KR20040089133A - 펄스 위치 및 위상 변조를 결합하고 하나 이상의 펄스가시간 주기당 활성화되도록 하는 전송 방법 - Google Patents

Abstract

다양한 펄스 위치 변조를 사용하는 데이터 전송 방법이 제공되는데, 이는 한 편으론 모든 시간 주기에서 하나 이상의 펄스 위치를 활성화시켜 가능한 조합들의 수를 증가시켜 결국 시간 주기 당 코딩될 수 있는 비트들의 수를 증가시키고, 다른 한편으론, 감소된 검출 마진을 지닌 2개의 높은 중첩 펄스들간을 보다 양호하게 구별하기 위한 파라미터로서 작용하는 이들 간의 위상 시프트로 인해 인접 펄스 위치에서 펄스들 간의 중첩도를 높게함으로써 주어진 수의 펄스 위치들에 대해 시간 주기를 감소시킨다. 제공된 방법의 일 실시예는 상술된 위상 차의 함수일 수 있는 거리로 인접하지 않은 위치들에 동시에 작용할 수 있는 펄스 위치들을 제한하는 가능성을 고려한다.

Description

펄스 위치 및 위상 변조를 결합하고 하나 이상의 펄스가 시간 주기당 활성화되도록 하는 전송 방법{Transmission method which combines pulse position and phase modulation and allows more than one pulse to be active per time period}

전자 데이터 전송은 데이터를 정보 베어링 신호로 엔코딩하는 어떤 형태로 신호 변조하여, 신호는 전송 매체를 통해서 전파되고 원래 엔코딩된 데이터를 확실히 복구하기 위해 복조되는 것이 필요로 된다. 변조는, 디지털 데이터, 음성, 음악 및 또 다른 "지능(intelligence)"이 송신기에 의해 발생된 무선 파들에 부가되어 상기 지능을 적절한 형태로 전파시키는 공정으로서 간주될 수 있다. 변조는 또한, 엔코딩 데이터가 신뢰할 수 있게 디코딩되는 방식으로, 정보를 전자 또는 광 신호 캐리어에 부가하는 것으로서 간주될 수 있다. 변조는 직류(주로 턴온 및 턴오프에 의함), 교류, 및 광 신호들에 적응될 수 있다. 스모크 신호 전송(smoke signal transmission)(이 캐리어는 스모크의 정상 스트림(steady stream)이다)에 사용되는 변조 형태로서 블랭킷 웨이빙(blanket waving)을 들 수 있다.

전신을 위하여 발명되어 아마추어 무선에서 여전히 사용되고 있는 모르스 부호(morse code)는 현대 컴퓨터들에 사용되는 코드와 유사한 2진(2-상태) 디지털 코드를 사용하는 변조 방법이다.

변조는, 귀중한 자원인 대역폭의 점유를 의미하는데, 이를 보존하는 것은 특히 데이터 및 정보 전송에 종사하고 있는 사람들에게는 무엇보다도 그 중요성이 증대하고 있다. 대역폭 보존 요구조건들은 기술이 허용하는 한 대역폭을 가장 효율적으로 사용하도록 사용자들의 부담을 증가시키고 있다. 대역폭 효율성을 증가시키는 한 가지 방법은 제한된 시간 주기에 걸쳐서 전송되는 데이터 또는 정보의 량을 최대화하는 전송 기술을 사용하는 것이다. 제한된 시간 주기에 걸쳐서 전송되는 데이터의 량을 증가시키는 한 가지 방법은 할당된 시간 주기에 걸쳐서 전송되는 엔코딩된 데이터를 최대화하는 이들 변조 방법들을 사용하는 것이다.

여러 가지 방법들이 현재, 디지털 데이터를 전송하기 위하여 전자 신호들을 변조하는데 사용되고 있다. 대부분의 무선 및 통신 사용들의 경우에, 변조되는 캐리어는 주어진 주파수들 범위 내의 교류(AC)이다. 보다 보편적인 일부 변조 방법들은 캐리어 신호의 진폭을 시간에 걸쳐서 변화시키는 진폭 변조(AM), 캐리어 신호의 주파수를 변화시키는 주파수 변조(FM) 및, 캐리어 신호의 위상을 시간에 걸쳐서 변화시키는 위상 변조(PM)을 포함한다. 이들 모두는 2진 방식으로 디지털 및 아날로그 정보를 엔코딩하는데 사용되는 펄스 코드 변조(PCM) 방법들과 구별하기 위하여, 연속파 변조 방법들로서 분류된다. 또한, 위상 시프트 키잉(PSK) 및 직교 진폭 변조(QAM) 뿐만 아니라 레이저 빔의 세기를 변화시키는 전자기 전류를 인가함으로써광 신호들을 변조시키는 방법들과 같은 보다 복잡한 변조 형태들이 존재한다.

