JPH08511664A - 時間依存法則に従って変調される基準を有する通信システム用の信号パケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、通信システム用の信号パケットに関する。信号パケットは、この信号パケットにおける時間の所定の関数（ｆ）である変調の法則に従って変調される基準信号を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 時間依存法則に従って変調される基準を有する 通信システム用の信号パケット 本発明は、通信システム用の信号パケットに関する。 通信システム、例えばＧＳＭシステムの名称で知られる汎ヨーロッパ・ディジ タル・セルラー移動無線通信システムにおいては、無線信号を運ぶ通信チャネル によって、端末と基地局との間で通信が行われる。このようなシステムは、端末 から基地局への発信のため、または基地局から端末への発信のために設けられた 複数のチャネルを含む。 これらのチャネルのうちには、常時発信されている制御チャネルが含まれ、こ のチャネルは、通話を確立できるようにするために、このチャネルを発信する基 地局を通じて、端末がシステムにアクセスできるようにする。したがって端末は 、システム中でその端末自体を宣言できるようにする情報を得るために、この制 御チャネルを識別しなければならない。この情報のうちには特に同期化情報があ り、同期化手順といわれるのはそのためである。 同期化のために一般的に採用される解決法は２段階で進行す る。まず、端末は受信に割り当てられるすべてのチャネルの出力を測定する。次 に端末は、最も強い出力で受信されたチャネルに同期しようと試み、これが達成 されない場合には実際に同期できるようになるまで、受信出力の降順に他のチャ ネルに同期を試みてゆく。この解決法は、ＧＳＭ勧告４．０８及び５．０８に記 載されているものである。 同期化手順は、端末が起動されたとき、またより一般的には同期が失われた後 に、すなわち基地局と端末との間の制御チャネルによる無線連絡が中断されたと き、体系的に開始される。この中断は、意図的なもの、例えば端末の停止による こともあり、意図的でないこともある。実際には、無線受信条件が不十分なため に、端末が一時的に同期化不能になることがある。例えば、トンネルの中、また より一般的には無線の分野での意味でシャドウ・エリアの中に入ったときに発生 する。 同期化自体は一般に二つの段階を含む。第１段階は周波数同期化段階と呼ばれ 、基地局から周波数基準を取得することから成り、第２段階は時間同期化と呼ば れ、基地局から時間基準を取得することから成る。 ＧＳＭでは、そのために、制御チャネルＢＣＣＨが周波数同 期化用の周波数制御サブチャネルＦＣＨと時間同期化用の同期化サブチャネルＳ ＣＨの２本のサブチャネルを含むようになっている。 周波数制御サブチャネルは、規則的な時間間隔で発信される純粋な正弦曲線に 対応するパケットの形で現れる。したがって端末は、このパケットの反復期間に ほぼ相当する継続時間中に、このパケットを探さなければならない。 このパケット及びその検出のために使用される手段の性質上、その開始点も継 続時間も決定することが不可能であり、その結果、時間同期化を得るために同期 化サブチャネルに頼る必要がある。 同期化サブチャネルは、既知の遅延で周波数制御サブチャネルに追従する。こ れは、適当な自己相関機能を備えた記号列を含む。したがって、この同期化列を 知っている端末は、この列と受信した記号列との相関を行う。基地局の時間基準 が不正確なため、端末は、受信したどの記号が同期化列の第１記号に対応するか を正確には知らず、したがって、相関のピークを識別するために列を互いにずら しながら、多くの相関を行わなければならない。 したがって、本発明の第一の目的は、同期化手順の性能を改善することである 。 その上、ほとんどの無線通信システムでは、無線信号伝送サブシステムは移動 式の要素を含む。その結果、無線信号の周波数がドップラー効果によって変調さ れる。 当然、端末が移動しているときには、ＧＳＭシステムの中でドップラー偏移が 発生し、その値は端末の速度が速いほど大きくなる。周波数制御サブチャネルが 既知の周波数を有するときに、例えば選択フィルタを使用して、周波数制御サブ チャネルの純粋正弦曲線を検出することは比較的容易であるが、周波数が未知の ドップラー偏移によって変調される場合には、そうではない。したがって、両方 向に最大のドップラー偏移を考慮に入れた通過帯域を有するフィルタを用意する 必要がある。このためフィルタの性能がひどく劣化する。 さらに、周波数偏移は、軌道を回る衛星を使用するシステムにおいては、はる かに大きくなる。グローバルスターの名で知られるシステムの場合が特にそうで ある。 この種のシステムの原理は、端末と基地局の間の中継局として、例えば高度約 １３９０キロメートルの低い軌道を秒速約 ７．２キロメートルで回る衛星を使用することである。 したがって衛星は基地局からの無線信号を受信して、これを端末に向かって再 送信する。この衛星の役割は単なる「ミラー」の役割であり、基地局から受信し た信号を、せいぜいその周波数を転移させるだけでそのまま伝送する。 周波数偏移は、それ自体が固定されていると見なすことのできる端末に対する 衛星の相対速度と相対位置に依存する。 明らかに、この周波数偏移は補正しなければならない。 したがって、本発明の第２の目的は、ドップラー効果による周波数偏移を補正 する手段を提供することである。 さらに、無線通信システムでは、通信チャネル自体が下記のようにして伝送さ れることが多い。 送信機が、伝送チャネルを介して記号列を受信機に送信する。送信された記号 列は伝送チャネル中で劣化し、その結果として、受信機によって受信された記号 列は送信された記号列と同じではなくなる。主な劣化は、送信された記号が伝送 チャネル中で複数の経路をとることができることによる、記号間の干渉である。 実際、少なくとも二つの経路が、連続して伝送される二つの記号を分離する距離 より大きな偏差を有する場合には、これ らの経路の一つをとる記号は、他の短い経路をとる次の記号によって干渉される 。 受信機中における記号間の干渉を是正するために、等化器を使用するが、等化 器は、正しく機能するには伝送チャネルのパルス応答を知らなければならない。 このために、訓練列で既知の特定の記号が伝送される。訓練列は、伝送チャネル の特性、特にその長さに応じて選択される。 実際に、記号が記号周期と呼ばれる周期で規則的に伝送されるとして、チャネ ルの長さは、チャネルの最長経路と最短経路の差に等しい記号周期の数として定 義される。 チャネルのパルス応答を確立するために、チャネル推定装置が受信機中で使用 される。このチャネル推定装置は訓練列の複製を発生させ、これを受信された記 号の対応列と相関させる。相関の結果は一組の係数ｈ_iであり、ここでｉは０か らＬまで変化し、Ｌはチャネルの長さであり、この一組の係数は等化器に情報を 提供する。チャネルにおける最も近道である経路はｈ_oで示され、他の係数は、 この経路との干渉を生じさせるより長い経路を表す。 明らかに、チャネルの推定は、同期が実現されている場合に のみ実施が可能である。さらに、この目的のために、特定のパケット、すなわち 訓練列を用意しなければならない。 したがって本発明の第３の目的は、チャネル推定手段を提供することである。 要約すると、あらゆる通信システムで、通信を確立するためには多くの信号化 信号が必要である。ここでは同期化という語は、最も一般的な意味で理解され、 特に同期化情報、ドップラー偏移を補正するために必要とされる情報、及び伝送 チャネルを推定するために使用される情報を含む。 本発明はまた、これらの信号化信号の処理を簡略化することをも目的とする。 このために、通信システム用の信号パケットを用意するが、これは、このパケ ット内部での時間に応じて決定される関数である変調の法則に従って変調された 基準信号を含む。 さらに、基準信号の周波数は変調される。 また、変調の法則は時間に線形の関数である。 