(57)【要約】      （修正有）【課題】ＧＰＳ信号に比べて電波妨害やスプーフィングの影響を受けにくい地上系ＰＮＴシステムの開発は最近までほとんどされてこなかったが、衛星系ＰＮＴシステムの予備としてさらなる開発が望ましい場合がある。【解決手段】低周波数のｅＬＯＲＡＮ信号を用いるＲＦ  ＰＮＴシステム４０は、ＬＯＲＡＮ局４１ａ〜ｇを含み得る。各ＬＯＲＡＮ局は、ＬＯＲＡＮアンテナと、ＬＯＲＡＮアンテナに結合され、隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されたＬＯＲＡＮ送信機と、を含み得る。ＬＯＲＡＮ局のうちの１つ以上は、ＬＯＲＡＮ送信機に結合され、入力メッセージに基づく、かつ各メッセージＲＦバーストがそれぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔にある、メッセージＲＦバーストを生成するように構成された、メッセージ埋め込みジェネレータを含み得る。【選択図】図３
2020177019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数（ＲＦ）精密ナビゲーションおよびタイミング（ＰＮＴ）システムであって、
複数のＬＯｎｇ  ＲＡｎｇｅ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ（ＬＯＲＡＮ）局を備え、各ＬＯＲＡＮ局は、
ＬＯＲＡＮアンテナと、
前記ＬＯＲＡＮアンテナに結合され、隣接するＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成された、ＬＯＲＡＮ送信機と、を備え、
前記複数のＬＯＲＡＮ局のうちの少なくとも１つが、前記ＬＯＲＡＮ送信機に結合された、かつ各メッセージＲＦバーストがそれぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔にある入力メッセージに基づく複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成された、メッセージ埋め込みジェネレータを備える、ＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項２】
前記メッセージ埋め込みジェネレータが、前記一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスとは無相関であるように前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項１に記載のＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項３】
各ＬＯＲＡＮ送信機が、グループ繰返し間隔（ＧＲＩ）で８つのＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されており、前記メッセージ埋め込みジェネレータが、前記ＧＲＩに基づく固定フレーム配置を使用して前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項１に記載のＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項４】
各ＬＯＲＡＮ送信機が、グループ繰返し間隔（ＧＲＩ）で８つのＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されており、前記メッセージ埋め込みジェネレータが、前記ＧＲＩに基づく適応フレーム配置を使用して前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項１に記載のＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項５】
前記メッセージ埋め込みジェネレータが、直交位相シフトキーイング変調を使用して前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項１に記載のＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項６】
前記複数のＬＯＲＡＮ局のうちの前記少なくとも１つが、互いに同期した構成で前記複数のメッセージＲＦバーストを送信するように構成された第１のグループのＬＯＲＡＮ局を備える、請求項１に記載のＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項７】
前記複数のＬＯＲＡＮ局が、メッセージソースからの前記入力メッセージを、前記複数のメッセージＲＦバーストに変調されるように前記第１のグループのＬＯＲＡＮ局に中継するように構成された第２のグループのＬＯＲＡＮ局を備える、請求項６に記載のＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項８】
前記第１のグループのＬＯＲＡＮ局が、前記メッセージソースに確認メッセージを返信するように構成されている、請求項７に記載のＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項９】
前記メッセージ埋め込みジェネレータが、前記入力メッセージに基づく暗号化メッセージを生成し、かつ前記暗号化メッセージに基づく前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項１に記載のＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項１０】
前記メッセージ埋め込みジェネレータが、ルーティングプリアンブル、メッセージタイププリアンブル、暗号化コードセグメント、応答または非応答命令、メッセージソースからの入力メッセージに基づくデジタル符号化されたメッセージ、およびメッセージビットのチェックサムと巡回冗長検査（ＣＲＣ）とのうちの少なくとも１つを含むメッセージフォーマットに基づいて、前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項１に記載のＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項１１】
少なくとも前記複数のメッセージＲＦバーストを受信するように構成された受信デバイスをさらに備える、請求項１に記載のＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項１２】
前記受信デバイスが、前記一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを受信するようにも構成されている、請求項１１に記載のＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項１３】
ＬＯｎｇ  ＲＡｎｇｅ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ（ＬＯＲＡＮ）局であって、
隣接するＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する一連のＬＯＲＡＮ高精度ナビゲーションおよびタイミング（ＰＮＴ）ＲＦパルスを送信するように構成されたＬＯＲＡＮ送信機と、
前記ＬＯＲＡＮ送信機に結合され、入力メッセージに基づく、かつ各メッセージＲＦバーストがそれぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔にある、複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成された、メッセージ埋め込みジェネレータと、を備えるＬＯＲＡＮ局。
【請求項１４】
前記メッセージ埋め込みジェネレータが、前記一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスとは無相関であるように前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項１３に記載のＬＯＲＡＮ局。
【請求項１５】
前記ＬＯＲＡＮ送信機が、グループ繰返し間隔（ＧＲＩ）で８つのＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されており、前記メッセージ埋め込みジェネレータが、前記ＧＲＩに基づく固定フレーム配置を使用して前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項１３に記載のＬＯＲＡＮ局。
【請求項１６】
