JPH03502392A - 交替順次半二重通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 交替順次半二重通信システム 発明の背景 発明の分野 この発明は通信システム、特に、中央のメツセージ伝送ステーションと地球軌道 リレーサテライトを用いて移動ターミナルと中央のステーションとの間でメツセ ージの転送を行う双方向遠距離通信システムに関する。この発明は更に順次交替 半二重通信パターンを用いて各ターミナルの複雑さ及び電力要求を減少させると 共に、大量の移動システムユーザー間の信頼の置ける通信を提供する双方向遠距 離通信システムに関する。

背景技術 中央の通信局又はディスパッチャ−と遠隔地の多数のシステムユーザーとの間で メッージの交信や情報の簡単な転送を行う通信システムの必要性が増大している 。比較的短いメツセージを地理的に分散された非常に多くのターミナル又は移動 トランシーバ−との不規則な交信を必要とする膨大な数の商業的、政治的、個人 的用途がある。メツセージサービスの必要性には、確実な通信が望まれる政府の サービス（軍事、法律の施行、立法）、林業、資源管理、災害救助又は調整、ナ ビゲーション、商業的輸送又は運輸、メツセージ配送サービスのような様々な用 途がある。

別の例には発車係が米国大陸内の地域特に田舎にいるトラックと短いメツセージ の通信を望む月間トラック産業がある。現在そのようなメツセージの転送は運転 手と中央の発車係又は連絡係の間の電話による周期的な通信に限られている。

現在のところ運転手はメツセージの受信又は配送集配スケジュールの更新のため に長距離電話を掛けなければならない。

しかしながら、地方では電話サービスが手近にあるとは限らないので、運転手に とって決められた時間毎に「電話をする」のは不可能ではないにしても難しい。

従来の「電話」によるアプローチでは、運転手がお金又は料金カードを用いて料 金の高い長距離電話を掛けなければならず、しかも何等新しいメツセージや情報 を収集できないときもあるので、会計上の問題が生じ、個人的にも不便である。

従来の電話システムの他に、別の通信システムによる移動マーケットの処理が試 みられている。ラジオ電話、セルラー電話、ポータプルラジオトランシーバ−（ ＣＢ）は移動トランシーバ−とベースユニットとの間のある形態の通信を可能に している。しかしながら、これらの通信システムには幾つかの欠点があり、いず れのシステムも広域に亙って散らばっている多数のユーザーに用いられるメツセ ージ通信システムとしては不十分であることが判明している。

現在の移動通信サービスは限られた数の高周波低速データチャンネルで作動する ものであり、システムの能力を越えた多くの潜在的ユーザーがある。セルラー電 話のような多くのシステムは、セルのアレーを越えて周波数を再利用して能力を 高めている。各セルは周波数を高度に再利用し、しかも干渉を減少させるために 伝送範囲は狭くなっている。しかしながら、このような低パワー伝送は周波数選 択フェーディング及び信号ブロッキングを起こし易く、新しいセルが横切られる としばしばチャンネルを変更することを高移動ユーザーに要求する傾向がある。

これらのシステムには隣接セルに使用可能なチャンネルがないときに急激な通信 損失に陥る傾向がある。

セルラーシステムは巨大首都圏では経済的にサービスを享受することができるが 、多くの地方都市や辺境地は直接の適用範囲には含まれずサービスを享受するこ とができない。

これらの領域へのメツセージは従来の電話や所望のフレキシビリティ−を除去し た地上ベースシステムへの長距離転送用サテライトキャリアーに切り替えられる 。直接のサテライト通信システムはない。

伝統的移動ラジオトランシーバ−を用いた非セルラー直接通信もまた現存する交 信で込み合っている様々な周波数のコンスタントなモニターを必要としている。

これらのサービスは、セルラー電話のように、しばしばシステムオーバーロード 及び幾つかの干渉源からの信号劣化に晒される。これは大量の交信を扱えないこ とを意味している。これらのトランシーバ−は他の通信システムとの干渉を防止 する必要性により使用範囲が狭い。

ユーザー密度の低い様々な地方を覆う多くの通信問題を解決する新しいアプロー チとして地球軌道リレーサテライトに基づく通信システムが提案されている。軌 道リレーサテライト及び中央の通信ステーションを介して作動する幾つかのシス テムが提案又は開発されている。そのようなシステムの例としては、米国特許第 ４，２９１，４０９号及び第４，４５５．６５１号が挙げられる。

しかしながら、そのようなシステムには特に隣接する地球軌道リレーサテライト 又は同時期のサテライトユーザーとの関連で課せられる高利得低干渉の要求によ り、狭いビームを受信する直径が４フイ一ト以上ある巨大なアンテナが必要であ る。このため移動の用途には適していない。更に、これらのサテライトシステム は低データ転送レートに限定されている。このため潜在的なユーザーの数及びデ ータ転送能力が制約を受けている。さもなければ、高データレートサテライト信 号のトラッキング及び復調は、メツセージを受信しないときでも信号の走査及び 処理に多くの電力を消費する高速で複雑で高価なレシーバ−が必要である。その ような装備は商業的メツセージシステムには不向きである。

メツセージ及びこれに関連した通信パラメーター又は制御情報を地理的に様々に 分散されている多くのユーザーに継続的に発信する通信システムが必要である。

システムにはメツセージの受信及び応答のためのリターンリンクを設ける必要が ある。また、システムにより完全なプライベートデジタルデータネットワークの 開発が可能である。システムは安価で、操作、維持、及び設置が簡単で、アンテ ナの必要性が最小限に押さえられていなければならない。また、システムは移動 環境に関連した転送エラーを自動的に処理するものでなければならない。

発明の要約 この発明は以上に述べた従来技術の問題点を加味してなされた。もので、その目 的は、地理的に分散している多くのユーザーを収容できる二方向メツセージ通信 システムを提供することである。

この発明の利点は、遭遇する可能性のあるあらゆる干渉に関する所定の信号対干 渉比に匹敵する性能の変調法を提供することである。

この発明の別の目的は、移動する乗り物の使用に適した非常に小さなアンテナで 安価な二方向移動ターミナルを可能とする新規な変調符号化マルチプレクス技術 により、サテライトリピータ−を用いてデータの送受信を確実に行うことである 。

この発明の別の目的は、ＶＬＳ　Ｉ型の信号処理チップ及びマイクロコンピュー タのファームウェアとしてデジタル式に実現されることが好ましい変調符号化法 を提供することである。

この発明の別の利点は、通信信号が現存の通信サービスから効果的に遮断できる ことである。

この発明の更に別の利点は、高性能で安価でフレキシブルに実施できることであ る。

更に別の利点は、移動ターミナル用の残りのアナログ機能に用いられる回路及び モジュールの大量生産を可能とする変調符号化法を提供することである。

この発明の目的は、データ転送速度をフレキシブルにして、異なる転送速度又は 能力の受信器を単一のシステムに効率良く収容することができるようにすること である。

このシステムの更に別の利点は、前記目的の効果が１ビツトに付きより多くのエ ネルギーを用いて広大な地理的領域に亙って不均一なダウンリンクパワー密度を 補償することである。

上記及びその他の課題、目的、及び利点は、地球軌道リレーサテライトを介して 中央通信ステーションと１個以上の移動ターミナルとの間でメツセージの交信を するメツセージ通信システムにより実現される。このメツセージ通信システムは 少なくとも１個の中央通信ステーションと、少なくとも１個の移動ターミナルと を有している。中央通信ステーションは、第１の通信信号を中央通信ステーショ ンから１個以上の移動ターミナルに信号を送る第１のトランシーバ−を有し、移 動ターミナルは第１の通信信号の受信及び復号化を行って、所定のデユーティ− サイクルで第２の通信信号を少なくとも１個の中央通信ステーションに送信する 第２のトランシーバ−を有している。第２の通信信号が伝送される好ましい所定 のデユーティ−サイクルは、第２のトランシーバ−デユーティ−サイクルの約５ ０パーセントである。興味の対象の周波数では、５０パーセントのデユーティ− サイクルは、長さが１０−２０ミリセ力ンド台である。

