(57)【要約】本発明は、グループ毎の多重パルス・キーイングを用いた伝搬信号、およびその使用方法を提供する。一実施形態において、伝搬信号は、（１）時間スロットのグループに分割される伝搬信号の期間内に含まれるデータの要素と、（２）該データを符号化するために、パルス・グループ・キーイングによって該時間スロット間に所定の方法で分配される多重パルスとを含む。
2005516543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝搬信号の期間内に含まれるデータの要素であって、前記期間は時間スロットのグループに分割される、データの要素と、
前記データを符号化するために、パルス・グループ・キーイングによって前記時間スロット間に所定の方法で分配される多重パルスとを含む伝搬信号。
【請求項２】
前記データは、マッピングによって確認可能である請求項１に記載の伝搬信号。
【請求項３】
前記グループにおける前記時間スロットが隣接する請求項１に記載の伝搬信号。
【請求項４】
前記グループにおける前記時間スロットが隣接しない請求項１に記載の伝搬信号。
【請求項５】
前記時間スロットは、異なる特徴を有する請求項１に記載の伝搬信号。
【請求項６】
前記グループは、１５ビット長を上回るデータを符号化する請求項１に記載の伝搬信号。
【請求項７】
前記データの要素は、
ヘッダ、
誤差検出メッセージ、
同期要素、および
データ・メッセージからなる群から選択される請求項１に記載の伝搬信号。
【請求項８】
複数の前記期間をさらに含む請求項１に記載の伝搬信号。
【請求項９】
前記グループは異なる数の多重パルスを有する請求項８に記載の伝搬信号。
【請求項１０】
前記時間スロットの数は、前記期間において変動する請求項８に記載の伝搬信号。
【請求項１１】
信号の期間内のデータの要素を形成するステップであって、前記期間は時間スロットのグループに分割されるステップ、および
パルス・グループ・キーイングによって前記時間スロット間に所定の方法で多重パルスを分配して、前記データを符号化するステップを含む信号伝搬方法。
【請求項１２】
前記データは、マッピングによって確認可能である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記グループにおける前記時間スロットが隣接する請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記グループにおける前記時間スロットが隣接しない請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記時間スロットは、異なる特徴を有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記グループは、１５ビット長を上回るデータを符号化する請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記データの要素は、
ヘッダ、
誤差検出メッセージ、
同期要素、および
データ・メッセージからなる群から選択される請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
複数の前記期間を指定するステップをさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記グループは異なる数の多重パルスを有する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記時間スロットの数は、前記期間において変動する請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に伝搬信号に関し、より詳細には、グループ毎の多重（複数の）パルス変調によって変調されたデータを含む伝搬信号、およびその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子データ伝送は、信号を、伝送媒体を介して伝搬し、復調して、本来符号化されていたデータを鮮明に復元できるように、データを情報伝達信号上に符号化する何らかの形態の信号変調を必要とする。変調は、デジタル・データ、音声、音楽、および他の「情報」を、該情報が伝搬に適した形態になるように、トランスミッタにより生成された電波に付加する処理と見なすことができる。変調は、符号化データを確実に復号できるように情報を電子または光信号キャリアに付加することであると見なすこともできる。変調を、（主にオン・オフすることによって）直流電流に適用し、交流電流に適用し、光信号に適用することができる。毛布を振ることも煙信号伝達（この場合、キャリアは一定の煙流である）に用いられる変調の一形態であると見なすことができる。電信法に合わせて変換され、まだアマチュア無線に利用されているモールス符号は、近代のコンピュータに使用される符号に類似した二進（二状態）デジタル符号を使用する変調方法である。