前記ＬＯＲＡＮ送信機が、グループ繰返し間隔（ＧＲＩ）で８つのＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されており、前記メッセージ埋め込みジェネレータが、前記ＧＲＩに基づく適応フレーム配置を使用して前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項１３に記載のＬＯＲＡＮ局。
【請求項１７】
前記メッセージ埋め込みジェネレータが、直交位相シフトキーイング変調を使用して前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項１３に記載のＬＯＲＡＮ局。
【請求項１８】
隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する一連のＬＯＲＡＮ高精度ナビゲーションおよびタイミング（ＰＮＴ）ＲＦパルスを送信するように構成されたＬＯＲＡＮ送信機と、前記ＬＯＲＡＮ送信機に結合され、入力メッセージに基づく、かつ各メッセージＲＦバーストがそれぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔にある、複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成された、メッセージ埋め込みジェネレータと、を備えるＬＯＲＡＮ局とともに使用されるＬＯｎｇ  ＲＡｎｇｅ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ（ＬＯＲＡＮ）受信デバイスであって、前記ＬＯＲＡＮ受信デバイスが、
ＬＯＲＡＮ受信アンテナと、
前記ＬＯＲＡＮアンテナに結合され、それぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する前記一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを回復するように構成された、ＬＯＲＡＮ受信機回路と、
前記ＬＯＲＡＮ受信機回路に結合され、各メッセージＲＦバーストがそれぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔にある前記複数のメッセージＲＦバーストから前記入力メッセージを復元するように構成された、メッセージ復元回路と、を備えるＬＯＲＡＮ受信デバイス。
【請求項１９】
前記複数のメッセージＲＦバーストが、前記一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスとは無相関である、請求項１８に記載のＬＯＲＡＮ受信デバイス。
【請求項２０】
前記メッセージ復元回路が、直交位相シフトキーイング変調を使用して前記複数のメッセージＲＦバーストを復調するように構成されている、請求項１８に記載のＬＯＲＡＮ受信デバイス。
【請求項２１】
無線周波数（ＲＦ）精密ナビゲーションおよびタイミング（ＰＮＴ）およびメッセージングの方法であって、
複数のＬＯｎｇ  ＲＡｎｇｅ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ（ＬＯＲＡＮ）局を動作させることであって、各ＬＯＲＡＮ局が、
ＬＯＲＡＮアンテナと、
前記ＬＯＲＡＮアンテナに結合され、それぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成された、ＬＯＲＡＮ送信機と、を備える、複数のＬＯＲＡＮ局を動作させることと、
前記ＬＯＲＡＮ送信機に結合され、入力メッセージに基づく、かつ各メッセージＲＦバーストがそれぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔にある、複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成された、メッセージ埋め込みジェネレータを備える、前記複数のＬＯＲＡＮ局のうちの少なくとも１つを動作させることと、を含む方法。
【請求項２２】
前記メッセージ埋め込みジェネレータが、前記一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスとは無相関であるように前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
各ＬＯＲＡＮ送信機が、グループ繰返し間隔（ＧＲＩ）で８つのＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されており、前記メッセージ埋め込みジェネレータが、前記ＧＲＩに基づく固定フレーム配置を使用して前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
各ＬＯＲＡＮ送信機が、グループ繰返し間隔（ＧＲＩ）で８つのＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されており、前記メッセージ埋め込みジェネレータが、前記ＧＲＩに基づく適応フレーム配置を使用して前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記複数のＬＯＲＡＮ局のうちの前記少なくとも１つを動作させることが、互いに同期した構成で前記複数のメッセージＲＦバーストを送信するように構成された第１のグループのＬＯＲＡＮ局を動作させることを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記複数のＬＯＲＡＮ局を動作させることが、メッセージソースからの前記入力メッセージを、前記複数のメッセージＲＦバーストに変調されるように前記第１のグループのＬＯＲＡＮ局に中継するように構成された第２のグループのＬＯＲＡＮ局を動作させることを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記複数のメッセージＲＦバーストを受信するように受信デバイスを動作させることをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスをも受信するように前記受信デバイスを動作させることをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本開示は、精密ナビゲーションおよびタイミング（ＰＮＴ）システムの分野に関し、より詳細には、ＰＮＴシステム内に埋め込まれた双方向通信システムおよび関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  全地球測位システム（ＧＰＳ）などの衛星系ＰＮＴシステムの台頭に伴い、ｅＬＯＲＡＮなどの地上系ＰＮＴシステムへの開発または投資は、最近までほとんどされてこなかった。衛星系ＰＮＴシステムの予備として、このようなシステムへの関心が新たに高まっており、特に、これは、低周波数のｅＬＯＲＡＮ信号は、比較的高い周波数のＧＰＳ信号に比べて電波妨害やスプーフィングの影響を受けにくいためである。したがって、特定のアプリケーションでは、ｅＬＯＲＡＮシステムなどの地上系ＰＮＴシステムのさらなる開発が望ましい場合がある。
【０００３】
[0003]  いくつかのアプリケーションでは、ｅＬＯＲＡＮシステムに低データレートの低データチャネル（ＬＤＣ）が含まれており、これは、ｅＬＯＲＡＮカバレッジエリアの複数の基準局から収集された動的な追加二次因子（ＡＳＦ）補正をブロードキャストするために使用される。これらのアプリケーションでは、ユーザは６〜２０ｍ（９５％信頼度）の位置精度を提供され、ユーザは、更新されたＡＳＦ補正値をタイムリーに受信できる（つまり、約２〜５分の更新率）と想定している。ＬＤＣには、ＡＳＦ補正値のブロードキャストに加えて、ユーザが受信する短い一方向のブロードキャストメッセージを含めることもできる。
【発明の概要】
【０００４】
[0004]  一般に、ＲＦ  ＰＮＴシステムは、複数のＬＯＲＡＮ局を含み得る。各ＬＯＲＡＮ局は、ＬＯＲＡＮアンテナと、（ＬＯＲＡＮアンテナに結合され）隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されたＬＯＲＡＮ送信機と、を含み得る。複数のＬＯＲＡＮ局のうちの少なくとも１つは、ＬＯＲＡＮ送信機に結合され、入力メッセージに基づく、かつ各メッセージＲＦバーストがそれぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔にある、複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成された、メッセージ埋め込みジェネレータを含み得る。
【０００５】