好ましい実施例では、通信システムは第１及び第２のトランシーバ−が時分割多 重通信信号の送受信をする。時分割多重通信信号はＮ個のシリアルチャンネルを 有している。Ｎ個のシリアルチャンネルは、メツセージデータの送信に用いられ るＤ　（Ｄ＜Ｎ）個のデータチャンネルと、アドレス情報の送信に用いられるＡ 　（Ａ−Ｎ−Ｄ）個のアドレスチャンネルとからなる。アドレス情報はメツセー ジの送付先であるターミナルアドレスの形態である。

中央通信ステーションは、システム内のど９ターミナルにメツセージを送信する のかを決めて、メツセージにターミナルアドレスを割り当てるターミナル割当装 置、及び各メツセージを少なくとも１個の送信用データチャンネルに割り当てる チャンネル割当装置を用いる。アドレスコントローラーは各ターミナル向けの入 力メツセージに応じてターミナルアドレス及び関連したデータチャンネル割当を アドレスチャンネルの一つに転送する。あるいは、メツセージが幾つかのターミ ナノに向けの場合には、多重アドレスが一つのメツセージに指定又は割り当てら れる。また、特別のグループ又は総べてを呼び出すアドレスを各レシーバ−に関 連付けることができ、可能ならばアドレス情報を最小にして多重レシーバ−アド レシングを容易にする。　　メツセージ入力制御装置はチャンネル割当装置に接 続されていて、デジタルメツセージを受信し、チャンネル割当装置からの割当に 応じて１度にチャンネル１つに付き１つのメツセージの割りでデジタルメツセー ジを指定されたデータチャンネルにシリアルに転送する。

入力メツセージデータは通常は１秒に付き少なくとも５，０００ビット台の速度 で転送される。

好ましい実施例では、通信システムは伝送に先立ってＧｏｌａｙ［２４，１２］ ブロック符号化処理をデジタルメツセージに適用し、受信の際には、対応するＧ ｏ　１　ａｙ　　［２４゜１２コブロック復号化処理を符号化されたシンボルデ ータに適用する。Ｇｏｌａｙ符号化は１秒間に１０，０００ビット台の速度でデ ジタルシンボルデータを生成する。更に、検査合計計算が入力デジタルメツセー ジに対して実施され、検査合計の証明としてレシーバ−により一連のビットがメ ツセージの終わりに付加される。

この発明の更に別の態様では、ＴＤＭ通信信号の動作周波数がフォーワード及び リターンの両リンク間を選択された数の周波数だけ異なる速度で周波数ホップし て通信信号の電力密度が増大する。

独特の三角波形を用いて、ＲＦキャリア中央周波数を２ＭＨｚのピーク対ピーク 振幅及び３０．２４ミリセカンドの期間で変調する。これにより三角波形電力散 布が生じるので、フォーワードリンクが、トランスポンダーを飽和してサテライ ト２０に隣接したサテライト又はサテライト２０から２゜以内のサテライトには 干渉が生じない単一ビデオキャリアと同様の干渉特性を有する。

中央通信ステーションは入力又は変換素子を用いてデジタル又はアナログソース から入ってくるメツセージ情報を１秒間に５，０００ビット台の所定の伝送速度 でデジタルメツセージに変換する。デジタルメツセージはその後キャリアの変調 に用いられて所望の通信信号が形成される。トランスミツターは通信信号を予め 選択されたリレーサテライトに向ける少なくとも１個の狭ビームアンテナに接続 されている。

この発明の通信システムは、ＴＤＭ通信信号の検出、デモシュリージョン、及び 復号化をしてメツセージデータを受信するデマルチプレクサ及び他の手段に接続 されている小さなポータプル指向性狭ビームアンテナを有する移動ターミナルを 用いている。移動ターミナルは送受信用の交番デユーティ−サイクルを利用して 、受信信号のパラメーターを監視し、変更をガイドとして用いてリターンリンク 信号特性を変更する。更に、トランシーバ−は−組のローカルオシレーターを用 いて送受信機能を果たす。

図面の簡単な説明 この発明の新規な要件は添付図面を参照して以下の説明を読むことにより良く理 解することができる。

第１図は、この発明の原理に従って作動する通信システム全体の概略図である。

第２図は、第１図のシステムに用いられる通信信号のメツセージ符号化復号化チ ャンネル多重化の概略図である。

第３図は、第１図のシステムのトランシーバ−に用いられる回路の一例を示す概 略図である。

第４図は、第１図のシステムのトランシーバ−に用いられる復号化符号化回路の 一例を示す概略図である。

好ましい実施例の詳細な説明 この発明は、１個以上の遠方の移動ターミナルと１個以上の一連の中央の通信ス テーション又はハブとの間でメツセージを伝送する方法及び装置を提供する。通 信システムは、交番する半二重モードで使用されるメツセージ伝送チャンネ（Ｔ ＤＭ）通信信号を用いて多くのユーザーに情報を伝送する。即ち、中央の通信ス テーション及び移動ターミナル用のフォーワードリンク及びリターンリンク送信 又は受信が、送受信モード間で所定の周期で交番して、同一素子をアップダウン 変換チェーン及びＩＦ素子に用いて複雑さ及びコストを最小にする。同時に、こ の交互の通信法によりＴＤＭモードトラッキング及びエラー補正ができるように なり、通信が改善される。

移動システムユーザーがメツセージの受信時に少なくとも限られたある種のメツ セージ又は受取りの通知を中央のコントロールステーションに伝えることができ ることが望ましい。応答メツセージは、更なる通知を不要にすることもあれば、 追加の指示が必要であることを通知したり、運転者により提供される新たな情報 に基づいてメツセージを更新することもできる。同時に、通信のリターンリンク を設けることにより、内容に制約があるとはいえ、簡単な受領メツセージのよう な他の特徴を通信リンクに組み込んで、運転手が情報を操作するかどうかには無 関係にターミナルがメツセージを受領したことを明示することができる。位置や 乗り物の状態のような他の自動応答もトランシーバ−の動作に組み込むことがで きる。

リターンリンクにより運転手は受は取り時間、配達情報、現在位置の報告、その 他の情報などのメツセージを入力することができる。

メ、ツセージはハブ設備と呼ぶ中央の送信設備又はターミナル１４からトラック １２に送信される。中央のターミナル又はハブ１４は、送信装備の維持やシステ ムのグレードアップのための呼び出し費用や地方の直接的アクセスのために、ト ラックターミナルや中央の配送事務所などに配備される。

あるいはハブ１４は地上とサテライト間の送受信の妨害の少ない遠隔地に配置さ れる。この場合には、中央の配送事務所、メツセージセンター、又は通信事務所 １６の形態のシステムユーザーの設備は、電話、光通信、サテライト、その他の 専用通信リンクによりハブ１４に繋がれている。更に、多くの遠隔地の顧客のメ ツセージセンター用に、優先順位、アクセス、会計、及びメツセージデータの送 信特性を効果的に整理するためにメツセージ又はネットワークメツセージセンタ ー１８が用いられる。

ハブ１４又はマネージメントセンター１８は、メツセージ信号を通信システム１ ０に供給する高速モデムやコーデックスなどの公知のインターフェース装置を用 いて現存する通信システムとインターフェースすることができる。高速データマ ネージメントコンピュータは、メツセージの優先順序、許可、長さ、形式、会計 の詳細、通信システム１０への他の制御アクセスの決定に用いられる。

ハブ１４は、超高周波（ＥＨＦ）　トランシーバ−を用いて、地球静止軌道上の リレー又はリピータ−サテライト２０とのフォーワードリターンの両リンク又は アップダウンの両リンク通信バスを形成する。リンクは予め選択された幾つかの 周波数又は周波数領域の１以上に維持される。典型的なサテライトシステムは、 テレビ又はラジオ放送用の１２ＧＨｚの周波数信号を地上ステーションに送信す る一連のリピータ−トランスポンダーを用いている。

通信システム１０の好ましい実施例は、アップリンク及びダウンリンクキャリア 周波数をＥＨＦ　　Ｋｕバンドに用いてトランスポンダーを介して現存する又は 既に発射されたか計画されている新規な通信サテライトにアクセスすることがで きる。通信システム１０は使用された又は余っているサテライトの能力をこれら の周波数で利用するので、通信システム専用の新規のサテライトの打ち上げは不 要である。従って、この発明の利益は高価なサテライト技術が不要で直ちに実施 できることにある。しかしながら、通信システム１０は身近なサテライトトラン スポンダーに従った他の周波数で構成されることもあり、地上に設けられた幾つ かのリピータ−を介して改善された通信を提供することができる。