さらに具体的には、変調の法則は直角位相にある二つの経路に適用される場合 には、各経路にはっきり区別される二つの関数を用意することができる。 こうして、信号の中のいずれかの発信の瞬間を見つけることができるようにす る情報を固有の方法で有する基準信号が得られる。 第１の適用例は、このような信号パケットを搬送する搬送波のドップラー偏移 を推定するための装置を実現することからなり、この装置は、 − 局部発振器と、 − 搬送波と局部発振器の出力信号を受信する混合器と、 − 混合器の出力信号を受信して中間周波信号を生成するフィルタと、 − 中間周波信号を受信し、理論周波数と中間周波信号の周波数との間のドップ ラー効果による周波数偏移を表す偏移信号を生成する、分析回路と、 − 偏移信号からのドップラー偏移の推定値を確定するように局部発振器を制御 する制御回路と を含む。 さらに、この装置では、制御回路は、周波数偏移を減少させるように局部発振 器を制御する。 この装置の第１実施例では、分析回路は少なくとも、基準信 号に同調され理論周波数に中心合わせされた第１フィルタと、このフィルタの出 力信号の第１形状係数を生成するための修正回路とを含み、制御回路は、第１形 状係数が最大になるように局部発振器を制御する。 さらに、制御回路は、最大形状係数を新たに探索するために、最大形状係数を 生成する周波数の両側に周波数修正を適用して、逐次近似によって局部発振器を 制御し、この逐次探索は、所定の修正しきい値に至るまで周波数修正値を下げな がら実施される。 または、偏移振幅は実質的に中間周波信号の最大ドップラー偏移と同じであり 、この装置はさらに基準信号に同調され、また偏移振幅によってそれぞれ減少及 び増加された理論周波数に中心を合わせた第２フィルタと第３フィルタとを含み 、修正回路は、第１形状係数に加えて、それぞれ同調された第２フィルタと第３ フィルタの出力信号の第２形状係数と第３形状係数とを確立し、そして対応する 形状係数によって重み付けしたフィルタの中央周波数の、重心の反対側に比例す る偏移信号を生成する。 制御回路は局部発振器を制御するので、中間周波信号は偏移 信号によって増加された周波数を有すると予測することができる。 第２の適用例は、このような信号パケットを搬送する搬送波に対する同期化装 置を実現することからなり、基準信号は継続時間Ｔを有し、反復周期Ｔ_rで周期 的に伝送され、測定周期はＴ＋Ｔ_rより大きいかまたは同じ所定の継続時間を有 し、この装置は、 − 局部発振器と、 − 搬送波と局部発振器の出力信号を受信する混合器と、 − 混合器の出力信号を受信して中間周波信号を生成するフィルタと、 − 中間周波信号を受信し、基準信号が検出されない場合には変更周波信号を生 成し、さらに理論周波数と中間周波信号の周波数の差を表す周波数偏移信号を生 成する、分析回路と、 − 発振器が搬送波に同調し、測定周期の後に、変更周波信号の存在下で他の搬 送波に同調するか、または変更周波信号の不在下で周波数偏移信号の値に同調す るように局部発振器を制御する制御回路と を含む。 さらに、分析回路は少なくとも、基準信号に同調され理論周波数に中心合わせ された第１フィルタと、このフィルタの出力信号の第１形状係数を生成するため の修正回路とを含み、制御回路は、第１形状係数が最大になるように局部発振器 を制御する。 また制御回路は、最大形状係数を新たに探索するために、最大形状係数を生成 する周波数の両側に周波数修正を適用して、逐次近似によって局部発振器を制御 し、この逐次探索は所定の修正しきい値に至るまで周波数修正値を下げながら実 施される。 同期化装置の一変形例では、基準信号は反復周期Ｔ_rで周期的に伝送され、こ の装置は、 − 局部発振器と、 − 搬送波と局部発振器の出力信号を受信する混合器と、 − 混合器の出力信号を受信して中間周波信号を生成するフィルタと、 − 中間周波信号を受信し、二つの連続する信号パケットの受信の時間差を表す 周波数偏移信号を生成する、分析回路と、 − 周波数偏移信号と反復周期Ｔ_rとの間の偏移が減少するように、局部発振器 を制御する制御回路と を含む。 第３の適用例は、このような信号パケットを搬送する搬送波によって、伝送チ ャネルを推定するための装置を実現することから成り、この装置は、 − 局部発振器と、 − 搬送波と局部発振器の出力信号を受信する混合器と、 − 混合器の出力信号を受信して中間周波信号を生成するフィルタと、 − 中間周波信号を受信して、これをベースバンドに転移してチャネルのスペク トルを生成するフィルタと、 − チャネル・スペクトルからチャネルの推定値を確立するように、局部発振器 を制御する制御回路と を含む。 さらに基準信号は一定傾斜−μの周波数を有し、制御回路は局部発振器を制御 し、こうして基準信号の周波数とは反対である傾斜μの周波数を生成し、チャネ ルの最短経路ｔ_oを通じてこの信号の受信を開始し、チャネル・スペクトルは一 組の線を有し、その各々はその周波数ｒ_iと振幅ｈ_iによって識別され、特定の線 は一つの経路ｔ_iに対応し、その経路の長さに関係す る周波数を有し、制御回路は、（ｎ＋１）本の個別経路が考慮される場合には、 ０とｎの間のｉのすべての値について、各経路ｔ_iを、対応する線の振幅ｈ_iに比 例するその寄与によって、また値（ｒ_i−ｒ_o）／μを有するその時間遅延τ_iに よって特徴づけることによって、推定を行う。 本発明は、次に添付の図面を参照して行う本発明の実施例の下記の説明によっ て、より詳しく明らかになろう。 − 第１図は、本発明による基準信号の一例を示す図である。 − 第２図は、本発明を適用した装置の実現のために必要な構成部品を示す概略 図である。 − 第３図は、本発明の一実施例における同調されたフィルタの入力信号と出力 信号の波形を示す図である。 − 第４図は、周波数特性を伝送チャネルを推定するために使用されるベースバ ンド信号の時間の関数として示す図である。 − 第５図は、本発明による基準信号の一変形例を示す図である。 − 第６図は、端末が受信したままの基準信号を示す図である。 − 第７図は、信号マルチフレーム構造を示す図である。 − 第８図は、同期化装置の概略ブロック図である。 − 第９図は、ドップラー偏移の絶対値を決定する装置の概略ブロック図である 。 − 第１０図は、ドップラー偏移の絶対値を決定する簡略化された装置の概略ブ ロック図である。 − 第１１図は、ドップラー偏移の符号を決定する装置の概略ブロック図である 。 − 第１２図は、ドップラー偏移を補正する装置の概略ブロック図である。 − 第１３図は、ドップラー偏移を追跡する装置の概略ブロック図である。 まず、第１図を参照して本発明の対象である信号パケットを定義するのが好都 合である。パケットは所定の時間Ｔの間の信号サポートとして定義される。ここ で、この信号すなわち基準信号は、時間の一次関数として変化する周波数を有す る。パケット開始を時間の原点ｔとすると、この信号の瞬時周波数ｆは次の式で 表すことができる。 信号は一定振幅を有すると想定し、当然、信号をアナログ信 号にもディジタル信号にもすることができる。 またこのパケットは、一般の伝送システムにおけるように搬送波Ｃで伝送され る。 この信号パケットは、搬送波が受けるドップラー偏移の推定と補正に有利に適 合する。この適用をこれから説明する。 第２図は、一実施形態において必要な受信機の各要素を示す図である。周知の 方式で、この受信機は搬送波を受信するアンテナＡを有する。このアンテナの次 に増幅器、一般的には低ノイズ増幅器ＬＮＡがある。 受信機はまた、増幅器ＬＮＡの出力信号と局部発振器、例えば電圧が制御され る発振器ＶＣＯの出力信号を受信する混合器Ｍを含む。この発振器は制御回路Ｃ Ｃによって制御される。この制御回路の機能は後で説明する。混合器の出力は帯 域フィルタＢＰに接続され、帯域フィルタＢＰは、出力信号として中間周波信号 ＩＦを生成する。この帯域フィルタは側波帯除去と位相ひずみの通常の基準に従 って作成されている。その中心周波数とその帯域幅は後で説明する。 受信機は、ドップラー偏移がない状態に対応する理論周波数ｆ_Tと呼ばれる特 定の中間周波数で動作するように設計されて いる。 ここで、搬送波はドップラー効果を受けると想定する。