JPH118611A - 移動ユーザへ放送するための通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャンネル（３６）を経て有効到達領域（１
８）内のユーザに放送するための通信システム（１０）
を提供する。 【解決手段】 通信システム（１０）は、エラー修正エ
ンコーダ（３０）及び重み付け型インターリーバ（３
２）を有する送信器（１２）を備えている。エラー修正
エンコーダ（３０）は、データビットを受け取る第１入
力と、第１出力を含む。エラー修正エンコーダ（３０）
は、その入力で受け取られた各データビットをエンコー
ダレートで拡張する。重み付け型インターリーバ（３
２）は、拡張されたデータビットを受け取る第２入力
と、第２出力とを含む。重み付け型インターリーバ（３
２）は、拡張されたデータビットを非均一な遅延分布で
インターリーブするために最小遅延と最大遅延との間の
非均一な遅延分布を有する。又、通信システム（１０）
は、送信チャンネルの時間及び空間依存性の統計学的情
報に一致された重み付け型リンク限界も使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、通信シス
テムに係り、より詳細には、移動ユーザへ放送するため
の通信システムに係る。

【０００２】

【従来の技術】移動ユーザへ情報が放送される通信シス
テムの場合に、このようなシステムにおける重要な挑戦
は、移動伝播に関連した信号の質低下作用を克服するこ
とである。移動ユーザは、物理的な障害物（即ち、ビ
ル、木、地形等）による減衰や、多経路及び障害作用を
含む経時変化環境を受ける。これらの作用を克服する１
つの方法は、多経路のない及び障害のない環境において
クリアな視線（ＣＬＯＳ）の動作に必要な電力を越えて
送信電力を高めることである。しかしながら、多量の付
加的な送信電力がしばしば要求されるために、これは、
実際的な通信システムに対して常に実現できるわけでは
ない。これは、移動ユーザへ放送する衛星をベースとす
る通信システムに特に関連している。衛星をベースとす
るシステムは地上をベースとするシステムよりも仰角が
大きいので一般に障害物は少ないが、衛星をベースとす
るシステムでは、特に有効到達領域の外縁エリアにおい
て信号減衰作用を克服するに充分な電力を送信すること
が困難である。

【０００３】又、通信システムは、容量効率の良いこと
が次第に期待され、そして多数の種々の形式のデジタル
通信チャンネルに大きな要求が現在課せられている。こ
れら通信チャンネルの多くでは、送信ビットシーケンス
内の比較的短い時間周期で注目される物理的な障害物に
より比較的多量のビットエラーが生じることがある。こ
のように発生するエラーを一般にバーストエラーと称
し、従って、このような通信チャンネル、特に移動通信
チャンネルを一般にバースト性又はフェージングチャン
ネルと称する。

【０００４】従って、移動伝播環境で動作する通信シス
テムは、時間及び空間の両方に依存する。従って、従来
の通信システムは、時間及び空間的に変化する移動伝播
環境に対処するために、コード化、インターリーブ動
作、及びクリアな視線のリンク限界を使用することがで
きる。このような技術は、この環境においてある程度は
有効であるが、現在のやり方は、使用可能な電力、帯域
巾、及び受信器のメモリのような受信器のリソースをい
かに利用するかについてあまり効率的ではない。

【０００５】バースト性又はフェージングチャンネルを
経て動作する通信システムのための従来のコード化方法
は、通信システムをより信頼性のあるものにするため
に、ある形態のインターリーブ動作をしばしば使用す
る。この技術で良く知られたように、インターリーブ動
作は、ビットエラーが相関せず且つ互いに分離されるよ
うにバーストエラーの影響を時間的に分散するよう試み
る。エラービットのこの再配置は、エンコード及びデコ
ード通信システムに関連してエラービットを処理できる
ようにそれらを分離する傾向がある。畳み込み又はブロ
ックデコーダは、質低下又は消去される入力ビットのあ
る部分（デコーダの消去スレッシュホールドとして知ら
れた）まで許容しながらも、ビットエラー確率で測定し
て受け入れられる性能を与えることができる。従って、
従来のインターリーバの目的は、デコーダの消去スレッ
シュホールドを越える確率を減少することである。

【０００６】従来の均一インターリーバは、インターリ
ーバの最小遅延から最大遅延又は長さまでのインターバ
ルにわたって確率的に均一な入力／出力遅延分布を有す
る。従来の均一インターリーバの性能を最適化するとき
に、インターリーバに伴う唯一の重要な妥協点は、その
遅延又は長さである。フェージング確率が非相関状態と
なるところの分離時間として一般に定義されるチャンネ
ルの相関時間よりインターリーバが相当に長い場合に
は、インターリーバの出力におけるバーストエラーの確
率が低くなる。従って、インターリーバの最大遅延又は
長さは、一般に、チャンネルのフェージング相関時間に
関係している。均一インターリーバは、特定のチャンネ
ルに対して必ずしも最適化されないが、最大遅延又は長
さがチャンネルのフェージング相関時間よりも相当に大
きく選択されるときには一般的に有効である。

【０００７】又、コード化パラメータは、一般的に、イ
ンターリーバ／デインターリーバが時間に伴うフェージ
ング事象を完全に相関解除するよう管理するという仮定
に基づいて選択される。しかしながら、実際には、共通
の移動フェージングチャンネルを充分に相関解除するに
必要な均一インターリーバの長さは、不当に長いものと
なる。これは、受信器に過剰なメモリ要求を課すると共
に、収集ブロセスを低速化する付加的な欠点をもたら
す。フェード相関時間が更に長くなるにつれて、フェー
ド情報の充分な相関解除を与えるに充分な遅延又は長さ
の均一なインターリーバを形成することは一般的に不可
能となる。遅延又はインターリーバ長さが大きい状態で
は、データ収集の遅延も更に長くなる。このような情報
遅延は、特に両方向移動音声通信においてリアルタイム
信号の質を低下させる。従って、長い均一なインターリ
ーバは、高速収集を必要とする移動通信システムにはあ
まり適していない。更に、ある既存のシステムに使用さ
れる簡単なデータ再送信は、チャンネルのバーストエラ
ーを取り扱うための効率的な手段ではない。

【０００８】リンク限界に関する限り、ある従来のシス
テムは、リンク限界を主たるフェード緩和手段として使
用している。これは、概念的には有効であるが、送信電
力リソースの利用が著しく非効率的であり、実際に、多
くのシステムは、このような過大な送信電力を与えるこ
とができない。たとえリンク限界がコード化／インター
リーブ動作と結合された場合でも、しばしば、システム
は、有効到達領域にわたり単一の最小リンク限界に対し
て設計される。これは、通常、有効到達領域に対する最
悪の伝播統計学的情報に基づく。実際のリンク限界は、
丁度、最小のリンク限界でその領域をカバーするのに使
用される標準的な送信及び受信アンテナ利得から得られ
るものである。リンク限界を地理的に変化する伝播環境
に一致させる努力はなされておらず、従って、これは、
必要としない領域に過剰なリンク限界を生じると共に、
最も必要とする領域に丁度充分な程度のリンク限界を生
じることがしばしばある。このため、このような使用
は、使用可能な電力を割り当てる非効率的な手段であ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、移動ユーザへ
放送するための通信システムであって、コード化／イン
ターリーブの構造と、伝播環境の時間及び空間依存性に
一致するように特に設計されたリンク限界とを有し、上
記欠点を被らないような通信システムが要望される。こ
れは、次いで、電力、帯域巾及び受信器リソースを効率
的に使用して移動環境に優れた性能をもたらし；デイン
ターリーバの出力ビット間の予想される相関を最小に
し；データ収集時間を増大し；リアルタイム信号の質を
高め；平均消去部分がデコーダのスレッシュホールドを
越える確率を減少し；均一インターリーバの遅延の制約
を排除し；インターリーバの長さ及び形状と、エンコー
ダのレートを、チャンネル相関統計学的情報に一致さ
せ；移動ユーザの信号伝播特性に対して特に設計された
通信システム全体を形成し；電力効率の良いやり方で遮
断（ｏｕｔａｇｅ）を最小にし；移動ユーザへの信頼性
のある通信を与え；そして移動ユーザが伝播環境におけ
る領域変化に対抗して動作するように有効到達領域にわ
たりシステムリンク限界を意図的に重み付けする。それ
故、本発明の目的は、移動ユーザへ放送するためのこの
ような通信システムを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、有効到
達領域内の移動ユーザへ放送するための通信システムが
提供される。この通信システムは、エラー修正エンコー
ダ及び重み付け型インターリーバと、最適な性能を与え
るために時間及び空間的に依存するチャンネルフェード
統計学的情報に特に一致するよう設計されたリンク限界
構造体とを使用する。これは、基本的に、送信チャンネ
ルのための時間的なチャンネル相関関数を決定しそして
このチャンネル相関関数に基づいて非均一インターリー
バの遅延分布を決定し、更に、最適なエンコーダレート
及びリンク限界構造体を決定することにより達成され
る。