ハブの送信信号はディプレクサ２２を介してアンテナ２６に転送される。アンテ ナ２６は、通信信号２４を単一の軌道サテライトに向ける非常に小さい穴アンテ ナを有している。

２４ａで示したフォーワードリンク通信信号は、アンテナ２６により予め選択さ れたアップライクキャリア周波数で通信サテライト２０に送信される。通信信号 ２４ａはリピータ−サテライト２０により受信され、そこでダウンリンク送信２ ４ｂ用の第２の周波数に変換される。通信技術に長けた者の間では、この受信及 び変換に必要な装置は公知である。

アップ、リンク及びダウンリンク通信信号用に異なる周波数を用いることは干渉 を減少させる。

現在のサテライトは約４８Ｍｈｚの帯域幅の幾つかの独立の通信チャンネルを支 持している。これらのサテライトは偏波絶縁により周波数を再使用する。−組の チャンネルがある偏波（水平又は垂直）で機能し、別の組は同一周波数で１／２ チヤンネルずれて９０°偏波して機能する。この９０″の偏波のずれは、通常は アップリンクにあるトランスポンダーが用いられ、ダウンリンクにあるトランス ポンダーが用いられるある通信チャンネル用のフォーワードリンクとリターンリ ンクとの間の通信に適用される。

伝送されたフォーワードダウンリンク信号２４ｂは、小さな指向性アンテナ３０ を介して移動トランシーバ−７０（第４図）により受信される。アンテナ３０は ゲインが１５ｄＢで指向性が４０−５０’の垂直方向のビーム幅で６−１０°の アジマス又は軌道アークビーム幅を有するように構成されている。アンテナ３０ は継続的に３６０度旋回するように取り付けられていて、サテライト２０のため の眺めの妨害されていない申請を有している。アンテナはアンテナの向き及びト ラッキングの制御システム７４（第４図）に接続されて、乗り物１２がサテライ トとの相対的位置を変える度にサテライト２０をトラッキングしている。アンテ ナ旋回機構の例は同時継続米国特許出願第　　　、　　　号に記載されており、 サテライトのトラッキング法は同時継続米国特許出願メツセージ又はメツセージ データはハブ１４又は制御スアーンヨン１８に伝送される。ここでメツセージ又 はメツセージデータは１秒間に５，０００ビツト台の速度でデジタルメツセージ 信号に変換される。この技術分野に長けた者であれば、本発明の教示は適切な速 度で作動する回路が用いられれば高速又は低速データ伝送速度に適用できること が容易に理解できる。メツセージはデジタルデータとして様々なビット速度で直 に受信され、一旦蓄積又は格納されて所望のシステム変換速度で変換処理が実施 される。あるいは、メツセージはシステムオペレーターのキー操作により所望の メツセージ信号を形成する音響信号として受信される。更に、あるメツセージ情 報は、時間、ターミナル割り当て、速度、その他の通信システムタイプデータと してネットワークマネージメントセンター１８により内部的又は直接的に発生さ れる。

各メツセージ信号は伝送の前に様々な符号化、暗号化、エラー検出、訂正技術に 晒される。所望であれば、ターミナル毎に特別の符号又は暗号を用いてメツセー ジを安全に送信することもできる。しかしながら、伝送エラーを少なくして通信 システム１０により伝送されるメツセージ総べてのエラ補正をするには、総べて のデジタルメツセージ又はメツセージデータに符号化工程を少なくとも２段設け る必要がある。

第１段では、システム１０にデジタルメツセージデータの検査合計アルゴリズム が適用される。好ましい実施例では、検査合計アルゴリズムは、伝送エラーの検 出に用いられる検る。通信システム１０に用いられる検査合計式の例は、多項式 Ｘ３０＋Ｘ２９＋Ｘ３＋Ｘ２＋Ｘ＋１の計算である。この検査合計を計算する際 に、メツセージのアドレスフィールド（下参照）が無視されるので、チャンネル アドレスにより検査合計が変更するようなことはない。

第２段ではデータ、メツセージ、指示、アドレスなどを総べてＧｏｌａｙ　［２ ４，１２］ブロツクコードを用いて符号化する。これにより検査合計、タイプ、 受領者情報を含む１２ビツトブロツクの情報が伝送用の２４バイナリシンボルに 符号化される。これらの２４ビツトは所望のシステム伝送速度で伝送される。Ｇ ｏｌａｙ　［２４，１２］ブロツクコード法を用いることは、５，０００ビツト のメツセージデータが１０，０００ビツトの伝送用符号化シンボルストリームを 形成することを意味する。従って、システム１０の伝送信号速度は、５，０００ ビツトバーセコンドの入力データ速度を収容するために約１０，０００バイナリ シンボル又はビットバーセコンドである。受信の目的で、符号化されたシンボル 又はブロックは復号化されて１２ビツトブロツクの情報が再び生成される。この 技術分野で公知のように、Ｇｏｌａｙ［２４，１２］やこれに類似した符号化操 作により、データが多重ビツトパターンに散布されてデータストリームの単一ビ ットエラーの影響が減少して伝送エラーが最小化される。

各ビットエラーはメツセージ内のビットの極一部に影響し、その一部は非常に高 いエラー率が生じるまでエラー補正法にヨリ効米的に補償することができる。

符号化されたメツセージシンボルがダイレクトデジタルシンセサイザーのような 予め選択された周波数のＦＭ変調キャリアを生成する周波数発生器又はソースの 変調に用いられて、サテライト２０への伝送用に所望のＥＨＦ／＜ンドに上方変 換される。符号化されたシンボルは、通信システム１０のキャリア波ソースに連 結されたＢＰＳＫモジュレータ−の駆動に用いることができる。

好ましい実施例では、各シンボルは前のシンボルから相が移動する。−９０°は ０を示し、＋９０°は１を示す。これは差前進後退キーイングと呼ばれ、各シン ボルに相の変遷が含まれているので、ターミナルによる捕捉を改善する。

干渉を減少させると共に、バーストレートの潜在的に異なる多くのターミナルを 収容するために、時分割多重化（ＴＤＭ）伝送法が用いられる。ＴＤＭアプロー チは全伝送（又は受信）スペクトルを一時的な増分又は所定の長さのフレームに 分割する。通信システム１０により伝送されるメツセージ又はメツセージ信号は 、チャンネルとして知られている時間制御シーケンスの部分に割り当てられ、他 の信号は正確に同時にシステムを用いない。割り当てられた部分又はチャンネル は一時的に非常に小さく、インターリーブされた一連のフレームは非常に大きい ので、通信は全ターミナルで同時に生じているように見える。ＴＤＭ信号の生成 、伝送、制御の方法及び装置は通信技術においては公知であり、様々な信号多重 化制御装置を用いて達成することができる。

各フレームは、シンボルを伝送するほぼ同一のサブフレーム長期間を表す幾つか のチャンネルからなる。これは、メツセージが完了するまでの一連のフレーム毎 にメツセージ又はメツセージシンボルが一度に数ビットだけ伝送されることを意 味する。好ましい実施例は各フレームを２５のサブフレーム又はチャンネルに分 割している。しかしながら、この技術分野に長けた者であれば、チャンネル数は 通信システム１０の伝送速度、収容するユーザー数、周波数ホッピングスキーム に依存していることは容易に理解できる。

ＴＤＭアプローチを使用する際には、情報は一般に離散的パケットとして通信信 号２４ａ、２４ｂにより送信される。

通信システムは、伝送されるメツセージのタイプ、バースト率、又はサイズに従 って、４ないし２５６文字の間の異なる長さのパケットを収容することができる 。更に、メツセージは、伝送速度を早めてメツセージ能力を高めるために、予め フォーマットか決まっているものも、形式の自由なものも、一般に長さは２００ ０文字に制限されている。

一般に各パケットはメツセージタイプのような情報フィールドに分割されている 。即ち、別のシステムフォーマットから区別する典型的には６ビツトエントリー であるメツセージのタイプ、適切なトラッキングのためのメツセージの長さ、メ ツセージの本体、及び検査合計ビットに分割されている。

各メツセージには以下に述べるように２４ビツトのアドレスフィールドもある。

この技術に長けた者であれば、メッセージ長のオーバーラツプ、パケットサイズ 及び伝送速度の変化、又は空チャンネルには関係なく、「ゼロバッキング」を時 々用いてフレームサイズを均一にすることは直ぐに理解できる。