사용 의도에 따라서, 상술된 모든 변조 방법들은 거리에 걸쳐서 상대적으로 신뢰할 수 있는 전자 데이터를 전송한다. 그러나, 전송될 데이터의 량이 꾸준한 증가로 인해 점점 더 많은 대역폭이 사용됨에 따라서, 훨씬 더 효율적인 데이터 전송 성능이 필요로 된다. 많은 정보가 디지털화됨에 따라서, 전송 시스템들 및 대역폭 요구에 대한 부담 또한 크게되었다. 개선된 장비 및 기술이 대역폭에 대한 이와 같은 증가된 요구에 의해 야기되는 문제들을 해결하는데 어느 정도 도움을 주었지만, 다른 해결책들이 또한 필요로 되었다.

제한된 대역폭의 문제를 부분적으로 해결하는 한 가지 방법은 캐리어상에서 보다 많은 데이터를 엔코딩하는 것이다. 제한된 시간 주기에 걸쳐서 전송되는 데이터 량이 증가되면, 기반구조 및 이와 같은 기반구조를 지원하는데 필요로 되는 장비는 상당히 감소될 수 있다.

따라서, 본 기술 분야에서 필요로 되는 것은 전송될 수 있는 디지털 데이터의 량 및 이와 같은 전송을 행할 수 있는 속도를 증가시키는 전자 신호들을 변조하는 새롭고 색다른 방법들이다.

본 발명은 일반적으로, 전파된 신호에 관한 것이며, 특히, 동시 위상 및 시간 시프트 변조와 그룹 변조당 다중-펄스를 결합시킴으로써 변조되는 전파된 신호에 관한 것이다.

도 1A 내지 도 1D는 4개의 펄스 위치들중 한 위치에 위치되는 펄스에 의해 데이터를 엔코딩하는 종래 기술의 디지털 펄스 위치 변조(PPM) 방법의 펄스 위치들의 그래프들.

도 2는 각 펄스에 대한 정확한 종래 PPM 펄스 위치를 도시한 도1A 내지 도1D에 개별적으로 도시된 4개의 슬롯들의 그룹을 도시한 도면.

도 3은 인접 펄스 위치들 간에서 큰 스커트 중첩(skirt overlap)을 지닌 다수의 펄스들의 파형들의 예를 도시한 도면.

도 4는 신호가 강하게 중첩하는 펄스들을 갖는 인접 슬롯 위치들간에서 제한된 검출 마진을 도시한 그래프.

도 5A 및 도 5B는 각 인접 펄스 간에 가산되는 +90°위상의 경우에 대해 허용가능한 펄스들의 실수 및 허수부들을 도시한 도면.

도 6은 인접한 허용된 상태들간에서 78.5°위상차를 사용하여 본 발명의 일 실시예에 대한 파형들을 도시한 그래프.

도 7은 동시 위상 및 시간 시프트 변조와 함께 그룹 당 다수의 펄스들을 허용하는 최소 간격 규칙의 적용 예를 도시한 도면.

종래 기술의 상술된 문제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 (1) 고유 위상/시간 위치를 각각 갖는 시간 슬롯들의 그룹으로 분할되는 시간 주기; 및, (2) 이와 같은 고유 위상/시간 위치에 의해 데이터 요소를 엔코딩하는 시간 슬롯들 중에서 분포되는 다수의 펄스들의 전파된 신호를 제공한다.

그러므로, 본 발명은 시간 주기에서 고유 위상/시간 위치들을 갖는 슬롯들의 그룹에서 하나 이상의 펄스에 의해 데이터 엔코딩한 전파된 신호에 대한 광범위의 개념을 도입한다. 이 새롭고 색다른 신호 엔코딩 방법은 종래 기술의 엔코딩 방법들을 사용하여 반송될 수 있는 것과 비교하면, 전파된 신호가 특정 시간 주기에 걸쳐서 반송될 수 있는 데이터 량을 크게 증가시킨다.

일 실시예에서, 전파된 신호는 매핑에 의해 확인될 수 있는 데이터 요소를 갖는다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 전파된 신호는 인접한 그룹에서 시간 슬롯들을 갖는 반면에, 또 다른 실시예에서, 시간 슬롯들은 인접하지 않는다. 본 발명의 다른 실시예에서, 전파된 신호는 불균일한 간격을 갖는 시간 슬롯들을 갖는다.