【００１１】１つの好ましい実施形態では、有効到達領
域内の移動ユーザへチャンネルを経て放送するための通
信システムは、送信器を備えている。この送信器は、エ
ラー修正エンコーダ及び重み付け型のインターリーバを
含む。エラー修正エンコーダは、データビットを受け取
る第１入力と、第１出力とを含む。エラー修正エンコー
ダは、その入力で受け取った各データビットをエンコー
ダレートで拡張する。重み付け型インターリーバは、そ
の拡張されたデータビットを受け取る第２入力と、第２
出力とを有する。重み付け型インターリーバは、最小遅
延と最大遅延との間の非均一遅延分布を使用して、上記
拡張されたデータビットを非均一の遅延分布インターリ
ーブする。本発明の使用は、有効到達領域内のユーザへ
チャンネルを経て放送するための通信システムを提供す
る。その結果、現在の通信システムに関連した上記欠点
は実質的に低減され又は排除される。本発明の他の効果
は、添付図面を参照した以下の詳細な説明により当業者
に明らかとなろう。

【００１２】

【発明の実施の形態】移動ユーザに放送するための通信
システムに関する好ましい実施形態の以下の説明は、単
なる例示に過ぎず、本発明或いはその応用又は使用を何
ら限定するものではない。更に、本発明は、移動ユーザ
に関連して以下に詳細に説明するが、他のユーザによっ
てもこの通信システムを使用できることが当業者に明ら
かであろう。図１には、システム環境内の移動ユーザへ
放送するための通信システム１０が示されている。この
通信システム１０は、地上ステーション１２と、中継衛
星１４と、有効到達領域１８内の移動受信器１６とを備
えている。地上ステーション１２は、データ又は通信信
号、例えば音声を中継衛星１４まで送信する。中継衛星
１４は、地上ステーション１２からの通信信号をアンテ
ナ２０を経て有効到達領域１８へ再送信又は放送する。
有効到達領域１８内で動作する移動受信器１６は、アン
テナ２２を経てこの通信信号を受信する。アンテナ２０
及びアンテナ２２は、以下に詳細に述べる重み付け型の
リンク限界技術を使用して、リンク限界を地理的に変化
する伝播環境に一致させる。移動受信器１６は、有効到
達エリア１８の全体にわたる種々の領域に配置すること
ができ、例えば、自動車２４、トラック２６又はハンド
ヘルドユニット２８に配置することができる。

【００１３】図２は、本発明の第１の好ましい実施形態
による通信システム１０の詳細なブロック図である。こ
のブロック図に詳細に示すたように、地上ステーション
又は送信器１２は、衛星１４と通信し、衛星は、アンテ
ナ２０を経て移動受信器１６へ通信信号を再送信し、そ
して受信器は、アンテナ２２を経て情報を受信する。地
上ステーション又は送信器１２は、エラー修正エンコー
ダ３０と、重み付け型即ち非均一なインターリーバ３２
と、変調器３４とを含み、この変調器は、衛星送信チャ
ンネル又はリンク３６を経て移動受信器１６へ通信信号
を転送する。移動受信器１６は、復調器３８と、重み付
け型デインターリーバ４０と、デコーダ４２とを含む。

【００１４】移動通信システム１０のデジタル情報又は
データビット、通常は、音声データは、エラー修正エン
コーダ３０へ送られる。エラー修正エンコーダ３０は、
エラー修正コード化を使用して、このエンコーダを経て
送られるデータビットをエンコーダレートで拡張する従
来のエラー修正エンコーダ３０である。換言すれば、１
／４レートのエンコーダ３０が選択されたとすれば、エ
ンコーダ３０を通る各ビットは、４つの冗長ビット又は
コードビットに拡張される。この拡張されたコードビッ
トは、次いで、重み付け型インターリーバ３２へ送られ
る。

【００１５】重み付け型インターリーバ３２は、拡張さ
れたデータビットを最小遅延と最大遅延との間で時間的
にランダムに即ち非均一に分配し、チャンネル３６のフ
ェージング統計学的情報に関して最適な非相関を与え
る。換言すれば、インターリーバ３２は、拡張されたデ
ータビットを最小遅延から最大遅延までの非均一な確率
分布に基づいて擬似ランダムにルート指定する。重み付
け型インターリーバ３２及び重み付け型デインターリー
バ４０は、参考としてここに援用する本発明と同時に出
願されたスコットアダムステフェンス、テレンスレイモ
ンドスミグラ及びドナルドレイマーチンを発明者とする
「相関チャンネルコード化のための重み付け型インター
リーブ方法（ＷＥＩＧＨＴＥＤ ＩＮＴＥＲＬＥＡＶＩ
ＮＧ ＦＯＲ ＣＯＲＲＥＬＡＴＥＤ ＣＨＡＮＮＥＬ
ＣＯＤＩＮＧ）」と題する米国特許出願（ＴＲＷドケ
ット番号３５−０００５）に開示されている。エンコー
ダ３０及び重み付け型インターリーバ３２のパラメータ
は、どちらも、チャンネル３６のフェージング統計学的
情報に一致するように相補的に選択される。従って、エ
ンコーダ３０は、エラー修正能力を発揮し、そしてイン
ターリーバ３２及びデインターリーバ４０は、デコーダ
４２が取り扱わねばならないフェージング統計学的情報
を非相関にする。エラー修正エンコーダ３０は、デコー
ダ４２が、重み付け型デインターリーバ４０の出力に見
られるチャンネル３６のフェージング統計学的情報を首
尾良く許容できるに充分なエラー修正能力を与えるよう
に選択される。

【００１６】従って、従来のエラー修正エンコーダ３０
と重み付け型即ち非均一なインターリーバ３２との組合
せは、エンコードレート及び非均一なインターリーバの
遅延分布ρ（τ）がチャンネル３６の統計学的情報に独
特に一致されて優れた性能を発揮するように選択され
る。チャンネル３６のチャンネル相関関数Ｒを決定する
ことにより、重み付け型の非均一なインターリーバ３２
の長さ及び形状は、デインターリーバ４０からの予想さ
れるフェード相関を最小にするように決定することがで
きる。コード化パラメータは、次いで、デインターリー
バ４０により処理されるチャンネルフェージング統計学
的情報から生じるエラー分布を充分に修正できるように
選択される。更に、経路の整列が生じるようにエンコー
ダ３０をインターリーバ３２に一致させることが好まし
い。より詳細には、選択されたエンコーダレートが１／
４である場合には、各ビット入力が４つの冗長ビット又
はコードビット出力を発生する。従って、インターリー
バ３２は、以下に詳細に述べるように、４つの内部経路
又はブランチを有するのが望ましい。

【００１７】重み付け型インターリーバ３２からの拡張
されそしてインターリーブされたデータビットは、次い
で、変調器３４に送られる。この変調器３４は、ＰＳ
Ｋ、ＦＳＫ、ＱＡＭ等の一般の技術を用いる従来の変調
器である。システムが多数のチャンネルをサポートする
場合には、ＴＤＭ、ＣＤＭ、ＦＤＭ等を用いてチャンネ
ル化を行うことができる。変調器３４は、デジタルデー
タビットを取り上げ、そしてそのデータビットを、選択
された特定の信号フォーマットで搬送波信号上に変調す
る。変調器３４から、地上ステーション又は送信器１２
は、合成ＲＦ通信信号を中継衛星１４へ送信する。