しかしながら、未使用のチャンネルはトランシーバ−によるチャンネルのトラッ キング及び捕捉を改善するために伝送されるランダムデータを有している。

各トランシーバ−に指定されたチャンネルのトラッキング及び復調を確実に行わ せるために、一連の符号又はコードマスクをデータに用いてトラッキングエラー を検出する。即ち、短いビットパターンが各チャンネルにより転送されんデータ に加えられて隣接チャンネル内のデータから自動的に区別できるようにする。一 旦一つのトランシーバ−が一つのチャンネルを復調し始めると、そのトランシー バ−はそのチャンネル用のコードマスクを記録する。マスクはメツセージの終端 が来るまで全データの復号又は復調に用いられる。トランシーバ−が誤って隣接 チャンネルのデータを用いた場合には、コードマスクはメツセージ内に組み込む ことはできない。

絶縁を増大して干渉を更に減少してシステム１０のメツセージ能力を増大させる ために、キャリア周波数の周波数ホッピング（ＦＨ）が用いられる。ＦＨ技術は 全トランスポンダーの４８ＭＨｚ帯域幅に亘って信号２４の電力密度を広げて、 ダウンリンク電力密度を減少させる。これにより、他の通信サービスとの干渉を 最小限にすること、及びトランシーバ−を他のサービスの干渉の拒絶に用いる処 理ゲインを提供することができる。通信技術内ではＦＨ−ＴＤＭ伝送の基礎技術 は公知であり、信号を所定の帯域幅に亘って広げることにより６、周波数選択的 フェーディング又は他の異常により生じる伝送エラーが信号のごく僅かの部分に 影響するだけの乗り物を提供する。同時に、独特のパターンの周波数ホッピング はシステム１０の幾らかのユーザーにある程度のセキュリティーを許す。

好ましい実施例では、フォーワードリンクＦＨスキームは適切なフォーワードリ ンク（ダウンリンク）トランスポンダー帯域幅（１１，７−１２，２Ｇｈｚ）を ほぼ２．　５ＭＨ２分離して位置する２４０の周波数に分割する。興味の対象の 周波数のホッピングレートは、受信前の２４０の離散的周波数を含む１秒につき ２００台の周波数である。これは各周波数のドエルタイムが約５ミリセカンドで あることを意味する。各ＴＤＭフレームが新しい周波数で伝送される場合は、各 フレームは約５ミリセカンド長で各チャンネルのサイズは長さが約０．２０ミリ セカンドである。

周波数ホップパターンは、高から低又はその逆の簡単な線形数列で形成すること ができるが、疑似乱数的に発生された周波数選択シーケンスに基づくより複雑な パターンが好ましい。しかしながら、この技術に長けた者であれば、周波数ホッ ピングのないＴ　Ｄ　Ｍ信号はこの発明の方法及び装置から多くの利益を得るこ とができることは容易に理解できる。

１秒につき１０，０００個のシンボル又は０．１０ミリセカンドにつき１個のシ ンボルである所望の伝送率に戻ると、各フレーム期間はチャンネル毎に２個のシ ンボルの伝送を許す。これはフレーム毎に四十へ（４８）個の符号化シンボルの 伝送導度を意味する。しかしながら、繰り返しを改善するために、好ましい実施 例ではフレーム毎に五十（５ｏ）個のシンボル伝送速度を用いている。最初のシ ンボル期間はトランシーバ−が選択された周波数にロックされ、トランスミツタ ーが正確に選択された周波数内にあり、いずれも周波数ソースの性格の変化によ って偏倚しないことを確認するための沈静時間に用いられる。

第２のシンボルが５０個のシンボルのストリーム内の第３のシンボルの位相の基 準として用いられる。この第３のシンボルは最初のメツセージシンボルである。

一連のシンボルの各々はいずれもその次に来るシンボルの位相の基準として用い られる。これは絶対位相基準とは反対の異なるコヒーレント復調スキームに基づ いている。なぜなら、絶対位相基準のアプローチはより複雑であり、移動通信シ ステムでは達成が困難だからである。

コードブロック又はシンボルは交番グループ又はシーケンスに分割される。これ は、コードブロックが一つ置きに選択されて、２４個のシンボルからなる１個の 伝送用グループ内に配置される。これは、コード内で隣接しているコードシンボ ルを広げて時間的に遠くに引き離す隣接ブロックコードから一つ置きのブロック コードを分離する。これはコードブロックをインターリーブして、メツセージ信 号を広い信号帯域幅に亘って拡張することによりシーケンス内でエラーのバース トとして生じる信号エラーを最小化する手段を提供する。

ＦＨ−ＴＤＭ形通信信号２４ａは、ハブ１４によりリピータ−、サテライト２０ を介して当該サテライトのサービスを受ける所定の地理的領域又は地域内の全タ ーミナルに（信号２４ａになって）伝送される。この領域は広くは一国全体、狭 くは用途に基づく小さな州である。しかしながら、サテライトにより覆われる領 域には無関係に、当該領域内のターミナルはメツセージを受信するために信号２ ４ｂの検出、監視、復調を行わなければならない。メツセージが全チャンネルを 単に横切って適用されるだけの場合は、各トランシーバ−は関連性のあるメツセ ージを確実に受信するために広い全帯域幅の信号のトラッキング、復調、復号を 継続的に実施しなければならない。なぜなら、各トランシーバ−は、どのターミ ナルがメツセージを受信するように指定されているのかを確認するために、各メ ツセージヘッダー又は各チャンネルのり−ドインを走査しなければならないから である。ユーザーが大量にいる場合にこのような動作を達成するには、高速で複 雑な復調回路が必要である。速度及び複雑さはシステムのコストを押し上げ、信 頼性を低くするので、好ましくない。

用いて達成される。この技術は二つの部分からなるアドレッシングスキームを有 している。この技術は、この発明の譲受人に譲渡された米国同時継続出願第　　 　　　　　号に詳しく説明されている。

この技術では、各ターミナルには通信システム１０により使用される全ハブ１４ トランスミツター又はシステムマネージメントセンター１８にとって公知の独特 のシステムアドレスが割り当てられる。ターミナルアドレスはシステム内のター ミナル毎に個々の識別を達成する。このアドレスは一般にターミナルの製造又は 設置時に設定されるもので、システムの要求又はコストに応じてトランシーバ− ユーザーによるアドレスの変更は不能であったり、システム１０により動的に変 更できたりする。好ましい実施例では、トランシーバ−のアドレスは、１９ビツ トアドレスタームにより指定又は決定されている。１９ビツトアドレスタームは 、はぼ５２４゜２８８（２１９）個のアドレスを設定可能であり、メツセージ通 信システム１０に大量のユーザーを収容することができる。　　。

ターミナルは、「個々」のアドレスの他に、（適用可能であれば）「グループ」 アドレス、「オールコール」アドレス、又は他の「条件」アドレスのような特別 の「システム」アドレスにも応答することができる。ターミナルが応答可能なア ドレスをこのように変更可能にすることにより、同一メツセージを指定された個 々のトランシーバ−に長い伝送期間を掛けて伝送することをせずに、単一メツセ ージを全システム又は一群のターミナルに効果的に伝送することができるように なる。これは、日時、サービスの変更、その他のシステム形情報を、使用しない 余分なチャンネルにインターリーブすることにより、全ターミナルに周期的に伝 送することに対する備えでもある。

ターミナルアドレスフィールドにより、ＦＨ−ＴＤＭ通信信号、２４及び２８内 の通信チャンネルは、Ａチャンネルのアドレス部と、データ又はＤ−Ｎ−Ａチャ ンネルのメツセージ部とに分割される。好ましい実施例では、Ａは４でＤは２１ である。しかしながら、特定のシステム要求Ｃ乎従って、チャンネル及びアドレ スチャンネルの総数として別の値を用いることもできる。

アドレス情報及びハブ１４がメツセージ送るターミナルの指示の伝送にＡアドレ スチャンネルが用いられる。指定されたターミナル用のメツセージの伝送にＤデ ータチャンネルが用いられる。各メツセージアドレスは所定期間だけメツセージ より先に伝送されて、メツセージが到着する前にターミナルがトラッキング回路 を調節し、適切なチャンネルに同期差せる。