すなわち、中間周波信 号の周波数はｆ_T−Δｆとｆ_T＋Δｆとの間で変化し、ここでΔｆは、ｆ_Tと同じ 周波数を生成すべき局部発振器ＶＣＯの制御値に対する、ドップラー偏移の振幅 を示す。したがって、帯域フィルタＢＰの中心周波数はｆ_Tと同じに選ばれ、こ の帯域幅は２・Δｆだけ増加された信号の帯域幅と同じに選ばれる。 本発明によれば、受信機は基準信号に同調された次の３つのフィルタを含む。 すなわち、 − 理論周波数ｆ_Tに中心を置く第１フィルタＭＦ１、 − 理論周波数ｆ_T−ドップラー偏移の振幅、すなわちｆ_T−Δｆに中心を置く第 ２フィルタＭＦ２、 − 理論周波数ｆ_T＋ドップラー偏移の振幅、すなわちｆ_T＋Δｆに中心を置く第 ３フィルタＭＦ３。 これらの同調されたフィルタは、例えば表面弾性波フィルタとすることができ る。 この場合について、第３図に入力信号Ｘとこの種のフィルタの出力信号の包絡 線Ｙを同じ時間スケールで示した。 このフィルタは伝播時間Ｔ_pを有し、出力信号を生成するが、この出力信号の 波形は当業者には周知の減衰するｓｉｎｘ／ｘ関数であり、したがってピーク値 Ａ_cを持つ丸い主要突出部を有し、ピーク値Ａ_cから所定の値Ａ_d（例えば２０ｄ Ｂ）を引いたものに等しい振幅で測定したその幅は、Ｔ_cである。 主要突出部の形状を特徴づける形状係数Ｗが決定される。ピーク値Ａ_c、すな わちこの突出部に含まれるエネルギー、またはこの突出部の幅Ｔ_cを選択するこ とができる。ここで例として、ピーク値Ａ_cと幅Ｔ_cの比、 Ｗ＝Ａ_c／Ｔ_c を選択する。 ３つのフィルタＭＦ１、ＭＦ２、ＭＦ３の各々は、基準信号に対応するが同調 された周波数に対してΔｆだけ偏移した周波数を持つ入力信号が、該当する主要 突出部が検出できるように検出しきい値Ｓ_dより大きな値を有する形状係数Ｗを もたらすような、帯域幅を有する。 受信機はさらに、第２図に示す修正回路ＣＯＲＲを含む。この回路は、第１、 第２、及び第３の同調されたフィルタＭＦ１、ＭＦ２、及びＭＦ３の出力信号を 受信し、第１、第２、及び第 ３形状係数Ｗ₁、Ｗ₂、及びＷ₃のそれぞれを計算する。検出しきい値Ｓｄより低 い値を有する形状係数はゼロにされる。第１形状係数Ｗ₁が非ヌルである場合に は、回路は制御回路ＣＣに送られる変更周波信号ＣＦを生成し、この信号は後で 詳述する他のアプリケーションに使用される。 さらに、第１形状係数Ｗ₁が非ヌルである場合には、修正回路ＣＯＲＲは、同 様に制御回路に送られる次のような偏移信号ＳＨを生成する。 これは、該当する形状係数によって重み付けされた各同調フィルタの中心周波 数の重心の逆数である。この重心に比例する値または他の値が理論周波数ｆ_Tと 中間周波信号の周波数の差を示す場合には、それを選択することができる。 この目的は、信号パケットを搬送する搬送波と想定される搬送波Ｃのドップラ ー偏移を測定して修正することであることを想起されたい。 また、継続時間Ｔの信号パケットは反復周期Ｔ_rで周期的に伝送されることも 想起されたい。 こうして、制御回路ＣＣは局部発振器ＶＣＯを制御し、その結果、搬送波がド ップラー効果を受けない場合には、中間周波信号ＩＦは周波数ｆ_Tにある。少な くともＴ＋Ｔ_rの測定周期の終りには、修正回路は必然的に、第１形状係数Ｗ１ が非ヌルであるように確定する。というのは、第１同調フィルタがそのように設 計されているからである。 この第１測定周期の終りに、制御回路はここでは値Ｄ₁をとる偏移信号ＳＨを 受信する。次いで局部発振器ＶＣＯを制御し、その結果、Ｄ₁だけ増加した周波 数を生成する。 次に制御回路は、偏移信号ＳＨの新しい値Ｄ₂を読み取るために第２測定周期 を待ち、局部発振器ＶＣＯを再び修正し、その結果、Ｄ₂だけ増加した周波数を 生成する。以下同様にこの手順は偏移信号ＳＨが値Ｄ_nを有するｎ番目の測定周 期が終るまで継続する。 Ｄ_nが現アプリケーションでは十分であると思われる修正しきい値Ｓ_c、例えば １００Ｈｚより低い場合には、ドップラー偏移は補正され、この値Ｄは下記の通 りである。 これまでは３つの同調フィルタが使用された。多くの場合には、ドップラー偏 移Δｆの振幅は、理論周波数ｆ_Tに中心合わせされた単一同調フィルタと、入力 信号が±Δｆだけ偏移された基準信号に相当する場合には形状係数が検出しきい 値Ｓ_dより高いように選択された帯域幅とを、使用できるようにする。 この場合、制御回路ＣＣは局部発振器ＶＣＯを制御し、その結果、搬送波がド ップラー効果を受けない場合には、中間周波信号ＩＦは周波数ｆ_Tにある。 ここで修正回路ＣＯＲＲは、偏移信号ＳＨとして単一同調フィルタから形状係 数を生成する。 第１測定周期の終りには、形状係数の値はＷ_TOである。それから制御回路ＣＣ は局部発振器ＶＣＯを制御し、その結果、中間周波数をΔｆ／２だけ減少し、第 ２測定周期の終りには、形状係数の値Ｗ_mOを登録する。次に制御回路ＣＣは局部 発振器ＶＣＯを制御し、その結果、中間周波数をΔｆ／２だけ増加し、第３測定 周期の終りには、値Ｗ_MOを登録する。 次に制御回路ＣＣは、３つの値Ｗ_TO、Ｗ_mO、Ｗ_MOのどれが最 大であるかを決定する。最大の値はＷ_T1と注記され、そして明らかに、この値を 生成する周波数Ｆ₁は同調周波数に最も近い周波数である。 そして制御回路ＣＣは局部発振器ＶＣＯを制御し、こうして中間周波数Ｆ₁− Δｆ／４を生成する。第４測定周期の終りには、偏移信号の値Ｗ_m1を登録する。 それから制御回路ＣＣは、３つの値Ｗ_T1、Ｗ_m1、Ｗ_M1のどれが最大であるかを決 定する。最大の値はＷ_T2と注記され、そしてこの値を生成する周波数Ｆ₂は同調 周波数に最も近い周波数である。 このプロセスは同じ方式で継続され、局部発振器は制御されて、中間周波数Ｆ₂ ±Δｆ／８が生成される。逐次近似によるこの探索は、Δｆ／２ⁿが現アプリケ ーションでは十分であると思われる修正しきい値Ｓ_c、例えば１００Ｈｚより低 くなるようにＦ_nを得るために、各回に半分の周波数偏位で続けられる。 こうして、ドップラー偏移は修正され、その値はＦ_n−ｆ_Tである。 ドップラー偏移修正装置を、表面弾性波技術を使用する一つまたは三つの同調 フィルタと共に説明した。この例は、中間周 波数が１０ＭＨｚから数１０ＭＨｚ台にある場合には当業者にはなじみであると いう理由で、選ばれたものである。 これらのフィルターをディジタル信号プロセッサを用いてディジタル式に実行 できることは、当業者には理解できる。この実現は、チャネルが例えば約３０ｋ Ｈｚで離間している狭帯域システムに特に適している。したがって、ベースバン ドで信号を直接処理するために、ゼロに等しい中間周波数を選択することができ る。 さらに、同調フィルタと修正回路との組合せを以後分析回路と呼ぶ単一エンテ ィティとして表すことができることも、明らかである。 また、基準信号を、時間によって線形に変化する周波数を有する信号として説 明した。これは勿論単なる例であり、多くの他の変形法則が利用可能であり、信 号処理がディジタル方式であれば、より容易に利用可能となる。 さらに、ドップラー偏移の推定ができるようにする分析回路は、一つまたは複 数のフィルタを使用して実現される。また他の解決方法もあり、これには特に、 例えば高速フーリエ変換を使用するスペクトル分析が含まれ、これは当業者には 周知であ るから、詳述しないことにする。 既に説明された信号パケットを使用する同期化装置を、これから説明する。 受信機は、少なくとも周波数Ｃ₁〜Ｃ_nの複数の搬送波の中の一つの搬送波に同 調を試みなければならない。 なお第２図を参照すると、制御回路ＣＣは局部発振器ＶＣＯを制御し、こうし て搬送波Ｃ₁に同調する。それから制御回路は上述のように、ドップラー偏移を 修正するために処理する。修正回路が変更周波信号ＣＦを生成した場合には、こ の搬送波への同期を得ることはできず、局部発振器ＶＣＯは制御され、その結果 、他の搬送周波数、例えばＣ₂に同調する。 一方、修正回路が変更周波信号を生成しない場合には、搬送波Ｃ₁への同期化 が、ｎ回の測定周期の後に得られる。 時間同期化は同期フィルタの設計の直接の結果であり、このフィルタの特性を 第３図に示す。