[0005]  これに加えて、メッセージ埋め込みジェネレータは、一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスとは無相関であるように複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されてもよい。各ＬＯＲＡＮ送信機は、グループ繰返し間隔（ＧＲＩ）で８つのＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されてもよく、メッセージ埋め込みジェネレータは、ＧＲＩに基づく固定フレーム配置を使用して複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されてもよい。
【０００６】
[0006]  また、一般に、各ＬＯＲＡＮ送信機は、ＧＲＩで８つのＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されてもよく、メッセージ埋め込みジェネレータは、ＧＲＩに基づく適応フレーム配置を使用して複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されてもよい。メッセージ埋め込みジェネレータは、直交位相シフトキーイング変調を使用して複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されてもよい。
【０００７】
[0007]  複数のＬＯＲＡＮ局のうちの少なくとも１つは、互いに同期した構成で複数のメッセージＲＦバーストを送信するように構成された第１のグループのＬＯＲＡＮ局を含んでもよい。複数のＬＯＲＡＮ局は、メッセージソースからの入力メッセージを、複数のメッセージＲＦバーストに変調されるように第１のグループのＬＯＲＡＮ局に中継するように構成された第２のグループのＬＯＲＡＮ局を備えてもよい。第１のグループのＬＯＲＡＮ局は、メッセージソースに確認メッセージを返信するように構成されてもよい。
【０００８】
[0008]  その上、メッセージ埋め込みジェネレータは、入力メッセージに基づく暗号化メッセージを生成し、暗号化メッセージに基づく複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されてもよい。メッセージ埋め込みジェネレータは、ルーティングプリアンブル、メッセージタイププリアンブル、暗号化コードセグメント、応答または非応答命令、メッセージソースからの入力メッセージに基づくデジタル符号化されたメッセージ、およびメッセージビットのチェックサムと巡回冗長検査（ＣＲＣ）とのうちの少なくとも一方を含むメッセージフォーマットに基づいて複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されてもよい。
【０００９】
[0009]  ＲＦ  ＰＮＴシステムは、少なくとも複数のメッセージＲＦバーストを受信するように構成された受信デバイスをさらに備えてもよい。受信デバイスはまた、一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを受信するように構成されてもよい。
【００１０】
[0010]  別の態様は、ＬＯＲＡＮ局を対象とする。ＬＯＲＡＮ局は、隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されたＬＯＲＡＮ送信機と、ＬＯＲＡＮ送信機に結合されたメッセージ埋め込みジェネレータと、を含み得る。メッセージ埋め込みジェネレータは、入力メッセージに基づく、かつ各メッセージＲＦバーストがそれぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔にある、複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されてもよい。
【００１１】
[0011]  別の態様は、ＬＯＲＡＮ局とともに使用されるＬＯＲＡＮ受信デバイスを対象とする。ＬＯＲＡＮ局は、隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されたＬＯＲＡＮ送信機と、ＬＯＲＡＮ送信機に結合され、入力メッセージに基づく、かつ各メッセージＲＦバーストがそれぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔にある、複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成された、メッセージ埋め込みジェネレータと、を含み得る。ＬＯＲＡＮ受信デバイスは、ＬＯＲＡＮ受信アンテナと、ＬＯＲＡＮアンテナに結合され、それぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを復元するように構成されたＬＯＲＡＮ受信回路と、ＬＯＲＡＮ受信回路に結合され、各メッセージＲＦバーストがそれぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔にある複数のメッセージＲＦバーストから入力メッセージを復元するように構成されたメッセージ復元回路と、を含み得る。
【００１２】
[0012]  さらに別の態様は、ＲＦ  ＰＮＴおよび通信メッセージングの方法を対象とする。この方法は、複数のＬＯＲＡＮ局を動作させることを含むことができ、各ＬＯＲＡＮ局は、ＬＯＲＡＮアンテナと、ＬＯＲＡＮアンテナに結合され、それぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されたＬＯＲＡＮ送信機と、を備え得る。この方法はまた、ＬＯＲＡＮ送信機に結合され、入力メッセージに基づく、かつ各メッセージＲＦバーストがそれぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔にある、複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されたメッセージ埋め込みジェネレータを備える、複数のＬＯＲＡＮ局のうちの少なくとも１つを動作させることを操作することを含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来技術によるＬＯＲＡＮ通信システムの概略図である。
【図２】図１のＬＯＲＡＮ通信システムからのＬＯＲＡＮ受信機である。
【図３】本開示によるＲＦ  ＰＮＴシステムの概略図である。
【図４】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムからのＬＯＲＡＮ局の概略図である。
【図５】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムからのＬＯＲＡＮ局およびＬＯＲＡＮ受信デバイスの例示的な実施形態の詳細な概略図である。
【図６】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムにおけるフレーム構造の図である。
【図７】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムからのＬＯＲＡＮ受信デバイスにおける受信機チェーンの例示的な実施形態の概略図である。
【図８】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムからの入力メッセージに基づく複数のメッセージＲＦバーストの例示的な実施形態の概略図である。
【図９Ａ】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムからの入力メッセージに基づく複数のメッセージＲＦバーストの例示的な実施形態の概略図である。
【図９Ｂ】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムからの入力メッセージに基づく複数のメッセージＲＦバーストの例示的な実施形態の概略図である。
【図９Ｃ】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムからの入力メッセージに基づく複数のメッセージＲＦバーストの例示的な実施形態の概略図である。
【図１０】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムからの入力メッセージに基づく複数のメッセージＲＦバーストの例示的な実施形態の概略図である。
【図１１】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムからの時分割多重アクセスへのメッセージング層ＧＲＩ変換の例示的な実施形態の概略図である。
【図１２】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムからのルーティングされたパケットの例示的な実施形態の概略図である。