【００１８】衛星１４は、アンテナ２０からの通信信号
を有効到達領域１８へ再送信又は放送する。移動環境の
性能は、局地的な地理的特徴に大きく依存するので、多
数の高層ビルディングや木が存在するエリアでは、平坦
で開けたエリアよりも、優れた移動通信リンク３６を得
ることが非常に困難となる。更に、衛星／移動リンクで
は、自動車２４に関して示されたように衛星への仰角が
高い領域の方が、ハンドヘルド受信器２８に関して示さ
れた仰角の浅い領域より、障害物が遙かに少ない。例え
ば、有効到達領域１８の第１の特定の従属位置又はエリ
アでは、衛星への仰角が高く、障害物又はフェージング
の機会をほとんど生じないが、仰角がもっと浅い有効到
達領域１８の第２の位置又は場所は、障害物又はフェー
ジングの機会をより多く生じる。更に、有効到達領域１
８の外縁エリアは、これらエリアにおける電力のロール
オフのために、通常は、信号対雑音比（ＳＮＲ）が小さ
くなる。

【００１９】これらの作用を補償する手段として、通信
システム１０は、有効到達領域１８内の全てのユーザに
対する性能を等化しそして最大にするように有効到達領
域１８にわたりリンク限界を意図的に重み付けすること
により、使用可能な送信電力を効率的且つ有効に利用す
る独特の方法を使用する。これは、地理的に依存するか
又は時間及び空間的に依存する伝播作用に対応するよう
に送信及び受信アンテナのパターンを整形することによ
り本質的に達成される。衛星／移動通信システム１０で
は、衛星１４の送信アンテナ２０は、仰角の低いエリ
ア、都市エリア、山岳エリア等に高い利得を与えるよう
に整形される。同様に、移動アンテナ２２は、仰角の低
いところに高い利得を与えるか、又は動作する見込みの
高い仰角の範囲に対して利得を特に最大にすることがで
きる。換言すれば、有効到達領域１８の全体にわたる種
々の位置のリンク限界は、有効到達領域１８の全体にわ
たり性能メトリックで測定される受信器１６の質又は性
能が実質的に同じになるようにアンテナ利得により調整
される。

【００２０】例えば、移動受信器１６は、クリアな視線
（ＣＬＯＳ）状態のもとで目標とするビットエラーレー
ト（ＢＥＲ）又は性能メトリックに合致するためにある
信号対雑音比（ＳＮＲ）（ｄＢ）を必要とする。有効到
達領域１８が、その全体を形成する多数の個別のエリア
に分割され、そして受信器１６のＳＮＲ及びＢＥＲが各
エリアにおいて監視される場合に、有効到達領域１８の
全体にわたって受信器１６の実質的に同様の性能を得る
ためには、ＳＮＲ（ｄＢ）又はリンク限界が各エリアに
おいて一般的に異なることが必要とされ、この場合、性
能は、ＢＥＲが目標ＢＥＲより何％良好かで定義され
る。従って、リンク限界は、ＣＬＯＳ状態のもとで目標
ＢＥＲに合致するに必要な値を越えて要求される過剰な
又は付加的なＳＮＲであると考えられる。この過剰なＣ
ＬＯＳリンク限界は、地理的に依存する伝播環境の非理
想的ファクタに対抗する手段を形成する。従って、有効
到達領域１８全体にわたるリンク限界は、その領域１８
全体にわたり受信器１６の同様の性能を生じるように意
図的に重み付けされる。これらの作用を補償するための
方法又は段階について更に詳細に説明する。

【００２１】放送される通信信号は、移動受信器１６の
アンテナ２２により受信され、そして復調器３８に送ら
れる。復調器３８は、使用される信号フォーマットに適
した従来の復調器である。復調器３８は、搬送波信号を
剥離即ち除去し、そしてＲＦ通信信号をデジタルデータ
ビットに変換して戻し、これらビットは、この点におい
ては、ソフト判断の形態にある。又、受信電力レベル、
受信信号対雑音比（ＳＮＲ）、追跡ルーブ統計学的情報
等を測定するように復調器３８を構成することにより、
フェージング（即ち、信号電力ロス）の周期も検出され
る。復調器３８は、これがフェージングの周期を検出す
るので、フェージング周期中に信号をナル化する（即
ち、強制的にゼロ又は接地にする）。というのは、一般
的に信号にノイズがあるからである。或いは又、復調器
３８は、復調器３８からのソフト判断を遮断マーカーと
共に転送することによりフェージング周期中に転送され
るデータビットにフラグを立ててもよい。換言すれば、
ソフト判断は、パケット又はワードで編成又は構成さ
れ、パケット又はワード内のフラグは、その時間中に受
け取った信号を無視しなければならないことを示す。フ
ラグは、デコーダ４２によって後で読み取られ、これに
より、デコーダ４２は、ソフト判断を無視すべきことを
知り、又はビタビデコーダ４２が使用される場合には、
ソフト判断をナル化すべきことを知る。

【００２２】重み付け型デインターリーバ４０は、重み
付け型インターリーバ３２とは相補的に動作して、デー
タビット流をシャフル解除し、これにより、重み付け型
インターリーバ３２で受け取った実質的に同様のデータ
ビット流においてデータビットを転送する。更に、フラ
グの立ったソフト判断がバケット又はワードで転送され
るので、ヘッダ情報は、各パケットにおいてソフト判断
と時間整列されたままとなり、データビット又はソフト
判断が重み付け型デインターリーバ４０を通過するとき
に失われたりシャフルされたりすることはない。重み付
け型デインターリーバ４０から、デインターリーブされ
た拡張されたデータビット又はソフト判断流は、デコー
ダ４２へと送られ、そしてこのデコーダは、デインター
リーバのソフト判断流をデコードし、エラー修正エンコ
ーダ３０に送られた実質的に同じ情報又はデータビット
を回復する。

【００２３】図３ないし５を参照し、重み付け型インタ
ーリーバ３２と、重み付け型デインターリーバ４０と、
これら重み付け型インターリーバ３２及び重み付け型デ
インターリーバ４０の長さ及び形状を決定する方法につ
いて以下に詳細に説明する。特に図３を参照して、重み
付け型インターリーバ３２及び重み付け型デインターリ
ーバ４０は、変調器３４をもつ重み付け型インターリー
ブシステム４４として説明し、そして復調器３８及びチ
ャンネル３６は、単に、チャンネル変調器／復調器４６
と称する。

【００２４】重み付けインターリーバ３２は、入力５０
と、第１出力（ｆ_Ｅ）５２と、第２出力（１−２ｆ_Ｅ）
５４と、第３出力（ｆ_Ｅ）５６とを有する擬似ランダム
デマルチプレクサ４８を含む。この擬似ランダムデマル
チプレクサ４８は、入力５０において入力データビット
を受け取り、そしてその入力データビットを第１出力５
２、第２出力５４及び第３出力５６へ擬似ランダムに分
配する。入力データビットは、非均一な確率分布に基づ
いて３つの出力５２、５４及び５６へ擬似ランダムに分
配され又はルート指定される。特に、第１出力５２は、
平均で、入力テータビットの約２５％を受け取り、第２
出力５４は、約５０％を受け取り、そして第３出力５６
は、約２５％を受け取る。換言すれば、以下に述べるあ
るパラメータ選択をしたときには、入力データビットが
第１出力５２及び第３出力５６へ分配又はルート指定さ
れるのは、１：４の確率であり、そして入力データビッ
トが第２出力５４へ分配又はルート指定されるのは、
１：２の確率である。

【００２５】このように、入力データビットは、入力５
０において第１ビットレートで受け取られ、そして第１
ビットレートの一部分であるビットレートを各々有する
出力５２、５４及ひ６６に分配される。例えば、１００
個の入力データビットが入力５０に受け取られると仮定
すれば、平均で、出力５２がこれらビットの約２５をラ
ンダムに転送し、出力５４がこれらビットの約５０をラ
ンダムに転送し、そして出力５６がこれらビットの約２
５をランダムに転送する。それ故、出力５２はビット１
−１０を転送し、出力５４は、次いで、ビット１１−２
３を転送し、出力５２は、次いで、ビット２４−２８を
転送し、出力５６は、次いで、ビット２９−３４を転送
し、等々となって、１００個のビットが上記の非均一の
確率分布で出力へ擬似ランダムに即ち非均一に分配され
る。

