(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反復軟干渉除去を介して複数の送信を検出するための、スロット・ベースの無線通信システムにおけるマルチユーザ受信機の動作のための方法であって、
ａ）スロット内の信号を受信するステップと、
ｂ）助けとなるようにユーザによって送信された複素送信信号内に挿入された、事前定義された信号を探索することによって、残存信号において１つまたは複数のユーザ信号を捕捉しようと試み、捕捉された新しいユーザ信号毎に、該捕捉された新しいユーザ信号についての１組のチャネル・パラメータを推定し、該捕捉された新しいユーザ信号を、捕捉されたユーザ信号の集合に追加するステップと、ここで、前記残存信号は、ステップｄ）がまだ実行されていなければステップａ）からの受信信号であり、または前のステップｄ）からの更新された残存信号であり、１組のチャネル・パラメータのセットは、複素ゲイン、時間オフセット、周波数オフセット、周波数変化率、およびノイズ分散のうちの少なくとも１つを含み、
ｃ）前記捕捉されたユーザ信号の集合内の前記捕捉されたユーザ信号毎に、該残存信号を復号するステップであって、
前記捕捉されたユーザ信号に関連する前記複素送信信号の軟推定を生成するステップと、および、
時間オフセット推定、周波数オフセット推定、周波数変化率の推定、複素ゲイン推定、干渉・雑音電力推定、および信号対干渉・雑音比（ＳＩＮＲ）推定のうちの少なくとも１つを、複素送信信号の軟推定、ユーザからの信号寄与の先の軟推定、および残存信号を使用して、改善または最初に推定して、捕捉されたユーザ信号についてのチャネル・パラメータの更新されたセット、および捕捉されたユーザ信号からの残存信号における信号寄与の更新された軟推定を取得するステップを含み、
ｄ）前記ステップｃ）で捕捉されたユーザ信号毎の前記信号寄与の前記更新された軟推定を該残存信号から減算することによって、該残存信号を更新するステップと、
ｅ）終了条件が満たされるまで、ステップｂ）からステップｄ）の別の反復を実行するステップと、を含み、
前記ステップｅにおいて、
ステップｂ）からｄ）の次の反復のための入力における残存信号が、各ユーザに対する信号寄与の更新された軟推定が差し引かれた受信信号を含むように、前記ステップｃ）およびステップｄ）が連続的に実行されることが可能であり、または、ステップｃ）が前記捕捉されたユーザの集合内の各ユーザに対して並行して実行されることが可能であり、および、
各反復の間に、ステップｃ）が捕捉されたユーザの集合内のユーザに対して繰り返しが可能であり、または、ステップｃ）が捕捉されたユーザの集合内の１つ以上のユーザに対してスキップすることが可能であり、この場合、前記捕捉されたユーザ信号からの前記信号寄与の先の軟推定が、前記捕捉されたユーザ信号からの前記信号寄与の更新された軟推定として使用される、
方法。
【請求項２】
前記ステップｂ）において、前記事前定義された信号を探索するステップが、粗周波数推定を獲得するために、粗周波数推定器を使用することを含み、および
前記捕捉された新しいユーザ信号のチャネル・パラメータのセットを推定するステップが、精細な周波数推定を実行し、前記粗周波数推定値と精細な周波数推定値とを加算することによって、前記新しいユーザ信号について周波数オフセットの推定を取得することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
捕捉を支援するための前記事前定義された信号が、離散的トーンであり、前記粗周波数推定器が、周波数範囲にわたりペリオドグラムを最大化し、
前記最大化のための周波数範囲が、特定の周波数区間における捕捉を可能にするように、または特定の周波数区間における捕捉を回避するように制限され、および前記粗周波数推定は、前記離散的トーンの周波数を減算することによって、前記ぺリオドグラムの最大絶対値に対応する周波数から取得される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップｂ）において、
前記捕捉された新しいユーザ信号についてのチャネル・パラメータのセットの推定が、チャネルの伝搬メカニズムの結果として、チャネル・パラメータ値が相互に関連付けられることを考慮する、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
ステップａ）を実行する前に、第一ユーザよって送信されたパケットを受信して復号し、
ステップｂ）において、前記１つまたは複数のユーザ信号を捕捉しようと試みるステップが、
前に受信し復号した前記第一ユーザによって送信されたパケットから獲得された情報を使用し、前記第一ユーザを残存信号内の新しいユーザ信号として取得する、ことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ステップａ）を実行する前に、第一ユーザよって送信されたパケットを受信して復号し、