본 발명의 특히 유용한 실시예에서, 전파된 신호는 적어도 15 비트들의 길이인 데이터 요소를 갖는다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 15비트들의 길이인 데이터 요소는 많은 수의 특정 코드들이 엔코딩되도록 한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 데이터 요소는 헤더, 에러 검출 메시지, 및 데이터 메시지로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 전파된 신호는 결합될 때, 이산적인 정보 바디(body)를 구성하는 다수의 데이터 요소들을 주로 포함할 것이다. 이와 같이 전파된 신호는 상이한 유형들의 데이터를 포함하여, 이산적인 정보 바디가 헤더 데이터, 데이터 메시지, 동기화 요소들 및 에러 검출 요소들의 어떤 조합을 갖도록 한다.

본 발명의 일 실시예는 다수의 시간 주기들을 갖는 전파된 신호를 위하여 제공된 것이다. 이 실시예의 또 다른 양상은 그룹들이 상이한 수들의 다수의 펄스들을 갖는 전파된 신호를 위하여 제공된 것이다. 또한 다른 실시예에서, 시간 슬롯들의 수는 제공된 시간 주기들에서 변화한다.

상술된 바는 당업자가 이하의 본 발명의 상세한 설명을 보다 잘 이해하도록 본 발명의 바람직하고 대안적인 특징들을 약술하고 있다. 본 발명의 부가적인 특징들이 지금부터 설명되는데, 이는 본 발명의 청구범위들의 요지를 형성한다. 당업자는 본 발명의 상기 목적들을 실행하기 위한 다른 구조들을 설계 또는 수정하기 위한 토대로서 서술된 개념 및 특정 실시예를 손쉽게 사용할 수 있다는 것을 인지하여야 한다. 당업자는 또한, 이와 같은 등가의 구성들이 본 발명의 원리 및 범위를 벗어나지 않는다는 것을 인지하여야 한다.

본 발명의 보다 완전한 이해를 위하여, 지금부터 첨부한 도면들을 참조하여 이하에서 설명될 것이다.

도1A 내지 도1D는 4개의 펄스 위치들(110)중 한 위치에 위치되는 펄스(120)에 의해 데이터를 엔코딩하는 종래 기술의 디지털 펄스 위치 변조(PPM) 방법의 펄스 위치들(110)의 그래프들(100)을 도시한다. 본 발명의 이해를 보다 용이하게 하기 위하여, PPM의 간략한 설명이 유용하다.

종래의 PPM은 개별적인 샘플 값들로 분할되고 나서 단일 펄스(120)를 사용하여 한 샘플값을 전송하기 위한 데이터의 스트림을 제공한다. 이산적인 시간 스팬 내에서 펄스(120)의 펄스 위치들(110) 또는 4개의 가능한 값들이 도1A 내지 도1D에 도시된다. 4개의 펄스 위치들(110)은 또한 4개의 슬롯들의 그룹에 위치되는 것으로서 간주된다.

이산적인 시간 스팬에 걸쳐서 슬롯들의 그룹 내에서 펄스(120)의 위치를 변화시킴으로써, 샘플 내의 정보 또는 데이터가 전송된다. 일련의 펄스 위치(110) 전송들은 전체 데이터 스트림을 전송하는데 사용된다. 다음 시간 스팬들에서 단일 펄스들(120)은 유사하게, 다음 샘플 값들에 포함된 정보를 전송한다.

도2는 각 펄스(120)에 대한 정확한 종래 PPM 펄스 위치(110)를 도시한 도1A 내지 도1D에 개별적으로 도시된 4개의 슬롯들의 그룹을 도시한 도면이다. 종래의 PPM은 그룹에서 단지 한 펄스(120) 만의 전송을 위하여 제공된다. 복조 샘플링이 그룹에서 각 허용가능한 피크 펄스 위치(110)에서 수행될 때, 이 샘플들 중 3개의 샘플은 근본적으로 제로의 값을 갖고, 정확한 샘플은 단위 진폭 또는 값이 될 것이다. 그러나, 복조 동안 샘플링이 이들 피크 위치들과 적절하게 동기화되지 않으면, "정확한" 펄스 위치(110)에서 펄스(120) 진폭은 감소하기 시작하는 반면에, 인접 위치에서 진폭은 제로보다 크게될 것이다.