【０００３】
変調は、とりわけデータおよび情報伝送事業にとってその節約が重要性を増している貴重な資源である帯域幅の使用を意味する。帯域幅節約の必要性は、技術が許す限り最も効率よく帯域幅を使用するようにユーザへの圧力を強めてきた。帯域幅効率を高める１つの方法は、限定された期間にわたって伝送するデータまたは情報の量を最大にする伝送技術を利用することである。限定された期間にわたって伝送するデータの量を増やす１つの方法は、割り当てられた期間にわたって伝送する符号化データを最大にする変調方法を利用することである。
【０００４】
今では、デジタル・データを伝送する電子信号を変調するのにいくつかの方法が用いられている。たいていの無線および電気通信用途では、変調されるキャリアは、所定の周波数の範囲内の交流電流（ＡＣ）である。もっと一般的な変調方法の一部としては、キャリア信号の振幅を経時的に変化させる振幅変調（ＡＭ）、キャリア信号の周波数を経時的に変化させる周波数変調（ＦＭ）、およびキャリア信号の位相を経時的に変化させる位相変調（ＰＭ）が挙げられる。これらはすべて、デジタルおよびアナログ情報を二進様式で符号化するのに用いられるパルス符号変調（ＰＣＭ）法と区別するために、連続波変調法として分類される。位相偏移変調（ＰＳＫ）および直交振幅変調（ＱＡＭ）、ならびにレーザ・ビームの強度を変化させる電磁電流を加えることによって光信号を変調する方法のようなより複雑な形態の変調もある。
【０００５】
目的とする用途に応じて、先述のすべての変調方法は、一定の距離にわたる比較的信頼性の高い電子データ伝送を可能にする。しかし、伝送されるデータの量が絶えず増加しているのでますます多くの帯域幅が使用されているため、さらに効率的なデータ伝送機能が必要とされている。より多くの情報がデジタル化されるにつれて、伝送システムおよび帯域幅需要にさらに大きな圧力がかかっている。設備および技術の改善が、帯域幅の需要の増加によって生じている問題を解決するのにある程度役立っているが、他の解決策も必要である。
【０００６】
限定された帯域幅の問題を部分的に解決する１つの方法は、キャリア上のより多くのデータを符号化することである。限定された期間にわたって転送されるデータの量を増やすと、インフラストラクチャ、および当該インフラストラクチャを支えるのに必要な設備を著しく縮小できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、当該技術分野において必要とされているのは、転送することができるデジタル・データの量、および当該転送を行うことができる率を増加させる新規で斬新な電子信号変調方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従来技術の上記欠点に対処するために、本発明は、グループ毎の多重（複数）パルス・キーイング（multiple pulse per group keying）を用いた伝搬信号、およびその使用方法を提供する。一実施形態において、伝搬信号は、（１）時間スロットのグループに分割される、伝搬信号の期間（周期）内に含まれるデータの要素と、（２）データを符号化するために、パルス・グループ・キーイング（pulse group keying）によって時間スロットの間に所定の方法で分配される多重パルスとを含む。
【０００９】
したがって、本発明は、伝搬信号における期間を占有するスロットのグループにおいて複数のパルスを採用する広い概念を導入する。これにより、伝搬信号上で符号化できるデータの量が著しく増加する。その増加により、従来技術のデータ変調方法に比べて、データ伝達機能が著しく、かつ実質的に高められる。
【００１０】
本発明の一実施形態において、時間スロットのグループにおけるデータの要素は、マッピングによって確認可能である。本発明の他の実施形態において、グループにおける時間スロットは隣接し、他の実施形態において、グループにおける時間スロットは隣接しない。本発明のさらに他の実施形態において、伝搬信号における時間スロットは異なる特性を有するため、スロット時間を不同にし、汎用性を高めることを可能にする。