ステップｂ）において、前記１つまたは複数のユーザ信号を捕捉しようと試みるステップが、
前に受信し復号した前記第一ユーザによって送信されたパケットから決定された前記第一ユーザについてのシステム・ダイナミクスの知識を使用し、前記第一ユーザを残存信号内の新しいユーザ信号として取得する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ステップｂ）において、前記残存信号において１つまたは複数のユーザを捕捉しようと試みるステップが、
オーバサンプリングされた残存信号を受信するステップと、
前記オーバサンプリングされた残存信号におけるドップラ速度に対する初期補償を実行するステップと、
捕捉を支援するために前記１つまたは複数のユーザの内の１つによって送信信号内に挿入された事前定義された信号を使用して初期粗周波数オフセットを推定し、該推定された粗周波数オフセットを前記オーバサンプリングされた残存信号から取り除くステップと、
公称スロット境界に関する時間オフセットを推定するステップと、
シンボル・レート信号を生成するために、該推定された時間オフセットを使用するパルス整合フィルタを使用して前記オーバサンプリングされた残存信号をフィルタリングするステップと、
複素信号ゲイン、精細な周波数オフセットおよび周波数変化率を推定するステップであって、周波数オフセットの最終的推定が、該初期粗周波数オフセットと精細な周波数推定との和として獲得されるステップと、
前記事前定義された信号を取り除くまたは除去するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ステップｂ）において捕捉された新しいユーザ信号毎に、シングルユーザ復号器モジュールの新しいインスタンスが生成され、
ステップｃ）において、前記捕捉されたユーザ信号についての前記残存信号の復号が、前記捕捉されたユーザ信号についての該インスタンス化されたシングルユーザ復号器モジュールによって実行され、
前記シングルユーザ復号器モジュールが、更新された軟推定、現在のユーザ信号のチャネル・パラメータ、データの硬判定を生成し、以下の、
オーバサンプリングされた残存信号を受信するステップと、
前記現在のユーザ信号から前記オーバサンプリングされた残存信号への信号寄与の先の軟推定を追加するステップと、
現在のユーザ信号についてのチャネル・パラメータの先の推定を、受信された前記オーバサンプリングされた残存信号に適用することによって、現在のユーザ信号における通信チャネルの推定された影響を除去するステップと、
シンボル・レート信号を生成するために、パルス整合フィルタを使用して前記オーバサンプリングされた残存信号をフィルタリングするステップと、
前記事前定義された信号を除去するまたは取り除くステップと、
信号振幅、干渉・雑音電力、および信号対干渉・雑音比（ＳＩＮＲ）のうちの少なくとも１つを推定するステップと、
復号器品質メトリック、データ硬判定、およびデータ軟判定を生成するために、前記シンボル・レート信号を軟復号するステップと、
データ軟判定を軟再変調し、前記ユーザ信号についての軟シンボル推定および複素送信信号の軟推定を生成するステップと、
前記事前定義された信号を前記複素送信信号に加算するステップと、
前記捕捉されたユーザについてのチャネル・パラメータの更新されたセットを取得するために、前記複素送信信号の軟推定、ユーザからの信号寄与の先の軟推定、および前記残存信号を使用して、時間オフセット推定、周波数オフセット推定、周波数変化率の推定、複素ゲイン推定、干渉・雑音電力推定、および信号対干渉・雑音比（ＳＩＮＲ）推定のうちの少なくとも１つを精緻化するステップと、
前記ユーザ信号からの前記信号寄与の更新された軟推定を生成するために、前記チャネル・パラメータの更新されたセットを前記複素送信信号の軟推定に適用するステップと、を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記信号対干渉・雑音比（ＳＩＮＲ）が、最も新しい軟シンボル推定から信号電力を推定することによって推定され、
干渉雑音電力が、前記パルス整合フィルタの出力における残存信号から推定される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記精緻化するステップが、
１つまたは複数のチャネル・パラメータ上に探索グリッドを定義し、各グリッド・ポイントにおいて周波数推定を獲得するステップであって、すべてのグリッド・ポイントにおける最良の結果が、前記チャネルの前記複素ゲインを推定するための最適化されたチャネル・パラメータ推定を獲得するために、数値最適化法のための開始ポイントとして使用される、ステップを含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記シングルユーザ復号器モジュールが、復号器品質メトリックも生成し、ステップｃ）において、先の反復において獲得された該復号器品質メトリックが、事前決定された閾値を超えた場合、前記オーバサンプリングされた残存信号の処理がスキップされ、前記信号寄与の先の軟推定が、該信号寄与の前記更新された軟推定として出力される、請求項８から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
