複数の情報ビットのサブセットをスクランブルする;及び
    所定のパターンに従って変わる搬送波周波数で該スクランブルされた変調されたデータをアップコンバートする、ここにおいて、該所定のパターンは、該データにおける複数の情報ビットのスクランブルされたサブセットによって決定されている。
  5. 次を具備する、送信機:
    データを直接拡散方式により変調するための手段;
    該データにおける複数の情報ビットのサブセットをスクランブルするための手段;
    該複数の情報ビットのスクランブルされたサブセットに従って、搬送波周波数を選択するための手段;及び
    該選択された搬送波周波数を使用して、該変調されたデータをアップコンバートするための手段。
  6. 該複数の情報ビットのスクランブルされたサブセットに従って、選択信号を生成するための手段、ここにおいて、搬送波周波数を選択するための該手段は、該選択信号に従って、該搬送波周波数を選択するための手段を具備している;
    をさらに具備している、請求項に記載の送信機。
  7. 該データを変調するための手段は、ウォルシュコードを使用して、該データを変調するための手段を具備している、請求項に記載の送信機。
  8. 次を具備する、送信機:
    データを直接拡散方式により変調するための手段;
    該変調されたデータにおける複数の情報ビットのサブセットをスクランブルするための手段;及び
    所定のパターンに従って変わる搬送波周波数で該スクランブルされた変調されたデータをアップコンバートするための手段、ここにおいて、該所定のパターンは、該データにおける複数の情報ビットのスクランブルされたサブセットによって決定される。
  9. 次を具備する、装置:
    受信データを直接拡散方式により変調するように構成された変調器;
    該受信データにおける複数の情報ビットのサブセットをスクランブルするように構成されたスクランブラ;及び
    該複数の情報ビットのスクランブルされたサブセットに従って決定される搬送波周波数で送信するために該変調されたデータをアップコンバートするように構成された少なくとも1つのアップコンバータ。
  10. 次を具備する、装置:
    受信データにおける複数の情報ビットのサブセットに従って決定されるコードチャネル選択信号に従って、該受信データを直接拡散方式により変調するように構成された変調器;及び
    該情報ビットの該サブセットに従って決定される選択信号に従って決定される搬送波周波数で送信するために該変調されたデータをアップコンバートするように構成された少なくとも1つのアップコンバータ。
  11. 該少なくとも1つのアップコンバータに接続された、及び、該決定された搬送波周波数を生成するように構成された、可変周波数シンセサイザ、をさらに具備している請求項10に記載の装置。
  12. 該可変周波数シンセサイザに接続されたプロセッサ、をさらに具備しており、該プロセッサは、
    該選択信号を生成し、
    該可変周波数シンセサイザに選択信号を供給する
    ように構成されている、
    請求項11に記載の装置。
  13. 該可変周波数シンセサイザは、ダイレクト・ディジタルシンセサイザを具備している、請求項11に記載の装置。
  14. 該選択信号に従って該少なくとも1つのアップコンバータのうちの1つから出力を選択するように構成されたスイッチ、該選択された出力は、該決定される周波数を使用している該変調されたデータを具備している;をさらに具備している請求項10に記載の装置。
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