【図１３】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムの例示的な実施形態のスペクトル図である。
【図１４Ａ】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムの例示的な実施形態のスペクトル整形を示す図である。
【図１４Ｂ】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムの例示的な実施形態のスペクトル整形を示す図である。
【図１５】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムの例示的な実施形態のスペクトル整形を示す図である。
【図１６】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムの例示的な実施形態のスペクトル整形を示す図である。
【図１７Ａ】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムの例示的な実施形態について、パルス間に直交位相シフトキーイングバーストを追加することを示す図である。
【図１７Ｂ】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムの例示的な実施形態について、パルス間に直交位相シフトキーイングバーストを追加することを示す図である。
【図１８】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムの例示的な実施形態について、パルス間に１６直交振幅変調バーストを追加することを示す図である。
【図１９】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムの例示的な実施形態について、それぞれのシステム性能測定基準を示す図である。
【図２０】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムの例示的な実施形態について、それぞれのシステム性能測定基準を示す図である。
【図２１】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムの例示的な実施形態について、それぞれのシステム性能測定基準を示す図である。
【図２２】図３のＲＦ  ＰＮＴシステムの例示的な実施形態について、それぞれのシステム性能測定基準を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[0028]  本発明のいくつかの実施形態が示されている添付図面を参照しながら、以下で本開示を詳説する。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で実現されてもよく、本明細書に記載される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が詳細かつ完全な形で、また本開示の範囲を当業者に完全に伝えるように提供されている。全体を通して、同じ番号は同じ要素を指し、１００番台の参照番号は、代替の実施形態における同様の要素を示すために使用される。
【００１５】
[0029]  まず図１〜図３を参照して、本開示によるＬＯＲＡＮ通信システム３０についてここで説明する。ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴシステム３０は、例示的に、ＬＯＲＡＮブロードキャスト信号を送信するように構成されたＬＯＲＡＮブロードキャスト局３１を含む。
【００１６】
[0030]  ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴシステム３０の一部ではないが、複数のＧＰＳ衛星３３ａ〜３３ｃが示されている。複数のＧＰＳ衛星３３ａ〜３３ｃからのＧＰＳ信号の低電力および高周波数の性質により、それぞれのＧＰＳ信号は、自然および人工の干渉（例えば、なりすまし、妨害）に容易にさらされることを理解されたい。このため、本明細書で詳述されるように、ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴシステム３０内に埋め込まれた双方向メッセージング通信機能を提供することが役立つ場合がある。
【００１７】
[0031]  ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴシステム３０は、例示的に、複数の車両３４ａ〜３４ｂおよび降車した個人（図示せず）を含む。複数の車両３４ａ〜３４ｂおよび降車したユーザの各々は、例示的に、ＬＯＲＡＮブロードキャスト信号を受信して処理するように構成されたＬＯＲＡＮ受信機３５ａ〜３５ｂを含む。
【００１８】
[0032]  各ＬＯＲＡＮ受信機３５ａ〜３５ｂは、例示的に、アンテナ３６と、アンテナ３６に結合されたＬＯＲＡＮ受信機回路３７と、を含む。ＬＯＲＡＮ受信機３５ａ〜３５ｂは、例示的に、ＬＯＲＡＮ受信機回路３７に結合され、位置を決定し、ＬＯＲＡＮブロードキャスト信号に基づいてタイミングデータを提供するように構成されたプロセッサ３８を含む。
【００１９】
[0033]  ここで図３〜４を参照すると、本開示によるＲＦ  ＰＮＴシステム４０がここで説明されている。
【００２０】
[0034]  ＲＦ  ＰＮＴシステム４０は、例示的に、複数のＬＯＲＡＮ局４１ａ〜４１ｇを備える。各ＬＯＲＡＮ局４１ａ〜４１ｇは、例示的に、ＬＯＲＡＮアンテナ４２（例えば、適切なサイズのＬＯＲＡＮブロードキャスト塔）と、ＬＯＲＡＮアンテナに結合され、隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されたＬＯＲＡＮ送信機４３と、を含む。ＲＦ  ＰＮＴシステム４０は、複数のＬＯＲＡＮ通信規格、例えば、ｅＬＯＲＡＮ、ＬＯＲＡＮ−Ａ、ＬＯＲＡＮ−Ｂ、およびＬＯＲＡＮーＣうちの１つ以上を実装することができる。理解されるように、一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスは、位置／ロケーションデータを決定するためにＬＯＲＡＮデバイスによって使用される。
【００２１】
[0035]  複数のＬＯＲＡＮ局４１ａ〜４１ｇは、ＬＯＲＡＮ局のサブセットを備えることができる。このサブセット内で、各ＬＯＲＡＮ局４１ａ〜４１ｇは、ＬＯＲＡＮ送信機４３に結合され、隣接するＬＯＲＡＮ局、ユーザの船、ユーザの地上の静止／モバイルプラットフォーム、または降車したユーザから受信した入力メッセージ４６に基づく複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成された、メッセージ埋め込みジェネレータ４４を含む。各メッセージＲＦバーストは、それぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔に配置される。ほとんどの実施形態では、各ＬＯＲＡＮ局４１ａ〜４１ｇは、メッセージ埋め込みジェネレータ４４と、入力メッセージ４６を変調して送信する機能と、を含む。一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスの各々は、９０〜１１０ｋＨｚの周波数範囲内にあり得る。パルス信号は、１００ｋＨｚの搬送周波数を含む。一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスは、１ｍｓ間隔を有する８パルスのグループを含み、グループの送信はＧＲＩごとに繰り返される。
【００２２】
[0036]  これに加えて、メッセージ埋め込みジェネレータ４４は、一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスとは無相関であるように複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている。各ＬＯＲＡＮ送信機４３は、ＧＲＩで８つのＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されており、メッセージ埋め込みジェネレータ４４は、ＧＲＩに基づく固定フレーム構成を使用して複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている。
【００２３】