アドレスチャンネルは主としてシステムチャンネル１゜２．３．・・・として指 定されるが、これらのチャンネルはデータチャンネルによって分割され、そのチ ャンネルトラッキングは、トランシーバ−の復調のために、このスペーシングを 可能とし、又は要求する。その上、そのチャンネルの数はシステム１０によって ダイナミ、ツクに調節され、いくつかの問題に対処できる。一つの問題は非常に 多数のメツセージが送られるときに生じる。この場合、メツセージが短かくても アドレスチャンネルが飽和し、データチャンネルの容量が余ってしまう。この状 態では、データチャンネルがアドレスチャンネルとして再割り当てされる。反対 に、平均的な数のメツセージであってもそれらがすべて最大の長さを持っている ときにも１問題が生じる。システム１０はこのようなときにアドレスチャンネル の一つをデータチャンネルとして用い、保留されるメツセージの数を少なくでき る。

このようなアドレス方式によれば、アドレス情報が通信信号周波数の数分の−で 復調されるだけで良いことを意味し、その結果、各トランシーバ−は、そのアド レスを検出するまで、通信信号２８をこのような低い周波数で監視すればよい。

一つの端末がそのアドレスを検出すると、チャンネル割り当てが行なわれ、トラ ンシーバ−は適当なチャンネルヘスイッチし、メツセージの復調、受信を開始す る。従って、トランシーバ−は、通信システム１０によって送信された通信信号 ２８の全体は勿論、その要部さえも復調することも復号化することもしない、と いうことが当業者には明らかであろう。

このことは、受信回路として簡単な構成で低速のものを用いることを可能とし、 それによって電力消費量およびコストを低下でき、しかも信頼性が向上し、組立 てが容易になる。望ましくは、各トランシーバ−には、ダイナミックに、又は固 定的に監視を行なうための特定のアドレスチャンネルを割り当てることができ、 それによって、アドレスおよびメツセージの復調のために、処理速度を１／Ｎに 減少することができる。

通信信号の受信および復号化は、第２図に更に詳細に示されている。第２図にお いて、インターリーブのコード記号５０を有する入力通信信号は、一連の信号チ ャンネル５２上の各トランシーバ−によって受信される。この信号チャンネル５ ２．は順次配列されたポツプユニット５４中で周波数ホップされている。メツセ ージはデータチャンネル５８で受信され、アドレス情報はアドレスチャンネル５ ６で受信される。

デジタルコード信号は上述のコードブロック記号を含み、−チャンネルで且つ一 周波数ホツブ当り２記号の割合で受信される。各ホップ期間中に２つの他の記号 が受信される。このうち第一の記号はトランシーバ−のセツティングのために失 なわれ、第２の記号は３番目の記号をトラッキングするための位相を得るために 用いられる。従って、各ホップ中の一フレーム当り４８個の情報があり、２４ホ ツプ後の各チャンネルに対して４８個の記号が受信される。

４８個の記号が累積されたあとで、これらは第３図に示したように第１．第２の 記号列に分類される。これらは夫々２４個の記号を持つ“Ａ”記号群と、“Ｂ″ 記号群とである。

メツセージとアドレスコード記号は、２４個の記号コードブロック６０に、分類 ステップおよび装置を用いて、分類される。この分類処理により、コード記号が 送信されるときに形成されたインターリーブ状態を解除する。当業者なら容易に 理解できるように、コードに近い記号類は時間的に大きくずれて送信され、これ によっ゛Ｃ前述したようにエラーを防止できる。

“Ａ“、　“Ｂ′の２４個の記号群夫々は、ゴーレイ（Ｇ。

１ａｙ）　［２４，１２］デコーダを用いて連続した１２ビツトのブロック６２ に復号される。このゴーレイ［２４，１２］デコーダにより、１２ビツトブロツ クの送信データが得られる。

５０００ビツトのデータとして発生され、若しくは送信される。この状態で１２ ビツトブロツクの情報は、受信されたチャンネルに応じて一連のアドレス配列又 はメツセージを含む。

アドレスチャンネル５６の出力は２４ビツト長の情報シーケンス６４を有し、こ れは通信システム１０中でトランシーバ−のアドレスを指定するための１９ビツ トと、そのトランシーバ−へ送られるメツセージを受信するためのチャンネル選 択を指示するための５ビツトとを含む。各メツセージはそれに付属した２４ビツ トセグメントのアドレスを持ち、これはメツセージから分離され、適当なトラン シーバ−にフラグを立せるためにアドレスチャンネルを介して送られる。

メツセージ又はデータチャンネル５８の出力は一列の１２ビツトブロツク６８を 有し、これはメツセージの種類と長さを示すヘッダーと、メツセージ本体と、エ ラー検出のための一連のチェックサムピットとより成る。入力メツセージの長さ は重要である。それは、メツセージ全体に対して適正にトラッキングするためや 、全体のメツセージが受信されなかったときのエラー表示を行なうためである。

前述したように、トランシーバ−のアドレス情報が、メツセージをデータチャン ネル上に送り出す前に送信される、ということが理解されるであろう。アドレス 情報を送信するための“リードタイム″の長さは、よく知られているように、ト ランシーバ−のチャンネル切換えスピードに依存する。アドレスは、この切換え 時間と指定されたチャンネルを適確にトラッキングするためにトランシーバ−を セットする時間との合計に等しい時間だけ、メツセージより前に送られなければ ならない。

通信信号を受信し、メツセージ出力を出すためのトランシーバ−の−例が第３図 に示される。第３図において、トランシーバ−７０は、中央局１４とサテライト ２０からの通信信号を受信し、復調するように構成されている。トランシーバ− ７０はダイプレクサ３２を介してアンテナ３０へ接続され、サテライトダウンリ ンク信号２４ｂを受信し、この信号が復調器７２へ送られて、符号化記号列（デ ジタルメツセージ）に復調される。

この復調器７２は、受信された通信信号２８を低いＩＦ周波数に変換し、更に記 号周波数（１０に記号ビット／秒）に変換するための公知の回路を用いている。

ローカル発振器および、他の基準信号源が、１つ又はそれ以上のバンドパスフィ ルタと共に、通信信号２４ｂとの混合信号を得るために設けられている。信号２ ４ｂが復調され復号されると、これはメモリーへ送られ、メツセージの累積その 他の処理のために記憶される。復調器７２における変換は、中央局１４又はサテ ライト２０中の変調器と同期して行なわれる。

トランシーバ−７０の同期は、トラッキングおよび、通信信号の周波数ホッピン グとの同期によって達成される。トランシーバ−がＴＤＭ信号フレームの周波数 ホッピングと同期すると、内部フレームタイミングが自動的に検出される。

車載のトランシーバ−即ち端末７０は、低コストのマイクロプロセッサ又は同様 のコントローラ７４を有し、信号の処理、取り込み、復調がそこで行なわれる。

低雑音増幅器７６と通常のダウン変換チェーン構造の復調器７２とにより、マイ クロプロセッサ７４における信号の取り込み、トラッキング、復調を行なうため の信号が得られる。復調器７２又はマイクロプロセッサ７４からの情報は、アン テナトラッキングおよびポインティングコントローラ７８へ送られる。

アンテナ３０はコントローラ７８によって３６０　’に亘って掃引され、サテラ イト９０からの受信周波数範囲内の所定閾値以上の信号が検出される。この回路 では１つ又はそれ以上のトラッキングと信号処理のためのアルゴリズムが用いら れ、最も強い信号の方向が決定され、アンテナはその方向を、レシーバ又は車両 １２の位置又は移動方向に関してトラッキングする。　　マイクロプロセッサ７ ２の制御下で行なわれる多くの機能が第４図中に独立した個々の機能ブロックで 示されている。然し乍ら、当業者なら容易に分るように、破線７５で囲んで示し た各機能は、単一の集積回路のマイクロプロセッサとその周辺チップとによって 実現できる。このようにすれば、高い信頼性と低コスト、又は低消費電力化を、 ＶＳＬＩ技術と同様に達成できる。

受信アドレスメモリ素子８２は復調器７２に接続され、受信器７０に割り当てら れ、サテライト２０又は中央局１４からのメツセージの有無を決定するために用 いるアドレスを記憶する。アドレスメモリ素子８２は、マイクロプロセッサ７４ に接続された小容量のＲＯＭ又は同等のメモリ素子で構成される。アドレスは、 スクラッチメモリ又は内部ＲＡＭの場合のようにマイクロプロセッサ構成自体に 結線することができる。しかしながら、この場合は、種々の用途に用いるには不 適当で、コスト的にも不利である。更に、分離されたメモリ素子を用いることは 、あとでサービスマンにより交換できる可能性を残す。