捕捉されたユーザ信号の集合内のユーザ信号毎に、前記残存信号を復号するステップが、ユーザ信号毎に復号器品質メトリックも生成し、ステップｂ）が、すべての先に捕捉されたユーザ信号の該復号器品質メトリックに基づいて、新しいユーザ信号を捕捉すべきかどうかを決定するステップをさらに含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
ステップｅ）において、ステップｂ）において獲得された推定されたチャネル・パラメータについての信頼区間が閾値範囲を超えた場合、前記終了条件が満たされる、請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記マルチユーザ受信機が、分散受信機として実装されており、処理が２つのステージに分割され、第１のステージの出力が、ネットワークを介して第２のステージに供給する、請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
受信処理の前記第１のステージが、衛星上で行われ、前記第２のステージが、前記第１のステージから転送された結果を使用して、地上で行われる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のステージが、受信チャネルをサンプリングし、その後、前記第２のステージにおける受信処理を完了するためにサンプルを転送する、フロント・エンドを備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
処理の前記第１のステージが、フロント・エンドおよび捕捉ステージを含み、前記第２の処理ステージに転送する前に、サンプルが圧縮される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の処理ステージに転送する前に、捕捉結果に基づいて、前記サンプルが圧縮される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
処理の前記第１のステージが、フロント・エンドおよび捕捉ステージと、低複雑度マルチユーザ復号器ステージとを含み、マルチユーザ復号器の内部値が、前記第２の処理ステージに転送される、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
処理の前記第２のステージが、前記第１のステージと同一場所に配置され、時間において分離される、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
分散受信機が、複数の受信アンテナおよび第１のステージのプロセッサを備え、該受信機の第２のステージが、複数の第１のステージから直列または並列して来た入力に基づいて動作する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記分散受信機が、複数の受信アンテナおよび第１のステージのプロセッサを備え、該受信機の第２のステージが、直列または並列して複数の第１ステージから来た入力に対して１回以上の反復動作をする、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
前記マルチユーザ受信機が、衛星上に配置され、複数の送信が、地上チャネルと比較して著しい周波数シフト、周波数変化率、または時間遅延を有する衛星チャネル上で行われる、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記マルチユーザ受信機が、地上受信機であり、複数の送信を送信する送信機が、ランダムな影響を被り、該マルチユーザ受信機において受信される信号が、衛星チャネル上の送信に類似した送信特性を有するようになる、１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
スロット・ベースの無線通信システムにおけるマルチユーザ受信機への送信のための方法であって、
ａ）送信のためのスロットを選択するステップと、
ｂ）データ・ブロックの送信のための複素ベースバンド信号を生成するステップと、
ｃ）捕捉を支援するための事前定義された信号を該複素ベースバンド信号に加算するステップと、
ｄ）該複素ベースバンド信号から送信信号を生成するステップと、
ｅ）該選択されたスロット内で該送信信号を送信するステップと、
を含む方法。
【請求項２６】