[0037]  例えば、複数のメッセージＲＦバーストの各々は、以下の標準／コード、Ｍ−ａｒｙ直交振幅変調（Ｍ−ＱＡＭ）（６４−ＱＡＭなど）、最小シフトキーイング（ＭＳＫ）、周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）、拡散周波数シフトキーイング（ＳＦＳＫ）、最も電力効率の高い変調である直交位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）またはガウス最小シフトキーイング（ＧＭＳＫ）、低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）コード、リードソロモン（ＲＳ）コード、または他の前方誤り訂正（ＦＥＣ）コードのうちの１つ以上を使用して変調され、エラー訂正されてもよい。また、各ＬＯＲＡＮ送信機４３は、ＧＲＩで８つのＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されており、メッセージ埋め込みジェネレータ４４は、ＧＲＩに基づく適応フレーム構成を使用して複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている。メッセージ埋め込みジェネレータ４４は、ＱＰＳＫ変調またはいくつかの他のタイプの変調（例えば、Ｍ−ＱＡＭ、ＧＭＳＫ）を使用して複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている。
【００２４】
[0038]  複数のＬＯＲＡＮ局４１ａ〜４１ｇは、例示的に、互いに同期した配置で複数のメッセージＲＦバーストを送信するように構成された第１のグループのＬＯＲＡＮ局を含む。複数のＬＯＲＡＮ局４１ａ〜４１ｇは、例示的に、入力メッセージ４６を、複数のメッセージＲＦバーストに変調されるようにメッセージソース４５から第１のグループのＬＯＲＡＮ局に中継するように構成された第２のグループのＬＯＲＡＮ局（すなわち、編成された中継システム）を含む。換言すれば、第２のグループのＬＯＲＡＮ局の各局は、メッセージ埋め込みジェネレータ４４を含む。第２のグループのＬＯＲＡＮ局のメッセージは、入力メッセージ４６を復調し、次いで、その局の送信波形で入力メッセージを再変調する。
【００２５】
[0039]  第１のグループのＬＯＲＡＮ局は、メッセージソース４５に確認メッセージ４８を返信するように構成されている。有用にも、メッセージソース４５は、ＲＦ  ＰＮＴシステム４０が入力メッセージ４６を受信して中継したことを知っている。メッセージソース４５は、航空機プラットフォームなどの移動車両プラットフォームを含み得る。
【００２６】
[0040]  その上、メッセージ埋め込みジェネレータ４４は、入力メッセージ４６に基づく暗号化メッセージを生成し、暗号化メッセージに基づく複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている。ＲＦ  ＰＮＴシステム４０は、例示的に、少なくとも複数のメッセージＲＦバーストを受信するように構成されたＬＯＲＡＮ受信デバイス（２５８：図５）を備える。ＬＯＲＡＮ受信デバイス２５８は、一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスおよび埋め込まれたメッセージＲＦパルスを受信するように構成されている。
【００２７】
[0041]  理解されるように、メッセージソース４５は、ＲＦ  ＰＮＴシステム４０の範囲内のＬＯＲＡＮ受信デバイスに入力メッセージ４６を送信および中継することができる。複数のＬＯＲＡＮ局４１ａ〜４１ｇのブロードキャスト範囲および送信電力が与えられると、入力メッセージ４６は、図示されたクロスカントリー範囲などの長距離にわたって中継され得る。
【００２８】
[0042]  別の態様は、ＬＯＲＡＮ局４１ａ〜４１ｇを対象とする。ＬＯＲＡＮ局４１ａ〜４１ｇは、隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されたＬＯＲＡＮ送信機４３と、ＬＯＲＡＮ送信機に結合されたメッセージ埋め込みジェネレータ４４と、を含む。メッセージ埋め込みジェネレータ４４は、入力メッセージ４６に基づく、かつ各メッセージＲＦバーストがそれぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔にある、複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている。
【００２９】
[0043]  さらに別の態様は、ＲＦ（ＰＮＴ）およびメッセージングの方法を対象とする。この方法は、複数のＬＯＲＡＮ局４１ａ〜４１ｇを動作させることを含む。各ＬＯＲＡＮ局４１ａ〜４１ｇは、ＬＯＲＡＮアンテナ４２と、ＬＯＲＡＮアンテナに結合され、それぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成された、ＬＯＲＡＮ送信機４３と、を備える。この方法はまた、ＬＯＲＡＮ送信機に結合され、入力メッセージ４６に基づく、かつ各メッセージＲＦバーストがそれぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔にある、複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成された、メッセージ埋め込みジェネレータ４４を備える、複数のＬＯＲＡＮ局４１ａ〜４１ｇのうちの少なくとも１つを動作させることを含む。
【００３０】
[0044]  ここで追加的に図５を参照し、ＬＯＲＡＮ局２４１ａの別の実施形態についてここで説明する。本実施形態のＬＯＲＡＮ装置２４１ａでは、図１〜図４に関してすでに上記で説明した要素は２００番台となり、ここでこれ以上説明する必要はないものとする。この実施形態は、このＬＯＲＡＮ局２４１ａが、例示的に、変調器／復調器モジュール２４５と、変調器／復調器モジュールと協働するメッセージプロセッサモジュール２４６と、メッセージプロセッサモジュールに結合された暗号化／復号化モジュール２４７と、暗号化／復号化モジュールに結合されたベースバンドスイッチルータ２５０と、を備えるメッセージ埋め込みジェネレータ２４４を含むという点で、前の実施形態とは異なる。
【００３１】
[0045]  メッセージ埋め込みジェネレータ２４４は、例示的に、非ＬＯＲＡＮ  ＲＦ周波数帯域（例えば、ＵＨＦ、ＶＨＦ）を受信するように構成された受信機２５１と、ベースバンドスイッチルータ２５０に結合されたＬＯＲＡＮ受信機２５２と、メッセージプロセッサモジュール２４６に時間値を提供するように構成された世界時調整（ＵＴＣ）時間ソースモジュール２５３と、を備える。ＬＯＲＡＮ局２４１は、例示的に、ＬＤＣモジュール２５４と、ＬＤＣモジュールの下流に結合されたタイミングモジュール２５５と、タイミングモジュールの下流に結合されたマッチングネットワーク２５６と、マッチングネットワークの下流に結合されたＬＯＲＡＮブロードキャストアンテナ２４２ａと、を含む。また、ＬＯＲＡＮ局２４１は、例示的に、タイミングモジュール２５５の上流にＧＲＩを生成するように構成されたＬＯＲＡＮ  ＧＲＩモジュール２５７を含む。
【００３２】
[0046]  入力メッセージが適切に暗号化されると、メッセージプロセッサモジュール２４６は、暗号化されたメッセージを、複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成された変調器／復調器モジュール２４５に送信するように構成されている。変調器／復調器モジュール２４５は、複数のメッセージＲＦバーストを、ＧＲＩと組み合わせるためにタイミングモジュール２５５に送るように構成されている。
【００３３】
[0047]  ＬＯＲＡＮ受信デバイス２５８は、ＬＯＲＡＮ局２４１ａとともに使用される。ＬＯＲＡＮ局２４１ａは、隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されたＬＯＲＡＮ送信機（すなわち、ＬＯＲＡＮブロードキャストアンテナ２４２ａ）と、ＬＯＲＡＮ送信機に結合され、入力メッセージに基づく、かつ各メッセージＲＦバーストがそれぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔にある、複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成された、メッセージ埋め込みジェネレータ２４４と、を含む。ＬＯＲＡＮ受信デバイス２５８は、ＬＯＲＡＮ受信アンテナ２６７と、ＬＯＲＡＮアンテナに結合され、それぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを復元するように構成されたＬＯＲＡＮ受信回路２５９と、ＬＯＲＡＮ受信回路に結合され、各メッセージＲＦバーストがそれぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔にある複数のメッセージＲＦバーストから入力メッセージを復元するように構成されたメッセージ復元回路２６８と、を含む。