更に、受信アドレスを、マイクロプロセッサ７４に接続されたカードリーダ（図 示せず）によって読み取れる磁気ストリップ又はカートリッジのようなポータプ ル型のメモリ素子に記憶してもよい。このことは個々の通信システム１０のユー ザーが種々の車両に永久的に設けられた受信器間で移動し、中央局へ新しい受信 器位置を知らせることなく、自動的にメツセージを受信できる。

受信アドレスがアドレスメモリ８２に記憶されたアドレスと一致したら、対応ア ドレス情報によって指定されたチャンネルが受信され、受信器７０によって登録 される。受信器７０はこのチャンネルに同期して受信するように自動的にスイッ チされ、メツセージ信号の復調を開始する。

もしアンテナが、メツセージ受信の間に通信信号２８のトラッキングに失敗する か、信号欠落又はブロッキング発生時に失敗すると、一つ又はそれ以上のエラー が信号の復調時に検出され、何のメツセージも表示されない。このようなエラー は、メツセージヘッダーにより指定された長さと時間がくる前にメツセージを早 く終らせてしまうことにより、又はチェックサムの照合プロセスにエラーを生じ させる。

復調された通信信号はデコーダ８０へ送られ、ここでゴーレイ復号処理が行なわ れる。同時に、疑似−ランダムコード源、又は他の関連したコードメモリ素子８ ４から、受信メツセージを更に復号するためのコードシーケンスが与えられる。

復号されたメツセージビットはメモリ素子８６へ一時記憶され、次いで表示素子 ８８上に可視表示される。例えば表示素子は、２行から４行で２０から８０文字 分の幅を有し、比較的低電流で動作できるものである。表示素子の各セグメント は、ＬＥＤ、ＬＣＤ、エレクトロルミネセンス、又は放電素子からなる文字表示 素子を含む。自動車の場合には、運転者の注意を引くために輝度についても考慮 しなければならない。　　表示ユニット８８はできるだけ小型、軽量が望ましく 、これにより見易い場所に取り付けることが可能となる。

更に、表示素子は、メツセージで可能表示又はメツセージエラー表示を行なうこ とができ、受信ユーザーはメツセージが送信されたことを知ることができる。

又は、メツセージを他の処理素子、例えばポータプルコンピュータへ、インター フェース即ちコネクタ９２を介して送ることかでき、又は小型のサーマルプリン タのようなハードコピー装置９０によってプリントアウトすることもできる。

これまで述べてきたのはフォワードリンクであって、これによってメツセージを 都市又はいなかのあらゆる場合の多くのユーザへメツセージを高い信頼性と低コ ストで送ることができる利点がある。

し、かじながら、この通信システム１０は更に返信通信リンクについても利点も 持つ。これにより、必要な場合には、受信したメツセージに対する返事を速やか に行なうことができる。

返信のためには各トランシーバ−又は車載端末は１ワット程度の低い電力で、ア ンテナ利得も送信電力１９ｄＢνに対して約１９ｄＢｉとなる。返信通信リンク の周波数は、干渉を避けるために送信リンクより高い周波数となる。選択された 周波数は、代表的なサテライトのＫｕ帯の１４−１４．５ＧＨｚのトランスポン ダー領域内である。しかし乍ら、この返信通信リンクの周波数としては他の周波 数を用いても良いことは前記した通りである。

返信通信リンク信号２８は、フォワードリンクと同様のＦＨ波形を用いるが、車 載通信端末からのデータ伝送速度より低い通信速度である。即ち、リターンメツ セージ即ち返信データは高速ではローカル端末には入力できない。これは、この 端末のオペレータはメツセージに対して手動で応答するからである。受信確認（ ａｃｋｎｏｖ　！　ｅｄｇｅ）や他の予め記憶された信号が用いられるときは、 これらの信号が低速のビット速度に変換され、低速の手動入力モードに適合する ようにする。

データは、返信リンク中では最大１００〜１４０ｂｐｓ。

例えば２２−４８ｂｐｓの程度の低速で送られるので、ＦＨ周波数は返信リンク 中では低くしなければならず、データを送信する各チャンネルに対して適当な休 止時間を与えることができる。ゴーレイ［２４，１２１符号化データを送信する ときは、このデータは２８０記号／秒となる。従って、２００サイクル／秒のフ ォワードリンク速度は、６０サイクル／秒の速度に減少させる必要がある。

トランシーバ−７０へ入力されるメツセージは、１／３の速度でに−９のフォワ ードエラー符号化のためのコンボリューションコードに変換される。

小型で指向性を有するアンテナ３０は、主として６〜１０°の程度のビーム幅を 有する。このビーム幅は一個以上のサテライトを受信するのに充分である。従っ て、隣接するサテライトと干渉しない返信リンク波形が与えられる。

直接シーケンス拡張スペクトラム符号化機能が返信伝送路に与えられ、トランス ポンダーの帯域幅を越えて出力信号が拡張され、通信信号２８が隣接サテライト 系に対して相対的に雑音として現われる。この場合、短かい直接シーケンスの疑 似−ランダムコードが用いられる。このコードは直接デジタルシンセサイザー又 は同様の変調周波数ドライバーに与えられる。

他の方法、又は付加的な方法として、フォワード又はリターンリンク通信信号が 、この信号を他のサービス系に対して隠すための特定の変調波形によって、変調 して変形される。

現在用いられているすべてのサテライト通信サービスは、標準のビデオデータ又 は信号によって干渉されないように構成されている。これは、サテライトが主と してテレビジョンとビデオ型の放送を行なうために用いられているからである。

従って、すべてのサテライトサービス、ビデオ、その他の送信は１．三角波形変 調を用いて伝送されたビデオ信号を検出し、分離できなければならない。この発 明では、この一般的な波形が真似られ、他のシステムは通信信号２４又は２８を ビデオ信号として検知し、無視するようになる。このことは、中央局１４又はト ランシーバ−７０のＲＦキャリヤー中心周波数を、ピーク間で２　ＭＨｚで周期 が３０．２４　ミリ秒の三角波形で変調することによって実現される。これによ って三角波電力は分散され、フォワードリンクはトランスポンダーを飽和する単 一ビデオキャリヤーと同じ干渉特性を持つ。これにより、サテライト２０と隣接 し、又は２°以下で近接した他のサテライトに対して何らの受は入れがたい干渉 も生じない。三角波変調はＤＤＳ出力の特性を変えることによって行なわれ、こ れにより三角波が正確にトラッキングされ、真正のビデオ信号よりもより多くの 情報が伝送される。周波数整合を行なうために、中心周波数は中央局および車載 端末で完全に合成され、新しい中心周波数をトランシーバ−へ送信した後で、ト ランスポンダー中のいかなる位置へ設定することもできる。

以上ではトランシーバ−７０と他のサービス系との間の干渉について説明したが 、これは最適動作に限定するためだけではない。トランシーバ−７０は中央局］ ４又はサテライト２０からの通信を速やかに高信頼度で受信することができなけ ればならず、移動中においてもトラッキングが行なわれ続けなければならない。

他のシステムからの干渉に加えて、トランシーバ−７０は、ドツプラー効果や周 波数フェージング等の自動車通信特有の多くの障害に干渉や損失に直面する。

この発明はこれらの問題点に対処し得るもので、これは、通信システム１０の伝 送特性が極めて短時間に大きく変化するという仮定に基づき、更に、変化した環 境条件を解明し、この変化を調節することによって対応している。各トランシー バ−１０は中央局１４との通信の特性や結果を監視し、通信リンクを保持するた めに定期的に動作パラメータを調整する。

この動作は、この発明では、すべてのトランシーバ−を交番ハーフ・デュプレッ クス送信／受信方式で動作させることによって実行される。トランシーバ−は、 ５０％のデユーティサイクルでハーフ・デュプレックスモードの通信を行なうよ うに駆動され、受信されたダウンリンク信号に基づいて、連続したアンテナトラ ッキングとエラー訂正が行なわれる。