実際にフィルタは、主要突出部の最高が、同期フィルタの伝ぱん 時間と信号パケット継続時間との合計に等しい、パケット開始に対する時間遅延 すなわちＴ_p＋Ｔとともに現れる、という特種性を有する。こうして、これは時 間基準をもたらす。 その上に、制御回路は、二つの連続する信号パケットに該当する主要突出部の 最高の間の時間を測定することができる。これは反復時間Ｔ_rに該当する。この ように時間単位が配置される。 時間基準と時間単位はこうして得られ、受信機は時間的に同期される。 同期が得られると、当然、同じ基地局によって同じ搬送波かまたは異なった搬 送波で発信されるチャネルのすべてについて同じ修正が使用される。他方では、 これらの修正はすべてのシステムにおけるように時間とともに展開し、したがっ て同期は追跡される。 時間的同期を得るために、基準信号が、その特性の一つは時間とともに変化す るとして、最も多様な形状をとることができることに注目されたい。これまで、 この特性は周波数であったが、これを例えば振幅にすることもできる。 信号パケットの中で特定の点の位置を決定できることが、必要かつ十分なこと である。 ドップラー偏移と同期化を修正する段階を連続段階として説明したが、これら の段階をインターリーブすることもできる。 実際に、ドップラー偏移を修正するときには、基地局と端末との間の周波数の偏 移はその性質に関係なく修正される。ドップラー偏移を推定する前に、基地局の 時間基準を得ることができる。 反復周期Ｔ_rの逆数である信号パケット反復周波数は通常、搬送周波数に比例 するが、それよりは非常に低く、その結果ドップラー効果による影響は非常に小 さい。したがってこの反復周波数を、前述のように、まず同期フィルタの出力側 において二つの連続する主要突出部の間の時間間隔を測定することによって、得 ることができる。こうして基地局の時間基準の良好な近似を得られ、そして制御 回路ＣＣは局部発振器ＶＣＯを修正して、この基準を採用する。 それからドップラー偏移を前述のように推定することができ、ここで、基地局 と端末の時間基準の間には差があるために、この推定には事実上誤差はない。 それから、上記のように同期化を改良することができる。 一つの有利な解決法は、例えば比較的広い帯域幅の表面弾性波フィルタを使用 して、アナログ領域における信号処理の第１分割を実行し、周波数基準と場合に よってはドップラー偏移の 第１推定値との間の差に関して、局部発振器ＶＣＯを修正する。それから、処理 の残りの部分をディジタル領域に入れることができる。 ここで、すでに述べた信号パケットを使用するチャネル推定装置を説明する。 仮定として、伝送チャネルはｎ＋１本の個別経路ｔ_iを含み、各経路は係数ａ_i によって伝送に貢献し、最短経路ｔ_oに関する時間遅延τ_iを伝送に導入し、この 最短経路ｔ_oについては時間遅延τ_oは０にされ、こうして時間基準を構成する。 ここでｉは０とｎとの間の整数である。 伝送される信号は第１図に示される基準信号であり、この瞬時周波数ｆは次の 通りである。 制御回路ＣＣは局部発振器ＶＣＯを制御し、この結果、制御回路ＣＣは、時間 基準τ□_oからの基準信号の傾斜と逆の値を持つ傾斜の周波数を生成する。こう してこの傾斜は次の値を有する。 ここで分析回路は、ベースバンドで受信された信号を処理するスペクトル分析 モジュールの形をとり、この信号の周波数構成部分は、周波数変換を除けば、第 ４図に示すように時間とともに展開する。 ベースバンド信号にフーリエ変換を適用する分析回路は、スペクトル線からな るスペクトルを生成し、各線はその周波数ｒ_iとその振幅ｈ_iによって識別され、 ここでｉは０からｎまで変化する。 最短経路に対応する主線は、スペクトルの最高周波数ｒ_oに対応する。 次の線は、時間遅延τ₁を受ける経路に該当し、周波数ｒ₁を有する。ｒ_oとｒ₁ は既知であり、τ₁は次のように導かれる。 ｉ番目の線は時間遅延τ_iを受ける経路に該当し、周波数ｒ_iを有する。ｒ_oと ｒ_iは既知であり、τ_iは次のように導 かれる。 当然、各線の振幅ｈ_iは係数ａ_iに比例し、これらの係数を得るためには単純正 規化で十分である。 したがってチャネルは、０とｎの間のｉのすべての値について、対の組（τ_i ，ａ_i）によってよく特徴づけられる。 次の数値例は単に例示的なものである。 − 周波数偏位：ｆ₂−ｆ₁＝２００ｋＨｚ − 信号パケットの長さ：Ｔ＝５７７μｓ − 基準信号の傾斜：−μ＝３４６ＭＨｚ／ｓ − τ_i+1−τ_iの分解能、または最小値：２μｓ 「分解能」によって、二つの隣接する経路ｔ_i+1及びｔ_iを区別できるようにす る時間分解能がわかる。これは通常は記号周期よりも小さく選択される。 この場合、該当する二つの連続する線の間の最小周波数偏移Δｒは、次の値を 有する。 Δｒ＝ｒ_i−ｒ_i+1＝６９３Ｈｚ サンプリング周波数Ｆ_eでＮ個のサンプルに作用する高速フ ーリエ変換を使用し、及び必要な分解能を見込んで、次の条件を適用する。 サンプリング周波数が４００ｋＨｚである場合には、サンプル数Ｎは１０２４ であることが都合がよい。 考慮する装置には関係なく、基準信号は第１図に示すもの以外の多くの形をと ることができる。周波数変化の法則は非線形にすることができ、たとえば周波数 を増加させそれから減少させることができ、またその逆も可能である。この解決 法の利点は、上記の処理操作のいくつかを単一の信号パケットを使用して実施で きることである。搬送波がディジタル式に変調される場合には、位相変調が本発 明の適用に適当である。この場合、周知の位相変化の法則は当然基準信号に適用 される。 さらに、上記の説明によって、本発明が時間分割多重アクセス・システムに適 用されることが明白に示されるが、コード分割多重アクセス・システムへの適用 を転位させることは、当業者には困難ではない。 これまで、本発明による信号パケットの適用を無線通信の分 野について説明した。他の分野では、特に光学式伝送の分野がある。 高ビット伝送速度での光ファイバによる伝送の場合には、信号再生器を使用す る必要があり、この信号再生器は受信する信号に同調しなければならない。通常 この問題は、伝送しようとする記号パケットの開始時にヘッダーを置くことによ って解決される。しかしながら、記号は伝送中に拡散し、これによって記号間の 干渉が発生する。これはヘッダーの検出を非常に困難にする。 前述の基準信号をヘッダーの代わりに使用することができる。すでに述べた利 点の他に、この信号は記号拡散をよりよく防止する。 次に前述の信号パケットの一変形実施例を説明するが、これは、従来Ｉチャネ ル及びＱチャネルと呼ばれてきた直角位相にある二つのチャネルで基準信号が変 調されるときに、適用されるものである。 この変形実施例は特にＧＬＯＢＡＬＳＴＡＲシステムによく適合する。 それから、ＧＳＭ周波数制御バーストＦＣＨは、下記のよう に構成部分ｓ_I（ｔ）、ｓ_Q（ｔ）によって定義される置換バーストＦＣＣＨｄに よって置き換えられる。 ・ 従来の発信機のＩチャネルでは、 ただし、ｔは、ＦＦＣＨｄバーストの開始に該当する時刻ｔ＝０とこのバース トの終了に該当する時刻ｔ＝Ｔ_Bとの間で変化する時間変数であり、２ｆ_Iは、Ｉ チャネル上のこのバーストの終了における瞬時周波数であり、 ・ 前記の発信機のＱチャネルでは、 ただし、２ｆ_Qは、Ｑチャネル上のバーストの終了における瞬時周波数である 。 位相項の導関数に比例するとして知られる瞬時周波数、すなわち下記の項、 及び は、時間ｔの一次関数として変化し、ｔ＝０（バーストの開始）については同 じ値、バーストの終り（ｔ＝Ｔ_B）では異なった値（それぞれ２ｆ_I、２ｆ_Q）を 持つ。 図形的に言えば、ＦＣＣＨｄバースト中の瞬時周波数ｆ_iの時間による変化を 、一般的な事例として第５図のグラフに示すが、ここで前記の発信機のＩチャネ ルについては直線線分６で、Ｑチャネルについては直線線分７によって示す。 所定の時刻に受信されたＦＣＣＨｄバーストの復調の後に得られた受信機のＩ チャネルとＱチャネルに関連する信号の瞬時周波数は、第６図における曲線８、 ９によってそれぞれ示すように、ドップラー偏移ｄを受ける。 