【００１１】
本発明の他の実施形態において、伝搬信号における時間スロットのグループは、１５ビット長を上回るデータを符号化する。当業者なら認識するであろうが、１５ビット長のデータ要素は、多数の独自符号を符号化することを可能にする。
【００１２】
本発明の特に有用な実施形態において、伝搬信号におけるデータの要素は、ヘッダ、誤差検出メッセージ、同期要素およびデータ・メッセージからなる群から選択される。勿論、当業者なら理解するであろうが、たいていの伝搬信号は、これらデータ要素の各々をおそらく含むことになる。
【００１３】
本発明の他の実施形態では、伝搬信号をさらに複数の期間から構成する。本発明の汎用性により、様々な情報を含む複数の期間を有する伝搬信号が可能になる。本実施形態の他の態様は、同じ伝搬信号内のスロットの異なるグループにおいて異なる数の多重パルスを利用するために、データを符号化するパルスの数を規定する。例えば、ヘッダ・データ要素は、データを符号化するのに４つのパルスの使用を必要とするのに対して、実情報を伝達するデータ要素の１つは、データを符号化するのに６、７またはさらに８つのパルスを必要とする。本発明の汎用性のさらなる根拠は、時間スロットの数が、伝搬信号を構成する期間において変動しうる実施形態に見いだされる。
【００１４】
当業者が、以下に続く本発明の詳細な説明をより良く理解できるように、本発明の好ましい特徴および代替的な特徴を概説した。本発明の請求項の実質を成す本発明のさらなる特徴を以下に説明する。本発明の同一の目的を実施するために、他の構造を設計または改造するための基礎として、開示された概念および具体的な実施形態を容易に用いることができることを当業者なら理解するはずである。同等の構成が、本発明の主旨および範囲から逸脱しないことも当業者なら理解するはずである。
【００１５】
次に、本発明をより完全に理解するために、添付の図面と併用して以下の説明を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
最初に図１を参照すると、本発明の一実施形態を用いてデータの要素を変調する、伝搬信号における期間１００が示されている。期間１００内のデータの要素は、時間スロット１２０（その１つが示されている）のグループ１１０に分割される。グループ１１０は、時間スロット１２０の集合体で表される。各時間スロット１２０は、グループ１１０における（以下に示される）可能なパルス１３０位置に集中する。例示されたグループ１１０は、１６の時間スロット１２０を有するが、当業者なら認識するように、グループ１１０は、任意の数の時間スロット１２０から構成することができ、本発明の意図する範囲内に十分に含められる。
【００１７】
次に図２Ａ〜２Ｄを参照すると、４つのパルス位置２１０の１つに配置されたパルス２２０によってデータを符号化する従来技術のデジタル・パルス位置変調（ＰＰＭ）方法についてのパルス位置２１０のグラフ２００が示されている。従来技術のＰＰＭは、データの流れを別個のサンプル値に分割し、次いでその中の単一パルス２２０で各サンプル値を伝送する。図２Ａ〜２Ｄには、時間帯で表される別個のサンプル値の中のパルス２２０の４つの可能な値、またはパルス位置２１０が示されている。４つのパルス位置２１０は、４つのスロットのグループに位置するものと見なすこともできる。
【００１８】
別個の期間にわたってスロットのグループ内のパルス２２０の位置を変化させることによって、サンプル内のデータまたは情報を符号化する。ここで、一連のパルス位置２１０伝送を用いて全体的なデータの流れを伝送する。次の時間帯における単一パルス２２０も同様に、次のサンプル値に含まれる情報を伝達する。
【００１９】
次に図３を参照すると、各パルス２２０に対する正確な従来のＰＰＭパルス位置２１０を示す、図２Ａ〜２Ｄに個別に示された４つのスロットのグループが示されている。上述したように、従来のＰＰＭは、一グループにおいて１つのパルス１２０しか伝送しない。グループにおける各許容ピーク・パルス位置２１０で復調サンプリングを実施すると、３サンプルのうち３つは、実質的にゼロの値を有し、正確なサンプルは１の値または振幅を有する。しかし、復調時のサンプリングがこれらのピーク位置に適正に同期しない場合は、「正確な」パルス位置２１０におけるパルス２２０の振幅が縮小し始める一方、近接位置における振幅がゼロより大きくなる。
【００２０】