【００３４】
[0048]  ここで追加的に図６を参照すると、入力メッセージ４６（図３）のフレーム構造６０が示されている。メッセージ埋め込みジェネレータ４４は、ルーティングプリアンブル６１と、メッセージタイププリアンブル６２と、暗号化コードセグメント６３と、応答／非応答命令６４と、デジタル符号化されたメッセージ６５と、メッセージビット６６のチェックサムとＣＲＣとのうちの少なくとも一方と、を含むメッセージフォーマットに基づいて複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている。
【００３５】
[0049]  ここで図７を参照すると、ダイアグラムは、ＬＯＲＡＮ受信デバイス（２５８：図５）の例示的な実施形態の受信機チェーン７０を例示している。受信機チェーン７０は、例示的に、複数のメッセージＲＦバーストおよび一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを受信するように構成されたＬＯＲＡＮアンテナ７１と、ＬＯＲＡＮアンテナの下流にあるアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）７２と、ＡＤＣの下流にあるＬＯＲＡＮエンベロープ検出モジュール７３と、ＬＯＲＡＮエンベロープ検出モジュールの下流にあるＬＯＲＡＮ局検出モジュール７４と、ＬＯＲＡＮ局検出モジュールの下流に結合されたＧＲＩバーストデマルチプレクサモジュール７５と、を含む。受信機チェーン７０は、例示的に、ＧＲＩバーストデマルチプレクサモジュール７５の下流にあるベースバンドコンバータモジュール７６およびメッセージプロセッサモジュール７７と、ＧＲＩバーストデマルチプレクサモジュールの下流にあり、ＬＯＲＡＮロケーションデータを生成するように構成された疑似距離モジュール８０と、ＧＲＩバーストデマルチプレクサモジュールの下流にあるタイミングモジュール７８と、を含む。
【００３６】
[0050]  ここで図３〜図４および図８〜図９Ｃを参照すると、複数のメッセージＲＦバースト８３ａ〜８３ｇとＧＲＩ８１内の一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス８４ａ〜８４ｈとの合成波形８２がここで説明されている。一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス８４ａ〜８４ｈは、例示的に、１ｍｓ間隔を有する８個のパルスの標準グループを含む。複数のＬＯＲＡＮ局４１ａ〜４１ｇの各々は、ＧＲＩごとに１回、１ｍｓだけ分離された８つのパルスを送信する。信号対雑音比（ＳＮＲ）を向上させ、したがって位置推定の精度を向上させるために、ＬＯＲＡＮ受信デバイス（２５８：図５）は、これらのパルスをＧＲＩごとに統合する。ＲＦ  ＰＮＴシステム４０は、ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス８４ａ〜８４ｈの間のデッドタイムを有利に利用し、それらをメッセージを交換するための時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）メッセージング方式におけるタイムスロットとして定義する。図示の例では、各ＧＲＩ８１は、８つのＲＦバーストメッセージングフレームを含む。
【００３７】
[0051]  おそらく図９Ａ〜図９Ｃで最もよく分かるように、ＬＯＲＡＮ  ＧＲＩ８５は、メッセージングフレーム８６と組み合わされて、合成波形８２を生成する。有利なことに、メッセージングフレーム８６は、ＬＯＲＡＮ  ＧＲＩ８５から容易に抽出され、ＬＯＲＡＮユーザに対して透過的である。
【００３８】
[0052]  有用にも、この手法は、ｅＬＯＲＡＮ  ＬＤＣの固有の低データレート機能を補足する追加のデータレート容量を提供する。また、古典的なＬＯＲＡＮ−ＣにはＬＤＣがないため、この手法は古典的なＬＯＲＡＮ−Ｃにデータ通信チャネルを提供する。
【００３９】
[0053]  ここで図１０を参照すると、ダイアグラム８７は、ＲＦ  ＰＮＴシステム４０の例示的な実施形態における無線複合波形を示す。無線複合波形は、例示的に、複数のＬＯＲＡＮ  ＧＲＩ８５ａ〜８５ｄ、および複数のメッセージフレーム８６ａ〜８６ｄを含む。特に、連続メッセージパケットは、異なる送信サイトから、連続するナビゲーションパルスグループ（すなわち、ＬＯＲＡＮ  ＧＲＩ  ８５ａ〜８５ｄ）に適応的にインターリーブされ得る。換言すれば、異なるソースからの異なるメッセージを複数のＬＯＲＡＮ  ＧＲＩ  ８５ａ〜８５ｄに埋め込むことができる。ＲＦ  ＰＮＴシステム４０の例示的な実施形態は、ＬＯＲＡＮシステム内でＴＤＭＡ通信方法を実施している。図示のように、クロスレート干渉（ＣＲＩ）を最小限にするために、複数のメッセージフレーム８６ａ〜８６ｄのパルスグループ間でデータ信号は送信されない。
【００４０】
[0054]  次に図１１を参照すると、ダイアグラム８８は、ＲＦ  ＰＮＴシステム４０の例示的な実施形態における、ＬＦ  ＴＤＭＡへのメッセージング層２の概念ＧＲＩ変換を示す。示されるように、ＲＦ  ＰＮＴシステム４０は、ＬＦバーストを、古典的なＴＤＭＡ定義のタイムスロット、パケット、フレーム、および／またはエポックに変換する。
【００４１】
[0055]  ここで図１２を参照すると、ダイアグラム９０は、ＲＦ  ＰＮＴシステム４０の例示的な実施形態におけるＬＦメッセージパケットへのメッセージング層２の概念ＧＲＩ変換を示す。示されるように、ＲＦ  ＰＮＴシステム４０は、ＬＦバーストを効率的なＴＤＭＡフォーマットに変換する。
【００４２】
[0056]  有利なことに、本明細書で説明されるＲＦ  ＰＮＴシステム４０は、典型的なＬＯＲＡＮ通信システムにわたる潜在的な利点を提供する。特に、ＲＦ  ＰＮＴシステム４０は、非位置、タイミングおよびナビゲーション（非ＰＴＮ）データの送信のために、ＬＯＲＡＮシグナリングスキーマ内で多重化された固定時間ＴＤＭＡネットワーク通信チャネルと、プリアンブルのないＱＰＳＫ復調のキャリア捕捉に使用される非ＰＴＮデータＬＯＲＡＮ  ＧＲＩパルスの送信用のＬＯＲＡＮシグナリングスキーマ内の、多重化された適応型オンデマンドの割り当てられたアクセス、ＴＤＭＡネットワーク通信チャネルと、ＬＯＲＡＮ送信機局間の効率的な双方向のピアツーピアメッセージングと、ネットワーク化された通信チャネルを介したクライアントノードへの効率的な単方向メッセージングと、ＧＲＩ文字列（単一ネットワーククラウド）内でのマルチホップデータメッセージ転送のための効率的なルーティングプロトコルと、複数のＧＲＩ文字列（複数のネットワーククラウド）内のマルチホップルーティングのための効率的なルーティングプロトコル。複数の異種混合クラウド内でマルチホップルーティングを行うための効率的なルーティングプロトコルと、メッセージの転送のための適応型オンデマンドデータチャネルアクセス方式と、優先メッセージングのためのサービス品質（ＱｏＳ）スキームと、単一のＧＲＩ文字列（同種）で複数のセキュリティレベル（エンクレーブ）を転送するためのセキュアタイプ１暗号化透過コアネットワークと、異種ネットワーク内で複数のセキュリティレベルを転送するためのセキュアタイプ１暗号化透過コアネットワークと、最新の手法を使用したＦＥＣチャネルコーディング（例えば、ＬＤＰＣ、インターリーブオプションおよび／またはＲＳ）と、最新の高次変調技術（例えば、１６−ＱＡＭなどのＭ−ＱＡＭ）と、ＭＳＫ波形、または既存のＬＯＲＡＮ  ２０ｋＨｚ帯域幅（ＢＷ）割り当て（９９％パワーマスクルール）内に入るずっと高いデータレート（例えば、１０ｋｂｐｓ）を許容するために、ルートレイズドコサイン（ＲＲＣ）を使用したパルスのスペクトルシェーピングと、を提供することができる。
【００４３】
[0057]  上述のように、典型的なアプリケーションのＬＤＣはデータレートが低いという問題がある。既存の世界規模のＬＯＲＡＮ帯域幅割り当てが拡大する可能性は低いため、ＲＦ  ＰＮＴシステム４０は、この低いデータレートの問題に対処するアプローチを提供する。ＲＦ  ＰＮＴシステム４０は、ＬＯＲＡＮシステム内の各送信機によって送信された各パルスグループの既存のナビゲーションパルス間に定期的なデータバーストを挿入することにより、この低データレート問題へのアプローチを提供することができる。これらのデータバーストは、ＬＤＣの現在の（パルス位置変調（ＰＰＭ）ベースの）既存のデータレート容量を増強し、より多数の基準局によって収集された動的ＡＳＦ補正をサポートするために必要な総ＬＤＣデータレートを提供する。換言すると、ＲＦ  ＰＮＴシステム４０で提供される位置／ロケーションデータは、より多くのＡＳＦ補正をより頻繁に送ることができるようになるため、より正確になる可能性がある。データバーストは、シンボルレートを増加させることにより、現在のＬＯＲＡＮ帯域幅割り当ての利用率を上げるために、最新のフォワードエラーＦＥＣチャネルコーディング手法（例えば、ＬＤＰＣ、ＲＳ）、および最新のデータ変調方法（例えば、Ｍ−ａｒｙ  ＱＡＭ、ＭＳＫ）、およびデータパルススペクトルシェーピング（例えば、ＲＲＣフィルタまたはＢＷ効率の高いＭＳＫ）を採用する。