第５図と第６図の曲線は最も一般的な事例に該当するもので、これは説明には 確かに好都合である。 実際、本発明の実用的で有利な特徴は、瞬時周波数の変化を表す二つの直線線 分にそれぞれ関連する二つの方向係数の一つを、ＦＣＣＨｄバーストの継続時間 全部にわたってゼロにできることである。 この手筈は導入を簡単にするもので、あとで詳しく述べることにするが、その 前に、第５図と第６図に該当する一般的な場合のそれでも有利な処理形式を以下 に述べる。 第７図は、ＢＣＨ搬送周波数で時間スロットＴＮ０に基地局によって発信され た信号マルチフレームの時間構成を、概略的に示すものである。 この種のマルチフレームは、一般的に８バーストの５１フレームから成る。論 理チャネルＦＣＣＨｄ及びＳＣＨは次の方式で実行される。 − ＦＣＣＨｄバーストは常にＳＣＨバーストに先行し、これらは８つの連続す るバースト、すなわち１フレームによって分離され、 − ＦＣＣＨｄバーストは、次のＦＣＣＨｄバーストから、８０の連続するバー ストすなわち１０フレームによって分離され、 − ＳＣＨバーストも、次のＳＣＨバーストから、８０の連続するバーストすな わち１０フレームによって分離される。したがって、これら二つの論理チャネル の各々は、マルチフレームの中で５つのバーストを使用する。 一般的に、各バーストは０．５７７ミリ秒の継続時間を有し、したがって完全 なマルチフレームは２３５．３６５ミリ秒の継続時間を有する。 衛星を介してネットワークにアクセスするために端末が行うべき最初の操作は 、端末が選択した搬送波ＢＣＨ上でＦＣＣＨｄバーストを獲得することである。 ＦＣＣＨｄバーストの捜索も、搬送波ＢＣＨが選択された搬送周波数に存在する ことを確認できるようにする。 移動端末が搬送波ＢＣＨであると想定する搬送波を選択した後に、この移動端 末が行う最初の操作は、この搬送波によって搬送された最初の８０のバーストの 中のＦＣＣＨｄバースト（第７図の１０）の存在を検査することである。 多くのバーストの中でこの種のバーストの存在をどのように検出するかを次に 説明するが、どの事象においてもアイデアを固定するために、それぞれの調査が 、直角位相にある二つのチャネルＩ、Ｑ上の十分な数Ｎ、例えば３０個のサンプ ルを獲得して実施される。 この処理のために必要なＮ個のサンプルは時間ｔ_A（第７図）中に獲得される 。第７図では、バーストの獲得はシャドウで示 され、このバーストは探索されるＦＣＣＨｄバースト１０であると想定される。 しかし、第７図に示されるようにＦＣＣＨｄバースト１０を獲得しても、明ら かに、ＦＣＣＨｄバーストの実際の開始０（第６図）に対して無作為の時刻に獲 得が指令される。 そこで、ネットワークにアクセスできるためには、端末は、このＦＣＣＨｄバ ーストの開始０に正確に同期できることが必要である。 したがって、この同期化を達成するためには、Ｎ個のサンプルの獲得の開始を ＦＣＣＨｄバーストの実際の開始０から分ける時間間隔τを、正確に決定しなけ ればならない。 本発明によれば、この時間間隔τは次の方法で、３の法則を生む簡単な相似三 角形の計算によって決定される（第６図を参照のこと）。 純粋な平面形状の観点から第６図を考えて、次の簡単な幾何学的関係を適用す る。 そこで、線分０Ｔ_Bは、バーストの継続時間Ｔ_Bに該当する 既知の値を有する。同様に線分ＣＤの値は、バーストの終了における瞬時周波数 （既知）、すなわちそれぞれ２ｆ_I、２ｆ_Qの差に該当する。線分ＡＢは、Ｎ個の サンプルの獲得が始まる瞬間における前記の受信機のチャネルＩ及びチャネルＱ の瞬時周波数２ｆ_A、２ｆ_Bの差である。つまりこの差をスペクトル分析によって 容易に決定することができる。 したがって、必要とされる線分０τの長さは次の式によって簡単に計算される 。 言い換えれば、３の法則から、 最後に、ＢＤＨｄバースト１０の獲得とこのバーストへの端末の同期化に該当 する、この一連の操作すべてを実施可能にする概略ソフトウェア構成は、第８図 に示す構成であり、これについてさらに詳しく述べる。 この第８図を参照すると、直角位相にある二つのチャネルＩ、Ｑのそれぞれに おいてベースバンドで受信したアナログ信号は、 ＦＣＣＨｄバーストを問題とする場合には次の通りである。 Ｉチャネルでは、 Ｑチャネルでは、 ただし、ｄはドップラー偏移の前記の値であり、ψは移相の項である。 二つの信号ｓ_I（ｔ）、ｓ_Q（ｔ）の各々は、それぞれのアナログ低域フィルタ １３、１４に送られ、その遮断周波数ｆｃは動作帯域幅に等しく、この例では９ ０ｋＨｚである。 これらのフィルタ１３、１４は従来は、望ましくない混変調生成物の除去を目 的とするものである。 アナログ・フィルタ１３、１４の出力側１５、１６における濾過された信号は 、端末の中央論理装置に統合されているブロック１９からのクロック信号Ｈによ ってサンプリング周波数に同調される、それぞれのアナログ／ディジタル変換器 １７、１８に送られて、ディジタル化される。 例えば８ビット様式の二つのバス２０、２１は、これらのアナログ／ディジタ ル変換器１７、１８を、やはりクロック信号Ｈによって同期化される二つのバッ ファ２２、２３にそれぞれ接続する。 各計算手順は、ブロック１９の制御の下で、ディジタル化された信号Ｓ_I（ｔ ）、Ｓ_Q（ｔ）の各々の連続するＮ個のサンプルの獲得を含む。この獲得を、第 ７図にＦＣＣＨｄバースト１０のシャドウ部分によって図式的に示す。 バッファ２２、２３によって獲得された連続するサンプルは、ディジタル混合 器すなわち乗算器２４の中で一つずつ混合される。 それから、この乗算によって生成されたディジタル信号は、前記の比例係数を 除いて次のようになる。 すなわち展開して、 ＦＣＣＨｄバーストを問題とする場合、しかしこの段階でバーストがＦＣＣＨ ｄバーストであるか否か知られていない場合には、 そしてこの信号ｓ_I（ｔ）、ｓ_Q（ｔ）は他のバッファ２５に記憶される。 バーストがＦＣＣＨｄバーストでない場合、しかしバースト１１、１２などの 他のバースト、または選択されたのにかかわらず必要とされる搬送波ＢＨＣでは ない搬送波のバーストである場合には、受信されたアナログ信号は、比例係数を 除けば次の通りである。 Ｉチャネルでは、ｓ_I（ｔ）＝ｃｏｓ［Φ（ｔ） ＋２πｄｔ＋ψ］ Ｑチャネルでは、ｓ_Q（ｔ）＝ｓｉｎ［Φ（ｔ） ＋２πｄｔ＋ψ］ ただし、Φ（ｔ）はこのバーストによって搬送される情報信号である。 ディジタル乗算器２４によって形成され、バッファ２５の中にサンプルごとに 記憶された積ｓ_I（ｔ）・ｓ_Q（ｔ）は、下記のようになる。 ｓ_I（ｔ）・ｓ_Q（ｔ）＝ｓｉｎ（４πｄｔ＋２Φ（ｔ） ＋２ψ） 本発明によれば、このバッファに記憶された積ｓ_I（ｔ）・ｓ_Q（ｔ）の種々の サンプルがディジタル低域フィルタ２６に渡され、その遮断周波数ｆ_cは前記シ ステムの帯域幅と同じで、この例では９０ｋＨｚである。 結果として得られた濾過された信号は、ブロック２８におけるスペクトル分析 のために、他のバッファ２７にサンプルごとに記憶され、ベースバンドに該当す る周波数範囲（この例では０から９０ｋＨｚまで）における純粋な正弦曲線に相 当する周波数のスペクトル線が記憶されたサンプルの中に存在するか否かを決定 する。 上に言及した、実際に選択されたバーストがＦＣＣＨｄバーストではない場合 には、得られた前記の積、 ｓｉｎ［４πｄｔ＋２Φ（ｔ）＋２ψ］ は、ベースバンドの最高周波数すなわち９０ｋＨｚより高い周波数を有する成 分に該当する。この「高周波」成分は低域フィルタ２６によって除去され、その 結果、スペクトル分析２８はノイズ以外のいかなる周波数も明らかにしない。 菱形フレーム２９によって記号的に示された「これはＦＣＣＨｄバースト？」 の質問に対する答えは、否定であり、計算ブロック１９は該当する情報３０を受 け取り、その結果この情報が次の番号のバーストの獲得を引き起こす。 マルチフレームのすべてのバーストが処理された、この形式の連続する８０回 の調査の後に、２９における返答がまだ否定である場合には、これは、選択され た搬送周波数が基地局の搬送周波数ＢＣＨではなく、したがって端末は他の搬送 波を選択して、新たにＦＣＣＨｄバーストを探索しようとする。 