데이터의 신뢰할 수 있는 전송을 보장하기 위하여, 고려되어야만 하는 많은 인자들이 존재한다는 것이 명백하다. 이들 중 하나는 펄스 위치들(110)간의 최소 시간 간격이다. 일반적으로, PPM은 펄스 위치들(110) 간의 최소 시간 간격이 인접 펄스(120)의 스커트(skirt)가 인접 펄스(120)의 피크에서 근본적으로 제로가 되게 할 정도로 충분히 크게되도록 할 필요가 있다. 도1A 및 도2에Tmin이 또한 도시되어 있는데, 이는 일반적으로, PPM을 위하여 필요로 되는 허용가능한 피크 펄스들(120) 간의 인지된 최소 시간 간격 또는 분할이다. 이Tmin은 복조 샘플링 동안 특정 펄스(120)를 정확하게 식별하여, 어쨌든, 이를 근접 또는 인접 펄스들(120)에 의해 야기되는 "심볼간" 간섭으로부터 분리할 수 있는 성능을 개선하도록 설계된다.

데이터의 신뢰할 수 있는 전송을 위하여 고려되는 또 다른 인자는 잠재적인펄스 위치들(110)과 샘플링 타이밍과의 동기화이다. 이와 같은 샘플링이 펄스 위치들(110)에 적절하게 동기화되지 않거나 펄스(120)가 의도된 슬롯내에서 적절하게 존재하지 않으면, "정확한" 펄스 위치(110)를 위한 진폭은 단위보다 작게되는 반면에, 인접 위치에서 진폭은 제로보다 크게될 것이다. 그러나, 이것이 발생되는 경우 조차도, 상기 신호는 거의 대개 여전히 정확하게 복조될 수 있는데, 그 이유는 PPM은 일반적으로 슬롯들의 그룹을 구성하는 지정된 시간 주기 동안 단일 펄스(20)만을 전송하기 때문이다. 이 인자는 일반적으로, 펄스(120)의 위치를 큰 어려움 없이 정확하게 확인한다.

타이밍 에러는 상당한 잡음이 시스템에 존재하는 경우, 중대한 문제가 된다. 부정확한 복조 샘플링 확률은 시스템 잡음이 실질적인 타이밍 에러들과 결합될 때, 증가된다. 다른 한편으로, 타이밍 에러가 작으면, 신호는 통상적으로, 상당한 잡음이 존재할 때조차도 복조될 수 있다. 일반적으로, 신호 대 잡음 비가 매우 나쁘(작지)지 않으면, 신호는 타이밍 에러가Tmin/2보다 작은 한 성공적으로 복조될 수 있다.

PPM이 광범위하게 사용되지만, 이산 시간 주기 내에서 엔코딩될 수 있는 데이터 량은 상당히 제한된다. 본 발명은 다수의 펄스들(120)이 슬롯들의 그룹에 포함되도록 하는 새롭고 색다른 변조 방법을 제공한다. 이 특징은 많은 데이터가 주어진 이산 시간 증분 내에서 상당히 엔코딩되어 전송된다. 도 1A 내지 도 1D 및 도 2를 다시 참조하면, 4개의 슬롯들의 한 그룹은 종래의 PPM 기술들이 사용될 때 2진 비트들의 데이터만을 전송한다. 4개의 슬롯들의 4개의 그룹들이 PPM에 사용되면,전송될 수 있는 256개의 가능한 데이터 조합들(4개의 상태들×4개의 상태들×4개의 상태들×4개의 상태들 = 256개의 상태들)이 존재한다. 이는 8비트들의 데이터 또는 단일 그룹에서 엔코딩될 수 있는 4배 이상의 데이터에 대응한다. 이들 256개의 상태들은 총 16개의 슬롯들을 점유할 것이다. 16개의 슬롯들이 단일 그룹에 결합되고 종래의 PPM 방법들은 데이터를 엔코딩하는데 사용되면, 16개중 단지 하나의 슬롯만이 펄스(120)에 의해 점유되고 16개의 상태들은 단지 4비트들의 데이터만을 엔코딩한다. 이는 명백하게, 상기 16개의 슬롯들이 4개의 슬롯들의 4개의 그룹들로 분할될 때 수용할 수 있는 256개의 상태들 보다 상당히 작다.