【００２６】重み付け型インターリーバ３２は、更に、
第１ブランチ５８と、第２ブランチ６０と、第３ブラン
チ６２とを含む。第１ブランチ５８は、第１出力５２に
接続され又はそれと通信し、第２ブランチ６０は、第２
出力５４に接続され又はそれと通信し、そして第３ブラ
ンチ６２は、第３出力５６に接続され又はそれと通信す
る。第１ブランチ５８は、本質的に、この第１ブランチ
５８を通してルート指定されるデータビットに実質的に
遅延を与えないワイヤである。第２ブランチ６０は、最
大遅延又は長さがτ_ｍａｘの従来の均一インターリーバ
６４を含む。この均一インターリーバ６４は、ブロック
又は畳み込みインターリーバのような従来の均一インタ
ーリーバである。従って、均一インターリーバ６４は、
これにルート指定される入力データビットを、従来のイ
ンターリーバと同様に、最小遅延から最大遅延まで（即
ち、０からτ_ｍａｘまで）確率的に均一に送信する。こ
のような従来のインターリーバの例が、参考としてここ
に取り上げる米国特許第５，４８３，５４１号に開示さ
れている。第３ブランチ６２は、τ_ｍａｘの最大遅延６
６を含み、これは、従来のバッファ又はシフトレジスタ
の使用により実施できる。従って、第１ブランチ５８
は、０秒の最小遅延を与え、第３のブランチ６２は、τ
_ｍａｘの最大遅延６６を与え、そして第２ブランチ６０
は、最小遅延から最大遅延まで（即ち、０からτ_ｍａｘ
まで）確率的に均一に分布された遅延を均一インターリ
ーバ６４から与える。

【００２７】第１、第２及び第３ブランチ５８−６２か
らのインターリーブされたデータビットは、次いで、擬
似ランダムマルチプレクサ６８へ送られる。この擬似ラ
ンダムマルチプレクサ６８は、第１入力７０と、第２入
力７２と、第３入力７４とを含み、これらは、各々、第
１ブランチ５８、第２ブランチ６０及び第３ブランチ６
２に接続され又は通信する。擬似ランダムマルチプレク
サ６８は、３つの入力７０−７４からインターリーブさ
れたデータビットを受け取り、そしてそれらを単一のイ
ンターリーブされたデータビット流へと合成し、これ
は、出力７６から放出される。出力７６からのインター
リーブされたデータビットは、衛星１４と移動受信器１
６との間のＲＦチャンネルリンク３６であるチャンネル
変調器／復調器４６へ送られる。擬似ランダムマルチプ
レクサ６８は、入力７０−７４で受け取った入力データ
ビットを、それらが擬似ランダムデマルチプレクサ４８
で分離されたのと同様に合成するように構成される。従
って、擬似ランダムデマルチプレクサ４８及び擬似ラン
ダムマルチプレクサ６８は、同じ擬似ランダムアルゴリ
ズムをもつように構成される。これは、入力データビッ
ト流がデマルチプレクサ４８でランダムに分布された仕
方に一致するように出力７６の単一データビット流がイ
ンターリーブされることを保証する。

【００２８】チャンネル変調器／復調器４６から、イン
ターリーブされたデータビットは、相補的な重み付けデ
インターリーバ４０に送られる。この重み付けデインタ
ーリーバ４０は、インターリーブされたデータビットを
入力８０に受け取る擬似ランダムデマルチプレクサ７８
を備えている。この擬似ランダムデマルチプレクサ７８
は、第１出力８２と、第２出力８４と、第３出力８６と
を含む。入力８０に受け取られたインターリーブされた
データビットは、擬似ランダムデマルチプレクサ４８と
同様に、出力８２、８４及び８６から擬似ランダムに分
配され又は放出される。換言すれば、インターリーブさ
れたデータビットは、入力データビットが擬似ランダム
デマルチプレクサ４８から分配されたのと同じ仕方で擬
似ランダムデマルチプレクサ７８から分配され又は放出
される。

【００２９】又、重み付けデインターリーバ４０は、第
１出力８２、第２出力８４及び第３出力８６に各々接続
されるか又はそれと通信する第１ブランチ８８、第２ブ
ランチ９０及び第３ブランチ９２も含む。第１ブランチ
８８、第２ブランチ９０及び第３ブランチ９２は、第１
ブランチ５８、第２ブランチ６０及び第３ブランチ６２
と相補的に即ち逆に配置される。このブランチの相補的
な向きは、インターリーブされたデータビットを、重み
付けインターリーバ３２でインターリーブする前にデー
タビットがあった状態に再構成し又は整列できるように
する。

【００３０】従って、第１ブランチ８８は、τ_ｍａｘの
遅延９４を含み、第２のブランチ９０は、τ_ｍａｘ（即
ち、０秒からτ_ｍａｘまで）の長さ又は最大遅延を有す
る均一デインターリーバ９６を含み、そして第３ブラン
チ９２は、実質的に０秒の最小遅延を有する。ブランチ
８８−９２のデータビット出力は、次いで、擬似ランダ
ムマルチプレクサ９８の第１入力１００、第２入力１０
２及び第３入力１０４に送られる。擬似ランダムマルチ
プレクサ９８は、データビットを、入力５０で受け取っ
たものと同様のデインターリーブされたデータビット流
に再構成する。このデータビット流は、次いで、擬似ラ
ンダムマルチプレクサ９８の出力１０６に付与される。
この場合にも、擬似ランダムマルチプレクサ９８は、デ
マルチプレクサ４８、マルチプレクサ６８及びデマルチ
プレクサ７８と同じ擬似ランダムアルゴリズムを有す
る。

【００３１】重み付けインターリーバ３２及び重み付け
デインターリーバ４０を形成又は構成するために重み付
けインターリーブシステム４４の形状及び長さを決定す
る方法について以下に説明する。重み付けインターリー
バ３２及び重み付けデインターリーバ４０の形状及び長
さは、最適な性能を与えるためにチャンネル３６の相関
統計学的情報に一致される。擬似ランダムマルチプレク
サ９８の出力１０６に接続されるデコーダ４２は、質低
下又は消去される入力ビットのある部分まで許容できる
と共に、ビットエラー確率で測定して、受け入れられる
性能を発揮することができる。この部分は、デコーダの
消去スレッシュホールドと称する。インターリーバの目
的は、この消去スレッシュホールドを越える確率を減少
することである。インターリーバが遅延又は長さτを有
しそしてこの長さτのある部分にわたりバースト又はフ
ェードが生じる場合には、所与のインターリーバ出力ビ
ットの予想される消去確率が丁度この部分となる。デコ
ーダの性能は、単一ビット消去の瞬時確率に依存するだ
けでなく、その処理時間、通常は、少なくとも数ビット
にわたって平均化される予想確率にも依存する。

【００３２】この平均消去確率は、次いで、チャンネル
の統計学的情報と、選択されたインターリーバの長さ及
び形状とに依存する分布確率を有する。この平均消去部
分がデコーダのスレッシュホールドを越える確率を最小
にすることは、第１に、消去部分分布の巾を最小にする
ことと同じである。消去部分分布の巾は、デコーダの平
均時間にわたって消去の平均相関を最小にすることによ
り最小にされる。従って、重み付けインターリーバ３２
の形状は、重み付けデインターリーバ４０の出力ビット
間の予想される相関を最小にするように選択される。

【００３３】分布ρ（τ）から遅延τを擬似ランダムに
選択する一般的なインターリーバについて考える、これ
は、遅延の選択が独立していることを意味する。チャン
ネル３６が時間的なチャンネル相関関数Ｒ（τ、τ’）
と共に欠陥（例えば、ノイズバースト又は信号フェー
ド）を有する場合には、デインターリーバからの２つの
ビット間の予想される相関が次の式で与えられる。 この予想される欠陥の相関を最小にすると、重み付け型
デインターリーバ４０に接続されたデコーダ４２が有効
な情報ビットを正しく発生できる確率を最大にする。従
って、特定のチャンネル３６の最適な性能を発生するよ
うに、重み付け型インターリーブシステム４４の遅延分
布が導出される。