もしある時点でダウンリンク信号が受信されないと、通信も停止し、受は容れ難 い干渉も生じない。

上述したように、もしダウンリンク信号が失なわれると、メツセージが部分的に メモリから除去され、表示されなくなる。しかし乍ら、ダウンリンクがなくなる と、トランシーバ−はこの情報を用いてアップリンクがないことを検知する、と いう、他の重要な点がある。実際には、アップリングは存在し、エラーは受信器 でのみ発生するにとどまる。然し乍ら、システムはダウンリンクがないときは、 アップリンク情報が受信されないか、又はそれが必要ないということを決定する 。

いずれの場合にも、受信リンクがなくなると、通信機能が終了することになる。

このことは、トランシーバ−７０を商業に適用したときに極めて高い安全性を提 供する。もしも受信が何らかの理由で中断したときに、例えば人がアンテナの前 方に立ったり、横切ったりして干渉したときに、すべてのアンテナからの通信は 数分の１秒で終了する。従って、放射電波から受けるいかなる障害も発生するこ となく、商業上（自動車）の通信システムを広く理想的に分布させることができ る。

トランシーバ−７０は通常は受信モードに設定され、所定のサテライト又は水平 方向からの入力通信信号を監視している。この初期信号受信はトランシーバ−の デユーティサイクルの全体を占める。信号が受信され、トラッキングされ、取り 込まれると、トランシーバ−は５０％のデユーティサイクルで動作するようにな る。各半サイクルは極めて短かく、１５ミリ秒程度である。

信号の取り込みの後で、トランシーバ−７０はフォワードリンクＦＨのパターン と速度に同期し、チャンネルアドレス又はメツセージを受信するための正確なチ ャンネル周波数にスイッチされる。次に各１５ミリ秒毎にトランシーバ−７０は リターンリンクＦＨの速度とパターンに１５ミリ秒間だけスイッチされる。然し 乍ら、トランシーバ−は中央局１４又は通信制御センター１８からの要求がある までは送信は行なわない。このことにより、中央局はメツセージ受信の用意が確 実にでき、高い優先度を持つ緊急メツセージの受信又は他のシステム１０の動作 データの受信を含む、より高い優先度のタスクが予めないということが確実に分 る。更に、ポーリング（ｐｏｌｌｉｎｇ）制御によって受信器の数と周波数とを 制御し、あらゆる場合に相互干渉を調整することができる。

トランシーバ−７０は次に受信モードに戻り、メツセージがある場合にはそれを 続けて復調し、復号化する。

このように受信、送信を定期的に短時間で切り換えて行なうことによって、トラ ンシーバ−７０にいくつかの動作上の特長を与えることができる。

第１に、トランシーバ−はパワーレベルと受信信号の特性を１５ミリ秒毎に監視 し、その内容の実質的な変化を検出する。中央局と車載トランシーバ−とは周波 数が互いに一致していなくてはならず、それによりトランシーバ−はフォワード リンク信号の取り込みとトラッキングを行なうことができる。トランシーバ−は 名目中心周波数に対して±１８ｋＨｚの範囲で周波数をサーチ掃引する。

いくつかのエラーの原因が考えられる。中央局１４．サテライト２０．管理セン ター１８、およびトランシーバ−７０はいずれも、夫々送信周波数を確立するた めの内部基準発振器を有する。これらの基準の発振器１２はドリフトが発生し、 周波数エラーが発生する。サテライトではアップ、ダウンリンク周波数間で通信 信号の変換を行なう際に小さい周波数エラーが生じる。トランシーバ−７０の基 準周波数発振器はやはりドリフトを生じ、温度変化に伴う変化が生じる。

通信システム１０において中央局はフォワードリンクプロセッサ（ＦＬＰ）を有 し、上述のエラーのうちのいくつかを訂正するために通信周波数を調整する。し かしながら、第１に中央局の基準発振器のエラーは測定できない程度に小さいと 考えられる。このことは、中央局の各種パラメータが固定して設定されているこ とと、環境条件が厳しく制御されていることと、設定条件が保持されるように定 期的にメインテナンスが行なわれていることから言うことができる。

サテライトにおける変換エラーは測定され、中央局の基準レシーバ−を用い、更 に中央局と基準レシーバ−との間でサテライトを介して送られたテスト又は制御 パターン情報を用いることによって修正される。ＦＬＰからサテライトへはコマ ンドが送られ、中央局からの周波数に一致するように周波数調整が行なわれる。

残りのエラー、即ち制御信号からのエラーは同様に極めて小さいので、通信の質 に対しの影響は殆んどない。

トランシーバ−の発振器のドリフトは、トランシーバ−発振器に対して所定のド リフト特性を有する長期ソフトウェアプログラムによるトランシーバ−によって 訂正される。従って、温度ドリフトが最も大きな基準エラーであって、他の通信 信号を用いた基準と比較することによって修正される。

基準信号源が修正されると、トランシーバ−は、初期周波数トラッキングと同期 のずれによって信号に初期周波数変動を持つ。然し乍ら、一度信号が取り込まれ ると、受信器におけるすべての変動は、リレーサテライトに対する受信器の相対 的な位置付けと、同様の非内部周波数変化分とに起因したものとなる。従って受 信器は、アンテナのポインティングとトラッキングが、信号の全体のパワーレベ ルが減少したとき（コーナーを曲がったとき）に調整され、ドツプラー効果によ って周波数トラッキングに変動が生じたということを検知する。即ち、受信周波 数の変動は通信リンクの特性の変化によって生じ、上記の修正されたエラー源か らのものではないことが分る。このことは、トラッキング周波数のエラーが車両 の移動によるドツプラーシフトから生じ、トランシーバ−の送受信機能の周波数 がこのドツプラーシフトをなくすように調整されることを意味する。信号は短か い周期で常時監視されているので、この発明によれば、改良されたトラ・ソキン グとドツプラー補正を行なうことができる。

交互にハーフ・デュプレックスを行なう技術による他の利点は、トランシーバ− がこの２つの機能を果たすための全体の回路を必要としないことである。即ち、 いくかの回路素子は時間的にづれて２つの機能を果たすようになっているので、 共用とすることができる。アンテナと、アンテナ関連回路用のフィードケーブル と、帯域フィルタと、トランシーバ−のローカル発振器とは、適切な構成とすれ ば送受信に共用できる。　　この発明によれば、送受信周波数は、前述したよう に、Ｋｕ、即ち１１．５〜１４ＧＨｚの範囲に選択される。しかしながら、この ような特に高い周波数を用いるときは、トランシーバ−７０の回路中に一つ又は それ以上のアップ変換段、即ちＩＦ混合段が必要となる。一連のアップリンクお よびダウンリンク又はフォワードおよびリターンリンクにおける所定帯域でＦＨ 構成の周波数は、中間ＩＦ段中の極めて狭いバージンによって周波数が分離され 、共通の同調可能のローカル発振器が送受信の両方に用いられるように、選択す ることができる。

この結果、回路素子の数が少なくて済み、コストが低減でき、動作速度（スイッ チ速度）と信頼度が向上する。特に重要なことは、電力消費量とトランシーバ− のサイズが減少することである。

この発明の原理により動作するトランシーバ−７０のアナログ変調／復調部１０ ０の構成が第４図に示されている。

第４図において、変調器１００は、高精度の周波数シンセサイザー１０２と粗い 周波数シンセサイザー１０４とを有する。

粗周波数シンセサイザー、即ちローカル発振器（Ｌ、　０）１０４は、高周波数 信号源であり、これは通常、２〜５　ＭＨｚの程度の広い範囲で周波数同調を行 なうことができる。この発明に用いられる粗発振器の一例は位相ロックループ（ ＰＬＬ）型の発振器であって、２．５ＭＨｚのステップで６５２ＭＨｚから１１ ７５ＭＨｚの範囲の周波数で出力信号を発生する（６５２．５ＭＨｚ、６５５Ｍ Ｈｚ　、　６５７．５ＭＨｚ、　・’）。

微細周波数シンセサイザー、即ち発振器１０２は、極めて低ノイズの微細な同調 可能の周波数源を提供し、より小さい周波数ステップで小さい周波数範囲で同調 が行なわれる。

微細周波数シンセサイザー１０２は、高精度で高解像度の出力を与えるいくつか の周波数源の一つで構成することができる。この場合、望ましくは直接デジタル 合成方式の５〜２０ＭＨｚの範囲の周波数がよい。この発明に用いるデジタルシ ンセサイザーの一例が、１９８８年１月出願の米国特許出願Ｓ第４図において、 単一基準周波数源１０６が、他のＰＬＬの粗シンセサイザー１０４と、微細シン セサイザー１０２と、変調／復調器１００と、他の発振器し、トランシーバ−７ ０のための処理段とともに示されている。