슬롯들의 단일 그룹에서 다수의 펄스들(120)의 사용으로 인한 이점들이 명백하게 된다. 예를 들어, 4개의 펄스들(120)이 16개의 슬롯들의 그룹에서 어떤 4개의 위치들을 점유하도록 허용되면, 4개의 슬롯들의 4개의 그룹들에서 종래의 PPM을 사용할 때 보다 이용가능한 256개의 상태들 보다 상당히 많은 데이터를 엔코딩할 수 있는 1820개의 가능한 상태들이 존재한다는 것을 알 수 있다. 게다가, 8개의 펄스들(120)이 16개의 슬롯들의 그룹에 사용될 수 있으면, 데이터를 엔코딩하는데 이용가능한 12,870개의 가능한 상태들이 존재하는데, 이는 데이터 반송 용량이 매우 크게 증가된다는 것을 나타낸다. 이 개념을 더욱 확장하고 16개의 슬롯들의 그룹에서 7, 8, 또는 9개의 펄스들을 허용하면, 데이터를 엔코딩하는데 이용할 수 있게 되는 적어도 35,750개의 상태들이 존재하는데, 이는 종래의 PPM이 사용되는 경우 동일한 간격에서 엔코딩될 수 있는 8비트들의 데이터와 비교할 때 15비트들 이상의 데이터에 대응한다.

데이터를 엔코딩하기 위하여 슬롯들의 그룹에서 다수의 펄스들을 사용하는 방법은 Harman, Cliton S.가 출원하여 본 발명과 함께 양도되고 본원에 참조된 발명의 명칭이 "Modulation by Multiple Pulse Per Group Keying and Method of Using the Same"인 미국 특허 출원 제10/066,173호에 상세하게 기재되어 있다. 이 특허 출원에 서술된 발명은 슬롯들의 그룹에서 다수의 펄스들을 제공하지만, 여전히Tmin에 의해 분리될 펄스 위치들을 필요로 한다. 본 발명은 Hartmann-One에서 발견되는 성가신 제한들 없이도 슬롯들의 그룹에서 다수의 펄스들을 사용하도록 한다. 이는 Harman, Cliton S.가 출원하여 본 발명과 함께 양도되고 본원에 참조된 발명의 명칭이 "Modulation by Phase and Time Shift Keying and Method of Using the Same"인 미국 특허 출원 제10/062,833호에 상세하게 서술된 동시 위상 및 시간 시프트 변조에 의헤 데이터를 엔코딩하도록 사용되는 어떤 원리들을 포함함으로써 행해진다.

단일 펄스의 2개의 가능한 위치들간을 성공적으로 구별하기 위한 성능은 다수의 펄스들이 슬롯들의 그룹에 사용될 때 중요하다. (도2에서 파형들로 도시된 바와 같이) 펄스들이 부분적으로 중첩될 때, 하나의 허용가능한 펄스 위치의 스커트가 인접 펄스 위치와 중첩하여, 원래 엔코딩된 펄스 위치를 검출할 수 있도록 신호를 복조하는 것이 매우 어렵게 된다. 중첩이 보다 크게됨에 따라서, 검출은 점점 큰 문제로 된다.

도 3은 인접 펄스 위치들 간에서 큰 스커트 중첩(skirt overlap)을 지닌 다수의 펄스들의 파형들의 예를 도시한 것이다. 상당한 스커트 중첩 때문에, 인접 펄스 위치에 대한 구별이 특히 나쁘게된다는 것이 명백하다. 슬롯들의 그룹에서 펄스의 수를 증가시켜 데이터 밀도를 증가시키는 것은 검출 마진에서의 명백한 감소때문에 PPM에서 거의 사용되지 않는 방법이다.

도 4는 신호가 강하게 중첩하는 펄스들을 갖는 인접 슬롯 위치들간에서 제한된 검출 마진을 도시한 그래프이다. 이와 같이 강하게 중첩하는 펄스들을 지닌 신호를 복조하기 위하여, 우수한 동기화가 필요로 되는데, 이는 모든 가능한 펄스 위치들의 피크 장소들에서(즉, 수평축상의 모든 정수 장소들에서)샘플링될 수신 신호에 대해 중요하다는 것을 의미한다. 신호 대 잡음 비는 또한 매우 강해야만 한다(즉, 심지어 작은 잡음 량들이 작음 검출 마진 보다 크게될 수 있다).

펄스들간의 보다 효율적이고 긍정적인 구별을 행하기 위하여, 본 발명은 각 펄스가 상이한 시간 위치를 가질 뿐만 아니라 인접 펄스로부터 상이한 위상을 갖도록 펄스를 수정한다. 예를 들어, ±90°의 위상 스텝이 각 인접 펄스간에 가산되면, t=0에서의(시간은 제로와 같다) 펄스는 0°위상각을 가질 수 있으며, t=1에서의 펄스는 90°, t=2에서의 펄스는 180°, t=3에서의 펄스는 270°, t=4에서의 위상은 360°등을 가질 것이다.