一方、選択されたバーストが第７図に示すようにＦＣＣＨｄバーストである場 合には、積ｓ_I（ｔ）・ｓ_Q（ｔ）の計算の結果である先に挙げた式の最高周波成 分は、低域フィルタ２６によって除去され、その結果、バッファ２７は次の項し か記憶しない。 やはり、比例係数は除外する。 この種の信号の瞬時周波数ｆ_iは、次の項の導関数で表される。 したがって以下と等価である。 それから、分析装置２８によって行われる精密なスペクトル分析は、必然的に 周波数ｆ_iの純粋な正弦曲線に該当する周波数のスペクトル線が存在することを 明らかにし、したがって菱形フレーム２９における質問の返答は肯定である。す なわちこれはＦＣＣＨｄバーストである。 接続路３１を通じて、制御情報が、最初のサンプルの獲得瞬間とＦＣＣＨｄバ ーストの開始時との間の前述の時間τを計算するブロック３２に送られ、当然こ の計算は前述の３の法則を 使用して実施される。 この時間τが決定されると、ブロック３２は接続路３３を通じてこの情報を同 期化ブロック３４に送り、その結果、この同期化ブロック３４は端末をＦＣＣＨ ｄバースト１０の開始時に同期化する。この段階で端末は時間的に同期化され、 すなわち各バーストの開始を見つける方法がわかる。 第７図と第８図を参照して行ったこれまでの説明は、第６図に該当する一般的 な事例、並びに、発信された信号の瞬時周波数の変化を表す二つの直線線分の一 つの二つの方向係数の一つがゼロであり、両変化法則の出発点が第６図のグラフ の原点である、かなり有利な特定の事例にも有効である。 次に端末の機能動作の第２段階は、ドップラー偏移ｄの値を決定することから 成る。 この第２段階を、第６図の前述の一般的事例について第９図を参照して、また 前述の、瞬時周波数の変化を表す二つの直線線分にそれぞれ関与する二つの方向 係数の一つがゼロに等しく選択されるという特定の事例について、第１０図を参 照して説明する。 そこで使用される手段は、直角位相にある単一のチャネル例 えば第９図のチャネルＩについて処理する次の手順から成る。 ・ 下記のアナログ信号を前述のように濾過（前述の低域フィルタ１３）し、そ してディジタル化（前述のアナログ／ディジタル変換器１７）した後に、完全な ＦＣＣＨｄバーストのサンプル獲得する。 例えば、この完全バーストのＭ＝１５６個のサンプルが、この方法で獲得される 。 これらのＭ個のサンプルは前述のバッファ２２に記憶される（第８図を参照） 。 ・ バッファ２２から連続的に採取されるＭ個のサンプルの各々を、２本のチャ ネル３６、３７に分割する。 ・ 移相器３５において、チャネル３７上の信号に＋９０度の移相を加える。 ・ 第１乗算器３８において、＋９０度移相のないチャネル３６上の信号を、他 の信号３９によって乗算する。もう一方の信号３９は端末の中央装置によって合 成され、ディジタル化され、サンプリングされ、比例係数を除いて、 であり、地上基地局によって発信されるような信号ＦＣＣＨｄの一成分に該当す る。 ・ 他のチャネル３７上で、第２乗算器４０において、移相器３５によって＋９ ０度移相された信号６２を、信号６３によって乗算する。この信号６３は、前述 の信号３９の位相を他の移相器６４によって＋９０度だけ移相した後に得られる 。 具体的に言えば、移相器３５の出力側６２における信号は、 の形を有し、移相器６４の出力側６３における信号は、 の形を有し、以後述べるすべてについても同様に比例係数を除く。 こうして、乗算器３８、４０におけるそれぞれの乗算の後に、乗算器３８の出 力側における信号は、 の形を有し、乗算器６０の出力側６６における信号は、 の形を有する。 それから、その後の処理は次のようになる。 ・ ディジタル加算器６７において、バス６５、６６に存在する前述の二つの信 号を加算する。 展開と簡略化によって、加算器６７の出力側６８において得られた信号は、 ｃｏｓ（２πｄｔ＋ψ） という簡単な形を有することが、幸いにも確証された。 ・ バス６８でこうして得られた信号を、第５図の分析器３８に似た分析器６９ 、例えば高速フーリエ変換すなわち「ＦＦＴ」 分析器においてスペクトラム分析する。この分析は追加ガウス白色ノイズを除去 するには十分に精密である。 こうして、ドップラー偏移ｄの必要な絶対値が抽出される。 前記の説明では勿論、ドップラー偏移ｄは実際には、問題のＦＣＣＨｄバース トの継続時間中の上記の処理の結果に影響を与えるほど十分には変化しない、と 想定する。 ここで、比較的単純であるため興味が持てる特定の事例に転ずるが、この場合 、ＦＣＣＨｄバースト１０は、第５図の曲線７が時間軸Ｏｔに一致する水平直線 線分であるように、基地局によって作られ、瞬時周波数ｆ_iは一定で、かつ基地 局によって合成されるようにＦＣＣＨｄバーストの継続時間全体を通じてゼロで ある、前記の特定の事例では、第１０図によればドップラー偏移ｄの決定は幾分 簡単になる。 こうして、前記の受信機のＱチャネル上に受信されたベースバンド信号は、 ｓ_Q（ｔ）＝ｓｉｎ（２πｄｔ＋ψ） の形を有する。 それから、第９図におけるように、完全なＦＣＣＨｄバーストのＭ個のサンプ ルが、第８図で説明したバッファ２３におけ るＱチャネル上に獲得される。このために、第８図を参照してすでに説明した低 域フィルタ１４及びアナログ／ディジタル変換器１８が使用される。 それからドップラー偏移ｄは、記憶された信号のスペクトル分析によって全く 簡単に決定される。このために、例えば第９図の分析器６９が使用される。 次の段階は、このドップラー偏移ｄの記号を決定することである。 この記号は、第９図と第１０図を参照して説明したように、ドップラー偏移が 有意に変化するための時間を持つのに十分な、１秒から数秒までの時間間隔で分 離された二つの連続するドップラー偏移ｄ１及びｄ２の絶対値を決定することに より得られる。 第１１図によれば、これら二つのドップラー偏移のディジタル化された絶対値 ｜ｄ２｜及び｜ｄ１｜はバッファ４１に記憶され、それからディジタル比較器４ ２によって比較される。 この比較の結果が、｜ｄ２｜は｜ｄ１｜より大きいことを示した場合には、衛 星は端末から離れながら移動しつつあり、したがってドップラー偏移の記号は負 である。 反対に、この比較の結果が、｜ｄ２｜は｜ｄ１｜より小さいことを示した場合 には、衛星は端末に向かって移動しつつあり、したがってドップラー偏移の記号 は正である。 最後に、必然的に非常に希なことであるが、この比較の結果が｜ｄ２｜は｜ｄ １｜と事実上同じであることを示した場合には、衛星はちょうど天頂にあり、し たがって端末から離れて行こうとしていることになる。 したがって、ドップラー偏移ｄのために考慮される記号は実際には負の記号で ある。 それから最後の段階は、端末によって受信された信号のためにドップラー偏移 ｄを補償して、端末が機能できるようにすることである。 ドップラー偏移ｄは必然的に、進行中の電信会話のために衛星を使用する期間 のすべてにわたって、補償されなければならない。この種の衛星の運行時間を考 慮すると、この継続時間は１０分程度になる。 それから衛星は地平線に消え去り、他の衛星によって中継することが計られ、 そしてこのように継続される。 したがって、これを所定の瞬間のみでなく連続的に修正する ことができるためには、衛星の運行と有効な使用の時間すべてを通じて、このド ップラー偏移を追跡することが必要である。 知的な観点からは設計するには最も簡単であるが、実際に実現するには最も費 用のかかる第１のアプローチは、端末のために疑似規則時間間隔で、例えば約１ ０秒ごとに、ドップラー偏移を測定することである。 各測定にあたって端末は、一方では、測定されたドップラー偏移にしたがって 復調器の局部発振器の周波数を修正し、他方では、二つの連続する測定値間の測 定された周波数変化の強度にしたがって、時間間隔を調節する。 ドップラー偏移ｄの補償または修正システムの非常に一般的な概要を第１２図 に示す。 第１２図には、端末が受信したアナログ信号の直角位相復調の従来の図式を示 す。 受信線に存在する変調されたアナログ信号は、従来通り二つのチャネル、すな わち線４４上のＩチャネルと線４５上のＱチャネルに分割される。 