【００４４】
[0058]  ＲＲＣシェーピングを使用すると、割り当てられたスペクトル全体でスペクトルが本質的にフラットになるため、割り当てられたスペクトルを効率的に使用できる（すなわち、送信信号のＲＲＣシェーピングにより、割り当てられた２０ｋＨｚ  ＢＷの使用を最大化しながら、ｆ＝１００±１０ｋＨｚで２５ｄＢのダウン要件を超えない）。ただし、ＬＯＲＡＮ送信機アンテナシステムのＢＷは数ｋＨｚに制限されているため、２０ｋＨｚの帯域幅全体を完全に利用するには、送信機タワーに供給する前の信号スペクトルのプリエンファシスが必要になる場合がある。
【００４５】
[0059]  ここで図１３を参照すると、ダイアグラム９５は、ＲＲＣフィルタを用いたスペクトル整形を示している。ＲＲＣフィルタシェーピングにより、限られた帯域幅（より多くの電力／Ｈｚ）をより適切に使用できる。所与のチャネルシンボルレートに対して、ＲＲＣシェーピングは信号エネルギーをより狭い帯域幅に圧縮する。ＲＲＣフィルタにより、ＢＷ制約を守りながら、チャネルシンボルレートを増加させることができる。（表１〜表２を参照）。スペクトルシェーピングの結果、エンベロープが一定せず、これにより線形増幅器を使用する必要があり得ることに留意されたい。非定包絡線波形は、ピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）によって特徴付けられ得る。また、特定の波形（例えば、Ｍ−ＱＡＭ）は、本質的にエンベロープが一定でないことにも留意するべきである。
【００４６】
【表１】
2020177019.tif 000003
【００４７】
【表２】
2020177019.tif 000004
【００４８】
[0060]  ここで図１４Ａ〜図１４Ｂを参照すると、ダイアグラム１００、１０５は、バイナリ位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）またはＱＰＳＫのＲＲＣスペクトルシェーピングが、シンボルレートが６．６ｋｂｐｓの場合に１％の規則（すなわち、総電力の１％が許容される帯域外の最大電力であること）を満たしていることを示している。計算された片側帯域外（ＯＯＢ）電力が−２７．８５７８ｄＢ低下している。−２３ｄＢの低下要件に対して約５ｄＢのマージンが存在する（１％のＯＯＢパワーマスク要件を満たすために、ＲＦスペクトルの片側にある合計ＲＦパワーの０．００５がＯＯＢである）。コーディングされていないＢＰＳＫの場合、Ｒｂｉｔ＝Ｒｓｙｍｂｏｌ、コーディングされていないＱＰＳＫの場合、Ｒｂｉｔ＝２×Ｒｓｙｍｂｏｌであることを思い起こされたい。
【００４９】
[0061]  ここで図１５〜図１６を参照すると、ダイアグラム１１０は、ＯＱＰＳＫ、ＭＳＫ、およびＳＦＳＫのベースバンドスペクトルを示し、ダイアグラム１１５は、各変調タイプのフラクショナルＯＯＢ電力を示す。ＭＳＫ変調は、ＯＯＢ電力の２０ｄＢ低下レベルで最高の性能を発揮する。ベースバンドＭＳＫスペクトル形状は、片側ベースバンド帯域幅が０．５×Ｒｓｙｍｂｏｌまたは約０．５５×Ｒｓｙｍｂｏｌよりわずかに高い場合に、１％ＯＯＢ要件を満たす。ＢＴｂｉｔ＝ビットレートＲｂｉｔで正規化された帯域幅であるため、Ｂ／Ｒｂｉｔ＝０．５５、またはＲｂｉｔ＝１０／０．５５ｋＨｚ＝１８．１８ｋビット／秒である。ＭＳＫの場合、各シンボルは２ビットを伝送するため、ＭＳＫシンボルレートＲｓｙｍｂｏｌ＝Ｒｂｉｔ／２＝９．１ｋｂｐｓである。
【００５０】
[0062]  ここで図１７Ａ〜図１７Ｂを参照すると、ダイアグラム１２０は、例として、一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間のＱＰＳＫデータバーストの追加を示している。ダイアグラム１２５は、ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスが３００マイクロ秒を占有し、７００マイクロ秒がパルス間のデータ伝送に利用できることを示している。実効データレートを計算するには、送信ごとのＧＲＩごとのＱＰＳＫオンタイム期間：
８×７００μＳ＞＞５．６ｍｓ／ＴＧＲＩ
最小ＧＲＩ期間＝４０００×１０＝４０，０００μ秒＝０．０４ｓ
最大ＧＲＩ時間＝９９９０×１０＝０．０９９９秒〜０．１秒
データレート（＠１ｋｂｐｓユーザデータレート、Ｒ＝１／２コーディング＞＞コーディング後の２ｋｂｐｓチャネルデータレート）
最小ＧＲＩの場合：１ｋｂｐｓユーザデータレート×５．６ｍｓ／４０ｍｓ＝コーディング後の１４０ｂｐｓチャネルデータレート
最大ＧＲＩの場合：１ｋｂｐｓユーザデータレート×５．６ｍｓ／１００ｍｓ＝コーディング後の５６ｂｐｓチャネルデータレート
【００５１】
データレートを増加させるには、高次変調（Ｍ−ＱＡＭ）を使用するか、またはパルスグループ間でＱＰＳＫ／ＱＡＭメッセージを送信するが、これによりＣＲＩまたは自己干渉が高くなる。
【００５２】
[0063]  ＲＲＣ、α＝０．１５を使用すると、１０ｋｂｐｓの信号が、割り当てられた２０ｋＨｚの帯域幅を満たし、９９％の放射電力抑制の制約を満たし、これには、送信アンテナの狭いＢＷを補償するために、ＢＷエッジでいくつかのプリエンファシスが必要になる。ＱＰＳＫ、Ｒ＝１／２ＦＥＣの場合、送信機ごとの平均データレートは、上記の１ｋｂｐｓの例の２倍になり、ＧＲＩ＝４０００、９９９０の場合、それぞれ１４００ｂｐｓ、５６０ｂｐｓである。
【００５３】
[0064]  既存のＬＯＲＡＮパルス信号の間にＱＰＳＫ信号が追加されるため、各送信機の「オンタイム」が増加するため、平均送信機電力値は増加する。パルスは１ｍｓ（１０００マイクロ秒）間隔で配置され、パルス持続時間は約３００マイクロ秒であるため、ＱＰＳＫを提供するためにパルス間に７００マイクロ秒の利用可能な時間がある。パルスの「同等の」一定のエンベロープパワーが約１００μｓｅｃ持続すると仮定すると（パルスピークは６５μｓｅｃであることを思い起こされたい）、８パルスグループ内のデューティサイクルは１００／１０００（１０％）から（１００＋７００）／１０００＝８０％、つまり平均出力が８倍に増加する。同じ送信機機能の場合、これは、パルスの電力を８分の１に減少させる必要があることを意味し、消費電力を支払うには高額になる。ただし、ＱＰＳＫ信号の電力がパルス電力と比較して１０分の１に減少すると、電力ペナルティは（１００＋７００／１０）／１０００＝１．７ｘに大幅にする。この通信信号はＦＥＣコーディングと低バーストデータレートとを有するため、ＱＰＳＫ信号ではこれが許容される場合がある。
【００５４】
[0065]  典型的なＬＯＲＡＮ塔の高さは、シャントピーキング（すなわち、信号のスタガ調整されたプリエンファシス）なしで、３ｄＢ帯域幅を約２または３ｋＨｚに制限する。したがって、ＱＰＳＫおよびレート１／２コーディングと１ｋｂｐｓのコーディング前の生データレートとが使用される場合（２０００チャネルビット）、コーディングされたＱＰＳＫ信号のヌル間帯域幅は１×２ｋｂｐｓ＝２ｋＨｚになる。信号のＲＲＣシェーピング（α＝０．２）が使用される場合、ＲＦ３ｄＢ帯域幅は１．２×Ｒｓのオーダになる（シンボルレート＝１．２ｘ１ｋｂｐｓ＝１．２ｋＨｚ、ここでα＝０．２は過剰帯域幅係数）。アンテナに適用される信号を適切にプリエンファシスすると、放射されたＬＯＲＡＮ信号の３ｄＢ  ＢＷが約５ｋＨｚであるため、データレートを増加させることができる。追加の信号プリエンファシスまたはより高いアンテナを使用すると、データレートをおそらく１０ｋｂｐｓに増加させることができる。これは、ＬＤＣデータレートに劇的なプラスの影響を与える可能性がある。
【００５５】
[0066]  ここで図１８を参照すると、ダイアグラム１３０は、一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の１６−ＱＡＭデータバーストの追加を示している。民営化を提供するためにパルスを疑似ランダムにずらす必要がある場合、連続するパルス間のスペースも疑似ランダムになる。したがって、動的に変化するパルス間スペースの使用を最大化するには、Ｍ−ＱＡＭバースト持続時間がパルスペア間の利用可能な「ホワイトスペース」に動的に適応しなければならない。ただし、正味のデータスループットは同じままとなる。
【００５６】