【００３４】通信システム１０の重み付けインターリー
ブシステム４４を実際に実施するためには、重み付けイ
ンターリーブシステム４４のための最大遅延
（τ_ｍａｘ）又は所要メモリ量（Ｍ／Ｂ）のいずれかを
制約する必要がある。選択された制約がインターリーバ
の時間遅延制約である場合には、式１は、次のようにな
る。 但し、インターリーバの時間遅延制約は、τ_ｍａｘであ
る。メモリ制約のインターリーバでは、式１が次の制約
で最小にされる。 の全メモリ量Ｍ（ビット）を情報レートＢ（ビット／
秒）で除算したものに等しい。

【００３５】重み付けインターリーブシステム４４は、
バーストやフェージングやノイズ／欠陥チャンネルを経
て動作する通信システム１０に組み込まれるので、重み
付けインターリーブシステム４４は、このような通信リ
ンク３６を最適化する。良好な近似に対する衛星移動リ
ンクは、クリアな視線にあるか又は阻止されるかのいず
れかであり、これは、既知の２状態マルコフプロセスに
より記述することができる。従って、チャンネル又は移
動リンク３６の対応する相関関数は、次の式で表され
る。 ンターリーブシステム４４は、次の遅延分布関数を用い
て予想されるデインターリーバ出力相関を最小にする。 但し、次の通りである。

【００３６】 トすることにより、０秒の最小遅延及びτ_ｍａｘの最大
遅延を伴う入力データビット（ｆ_Ｅ）の一部分は、１／
４即ち２５％（即ち、出力２２又は２６）となる。これ
は、重み付けデインターリーバ４０を組み込んだ移動受
信器１６が、その受信器１６で受信されるエンコードさ
れたデータビットの１／４即ち２５％に対して０秒のイ
ンターリーブ遅延をもつことができるようにする。この
情報は、デコード動作に直ちに使用でき、そして中程度
のフェード余裕をもつデコーダ４２が送信情報を有効な
ゼロの待ち時間で回復し、増加された即ち高速のデータ
収集時間が与えることができる。

【００３７】要約すれば、重み付けインターリーブシス
テム４４を構成又は形成する方法は次の段階を含む。先
ず、インターリーバからの２つの連続するデータビット
間の予想される相関〈ρ〉が最初に式１により与えられ
る。時間的なチャンネル相関関数Ｒ（τ、τ’）が、次
いで、使用する通信システム１０及びチャンネルリンク
３６に基づいて決定される。重み付けインターリーブシ
ステム４４を実現するために、予想される相関〈ρ〉
（式１）は、式２又は３に示すように、インターリーバ
の最大遅延τ_ｍａｘ又はインターリーバの所要メモリ量
（Ｍ／Ｂ）のいずれかにより制約される。チャンネル相
関関数Ｒ（τ、τ’）（式４）と、最大遅延τ
_ｍａｘ（式２）で制約された予想される相関〈ρ〉（式
１）が与えられると、式５Ａ及び５Ｂを生じるための種
々の高等計算を用いて２つの連続するビット間の相関を
最小にするために、インターリーバ遅延分布ρ（τ）
（式５Ａ及び５Ｂ）が解かれる。

【００３８】式５Ａ及び５Ｂから、重み付けインターリ
ーバ３２を形成又は構成することができる。２状態のマ
ルコフプロセスにより示される衛星−移動チャンネルに
対して、インターリーバ遅延分布ρ（τ）は、次のもの
より成る３つの経路を形成する。 これは、ブランチ５８、６０及び６２より成る重み付け
インターリーバ３２の３つのブランチに対応する。パー
トＡは、０秒の最小遅延又はデルタ遅延をもつビットの
一部分を識別し、これは、第１ブランチ５８に対応す
る。パートＢは、最小遅延から最大遅延までの（即ち０
秒からτ_ｍａｘまでの）均一な確率分布をもつビットの
一部分を識別し、これは、第２ブランチ６０に対応し、
均一インターリーバ６４により実施される。パートＣ
は、最大遅延（即ち、τ_ｍａｘ）をもつビットの一部分
を識別し、これは、遅延τ_ｍａｘ６６で実施される第３
ブランチ６２に対応する。

【００３９】 トすると、０又は最大遅延をもつビットの一部分は、式
５Ｂ（１）ｆ_Ｅを解くことにより１／４即ち２５％とな
る。これは、出力５２及び５６に対して１／４の分布確
率を与え、出力５４に対して半分即ち５０％の確率分布
を残す。或いは又、最 したとすれば、出力５２、５４及び５６からの分布の確
率が相違する。

【００４０】上記の遅延構造は、全てのフェージングチ
ャンネルに対する一般的な解決策ではない。その結果、
重み付けインターリーバを実施する第１の段階は、チャ
ンネル相関を測定することである。次の段階は、適当な
制約で式１を解き、遅延分布ρ（τ）に到達することで
ある。多数の均一なインターリーバを使用して任意のイ
ンターリーバ遅延分布を実施する技術について以下に説
明する。このような方法は、τ＝０からτ＝τ_ｍａｘま
で均一に離間されたＮ個のビン又はサンプルにおいて遅
延をもつ確率を次のように計算する。 但し、Δτは、使用される均一インターリーバの遅延又
は長さに等しく、Ｎは、関数ρ（τ）に対して得られる
ビン又はサンプルの数に等しく、そしてρ_ｉは、τ_ｉと
τ_Ｉ＋Δτとの間に入るインターリーバ遅延ビットの確
率を表している。従って、ρ（τ）のこの近似は、イン
ターリーバ遅延分布ρ（τ）を近似するために図４に示
すように断片的な一定段階を使用する。

【００４１】ステップ即ち長方形１０８の各々は、それ
らの巾にわたって均一な遅延密度を有し、その各々は、
均一インターリーバを用いて実現することができる。図
４に示すρ（τ）の特定形状は、次の仮定に基づいて選
択される。第１に、データビットが移動通信チャンネル
又はリンク３６の障害物、例えば、木によって阻止され
ると仮定すれば、データビットが阻止されたときに、お
そらくまだその障害物を通過するであろうから、その後
の隣接データビットも阻止される確率が高い。従って、
図４に示す関数ρ（τ）に対応するように各連続ビット
をできるだけ大きく分離することが望ましく、この場合
は、最小又は最大遅延へとルート指定する確率が高くな
り、従って、入力データビット間に最大の非相関が与え
られる。電信柱のような隣接する障害物が均一に生じる
経路を乗物２４で走行するときのような他の環境が分か
っている場合には、関数ρ（τ）を正弦波関数の形状に
するのが望ましい。更に、関数ρ（τ）を良好に近似す
るようにＮ個のサンプルを増加することができ、そして
Δτによるサンプルの間隔は、それらが均一であること
を必要としないことに注意されたい。

【００４２】以上のことから、通信システム１０に使用
するための異なる重み付けインターリーブシステム１１
０を図５に示すように構成することができる。この場合
も、この重み付けインターリーブシステム１１０は、重
み付けインターリーバ３２を備え、これは、チャンネル
変調器／復調器４６を経て重み付けデインターリーバ４
０と通信する。重み付けインターリーバ３２は、入力デ
ータビットを受け取るための入力１１４を有する擬似ラ
ンダムデマルチプレクサ１１２を含む。この擬似ランダ
ムデマルチプレクサ１１２は、入力１１４で受け取った
入力データビットをＮ個の出力１１６に確率分布ρ_ｉで
ランダムに分配し又はルート指定する。例えば、８個の
出力１１６があって、図４に示すように８個のステップ
即ち長方形１０８を伴うと仮定すれば、ρ_１及びρ
_８は、長方形１０８の面積に基づき、ρ_４及びρ_５より
も多数の入力データビットを受け取る確率が高くなる。