도5A 및 도5B는 각 인접 펄스간에 가산되는 +90°위상의 경우에 대해 허용가능한 펄스들의 실수 및 허수부들을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 다수의 90°를 사용하면, 모든 기수 번호 매겨진 펄스들(odd numbered pulses)은 제로와 동일한 실수부들을 갖고, 모든 우수 번호 매겨진 펄스들(even numbered pulses)은 제로와 동일한 허수부들을 갖는다. 그러나, 당업자에게 명백한 바와 같이, 일반적으로,광범위의 각도들이 사용될 수 있다는 것이 나타나 있는데, 이 각도들 대부부은 도시된 90°경우와 동일하거나, 보다 우수한 수행성능을 제공한다. 예를 들어, 위상각 차이는 복조동안 펄스들을 검출하는 성능을 크게 저하시키지 않고 ±20°이상씩 변화될 수 있다.

도시된 신호를 복조하기 위하여, 적절한 피크 위치들(t=0,1,2 등)에서 수신된 신호의 실수부가 샘플링된다. 게다가, 샘플링 신호의 위상은 또한, 한 시간 슬롯으로부터 다음 시간 슬롯으로 시프팅하여, 이런 위치들에서 펄스가 발생되는 경우 상기 슬롯 위치에서 펄스의 예측된 위상과 샘플링 신호가 일치되도록 한다.

도 6은 인접한 허용된 상태들간에서 78.5°위상차를 사용하여 본 발명의 일 실시예에 대한 파형들을 도시한 그래프이다. 90°와 다른 위상 증분이 도3에 도시된 위상 시프트들 없이 동일한 허용된 펄스 간격과 비교하면Tmin/5의 허용가능한 펄스 간격동안 정확한 상태 및 인접한 상태들간의 구별을 상당히 개선시킨다는 것을 나타낸다. 이 그래프는 또한, 90°와 다른 위상각 시프트 동안 정확한 상태 및 인접한 상태들 간에 존재하는 구별을 상당히 개선시킨다는 것을 나타낸다. 위상 시프트가 없고 Tmin의 허용가능한 펄스 간격을 지닌 종래의 PPM과 비교할 때, 구별이 상당히 개선된다는 것을 알 수 있다. 위상 시프트들이 없으면, 검출 최소 마진은 0.067인 반면에, 위상 시프트되면, 인접 상태들에 대한 검출 마진은 현재 0.81이 되는데, 이는 단위에 근접하는 종래의 PPM 검출 마진에 근접한다.

따라서, 본 발명은 슬롯들의 그룹에서 다수의 펄스들을 사용하고 공지된 방식으로 인접 펄스 위치들에 대해 펄스 신호의 위상 및 시간 위치 둘 다를 동시에시프팅하는 것을 최대 특징으로 한다. 엔코딩을 매핑함으로써, 전송되고 디코딩될 수 있는 데이터 량은 많게 된다. 매핑은 미리 결정된 배열을 구성함으로써, 엔코딩된 신호가 이와 같은 신호에 기인할 수 있는 특정한 의미를 갖는데, 이는 이와 같은 신호가 디코딩되거나 복조될 때, 확인될 수 있다. 이 일치성은 코드들의 테이블과의 일치와 같은 프로토콜 또는 다른 배열의 형태를 취할 수 있고, 이에 의해, 디코딩될 때 신뢰할 수 있고 확인가능한 의미를 엔코딩된 신호가 갖는다. 데이터 메시지를 엔코딩하기 위하여 본 발명을 사용하는 이점은 명백하다. 방대한 량의 정보가 매우 짧은 시간 주기에 걸쳐서 상당한 데이터를 전송시키는 전파된 신호 내의 데이터 요소들에 대해 엔코딩되어, 대역폭을 보존한다. 본 발명의 일 실시예에서, 예를 들어, 15비트들 이상의 데이터가 단일 그룹에서 엔코딩되고, 사용된 코드들을 매핑함으로써, 신뢰할 수 있게 디코딩될 수 있다.

Hartmann-One에서, 새로운 변조 방법은 그룹에서 다수의 펄스들을 사용하는 것을 서술하고 있다. Hartmann-Two에서, 새로운 유형의 변조는 허용가능한 펄스 위치들이 상당히 작은 시간 간격을 갖도록 하는 펄스 위치들 간에서 동시 위상 및 시간 시프트하는 것을 서술하고 있다. 본 발명은 2가지 방법들을 동시에 사용하도록 하는 부가적인 어떤 다른 특징들과 함께 이들 특징 둘 다를 사용한다.