確実なデータ伝送を保証するために、考慮すべきいくつかの要因があることが容易にわかる。その１つが、パルス位置２１０の間の最小時間間隔である。一般的に、ＰＰＭは、近接パルス２２０の縁が隣接パルス２２０のピークにおいて実質的にゼロになるように、パルス位置２１０間の最小時間間隔が十分に大きくなることを必要とする。図２Ａおよび３には、ＰＰＭに必要とされる許容ピーク・パルス２２０間の一般に認識された最小時間間隔または離隔であるＴｍｉｎが示されている。Ｔｍｉｎは、特定のパルス２２０を正確に識別し、あるとすれば近接または隣接パルス２２０によって生じる「符号間」干渉からそれを隔離する復調サンプリング時の能力を向上するように設計される。
【００２１】
確実なデータ伝送に対応するための他の要因は、サンプリングのタイミングを潜在的なパルス位置２１０に同期することである。サンプリングが、適正にパルス位置２１０に同期しない場合、またはパルス２２０が適正にその目的とするスロット内におさまらない場合は、「正確な」パルス位置２１０に対する振幅が１より小さくなり、近接位置における振幅がゼロより大きくなる。しかし、このことが生じたとしても、ＰＰＭは、一般には、スロットのグループを構成する期間中に単一のパルス２２０のみを伝送するため、信号を正しく復調できる可能性が最も高い。
【００２２】
大きなノイズがシステムに存在する場合は、タイミング誤差がより大きな問題となる。システム・ノイズが実質的なタイミング誤差と合わさると、不正確な復調サンプリングの確率が高くなる。これに対して、タイミング誤差が小さい場合は、大きなノイズが存在しても、通常は信号を復調することができる。一般的に、信号対雑音比が非常に低く（小さく）なければ、タイミング誤差がＴｍｉｎ／２未満である限り、信号を問題なく復調できる。
【００２３】
ＰＰＭは広く用いられているが、別個の期間内に符号化できるデータの量は、著しく限定される。本発明は、いくつかのパルス１２０をスロットのグループに含めることを可能にする新規で斬新な変調方法を提供する。この特徴は、実質的により多くのデータを所定の別個の時間増分内で符号化し、伝送することを可能にする。
【００２４】
再び図１を参照すると、波形で表される多重（複数の）パルス１３０であって、当該技術分野で知られる任意のタイプのエネルギー信号でありうるパルス１３０が１６の時間スロット１２０のグループ１１０の間に分散される。例示された各々のパルス１３０は、グループ１１０の４つの時間スロット１２０またはパルス位置の１つに集中した同一波形を有する。信号が復号または復調されたときに容易に確認できるデータの要素でグループ１１０を符号化するために、所定の方法でパルス１３０を分配する。データを確実に復元できるようにグループ１１０内の各パルス１３０の位置を符号化し、復号するためには、当該技術分野で知られているいくつかの同期方法のいずれか１つを用いることによって信号を同期しなければならない。パルス１３０を含む各時間スロット１２０をＴｍｉｎで分割することができるが、グループにおけるより多くのパルスを可能にする場合は、雑音レベルが十分に小さく、同期が特に良好であれば、分割数をＴｍｉｎより小さくできる。
【００２５】
例示した１６の時間スロット１２０の中の１つの時間スロット１２０がパルス１３０に占有される場合は、グループ１１０において４ビットのデータを符号化することができ、１６の異なるデータ状態を生成することができる。しかし、本発明によって提供されるように、グループ１１０における複数の時間スロット１２０がパルス１３０に占有される場合は、グループ１１０において生成される状態の数が著しく増加する。例えば、図１に示されるように、グループ１１０における４つのパルス１３０により、１８２０の異なるデータ状態を生成できる。これは、従来技術のＰＰＭを用いて符号化することが可能な数に比べて、符号化できる状態の数を著しく増加させる。さらに、１６の時間スロット１２０のグループ１１０において８つのパルス１３０を使用することができれば、１２８７０のデータ状態が利用可能となり、さらに著しい向上となる。１６の時間スロット１２０のグループ１１０における７、８、さらには９つのパルス１３０を使用するとより目覚ましい結果を得ることができ、３５７５０もの異なるデータ状態が可能になる。これにより、１６の時間スロット１２０においていくつかの異なるデータ状態を符号化して、１５ビット以上のデータに相当させることが可能になり、これは、当業者なら認識するであろうが、著しい量である。
【００２６】