Ｉチャネルの信号は、第１アナログ混合器４６に送られ、第１アナログ混合器 はその別の入力側４７で、局部発振器４８か らの固定周波数を受信する。 しかしながら、局部発振器は従来型の固定周波数ｆ０の局部発振器ではなく、 前述の方法で端末によって決定されるドップラー偏移ｄを表す電圧を制御入力側 で受信する、ＶＣＯ（電圧制御型発振器）である。 したがって、局部発振器４８の周波数は、それがドップラー偏移の修正をしな いときに持つであろう固有の周波数ｆ０ではなく、この周波数ｆ０とドップラー 偏移ｄの代数和（ｆ０＋ｄ）である。 したがって、混合器４６の出力側５０におけるＩチャネル上の復調された信号 は、ドップラー偏移が補償されている復調された信号である。 同様に、またそれ自体完全に従来型の方法で、局部発振器４８によって生成さ れたこの周波数（ｆ０＋ｄ）の信号は、従来型の９０度移相器５１を介して他の 混合器５２に送られ、この混合器５２はＱチャネルの信号を受信し、その出力側 ５３はＱチャネル上で復調された信号を搬送する。 こうして前述の第１アプローチでは、局部発振器４８の制御入力側４９におけ る信号は、修正のときに測定されたドップラ ー偏移ｄの値から直接生成される。 しかしこの解決法は、ドップラー偏移を比較的多数回計算する必要があるので 、比較的高価である。 したがって通常は、局部発振器４８の制御入力側４９に加えられるべきドップ ラー修正ｄの生成のために、使用中の衛星の既知の移動にしたがってドップラー 偏移ｄを自動的に追跡するための論理装置５４による実時間修正、及び前述のよ うに実施されて論理装置５４の入力側５５を経て論理装置５４に入れられる限ら れた回数のドップラー偏移の測定を用意することから成る（第１２図の点線の部 分を参照）、第２の解決法が好ましい。 ドップラー偏移を自動的に追跡するための論理装置５４の設計と動作機能を、 これから第１３図を参照して説明する。 所定の移動端末に関しては、ドップラー偏移の値の時間的変化は、衛星が追随 する軌道に対する移動端末の相対的位置に依存する。したがって、端末から見た 場合の衛星の軌道は、最大仰角と呼ばれ、かつ端末水平線と端末・衛星線とによ って時間とともに形成される角度の最大開きを示すパラメータによって、特徴づ けられる。具体的に言えば、この最大仰角は２０度から ９０度の間で変化する。 端末のメモリ「ＲＯＭ」５６（不揮発性リード・オンリー・メモリ）には、各 衛星の様々な最大仰角に関するドップラー偏移ｄの既知の時間変化を示す表５７ が用意されている。言い換えれば端末は、この不揮発性メモリ５６の中に、各衛 星の各特定軌道のための（したがって所定の最大仰角のための）付属ドップラー 偏移変化曲線を有する。 こうして、例えば数値的な具体例によってアイデアをはっきりさせるために、 ７０の曲線が記憶され、最大仰角に対する解像度は１度である。 スイッチオンすると、端末（メモリＲＡＭすなわち不揮発性メモリ５９を含む ブロック５８）は、一連のＮ個のドップラー偏移を測定し、ｄ（１）、ｄ（２） 、・・・、ｄ（Ｎ）を記憶する。この数字Ｎは例えば数１０程度である。 これらの測定値は、論理ブロック６０の中でメモリＲＯＭ５６に予め記憶され たデータと比較される。 こうして、実施される測定がこれを可能にする場合には、現在考慮しなければ ならないドップラー偏移変化曲線はどれであるか、が決定される。 それから、前述の局部発振器のレベルにおけるドップラー偏移修正電圧の予測 と供給、という役割を有する他の計算ブロック６１が用意される（連絡線４９を 参照、第１２図と比較）。 前記の最初の測定値ｄ（１）〜ｄ（Ｎ）によって論理ブロック６０が使用され るべき予め記憶された曲線を決定できない場合には、端末は論理ブロック５８に よって、さらに一連の測定を実施する。 当然のことながら、本発明はここに説明された実施例に限定されるものではな い。もちろん逆に、他の多くの等価の変形実施例が可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｈ０４Ｌ 27/14 7605−5Ｊ Ｈ０４Ｂ 7/26 Ａ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．通信システム用の信号パケットにおいて、このパケットにおける時間の所定 の関数（ｆ）である変調の法則によって変調される基準信号を含むことを特徴と する信号パケット。 ２．前記の基準信号が周波数を変調されることを特徴とする、請求の範囲第１項 に記載の信号パケット。 ３．前記の変調の法則が時間の一次関数（ｆ）であることを特徴とする、請求の 範囲第２項に記載の信号パケット。 ４．前記の変調の法則が直角位相にある二つのチャネル（Ｉ、Ｑ）に適用され、 これらのチャネルの各々において異なる二つの関数が使用されることを特徴とす る、請求の範囲第３項に記載の信号パケット（ＦＣＣＨｄ）。 ５．請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載の信号パケットを搬送す る搬送波のドップラー偏移を推定する装置において、 − 局部発振器（ＶＣＯ）と、 − 前記の搬送波と前記の局部発振器（ＶＣＯ）の出力信号を受信する混合器（ Ｍ）と、 − 前記の混合器（Ｍ）の出力信号を受信して中間周波信号（ＩＦ）を生成する フィルタ（ＢＦ）と、 − 前記の中間周波信号（ＩＦ）を受信し、理論周波数（ｆ_t）と前記の中間周 波信号（ＩＦ）の周波数との間のドップラー効果に起因する周波数偏移を表す偏 移信号（ＳＨ）を生成する、分析回路（ＭＦ１、ＭＦ２、ＭＦ３、ＣＯＲＲ）と 、 − 前記の偏移信号（ＳＨ）からのドップラー偏移の推定を確定するように前記 の局部発振器（ＶＣＯ）を制御する制御回路（ＣＣ）と を含む、推定装置。 ６．前記の制御回路（ＣＣ）がさらに、周波数偏移を減少させるために局部発振 器（ＶＣＯ）を制御することを特徴とする、請求の範囲第５項に記載の推定装置 。 ７．前記の分析回路が少なくとも、基準信号に同調され理論周波数（ｆ_T）に中 心合わせされた第１フィルタ（ＭＦ１）と、このフィルタの出力信号の第１形状 係数（Ｗ₁）を生成するための修正回路（ＣＯＲＲ）とを含み、制御回路（ＣＣ ）が、前記の第１形状係数（Ｗ₁）が最大になるために前記の局部発振器を制御 することを特徴とする、請求の範囲第５項または第６ 項に記載の推定装置。 ８．前記の制御回路（ＣＣ）が、最大形状係数を新たに探索するために、最大形 状係数（Ｗ₁）を生成する周波数の両側に周波数修正を適用して、逐次近似によ って前記の局部発振器（ＶＣＯ）を制御し、この逐次探索が、所定の修正しきい 値に至るまで周波数修正値を下げながら実施されることを特徴とする、請求の範 囲第７項に記載の推定装置。 ９．偏移振幅（Δｆ）が実質的に中間周波信号の最大ドップラー偏移と同じであ り、推定装置がさらに、基準信号に同調され偏移振幅（Δｆ）によってそれぞれ 減少及び増加される理論周波数（ｆ_T）に中心を合わせた第２フィルタ（ＭＦ２ ）と第３フィルタ（ＭＦ３）とを含み、前記の修正回路が、第１形状係数（Ｗ₁ ）に加えて、それぞれ第２フィルタ（ＭＦ２）と第３フィルタ（ＭＦ３）の出力 信号の第２形状係数（Ｗ₂）と第３形状係数（Ｗ₃）とを確立し、かつ対応する形 状係数（Ｗ₁、Ｗ₂、Ｗ₃）によって重み付けした前記フィルタ（ＭＦ１、ＭＦ２ 、ＭＦ３）の中央周波数の、重心の逆数に比例する偏移信号（ＳＨ）を生成する ことを特徴とする、請求の範囲第７項に記載の推定装置。 １０．前記の中間周波信号（ＩＦ）が前記の偏移信号によって増加された周波数 を有するように前記制御回路（ＣＣ）が局部発振器（ＶＣＯ）を制御することを 特徴とする、請求の範囲第９項に記載の推定装置。 １１．