【００４３】各Ｎ出力１１６は、ブランチ１１８に接続
され、又はそれと通信する。各ブランチ１１８は、遅延
τ_Ｎ１２０と、Δτの長さ又は遅延をもつ均一インター
リーバ１２２とを含む。Ｎが８に等しくそしてΔτが均
一又は１に等しい状態では、τ_ｍａｘも８に等しい。従
って、遅延τ_１は、０秒の遅延となる一方、τ_２は、１
秒の遅延となり、等々となって、各均一インターリーバ
は、Δτ又は１秒の長さ又は遅延をもつことになる。各
ブランチ１１８からのデータビットは、次いで、擬似ラ
ンダムマルチプレクサ１２６のＮ個の入力１２４に付与
される。擬似ランダムマルチプレクサ１２６は、擬似ラ
ンダムデマルチプレクサ１１２が入力データビットを分
離するのと同様に、遅延された入力データビットを合成
し、そしてその合成されたインターリーブされた入力デ
ータビットを出力１２８へ、そしてチャンネル変調器／
復調器４６へ付与する。

【００４４】チャンネル変調器／復調器４６から、イン
ターリーブされたデータビットは、重み付けデインター
リーバ４０の擬似ランダムなデマルチプレクサ１３２の
入力１３０に送られる。擬似ランダムなデマルチプレク
サ１３２は、擬似ランダムデマルチプレクサ１１２と同
じ擬似ランダムパターンに従ってインターリーブされた
データビット流を分離し、そしてそれらをＮ個の出力１
３４に与える。各出力１３４は、相補的なブランチ１３
６と通信し、その各々は、長さ又は遅延Δτを伴う均一
インターリーバ１３８と、重み付けインターリーバ３２
の遅延とは逆の遅延１４０（即ち、τ_Ｎ−τ_１、・・
・）とを有する。逆の遅延を有する相補的なブランチ１
３６は、入力１３０からのインターリーブされたデータ
ビット流をデインターリーブし、これらは、Ｎ個の入力
１４４を有する擬似ランダムマルチプレクサ１４２へ送
られる。又、擬似ランダムマルチプレクサ１４２は、擬
似ランダムデマルチプレクサ１１２がデータビットを分
離するのと同じ形態でデータビットを合成し、デインタ
ーリーブされたデータビット流は、次いで、擬似ランダ
ムマルチプレクサ１４２の出力１４６へ送られ、これ
は、その後、デコーダ４２へ付与される。

【００４５】図６は、伝播環境の領域変化に対抗するよ
うに有効到達領域又はエリア１８にわたりシステムリン
ク限界を意図的に重み付けする方法を示すフローチャー
トである。先ず、ブロック１４８において、通信システ
ム１０のアーキテクチャーに関して決定又は選択がなさ
れる。この決定又は選択は、動作周波数、変調の形式又
はコード化の形式等を決定することを含む。ブロック１
４８から、この方法はステップ２即ちブロック１５０へ
進む。ここで、性能メトリック（即ち、量的な性能）
が、選択された性能パラメータに基づいて決定される。
例えば、選択されるパラメータは、ビットエラー率（Ｂ
ＥＲ）が指定のスレッシュホールドを越える時間の割合
を監視することを含む。性能メトリックが定められる
と、この方法は、ステップ３即ちブロック１５２へ進
む。

【００４６】ブロック１５２において、ブロック１５０
の定められたメトリックについてのシステム性能要求に
関して判断がなされる。換言すれば、Ｘ以上のビットエ
ラー率（ＢＥＲ）が有効到達領域１８のいずれにおいて
も少なくともＹ％の時間維持されねばならない。性能要
求が決定されると、この方法は、ステップ４即ちブロッ
ク１５４へ進む。ブロック１５４において、必要なリン
ク限界を有効到達領域１８における位置の関数として決
定するように性能メトリックをマップするためのモデリ
ング又は性能実験が行われる。換言すれば、有効到達領
域１８内の異なるエリア全体にわたり時間経過に伴う実
際のビットエラー率測定を行って、有効到達領域１８全
体にわたり実質的に均一なＹの値を有するに必要なリン
ク限界をｄＢで決定する。或いは又、モデリングは、実
際のビットエラー率（ＢＥＲ）の測定を行うのではな
く、有効到達領域の種々の位置と、有効到達領域１８の
種々の位置における衛星までの各仰角とに基づいて行う
こともできる。

【００４７】ブロック１５４において必要なリンク限界
が位置の関数として決定されると、この方法は、ステッ
プ５即ちブロック１５６へ進む。ブロック１５６におい
て、既知のアンテナ利得技術を使用して有効到達領域１
８全体にわたり必要なリンク限界を形成する（所望の性
能を改善する）ために、衛星及び移動アンテナパターン
が選択される。衛星１４において、整形されたアンテナ
パターンを形成する１つの手段は、軽量で且つ種々様々
なカバーパターンに適用できるスロット付きの導波管ア
レーアンテナ２０を使用することである。移動アンテナ
２２の場合は、３６０°の方位をカバーする一方、所望
の仰角範囲に利得を集中するための有効な技術がクオド
リフィラー螺旋アンテナである。

【００４８】図７は、第２の好ましい実施形態の通信シ
ステム１５８の詳細なブロック図である。この点におい
て、同様の構造要素を識別するのに同じ参照番号が使用
されている。通信システム１５８は、地上ステーション
１２を備え、これは衛星１４と通信し、この衛星は、ア
ンテナ２０を経て移動受信器１６に通信信号を再放送
し、そしてこの受信器は、そのアンテナ２２を経て情報
を受信する。地上ステーション１２は、第１の信号経路
１６０及び第２の信号経路１６２を含み、そして移動受
信器１６は、第１の信号経路１６４及び第２の信号経路
１６６を含む。付加的な信号経路を使用することもでき
る。地上ステーション１２において、約１．４メガビッ
ト／秒（Ｍｂｐｓ）のデータビットレートを有する音声
データビットのようなデータビットが両方の信号経路１
６０及び１６２に沿って同時に送信される。

【００４９】経路１６０において、音声データビット
は、質の高い圧縮アルゴリズム１６８に適用されて、デ
ジタル音声データビットが１２８キロビット／秒（Ｋｂ
ｐｓ）のレートまで圧縮される。質の高い圧縮アルゴリ
ズム１６８は、本質的に、音声データビットを取り上
げ、そして人間の耳で聞こえない周波数に向けられたデ
ータビットを除去することによりビットを圧縮し、これ
により、余計な情報を除去して、データビットレートを
圧縮及び減少する。経路１６２においては、非圧縮の音
声データビットが質の低い圧縮アルゴリズム１７０に適
用され、このアルゴリズムは、データビットを６４Ｋｂ
ｐｓのレートまで圧縮し、これにより、あまり質の高く
ない音声確認を与える。圧縮アルゴリズム１６８及び１
７０は、ＡＴ＆Ｔ及びＤｏｌｂｙにより供給されるもの
のような従来の音声圧縮アルゴリズムでよい。

【００５０】質の高い圧縮アルゴリズム１６８から、圧
縮されたデータビットは、エラー修正エンコーダ３０Ａ
及び重み付けインターリーバ３２Ａに送られる。質の低
い圧縮アルゴリズム１７０から、更に別の圧縮されたデ
ータビットは、エラー修正エンコーダ３０Ｂ及び重み付
けインターリーバ３２Ｂに送られる。これは、重み付け
インターリーバ３２Ａ及び３２Ｂを経てデータビット流
を同時にインターリーブする二重の経路を与える。重み
付けインターリーバ３２Ａ及び３２Ｂは、両方とも、上
記のようにチャンネル相関関数に一致されるが、その各
々は、オーバーラップする遅延を伴わずに異なる長さ又
は最大遅延を有するのが好ましい。従って、各インター
リーバ３２Ａ及び３２Ｂは、長さτ_ｍａｘだけ相違する
ように制約されるに過ぎない。第１インターリーバ３２
Ａは、第１の最小遅延と第１の最大遅延との間の非均一
なランダム遅延を有し、そして第２のインターリーバ３
２Ｂは、第２の最小遅延と第２の最大遅延との間の非均
一なランダム遅延を有する。又、各エンコーダ３０Ａ及
び３０ｂは、これらのエンコーダに与えられるデータビ
ットレート（即ち、１２８Ｋｂｐｓ又は６４Ｋｂｐｓ）
に基づいて異なるエンコーダレート（即ち、第１エンコ
ーダレート及び第２エンコーダレート）を有する。