ステップａ）において、前記スロットが、時間ベースのスロットであり、前記通信システムが、時間スロットを複数のフレームにグループ化し、フレームの長さが、送信反復間隔に等しく、スケジューリングが、フレーム毎に送信機当たり１つの送信を割り当てることによって実行され、該送信機が、送信機識別子およびフレーム番号をシードとする疑似ランダム系列を使用して、該フレーム内の該スロットを選択する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
複素ベースバンド信号を生成するステップが、バイナリ系列を受信し、その後、スクランブリング、符号化、インターリーブ、パイロットの挿入、変調、および該受信されたバイナリ系列のパルス・フィルタリングを行うステップを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
捕捉を支援するための前記事前定義された信号が、離散的トーンである、請求項２５から２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記離散的トーンの周波数が、信号スペクトルのロール・オフ部分に存在するように選択される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
変調された信号が、１ｋＨｚの帯域幅を有し、前記トーンが、前記ベースバンド信号の中央に対して６４０Ｈｚの周波数を有し、データ信号に関して−７ｄＢ減衰している、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
捕捉を支援するための前記事前定義された信号が、前記通信システムにおける少なくとも１つの他の送信機によって使用される事前定義された信号とは異なる事前定義された信号である、請求項２５から３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
捕捉を支援するための前記事前定義された信号が、系列である、請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
時間、周波数、周波数率、ゲイン、または位相オフセットのうちの１つまたは複数を含むオフセットを前記送信信号に加算するステップをさらに含む、請求項２５から３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記オフセットが、指定された範囲内にあるランダムに選択されたオフセット、指定された範囲内にある有限な数の値から選択された量子化されたオフセットのうちの一方である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
適用されるオフセットが、特定の範囲内のランダム周波数オフセットである、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
請求項１から２４のいずれか１項に記載の方法を実施するように構成されたマルチユーザ復号器。
【請求項３７】
請求項２５から３５のいずれか１項に記載の方法を実施するように構成された送信機。
【請求項３８】
請求項３６に記載のマルチユーザ復号器と、請求項３７に記載の複数の送信機とを備えるマルチユーザ通信システム。
【請求項３９】
スロット・ベースの無線通信システムにおけるマルチユーザ受信機において使用されるマルチユーザ復号器であって、反復軟干渉除去を使用して、スロットで受信された残存信号中の複数の送信を復号するように構成されており、
捕捉を支援するためにユーザによって送信された複素送信信号内に挿入された事前定義された信号を検索することによって、残存信号において１つまたは複数のユーザ信号を捕捉し、捕捉したユーザ信号についてチャネル・パラメータのセットを推定するように構成された初期捕捉モジュールと、ここで、前記チャネル・パラメータのセットは、複素ゲイン、時間オフセット、周波数オフセット、周波数変化率、およびノイズ分散のうちの少なくとも１つを含み、
残存信号中の捕捉されたユーザ信号からの信号寄与の軟推定を生成し、捕捉されたユーザ信号についてのチャネル・パラメータのセットを更新するように構成される、１つまたは複数のシングルユーザ復号器モジュールと、を備え、
前記シングルユーザ復号器モジュールが、
信号振幅、干渉・雑音電力、および信号対干渉・雑音比（ＳＩＮＲ）のうちの少なくとも１つを推定する信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）推定器と、
軟復号器と、
捕捉したユーザ信号に関連する複素送信信号の軟推定を生成するための軟再変調器と、
更新されたチャネル・パラメータを獲得するために、前記複素送信信号の軟推定、ユーザからの信号寄与の先の軟推定、および前記残存信号を使用して、時間オフセット推定、周波数オフセット推定、周波数変化率の推定、複素ゲイン推定、干渉・雑音電力推定、および信号対干渉・雑音比（ＳＩＮＲ）推定のうちの少なくとも１つを初期推定または精緻化するチャネル・パラメータ更新器ブロックと、