これによって広く同期された基準、即ちクロック源が形成され、信号対雑音比が 改善され、簡単な構成で必要に応じて他のシステムとの同期が広くとれるシステ ムが得られる。

基準信号源１０６の一例によれば、ルビジウム標準のような高安定基準周波数源 からの１０ＭＨｚの基準信号を発生させる。

中央局１４からの通信信号はアンテナ３０で受信され、アップ／ダウン変換器１ ０８とバンドパスフィルタ１１０とを通って、パワースプリッタ１１２へ伝送さ れる。このパワースプリッタ１１２は３ｄＢの分離能を有し、受信した信号を異 なる内部処理回路を介して、トランシーバ−７０の復調部へ伝送する。

入力した受信信号２４ｂはまず粗シンセサイザー１０４の出力と混合され、２５ ０±７　ＭＨｚの低いＩＦ周波数に変換される。これは信号混合器１１４を用い て行なわれる。この混合器１１４は通信信号を一方の入力とし、粗シンセサイザ ー１０４の出力を他方の入力とする回路である。混合器１１４の出力はバンドパ スフィルタ１１６で処理され、混合器１１４でダウン変換された通信信号中に付 加された不必要な周波数成分を除去する。

へ送られ、その他方の入力として微細シンセサイザー１０２の出力が供給される 。これら２つの信号が混合されて、２０±２０ＭＨｚの範囲の最終ＩＦ周波数信 号が得られる。

混合器１１８の出力はクリスタルフィルター１２０を介してマイクロブセッサ７ ４へ送られ、実質的に復号されて、トランシーバ−７０に対するメツセージとし て表示される。

トランシーバ−７０のユーザーが表示ユニット８８又は同様の入力手段からメツ セージを入力すると、これが符号化されて変調／復調器１００へ送られ、微細シ ンセサイザー１０２の入力を変調する。この動作は、当業者が理解できるように 、直接デジタルシンセサイザー技術によって容易に達成できる。微細シンセサイ ザー１０２の出力は混合器１２４の一方の入力へ供給され、粗シンセサイザー１ ０４の出力は混合器１２４の他方の入力へ与えられ、中間ＩＦ周波数が発生され る。混合器１２４の出力として９００〜１４００ＭＨｚ程度の出力周波数を得る ために、粗シンセサイザー１０４の出力周波数は６５２〜１１７５ＭＨｚで、微 細シンセサイザー１０２からは２４７±７　ＭＨｚの出力が与えられる。

このようにしてメツセージデータで変調された伝送キャリヤーは、トランシーバ −アンテナ３０に接続されたアップ／ダウンコンバータ１０８へ供給される。バ ンドパスフィルタ１０４は、スプリッタ１１２からアップ／ダウンコンバータ１ ０８へ伝送される通信信号中の不要な周波数成分を除去する。

こｐバンドパスフィルタ１１０は、バラクタで同調された電圧制御型のフィルタ であって、ローカル発振器又はシンセサイザーの周波数および低周波イメージを 除去すると共に、フォワードリンク復調に用いられる他の周波数帯への同調を行 なうことができる。

通信信号は、コンバータ１０８で１３．１ＧＨｚと混合されてアップ変化されて １１．７〜１２．２ＧＨｚの周波数となる。アップ／ダウンコンバータ１０８は 、アンテナ３０に対するダイプレクサに接続されたパワー増幅器を有する出力チ ャンネルとして形成される。ここで混合器１３０はローカル発振器に接続されて 、１３　、１ＧＨｚの基準周波数が得られる。リターンリンクにおいては、アッ プ／ダウンコンバータ１０８は１３．１ＧＨｚのローカル発振器に接続された第 ２の混合器を有し、受信された通信信号に対するダウン変換が行なわれる。

以上述べたこの発明のメツセージ通信方法および装置は、中央通信ステーション と一つ又はそれ以上のリモートの車両のトランシーバ−間で通信が行なわれ、低 コストで大量生産に適し、種々の相互干渉に対して効果的に対処できる端末装置 を用いることができる。

以上述べた望ましい実施例がこの発明の説明に用いられたが、この発明はこれに 限定されることなく、多くの変形が可能である。説明された実施例は発明の原理 を明確にするために選択されたが、当業者なら他の多くの実施例とその変形が可 能であることは明らかである。この発明の技術的範囲は以下の請求の範囲に示さ れる。

ＦＩＧ、３ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．中央通信ステーションと一つ又はそれ以上の多数の車載端末との間で、地球 軌道のサテライトを介してメッセージを送信する通信システムにおいて、 第１の通信信号を送信する第１のトランシーバー手段を有する少なくとも一つの 中央通信ステーションと、前記第１の通信信号を受信してこれを復調し、第２の 通信信号を所定の送受信デューティサイクルで少なくとも前記中央通信ステーシ ョンへ送信するための、第２のトランシーバー手段を有する少なくとも一つの車 載端末とを有する、通信システム。 ２．前記第２のトランシーバー手段における所定のデューティサイクルは、５０ パーセントのデューティサイクルを有する、請求範囲１による通信システム。３ ．前記５０パーセントのデューティサイクルは１０〜２０ミリ秒の期間を有する 、請求範囲２による通信システム。 ４．前記少なくとも一つの中央通信ステーションの第１のトランシーバー手段は 、ＡアドレスチャンネルとＤデータチャンネルとに分けられた一連のＮチャンネ ルを有する時分割多重通信信号を送，受信するところの、請求範囲１による通信 システム。 ５．前記中央通信ステーションは更に、前記複数の端末のいずれに各メッセージ が向けられているかを検出するための受信器割当て手段と、前記少なくとも一つ のチャンネルをＤチャンネルからのメッセージの各々に対して割当てるためのチ ャンネル割当て手段と、 一つの端末に対して送られた入力メッセージに応じて前記Ａチャンネルの一つに 端末アドレスとこれと関連したチャンネル割当てとを送信するためのアドレス制 御手段と、前記チャンネル割当て手段に接続され、デジタルメッセージを受信す ると共に、前記チャンネル割当て手段からの割当てに応じて前記メッセージをー チャネル当りーメッセージの割合いで前記Ｄチャンネル上に伝送するためのメッ セージ入力手段と、 を存する請求範囲４による通信シテム。 ６．前記中央通信ステーションは更に、少なくとも一つの狭いビームアンテナと 、端末に伝送すべき情報を、所定伝送速度でデジタルメッセージに変換するため の変換手段と、 を有する請求範囲５による通信システム。 ７．前記第２のトランシーバー手段は復調／変調装置を有し、この装置は、 アンテナと前記復調／変調装置との間で通信信号を伝送するための入力／出力手 段と、 前記入力／出力手段に直列に接続され、特定の高周波の受信信号を第１の選択さ れた中間周波数範囲に変換し、この第１の中間周波数範囲の伝送信号を前記特定 の高周波数に変換するための、アップ／ダウン変換手段と、このアップ／ダウン 変換手段に直列に接続され、制御信号に応じて同調された所定のバンドパス範囲 を持った同調可能のバンドパスフィルタと、 三つの入力／出力ポートを有し、そのうちの一つが前記同調可能のバンドパスフ ィルタに接続された、前記バンドバスフィルタと直列に接続されたパワー信号ス プリッタと、前記信号スプリッタに対する第２の入力／出力ポートに第１の入力 が接続された第１の混合器と、前記第１の混合器の第２の入力に接続された粗周 波数シンセサイザーと、 前記第２の混合器と直列にその出力端子と接続された第２のバンドパスフィルタ ーと、 前記第２のバンドパスフィルタと直列にその第１１の入力が接続された第２の混 合器と、 前記第２の混合器の第２の入力に接続された微細周波数シンセサイザーと、 前記第２の混合器の出力に接続されたクリスタル出力フィルタと、 第１の入力が前記微細シンセサイザーに接続され、第２の入力が粗シンセサイザ ーに接続され、前記パワースプリッタの第３の入力／出力ポートに接続された出 力を有する、第３の混合器と、 前記微細シンセサイザーに接続され、所望の第２の通信信号の伝送に応じて、そ の出力周波数を変調するための伝送手段と、 を有する請求範囲１による通信システム。