【００５１】インターリーバの遅延が長いほど、インタ
ーリーバにより必要とされるメモリが大きくなり、従っ
て、データビットレートが低い場合には、高いビットレ
ートで動作するインターリーバに比して同じメモリ量で
インターリーバの長さを大きくすることができる。例え
ば、両インターリーバ３２Ａと３２Ｂとの間に４ＭＢの
全メモリ量（即ち、各々２ＭＢ）を有すると仮定すれ
ば、２ＭＢは、１２８Ｋｂｐｓにおいて約１５．６２５
秒の平均遅延τ_ｍａｘを与え、そして２ＭＢは、６４Ｋ
ｂｐｓにおいて約３１．２５秒の平均遅延τ_ｍａｘを与
える。それ故、第１の経路１６０は、それが高いデータ
レートを有するので、一般的に、短いインターリーバ長
さを与えるが、高速の収集時間を与える。第２の経路１
６２は、一般的に、低速のデータビットレートを有する
より健全な信号を与えるが、長いインターリーブ時間即
ち遅延を与える。これは、第２の経路１６２が、僅かな
電力及び帯域巾のような僅かなリソースを用いるより健
全な信号と共に、質の低いデータを送信できるようにす
る一方、第１経路１６０からのデータがチャンネルリン
ク３６において実質的に失われた場合に二次的な経路の
利点を与える。

【００５２】重み付けインターリーバ３２Ａ及び３２Ｂ
から、データビットは、マルチプレクサ１７２へ送ら
れ、ＴＤＭＡ技術のもとでの時間マルチプレクスを用い
て個別の信号を単一の出力へと合成する。ＣＤＭＡ又は
ＦＤＭＡのような他のマルチプレクス技術も使用でき
る。マルチプレクサ１７２から、信号は変調器３４に送
られ、データが搬送信号上に変調され、その後、衛星１
４によりアンテナ２０を経て放送される。移動受信器１
６の復調器３８は、アンテナ２２を経て通信信号を受信
し、そしてデータから搬送波信号を剥離し、送信遮断を
識別するために幾つかにフラグが立てられたデータビッ
トをデマルチプレクサ１７４へ送る。デマルチプレクサ
１７４は、データビットをデマルチプレクサして、デイ
ンターリーバ４０Ａ及び４０Ｂとデコーダ４２Ａ及び４
２Ｂとで構成された２つの対応する経路に沿ってデータ
ビットを分離する。経路１６４からの質の高いデータビ
ットと、経路１６６からの質の低いデータビットは、両
方とも、セレクタ１７６に送られ、セレクタは、ハード
ウェアで実施されてもよいし、ソフトウェア及びマイク
ロプロセッサの使用によって実施されてもよい。

【００５３】セレクタ１７６は、各デコーダ４２Ａ及び
４２Ｂから受け取られる信号の質の指示子に基づいてど
の経路からのどのデータビットを使用するかを決定す
る。各テコーダ４２Ａ及ひ４２Ｂは、信号の質の指示子
として使用されてセレクタ１７６へ通されるそのビット
エラー率推定値に基づき、デコーダが動作するのがいか
に困難かを知る。セレクタ１７６は、通常は、経路１６
４からの質の高いデータビットを使用しようとする。し
かしながら、経路１６４からのビットエラー率が受け入
れられない（即ちＢＥＲが設定スレッシュホールドより
高い）場合には、経路１６４からの質の高いデータビッ
トを使用するのは望ましくない。次いで、セレクタ１７
６は、経路１６６からのビットエラー率を質の低いデー
タビットからチェックし、ビットエラー率が設定スレッ
シュホールドより高いかどうか決定する。ビットエラー
率がこのスレッシュホールドより低く、即ち受け入れら
れる場合には、セレクタ１７６は、次いで、経路１６６
からの質の低いデータビットを選択する。

【００５４】選択されたデータビットは、次いで、圧縮
解除アルゴリズム１７８へ送られ、これは、１２８Ｋｂ
ｐｓ又は６４Ｋｂｐｓの両方のデータビットレートで動
作することができる。この圧縮解除アルゴリズム１７８
は、セレクタ１７６によりルート指定される情報のパケ
ットからのヘッダに与えられた情報に基づいていずれか
のレートを選択する。圧縮解除アルゴリズム１７８が選
択されたデータビットに適用されると、音声データビッ
トが回復される。従って、通信システム１５８は、エン
コーダ３０Ａ及び３０Ｂとインターリーバ３２Ａ及び３
２Ｂの相補的な選択に基づき著しい電力又は帯域巾を必
要とせずに、地上ステーション１２及び移動受信器１６
の両方における二重経路を使用することにより、バース
ト性又はフェージングチャンネルに対してより健全なシ
ステムを提供する。

【００５５】以上、本発明の好ましい実施形態を詳細に
説明した。当業者であれば、特許請求の範囲に記載する
本発明の精神及び範囲から逸脱せずに種々の変更や修正
がなされ得ることが容易に明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の通信システム全体を示すブロック図で
ある。

【図２】本発明の第１の好ましい実施形態の詳細なブロ
ック図である。

【図３】図２のインターリーバ／デインターリーバの詳
細なブロック図である。

【図４】インターリーバの遅延分布関数ρ（τ）を表す
グラフである。

【図５】図４の遅延分布関数ρ（τ）からモデリングさ
れた別のインターリーバ／デインターリーバの詳細なブ
ロック図である。

【図６】図２の重み付けされたリンク限界を決定するた
めの段階を示すフローチャートである。

【図７】本発明の第２の好ましい実施形態の詳細なブロ
ック図である。

【符号の説明】

１０ 通信システム １２ 地上ステーション（送信器） １４ 中継衛星 １６ 移動受信器 １８ 有効到達領域 ２０、２２ アンテナ ３０ エラー修正エンコーダ ３２ 重み付け型又は非均一なインターリーバ ３４ 変調器 ３６ 衛星送信チャンネル ３８ 復調器 ４０ 重み付け型デインターリーバ ４２ デコーダ ４４ 重み付け型インターリーブシステム ４６ チャンネル変調器／復調器 ４８ 擬似ランダムデマルチプレクサ ６４ 均一インターリーバ ６８ 擬似ランダムマルチプレクサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 テランス アール スミーグラ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90266 マンハッタン ビーチ ベイヴィ ュー ドライヴ １−２−303 (72)発明者 ドナルド アール マーティン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90277 レドンド ビーチ スーザン ア ベニュー 507