前記ユーザ信号からの前記信号寄与の軟推定を生成するために、更新されたチャネル・パラメータを前記複素送信信号の軟推定に適用するように構成されるチャネル適用モジュールと、備え、
前記マルチユーザ復号器は、終了条件が満たされるまで更新された残存信号を反復生成するように構成され、各反復は、前記初期捕捉モジュールを使用して残存信号中の１つまたは複数のユーザ信号を捕捉し、捕捉された各ユーザ信号について、シングルユーザ復号器モジュールのインスタンスを生成し、捕捉された各ユーザ信号について各シングルユーザ復号器が捕捉されたユーザ信号から信号寄与の軟推定を生成するステップと、各シングルユーザ復号器から得られた各捕捉されたユーザ信号についての信号寄与の軟推定を前記残存信号から減算することによって更新された残存信号を生成するステップと、含み、第１の反復において、初期捕捉モジュールに提供される残存信号は受信信号であり、それに続く後の反復において、初期捕捉モジュールに提供される残存信号は更新された残存信号であり、
前記１つまたは複数のシングルユーザ復号器モジュールは、直列または並列に構成可能であり、各反復中において、捕捉されたユーザの集合内のユーザに対するシングルユーザ復号器モジュールは繰り返し実行可能あるいはスキップ可能であり、この場合に、捕捉されたユーザ信号からの信号寄与の先の軟推定は、捕捉されたユーザ信号からの信号寄与の更新された軟推定として使用される、マルチユーザ復号器。
【請求項４０】
残存信号において１つまたは複数のユーザ信号を捕捉するように構成されたマルチユーザ復号器において使用するための初期捕捉モジュールであって、
オーバサンプリングされた残存信号を受信するための入力と、
受信した前記オーバサンプリングされた残存信号におけるドップラ速度に対する初期補償を実行する補償器と、
捕捉を支援するためにユーザによって送信された複素送信信号内に挿入された事前定義された信号を探索することによって、初期粗周波数オフセットを推定するための粗周波数オフセット推定器であって、該推定された初期粗周波数オフセットを該残存信号から取り除くように構成された粗周波数オフセット推定器と、
公称スロット境界に関する時間オフセットを推定するための時間オフセット推定器と、
シンボル・レート信号を生成するために、該時間オフセット推定器からの推定された時間オフセットを使用して前記オーバサンプリングされた残存信号をフィルタリングするためのパルス整合フィルタと、
該シンボル・レート信号から複素信号ゲイン、精細な周波数オフセットおよび周波数変化率を推定するための推定器モジュールであって、該周波数オフセットの最終的推定が、該初期粗周波数オフセットと精細な周波数推定との和として獲得される、推定器モジュールと、
捕捉を支援するために前記ユーザによって、前記送信信号内に挿入された該事前定義された信号を取り除くまたは除去するための捕捉信号取り除きモジュールと、
を備える初期捕捉モジュール。
【請求項４１】
信号におけるユーザ信号からの信号寄与の軟推定の更新されたバージョンを提供し、該ユーザ信号についての更新されたチャネル・パラメータと、データの硬判定とを提供するように構成されたシングルユーザ復号器モジュールであって、
オーバサンプリングされた残存信号を受信するための入力と、
前記ユーザ信号からの信号寄与の先の軟推定を加算するための加算器と、
該チャネル・パラメータの先の推定を使用して、チャネル影響を取り除くためのチャネル取り除きモジュールと、
シンボル・レート信号を生成するために、前記オーバサンプリングされた残存信号をフィルタリングするためのパルス整合フィルタと、
前記オーバサンプリングされた残存信号から捕捉を支援するためにユーザによって送信信号内に挿入された事前定義された信号を取り除くまたは除去するための捕捉信号取り除きモジュールと、
信号振幅、干渉・雑音電力、および信号対干渉・雑音比（ＳＩＮＲ）のうちの少なくとも１つを推定する信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）推定器と、
復号器品質メトリック、データ硬判定、およびデータ軟判定を生成するために、前記オーバサンプリングされた残存信号を軟復号するための復号器と、
該データ軟判定を軟再変調し、該ユーザ信号についての軟シンボル推定および前記オーバサンプリングされた残存信号と関連する複素送信信号の軟推定を生成するための軟再変調器と、
捕捉を支援するための前記事前定義された信号を該複素送信信号に加算するための捕捉信号加算器モジュールと、
更新されたチャネル・パラメータを獲得するために、前記複素送信信号の軟推定、ユーザからの信号寄与の先の軟推定、および前記残存信号を使用して、時間オフセット推定、周波数オフセット推定、周波数変化率の推定、複素ゲイン推定、干渉・雑音電力推定、および信号対干渉・雑音比（ＳＩＮＲ）推定のうちの少なくとも１つを精緻化するチャネル・パラメータ更新器ブロックと、
前記ユーザ信号からの前記信号寄与の軟推定を生成するために、更新されたチャネル・パラメータを前記複素送信信号の軟推定に適用するように構成されるチャネル適用モジュールと、