本明細書に記載されている発明は、いくつかの実施形態を提供する。１つの当該実施形態では、すべての時間スロット１２０が同一でなくてもよく（例えば不同のスロット幅、パルス振幅等を有することができ）、時間スロット１２０は必ずしも隣り合う必要もない。単一グループ１１０を、それが一定数の占有時間スロット１２０のみを有するか、あるいは可変数の占有時間スロット１２０に対応できるように定めることができる。単一のデータ・メッセージは、複数のタイプのグループ１１０を含むことが可能である（例えば、ヘッダを１つのタイプのグループとし、実データを第２のタイプのグループとし、同期要素を第３のタイプとし、誤差検出／補正ワードを第４のタイプとすることができる）。これらは、すべて本発明の意図する範囲内に含まれる変形である。
【００２７】
したがって、本発明は、データを符号化するように構成された時間スロット１２０のグループ１１０において多重パルス１４０を使用するものとして最も良く特徴づけられる。符号化データをマッピングすることによって、当該データを確実に復号または復調することができる。マッピングが所定の配列または対応を構成することによって、符号化データ・メッセージまたは信号は、該データ・メッセージまたは信号が復調されるときに確認することができる、該データ・メッセージまたは信号に帰する具体的な意味を有する。この配列または対応は、符号の対応表のようなプロトコルの形をとることができることによって、ある符号化信号が、復号されるときに確実で確認可能な意味を有する。本発明を用いてデータ・メッセージを符号化する有利性は明らかである。実質的なデータを非常に短い期間にわたって転送することを可能にする伝搬信号内のデータ要素上で大量の情報を符号化できるため、帯域幅が節約される。
【００２８】
次に図４を参照すると、本発明の一実施形態を用いて、インターネット２１０を介して情報を送受信するコンピュータ・ネットワーク４００の構成図が示されている。示された例は、インターネット４１０と共にコンピュータ・ネットワーク４１０を示しているが、それは、ローカル・エリア・ネットワーク（「ＬＡＮ」）、ワイド・エリア・ネットワーク（「ＷＡＮ」）、イントラネット、エクストラネット、汎用インターネット、それらの任意の組合せ、および他の多くのネットワークを含む用途にも等しく適用されることになる。
【００２９】
例示した実施形態において、データ・メッセージ４２０が第１のコンピュータ４３０に入力される。第１のコンピュータ４３０に接続されたモデム４４０が、インターネット４１０を介してデータ・メッセージ４２０を第２のコンピュータ４５０に接続されたモデム４４０に伝送し、そこでデータ・メッセージ４２０は復号され、配信される。データ・メッセージ４２０の符号化および復号を行うために、符号化を行う可能なパルス配列のマッピングに関する所定の対応またはプロトコル４６０が、第１のコンピュータ４３０のデータ・バンク４３５、ならびに第２のコンピュータ４５０のデータ・バンク４５５に入力されることになる。マッピング・プロトコル４６０は、第１のコンピュータ４３０が、本発明を用いてデータ・メッセージ４２０を符号化または変調し、第２のコンピュータ４５０が同じデータ・メッセージ４２０を復調、復元することを可能にする。マッピングは、受信したデータ・メッセージ４２０が伝送したデータ・メッセージ４２０と同じになるようにする。
【００３０】
データ・メッセージ４２０の符号化および伝送を行うために本発明を用いることの有利性は明らかである。本明細書に記載された伝搬信号は、大量のデータを信号内のデータ要素上で符号化することを可能にし、当該データ・メッセージ４２０を非常に短期間にわたって転送することを可能にするため、帯域幅を節約する。
【００３１】
本発明は、信号を伝搬するための方法のいくつかの実施形態をも提供する。１つの当該実施形態において、期間を時間スロットのグループに分割することによって、伝搬信号の期間内のデータの要素を形成することを必要とする。次いで、該方法は、パルス・グループ・キーイングによって時間スロット間に所定の方法で多重パルスを分配して、指定期間においてデータを符号化する。本発明は、信号を伝搬するための方法のいくつかの他の実施形態を含む。当業者が、当該方法の様々な実施形態を理解し、実施できるように、本明細書に十分な詳細説明を記載した。
【００３２】