Hartmann-One의 슬롯들 상황의 그룹 당 다수의 펄스에서, 2개의 인접한 슬롯들이 점유되도록 하는데, 그 이유는, 도3에 도시된 바와 같이, 한 펄스의 스커트가 자신의 인접 펄스의 피크와 중첩하지 않기 때문이다. 그러나, 2개의 인접 또는 매우 근접한 슬롯들이 강하게 중첩하는 펄스들을 사용하여 동시에 점유되면, 펄스들간에서 상당히 충분한 위상 시프트가 제공되거나 상당한 동기화 복조 에러가 존재하면, 강한 심볼간 간섭의 가능성은 2개 사이에서 거의 모두 소거될 수 있는 펄스들 사이에 존재한다. 이 잠재적인 간섭이 처리될 필요가 있다.

상술한 잠재적인 간섭 문제를 해결하는 한 가지 방법은 동시 위상 및 시간 시프트 변조와 함께 그룹 변조 당 다수의 펄스들을 결합할 때, 최소 펄스 간격 규칙을 부과하는 것이다. 일반적으로 유용한 규칙의 일예는, 허용가능한 펄스 위치들이 파형의 특정 위상에서 Tmin 보다 상당히 작은 시간 분할들을 가질 수 있는 반면에, 파형의 특정 위상에서, 상기 파형 위상에 포함되는 어떤 2개의 펄스들이 항상 Tmin 보다 큰 최소 간격을 가져야만 된다는 것이다.

도 7은 동시 위상 및 시간 시프트 변조와 함께 그룹 당 다수의 펄스들을 허용하는 최소 간격 규칙의 적용 예를 도시한 것이다. 이 예에서, 파형의 선택된 위상에서 한 펄스는 t=0에서 발생된다. 상술된 최소 펄스 간격 규칙에 따라서, 파형의 특정 위상에서 다음 펄스는 위치들 t=1, 2, 3, 및 4로부터 배제되지만, t=5 이후의 어떤 위치에서 발생되도록 허용된다. 이 예에서, 도시된 파형에 대해, 적어도 4개의 펄스 슬롯들이Tmin이 5개의 슬롯들과 동일한 선택된 펄스들간에서 스킵(skip)되어야 한다. 일반적인 규칙은, 슬롯 폭이Tmin/N과 동일하면, 스킵 팩터가 N-1로서 규정될 수 있도록 구성될 수 있다. 명백하게, 보다 큰 스킵 팩터들이 사용될 수 있고, 본 발명의 범위 내에서 양호할 뿐만 아니라 예를 들어 강한 외부 간섭을 지닌 동작 환경들에서 유용하다. 물론, 다소 작은 스킵 팩터들이 또한 어떤 다른 경우들에서도 유용할 수 있다.

다수의 펄스들이 시간 및 위상 시프트 변조와 함께 그룹에서 사용될 때 2개의 인접 슬롯들간의 잠재적인 간섭 문제들을 해결하는 또 다른 방법은 슬롯들간의 위상 시프트가 ±90°인 인접 슬롯들간의 직교성(orthogonality)에 기초한다. 위상 시프트가 ±90°와 충분히 근접하면, 어떤 주어진 슬롯에서 펄스는 2개의 인접 슬롯들중 어느 한 슬롯과 간섭하지 않을 것이다. 이 경우에, 모든 기수 번호 매겨진 슬롯들은 전체적으로 모든 우수 번호 매겨진 슬롯들과 무관하게 된다. 그러나, 상술된 바와 같이, 이들 인접 펄스들의 간격이 Tmin 보다 근접하면, 펄스는 여전히, 동일한 펄스 위상이 존재하는 인접 펄스들과 간섭할 수 있다. 이 특수한 " 직교 최근접 이웃(orthogonal nearest neighbor)" 경우에, 옵션들을 분석하는 유용한 방법은 I 그룹 및 Q 그룹과 같은 2개의 서로얽혀진 서브-그룹들로 슬롯들을 분할하는 것이다. 이 때, 필요하다면, 본원에 예시된Tmin최소 간격 규칙은 각 이와 같은 서브-그룹에 개별적으로 적용될 수 있다. 본원에 서술된 새로운 유형의 변조는, 슬롯들 간의 동시 위상 및 시간 슬롯과 결합되는 그룹 당 다수의 펄스들을 사용함으로써, 일반적으로 인접 슬롯들의 펄스들간의 상당한 중첩을 허용하는 것을 특징으로 한다.