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有効到達領域内のユーザへチャンネルを
   経て放送するための通信システムにおいて、 送信器を備え、この送信器は、 データビットを受け取る第１入力、及び第１出力を有す
   るエラー修正エンコーダであって、上記入力で受け取っ
   た各データビットをエンコーダのレートで拡張するよう
   に動作できるエラー修正エンコーダと、 上記拡張されたデータビットを受け取る第２入力、及び
   第２出力を有する重み付け型インターリーバであって、
   最小遅延と最大遅延との間に非均一な遅延分布を有し、
   上記拡張されたデータビットを上記非均一な遅延分布で
   インターリーブするように動作できる重み付け型インタ
   ーリーバと、を有することを特徴とする通信システム。
2. 【請求項２】 相補的な重み付け型デインターリーバ及
   びデコーダを有する受信器を更に備えた請求項１に記載
   の通信システム。
3. 【請求項３】 有効到達領域においてチャンネルを経て
   通信信号を上記受信器の受信アンテナへ送信するための
   送信アンテナを更に備え、上記有効到達領域の伝播環境
   における領域変化に反作用するように上記有効到達領域
   にわたりリンク限界が意図的に重み付けされる請求項２
   に記載の通信システム。
4. 【請求項４】 上記送信アンテナは、スロット付きの導
   波管アレーアンテナである請求項３に記載の通信システ
   ム。
5. 【請求項５】 上記受信アンテナは、クオドリフィラー
   螺旋アンテナである請求項３に記載の通信システム。
6. 【請求項６】 上記受信器は、更に、受信電力レベル、
   受信の信号対雑音比及び追跡ループ統計学的情報より成
   るグループから選択された特徴の１つを監視することに
   よりチャンネルフェード状態を検出するように動作でき
   る復調器を含む請求項２に記載の通信システム。
7. 【請求項７】 上記復調器は、チャンネルフェード状態
   が検出された場合に受信信号をナル化する請求項６に記
   載の通信システム。
8. 【請求項８】 上記復調器は、チャンネルフェード状態
   が検出された場合に受信信号にフラグを立てる請求項６
   に記載の通信システム。
9. 【請求項９】 上記エラー修正エンコーダ及び上記重み
   付け型インターリーバは、最適な性能を与えるためにチ
   ャンネルのフェード統計学的情報に一致される請求項１
   に記載の通信システム。
10. 【請求項１０】 上記重み付け型インターリーバの長さ
    及び形状は、最適な性能を与えるためにチャンネルのチ
    ャンネル相関関数に一致される請求項１に記載の通信シ
    ステム。
11. 【請求項１１】 上記重み付け型インターリーバの長さ
    及び形状は、フェージング統計学的情報を２段階のマル
    コフプロセスにより記述できるようなチャンネルに一致
    される請求項１０に記載の通信システム。
12. 【請求項１２】 上記受信したデータビットは、上記エ
    ラー修正エンコーダにより受け取られる前に圧縮アルゴ
    リズムに送られる請求項１に記載の通信システム。
13. 【請求項１３】 上記重み付け型インターリーバは、次
    の関数を最小にするように構成された遅延分布を有する
    最大遅延により制限され、 但し、ρ（τ）は、重み付け型インターリーバを通る時
    間遅延の確率密度関数に等しく、そしてＲ（τ、τ’）
    は、信号フェードのチャンネル相関関数に等しい請求項
    １０に記載の通信システム。
14. 【請求項１４】 上記重み付け型インターリーバは、次
    の関数を最小にすることにより遅延分布が決定されるよ
    うにメモリが制限され、 ここで、次の制約があり、 但し、ρ（τ）は、重み付け型インターリーバを通る時
    間遅延の確率密度関数に等しく、そしてＲ（τ、τ’）
    は、信号フェードのチャンネル相関関数に等しい請求項
    １０に記載の通信システム。
15. 【請求項１５】 有効到達領域内のユーザへチャンネル
    を経て放送するための通信システムにおいて、 第１データビットをルート指定するよう動作できる第１
    信号経路及び第２データビットをルート指定するよう動
    作できる第２信号経路を有する送信器を備え、 上記第１信号経路は、第１エンコーダ及び第１インター
    リーバを有し、上記第１エンコーダは、その第１エンコ
    ーダにより受け取られる各第１データビットを第１エン
    コーダレートで拡張するように動作でき、そして上記第
    １インターリーバは、第１の最小遅延と第１の最大遅延
    との間の遅延分布により上記拡張された第１データビッ
    トをインターリーブするように動作でき、そして上記第
    ２信号経路は、第２エンコーダ及び第２インターリーバ
    を有し、上記第２エンコーダは、その第２エンコーダに
    より受け取られる各第２データビットを第２エンコーダ
    レートで拡張するように動作でき、そして上記第２イン
    ターリーバは、第２の最小遅延と第２の最大遅延との間
    の遅延分布により上記拡張された第２データビットをイ
    ンターリーブするように動作でき、上記拡張されそして
    インターリーブされた第１データビット及び第２データ
    ビットは、チャンネルを経て実質的に同時に送信される
    ことを特徴とする通信システム。
16. 【請求項１６】 上記第１データビットは、第１圧縮ア
    ルゴリズムによって圧縮され、そして上記第２データビ
    ットは、第２圧縮アルゴリズムによって圧縮される請求
    項１５に記載の通信システム。
17. 【請求項１７】 上記第１データビットは、圧縮される
    前は、上記第２データビットと実質的に同じであり、上
    記第１圧縮アルゴリズムは、質の高い圧縮アルゴリズム
    であり、そして上記第２圧縮アルゴリズムは、質の低い
    圧縮アルゴリズムである請求項１６に記載の通信システ
    ム。
18. 【請求項１８】 上記第１データビットをルート指定す
    るように動作できる第３信号経路及び上記第２データビ
    ットをルート指定するように動作できる第４信号経路を
    有する受信器を更に備え、上記第３信号経路は、相補的
    な第１デインターリーバ及び第１デコーダを有し、そし
    て上記第４信号経路は、相補的な第２デインターリーバ
    及び第２デコーダを有する請求項１５に記載の通信シス
    テム。
19. 【請求項１９】 上記受信器は、更に、第１データバス
    からの第１の信号の質の指示子及び第２データバスから
    の第２の信号の質の指示子に基づいて、上記第３信号経
    路からの上記第１データビット及び上記第４信号経路か
    らの上記第２データビットのいずれか１つを選択するよ
    うに動作できるセレクタを含む請求項１８に記載の通信
    システム。
20. 【請求項２０】 有効到達領域においてチャンネルを経
    て通信信号を上記受信器の受信アンテナへ送信するため
    の送信アンテナを更に備え、上記有効到達領域の伝播環
    境における領域変化に反作用するように上記有効到達領
    域にわたってリンク限界が意図的に重み付けされる請求
    項１８に記載の通信システム。
21. 【請求項２１】 上記送信アンテナは、スロット付きの
    導波管アレーアンテナであり、そして上記受信アンテナ
    は、クオドリフィラー螺旋アンテナである請求項２０に
    記載の通信システム。
22. 【請求項２２】 上記受信器は、更に、受信電力レベ
    ル、受信信号対雑音比及び追跡ループ統計学的情報より
    成るグループから選択された特徴の１つを監視すること
    によりチャンネルフェード状態を検出するように動作で
    きる復調器を含む請求項１８に記載の通信システム。
23. 【請求項２３】 上記重み付け型インターリーバの長さ
    及び形状は、最適な性能を与えるために、フェージング
    統計学的情報を２段階のマルコフプロセスで記述できる
    ようなチャンネルに一致される請求項１５に記載の通信
    システム。
24. 【請求項２４】 上記第１インターリーバの上記遅延分
    布は、上記第１の最小遅延から上記第１の最大遅延まで
    確率的に非均一であり、そして上記第２インターリーバ
    の上記遅延分布は、上記第２の最小遅延から上記第２の
    最大遅延まで確率的に非均一である請求項１５に記載の
    通信システム。
25. 【請求項２５】 上記第１エンコーダ及び上記第１イン
    ターリーバと、上記第２エンコーダ及び上記第２インタ
    ーリーバは、最適な性能を与えるようにチャンネルのフ
    ェード統計学的情報に一致される請求項１５に記載の通
    信システム。
26. 【請求項２６】 上記重み付け型インターリーバは、次
    の関数を最小にするように構成された遅延分布を有する
    最大遅延により制限され、 但し、ρ（τ）は、重み付け型インターリーバを通る時
    間遅延の確率密度関数に等しく、そしてＲ（τ、τ’）
    は、信号フェードのチャンネル相関関数に等しい請求項
    １５に記載の通信システム。
27. 【請求項２７】 上記重み付け型インターリーバは、次
    の関数を最小にすることにより遅延分布が決定されるよ
    うにメモリが制限され、 ここで、次の制約があり、 但し、ρ（τ）は、重み付け型インターリーバを通る時
    間遅延の確率密度関数に等しく、そしてＲ（τ、τ’）
    は、信号フェードのチャンネル相関関数に等しい請求項
    １５に記載の通信システム。
28. 【請求項２８】 有効到達領域内のユーザへチャンネル
    を経て放送するための方法において、 通信システムアーキテクチャーを選択し、 上記選択された通信システムアーキテクチャーに基づい
    て性能メトリックを定義し、 上記定義された性能メトリックに基づいて通信システム
    の性能要件を決定し、 有効到達領域における位置の関数として性能メトリック
    をマップして、有効到達領域にわたる必要な重み付けさ
    れたリンク限界を決定し、 上記必要なリンク限界を形成するように送信アンテナ及
    び受信アンテナのアンテナ利得パターンを選択し、そし
    て上記必要なリンク限界に基づいて有効到達領域におい
    て送信アンテナから受信アンテナへ信号を送信する、と
    いう段階を備えたことを特徴とする方法。
29. 【請求項２９】 エラー修正エンコーダにおいてデータ
    ビットを拡張し、そして上記拡張されたデータビット
    を、重み付け型インターリーバにおいて最小遅延と最大
    遅延との間の確率的に非均一な遅延分布によりインター
    リーブするという段階を更に備えた請求項２８に記載の
    方法。