本発明を詳細に説明したが、最も広い形態の本発明の主旨および範囲を逸脱することなく、様々な変更、代替および改変が可能であることを当業者なら理解するはずである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態を用いてデータの要素を変調する、伝搬信号における期間を示す図である。
【図２】４つのパルス位置の１つに配置されたパルスによってデータを符号化する従来技術のデジタル・パルス位置変調（ＰＰＭ）方法についてのパルス位置のグラフを示す図である。
【図３】各パルスに対する正確な従来のＰＰＭパルス位置を示す、図２Ａ〜２Ｄに個別に示された４つのスロットのグループを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態を用いて、インターネットを介して情報を送受信するコンピュータ・ネットワークの構成図である。
【図１】
2005516543.tif 000003
【図２】
2005516543.tif 000004
【図３】
2005516543.tif 000005
【図４】
2005516543.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成16年1月20日(2004.1.20)
【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】
伝搬信号の期間内に含まれるデータの要素であって、前記期間は時間スロットのグループに分割される、データの要素と、
前記データを符号化するために、パルス・グループ・キーイングによって前記時間スロット間に所定の方法で分配される多重パルスとを含む伝搬信号。
【請求項２】
前記データは、マッピングによって確認可能である請求項１に記載の伝搬信号。
【請求項３】
前記グループにおける前記時間スロットが隣接する請求項１に記載の伝搬信号。
【請求項４】
前記グループにおける前記時間スロットが隣接しない請求項１に記載の伝搬信号。
【請求項５】
前記時間スロットは、異なる特徴を有する請求項１に記載の伝搬信号。
【請求項６】
前記グループにおいて、１５ビット長を上回るデータが符号化されている請求項１に記載の伝搬信号。
【請求項７】
前記データの要素は、
ヘッダ、
誤差検出メッセージ、
同期要素、および
データ・メッセージからなる群から選択される請求項１に記載の伝搬信号。
【請求項８】
複数の前記期間をさらに含む請求項１に記載の伝搬信号。
【請求項９】
前記グループは異なる数の多重パルスを有する請求項８に記載の伝搬信号。
【請求項１０】
前記時間スロットの数は、前記期間において変動する請求項８に記載の伝搬信号。
【請求項１１】
信号の期間内のデータの要素を形成するステップであって、前記期間は時間スロットのグループに分割されるステップ、および
パルス・グループ・キーイングによって前記時間スロット間に所定の方法で多重パルスを分配して、前記データを符号化するステップを含む信号伝搬方法。
【請求項１２】
前記データは、マッピングによって確認可能である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記グループにおける前記時間スロットが隣接する請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記グループにおける前記時間スロットが隣接しない請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記時間スロットは、異なる特徴を有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記グループは、１５ビット長を上回るデータを符号化する請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記データの要素は、
ヘッダ、
誤差検出メッセージ、
同期要素、および
データ・メッセージからなる群から選択される請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
複数の前記期間を指定するステップをさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記グループは異なる数の多重パルスを有する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記時間スロットの数は、前記期間において変動する請求項１８に記載の方法。
【国際調査報告】
2005516543.tif 000007
2005516543.tif 000008