본원에 서술된 본 발명의 실시예가 균일하게 이격된 시간 시프트들 및 균일하게 이격된 위상 시프트들 위하여 제공되지만, 당업자는 시간 시프트들 또는 위상 시프트들(또는 둘다)의 불균일한 간격 또한 본 발명의 범위내에 있다는 것을 이해할 것이다. 유사하게, 그룹들은 슬롯들의 수 및/또는 점유된 슬롯들의 수로 변화될 수 있고, 이는 여전히 본 발명의 범위내에 있다. 또한, 단일 그룹은 단지 고정된수의 점유된 슬롯들을 갖거나, 또는, 대안적으로 변화하는 점유된 슬롯들의 수를 고려하도록 규정될 수 있다. 또한, 단일 데이터 메시지는 하나 이상의 유형의 그룹을 포함한다(예를 들어, 헤더는 한 유형의 그룹일 수 있으며, 실제 데이터는 제2 유형의 그룹일 수 있으며, 에러 검출/정정 워드는 제3 유형일 수 있고, 동기화는 제4 유형일 수 있다). 당업자가 인지하는 바와 같이, 이들 변형들 모두 뿐만 아니라 다른 것들도 본 발명의 범위 내에 있다.

본 발명은 또한, 신호를 전파하기 위한 방법들의 여러 가지 실시예를 제공한다. 이와 같은 일 실시예에서, 이 방법은 고유 위상/시간 위치를 각각 갖는 시간 슬롯들의 그룹으로 분할되는 시간 주기의 지정을 요구한다. 이 방법은 고유 위상/시간 위치에 의해 데이터 요소를 엔코딩하도록 이와 같은 시간 슬롯들 중에서 다수의 펄스들을 분포시키기 위하여 제공된다. 본 발명은 신호를 전파하는 여러 가지 다른 방법들의 실시예들을 포함한다. 당업자가 이와 같은 방법들의 각종 실시예들을 이해하고 실시하도록 본원에 충분히 상세하게 기재하였다.

본 발명이 상세하게 서술되었지만, 당업자는 넓은 형태의 본 발명의 원리 및 범위를 벗어남이 없이 본원에 대해 각종 변경들, 대체들 및 수정들을 행할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (20)

1. 전파된 신호로서,

   고유 위상/시간 위치를 각각 갖는 시간 슬롯들의 그룹으로 분할되는 시간 주기와,

   상기 고유 위상/시간 위치에 의해 데이터 요소를 엔코딩하는 상기 시간 슬롯들 중에 분포되는 다수의 펄스들을 포함하는, 전파된 신호.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 요소는 매핑에 의해 확인될 수 있는, 전파된 신호.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 그룹에서 시간 슬롯들은 인접한, 전파된 신호.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 그룹에서 시간 슬롯들은 인접하지 않는, 전파된 신호.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 시간 슬롯들은 불균일한 간격을 갖는, 전파된 신호.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 요소는 적어도 15 비트들의 길이인, 전파된 신호.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 요소는 헤더, 에러 검출 메시지, 동기화 요소 ,및 데이터 메시지로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 전파된 신호.
8. 제 1 항에 있어서, 복수의 상기 시간 주기들을 더 포함하는 전파된 신호.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 그룹들은 상이한 수들의 다수의 펄스들을 갖는, 전파된 신호.
10. 제 8 항에 있어서, 시간 슬롯들의 상기 수는 상기 시간 주기들에서 변화하는 전파된 신호.
11. 신호를 전파하는 방법으로서,

    고유 위상/시간 위치를 각각 갖는 시간 슬롯들의 그룹으로 분할되는 시간 주기를 지정(designate)하는 단계와,

    상기 고유 위상/시간 위치에 의해 데이터 요소를 엔코딩하도록 상기 시간 슬롯들 중에 다수의 펄스들을 분포시키는 단계를 포함하는, 신호 전파 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 데이터 요소는 매핑에 의해 확인될 수 있는, 신호 전파 방법.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 그룹에서 상기 시간 슬롯들은 인접한, 신호 전파 방법.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 그룹에서 시간 슬롯들은 인접하지 않는, 신호 전파 방법.
15. 제 11 항에 있어서, 상기 시간 슬롯들은 불균일한 간격을 갖는, 신호 전파 방법.
16. 제 11 항에 있어서, 상기 데이터 요소는 적어도 15 비트들의 길이인, 신호 전파 방법.
17. 제 11 항에 있어서, 상기 데이터 요소는, 헤더, 에러 검출 메시지, 동기화 요소 ,및 데이터 메시지로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 신호 전파 방법.
18. 제 11 항에 있어서, 복수의 상기 시간 주기들을 더 포함하는, 신호 전파 방법.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 그룹들은 상이한 수들의 다수의 펄스들을 갖는 신호 전파 방법.
20. 제18항에 있어서, 상기 시간 슬롯들의 수는 상기 시간 주기들에서 변화하는, 신호 전파 방법.