[0067]  ここで図１９〜図２２を参照すると、ダイアグラム１４０は、いくつかのＱＡＭ変調（４−ＱＡＭ、１６−ＱＡＭ、６４−ＱＡＭ、２５６−ＱＡＭ）の高次ビット誤り率の例を示す。ダイアグラム１４５は、ＦＥＣを使用したＢＥＲを示している。ダイアグラム１５０は、ボー＝５０、α＝０．２のＲＲＣフィルタの周波数伝達関数を示している。ダイアグラム１５５は、ＲＲＣシェーピングの効果対過剰なＢＷ（またはロールオフ）パラメータの効果を示している。
【００５７】
[0068]  通信システムに関連するその他の機能は、同時係属中の“ＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＡＳＳＯＣＩＡＴＥＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＨＡＶＩＮＧ  ＤＩＦＦＥＲＥＮＴ  ＡＣＣＵＲＡＣＹ  ＬＥＶＥＬＳ”と題する特許出願第１６／１１４，６６８号、代理人整理番号ＧＣＳＤ−３０１８（６２５２７）に開示されており、この出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれる。
【００５８】
[0069]  本開示の多くの修正および他の実施形態は、当業者であれば、前述の説明および関連する図面に提示された教示を利用して想到し得るものである。したがって、本開示は、開示された特定の実施形態に限定されるべきではなく、修正および実施形態は、特許請求の範囲内に含まれるということが意図されることが理解される。
【図１】
2020177019.tif 000005
【図２】
2020177019.tif 000006
【図３】
2020177019.tif 000007
【図４】
2020177019.tif 000008
【図５】
2020177019.tif 000009
【図６】
2020177019.tif 000010
【図７】
2020177019.tif 000011
【図８】
2020177019.tif 000012
【図９Ａ】
2020177019.tif 000013
【図９Ｂ】
2020177019.tif 000014
【図９Ｃ】
2020177019.tif 000015
【図１０】
2020177019.tif 000016
【図１１】
2020177019.tif 000017
【図１２】
2020177019.tif 000018
【図１３】
2020177019.tif 000019
【図１４Ａ】
2020177019.tif 000020
【図１４Ｂ】
2020177019.tif 000021
【図１５】
2020177019.tif 000022
【図１６】
2020177019.tif 000023
【図１７Ａ】
2020177019.tif 000024
【図１７Ｂ】
2020177019.tif 000025
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年6月9日(2020.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数（ＲＦ）精密ナビゲーションおよびタイミング（ＰＮＴ）システムであって、
複数のＬＯｎｇ  ＲＡｎｇｅ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ（ＬＯＲＡＮ）局を備え、各ＬＯＲＡＮ局は、
ＬＯＲＡＮアンテナと、
前記ＬＯＲＡＮアンテナに結合され、隣接するＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成された、ＬＯＲＡＮ送信機と、を備え、
前記複数のＬＯＲＡＮ局のうちの少なくとも１つが、前記ＬＯＲＡＮ送信機に結合された、かつ各メッセージＲＦバーストがそれぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔にある入力メッセージに基づく複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成された、メッセージ埋め込みジェネレータを備える、ＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項２】
前記メッセージ埋め込みジェネレータが、前記一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスとは無相関であるように前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項１に記載のＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項３】
各ＬＯＲＡＮ送信機が、グループ繰返し間隔（ＧＲＩ）で８つのＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されており、前記メッセージ埋め込みジェネレータが、前記ＧＲＩに基づく固定フレーム配置を使用して前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項１に記載のＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項４】
各ＬＯＲＡＮ送信機が、グループ繰返し間隔（ＧＲＩ）で８つのＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されており、前記メッセージ埋め込みジェネレータが、前記ＧＲＩに基づく適応フレーム配置を使用して前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項１に記載のＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項５】
前記メッセージ埋め込みジェネレータが、直交位相シフトキーイング変調を使用して前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項１に記載のＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項６】
前記複数のＬＯＲＡＮ局のうちの前記少なくとも１つが、互いに同期した構成で前記複数のメッセージＲＦバーストを送信するように構成された第１のグループのＬＯＲＡＮ局を備える、請求項１に記載のＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項７】
前記複数のＬＯＲＡＮ局が、メッセージソースからの前記入力メッセージを、前記複数のメッセージＲＦバーストに変調されるように前記第１のグループのＬＯＲＡＮ局に中継するように構成された第２のグループのＬＯＲＡＮ局を備える、請求項６に記載のＲＦ  ＰＮＴシステム。
【請求項８】
無線周波数（ＲＦ）精密ナビゲーションおよびタイミング（ＰＮＴ）およびメッセージングの方法であって、
複数のＬＯｎｇ  ＲＡｎｇｅ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ（ＬＯＲＡＮ）局を操作することであって、各ＬＯＲＡＮ局が、
ＬＯＲＡＮアンテナと、
前記ＬＯＲＡＮアンテナに結合され、それぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔を有する一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成された、ＬＯＲＡＮ送信機と、を備える、複数のＬＯＲＡＮ局を操作することと、
前記ＬＯＲＡＮ送信機に結合され、入力メッセージに基づく、かつ各メッセージＲＦバーストがそれぞれの隣接ＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルス間の時間間隔にある、複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成された、メッセージ埋め込みジェネレータを備える、前記複数のＬＯＲＡＮ局のうちの少なくとも１つを操作することと、を含む方法。
【請求項９】
前記メッセージ埋め込みジェネレータが、前記一連のＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスとは無相関であるように前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
各ＬＯＲＡＮ送信機が、グループ繰返し間隔（ＧＲＩ）で８つのＬＯＲＡＮ  ＰＮＴ  ＲＦパルスを送信するように構成されており、前記メッセージ埋め込みジェネレータが、前記ＧＲＩに基づく固定フレーム配置を使用して前記複数のメッセージＲＦバーストを生成するように構成されている、請求項８に記載の方法。
【外国語明細書】
2020177019000001.pdf