請求の範囲第１項から第３項までのいずれか一項に記載の信号パケットを 搬送する搬送波に対する同期化装置であって、前記の基準信号が継続時間Ｔを有 し、反復周期Ｔ_rで周期的に発信され、測定周期はＴ＋Ｔ_rより大きいかまたは同 じ所定の継続時間を有し、 − 局部発振器（ＶＣＯ）と、 − 前記の搬送波と前記の局部発振器（ＶＣＯ）の出力信号を受信する混合器（ Ｍ）と、 − 前記の混合器（Ｍ）の出力信号を受信して中間周波信号（ＩＦ）を生成する フィルタ（ＢＰ）と、 − 前記の中間周波信号を受信し、前記の基準信号が検出されない場合には、変 更周波信号（ＣＦ）を生成し、さらに理論周波数（ｆ_T）と前記の中間周波信号 （ＩＦ）の周波数の差を表す周波数偏移信号（ＳＨ）を生成する、分析回路（Ｍ Ｆ１、ＭＦ２、ＭＦ３、ＣＯＲＲ）と、 − 前記の局部発振器（ＶＣＯ）を、前記の搬送波に同調し、測定周期の後に、 前記の変更周波信号（ＣＦ）の存在下で他の搬送波に同調するか、または前記の 変更周波信号（ＣＨ）の不在下で前記の周波数偏移信号（ＳＨ）の値に同調する ように制御する、制御回路（ＣＣ）と を含む、同期化装置。 １２．前記の分析回路が少なくとも、基準信号に同調され理論周波数（ｆ_T）に 中心合わせされた第１フィルタ（ＭＦ１）と、このフィルタの出力信号の第１形 状係数（Ｗ₁）を生成するための修正回路（ＣＯＲＲ）とを含み、制御回路（Ｃ Ｃ）が、前記の第１形状係数（Ｗ₁）が最大になるように前記の局部発振器を制 御することを特徴とする、請求の範囲第１１項に記載の同期化装置。 １３．前記の制御回路（ＣＣ）が、最大形状係数を新たに探索するために、最大 形状係数（Ｗ₁）を生成する周波数の両側に周波数修正を適用して、逐次近似に よって前記の局部発振器（ＶＣＯ）を制御し、この逐次探索が、所定の修正しき い値に至るまで周波数修正値を下げながら実施されることを特徴とする、請求の 範囲第１２項に記載の同期化装置。 １４．請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載の信号パケットを搬送 する搬送波に対する同期化装置であって、前記の基準信号が反復周期Ｔ_rで周期 的に発信され、 − 局部発振器（ＶＣＯ）と、 − 前記の搬送波と局部発振器（ＶＣＯ）の出力信号を受信する混合器（Ｍ）と 、 − 前記の混合器（Ｍ）の出力信号を受信して中間周波信号（ＩＦ）を生成する フィルタ（ＢＰ）と、 − 前記の中間周波信号を受信し、二つの連続する信号パケットの受信の間の時 間差を表す周波数偏移信号（ＳＨ）を生成する、分析回路（ＭＦ１、ＭＦ２、Ｍ Ｆ３、ＣＯＲＲ）と、 − 前記の局部発振器（ＶＣＯ）を、前記の周波数偏移信号（ＳＨ）と前記の反 復周期Ｔ_rとの間の偏移が減少するように制御する、制御回路（ＣＣ）と を含む、同期化装置。 １５．請求の範囲第２項または第３項に記載の信号パケットを搬送する搬送波を 用いて、伝送チャネルを推定する装置であって、 − 局部発振器（ＶＣＯ）と、 − 前記の搬送波と局部発振器（ＶＣＯ）の出力信号を受信する混合器（Ｍ）と 、 − 前記の混合器（Ｍ）の出力信号を受信して中間周波信号（ＩＦ）を生成する フィルタ（ＢＰ）と、 − 前記の中間周波信号（ＩＦ）を受信して、これをベースバンドに転移して前 記のチャネルのスペクトルを生成する分析回路と、 − 前記の局部発振器（ＶＣＯ）を、前記のチャネル・スペクトルから前記のチ ャネルの推定値を確立するように制御する、制御回路（ＣＣ）と を含む、推定装置。 １６．前記の基準信号が一定傾斜（−μ）の周波数を有し、前記の制御装置（Ｃ Ｃ）が前記の局部発振器（ＶＣＯ）を制御し、それによって基準信号の周波数と は反対の傾斜（μ）の周波数を生成し、チャネルの最短経路ｔ_oを通じてこの信 号の受信を開始し、前記のチャネル・スペクトルが一組の線を有し、その各々が その周波数ｒ_iと振幅ｈ_iによって識別され、特定の線が一つの経路ｔ_iに対応し 、その経路の長さに関係する周波数を有し、前記の制御回路は、（ｎ＋１）本の 個別経路を考慮す る場合、０とｎの間のｉのすべての値について、各経路ｔ_iを、対応する線の振 幅ｈ_iに比例するその寄与によって、また値（ｒ_i−ｒ_o）／μを有するその時間 遅延τ_iによって特徴づけることによって、推定を行うことを特徴とする、請求 の範囲第１５項に記載の推定装置。 １７．請求の範囲第４項に記載の信号パケットを受信するのに適した無線電話設 備の端末であって、ＦＣＣＨｄバーストとも呼ばれるこの種のパケットを受信す る際に、 ・ 直角位相にある受信機の二つのチャネル（Ｉ）及び（Ｑ）において、ｔが 「時間」変数であるとして、後続の計算を行うのに十分な数Ｎのサンプルを獲得 し（１７、１８）、これらのサンプルｓ_I（ｔ）及びｓ_Q（ｔ）を記憶する（２２ 、２３）手段と、 ・ ｋＴが「時間」変数を表す（離散表示）として様々な積ｓ_I（ｋＴ）・ｓ_Q （ｋＴ）を演算して（２４）記憶する（２５）手段と、 ・ こうして得られた積の各々から最高周波数成分を除去するために、低域デ ィジタル濾過を行う（２６）手段と、 ・ 次いで、前記の獲得の瞬間に直角位相にある二つのチャ ネル（Ｉ、Ｑ）における瞬時周波数の差（ｆτ）を決定するために、こうして得 られた濾過された信号（２７）のスペクトル分析（２８）を行う手段と、 ・ 発信された信号バーストの終りに、前記のＦＣＣＨｄバースト（１０）の 継続時間（Ｔ_B）、並びに瞬時周波数（ｆ_I）と（ｆ_Q）を知り、ｆτがスペクト ル分析によって決定され、ｆ_Iはｆ_Qより大きいと想定して、ＦＣＣＨｄバースト の開始時と前記の獲得の開始時との間の時間差（τ）を、式 によって計算（３２）する手段と、 ・ 次に端末を、このＦＣＣＨｄバーストの既知の開始時に同調させる手段と を含むことを特徴とする端末。 １８．・ サンプルを記憶することによって直角位相にある受信機の二つのチャ ネルの一つの上で完全ＦＣＣＨｄバーストを獲得することにより（第９図の２２ 、第１０図の２３）、ドップラー偏移（ｄ）の絶対値を決定し、次いで必要であ れば、このようにして記憶されたドップラー偏移（ｄ）の影響を受ける この信号を処理して（３５〜３９、６３〜６８）、その位相項（ψ）が加えられ た余弦項または正弦項（２πｄｔ）のみを保持し、最後に、こうして得られた信 号のスペクトル分析（６９）を実施して、それから前記のドップラー偏移（ｄ） の値を導き出す手段と、 ・ 例えば少なくとも１秒から数秒程度までの十分に長い連続間隔で、二つの ドップラー偏移（ｄ１）及び（ｄ２）を同様に計算することによって、このドッ プラー偏移（ｄ）の符号を決定し、これら二つの偏移の絶対値の差（｜ｄ２｜− ｜ｄ１｜）を計算（４１、４２）して、これから前記のドップラー偏移（ｄ）の 変更方向を、したがってその符号を導き出す手段と を含むことを特徴とする、請求の範囲第１７項に記載の端末。 １９．衛星から受信した情報信号（４３、４４、４５）を復調（４６、５１、５ ２）するために、復調用の通常の固定周波数（ｆｏ）ではなく、この周波数（ｆ ｏ）にドップラー周波数偏位（ｄ）の値を加えたものに等しい周波数の局部発振 器（４８）を利用して前記ドップラー周波数偏位（ｄ）を補償する手段を含むこ とを特徴とする、請求の範囲第１８項に記載の端末。 ２０．衛星移動の全継続時間にわたって実時間でドップラー偏 移を補償するために、復調局部発振器（４８）の制御入力側（４９）に加えるべ きドップラー補正（ｄ）を生成するために、問題の衛星の既知の偏移とドップラ ー偏移（ｄ）の少数の測定値に従って、ドップラー偏移（ｄ）を自動的に追跡す るための論理装置（５４）による実時間補正を端末内で実施することを特徴とす る、請求の範囲第１９項に記載の端末。 ２１．・ ドップラー偏移（ｄ）を自動的に追跡するための論理装置（５４）が 、各衛星の様々な最大仰角についての既知のドップラー偏移の時間変化の表（５ ７）を記憶するメモリ（５６）を含むこと、 ・ 端末が、一連の限定されたドップラー偏移測定値を生成して、揮発性メモ リ（５８、５９）中に記憶し、これらの測定値を論理装置（６０）中の前記の表 （５７）に予め記憶されたデータと比較して、この時に使用すべきドップラー偏 移変化曲線を決定すること、及び ・ 他の計算ブロック（６１）が、ドップラー偏移補正電圧を予測して復調局 部発振器（４８）に加える（４９）こと を特徴とする、請求の範囲第２０項に記載の端末。 ２２．請求の範囲第１項から第４項のいずれか一項に記載の信 号パケットを発信する手段を含むことを特徴とする無線設備の基地局。