を備えるシングルユーザ復号器モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権書類
本出願は、２０１３年８月２１日に出願された「Ａ  Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題するオーストラリア仮特許出願第２０１３９０３１６３号の優先権を主張し、それの内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
参照による組み込み
以下の同時係属中の特許出願が、以下の説明において参照される。
オーストラリア仮特許出願第２０１２９０３４８９号の優先権を主張する、２０１３年８月１４日に出願された「Ｃｈａｎｎｅｌ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｉｎ  Ａ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題するＰＣＴ／ＡＵ２０１３／０００８９５。
オーストラリア仮特許出願第２０１２９０４１４５号の優先権を主張する、２０１３年９月２０日に出願された「Ｍｕｌｔｉ−Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題するＰＣＴ／ＡＵ２０１３／００１０７９。
オーストラリア仮特許出願第２０１２９０５４８９号の優先権を主張する、２０１３年１２月１３日に出願された「Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐｈａｓｅ  ａｎｄ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  Ｆｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐｉｌｏｔｓ  ａｎｄ  Ｄａｔａ」と題するＰＣＴ／ＡＵ２０１３／００１０６４。
オーストラリア仮特許出願第２０１２９０５５８８号の優先権を主張する、２０１３年１２月２０日に出願された「Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題するＰＣＴ／ＡＵ２０１３／００１５０１。
オーストラリア仮特許出願第２０１３９００５５２号の優先権を主張する、２０１４年２月１９日に出願された「Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐｉｌｏｔｓ  Ａｎｄ  Ｄａｔａ」と題するＰＣＴ／ＡＵ２０１４／０００１３９。
これらの出願の各々の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
本発明は、無線通信に関する。詳細な形態では、本発明は、マルチユーザ通信システムに関する。
【背景技術】
【０００４】
多くの通信システムでは、いくつかのリモート端末（送信機）が、共用通信媒体上で、中央ノード（受信機）にデータを伝達することが望ましい。例えば、共用媒体は、無線スペクトルの一部とすることができる。図１は、ｋ個の送信機２が共用媒体３を介して共通受信機４と通信している一般的な状況を示している。
【０００５】
そのようなシナリオにおける１つの課題は、異なる送信機の間でどのようにして媒体を効率的に共用するかである。集中制御が可能な状況では、送信機は、時分割多元接続または周波数分割多元接続などの何らかの直交アクセス方式を使用してチャネルにアクセスすることに同意することができる。他の方法は、符号分割多元接続および直交周波数分割多元接続を含む。そのような方式は、ユーザ信号の間の直交性を維持するために、すべての送信機の間で非常に厳しい時間および周波数同期を必要とする。これは、達成するのに、厳しい要件を課し、またはコストが掛かり得る。
【０００６】
さらに、関心のある多くの状況では、通信媒体は、時間もしくは周波数（または両方）において分散的なことがある。そのようなチャネルの一例は、送信機と受信機の相対運動がドップラ偏移を引き起こし得る、マルチパス・モバイル無線チャネルである。無線信号の環境からの反射も、各々が独自の時間遅延、減衰、および位相オフセットを有する、送信波形の多くのコピーの重ね合わせをもたらす。著しい時間および周波数オフセットを導入し得るチャネルの別の例は、低軌道衛星と通信する状況において見られる。この状況では、衛星までの飛行時間は、送信機に対する衛星の相対位置に応じて著しく変化し得る。さらに、（地上の固定地点から見られるような）衛星の高速度は、大きいドップラ偏移を引き起こす。
【０００７】
そのような状況では、衛星チャネルは、送信信号の各々に、（潜在的に時間的に変化する）時間、周波数、および位相オフセットを課し得る。いくつかの状況では、周波数オフセットでさえ、（ラジアン／秒２またはＨｚ／秒単位で測定された）ある周波数率に従って時間的に変化し得る。これらの状態は、受信機が飛行機に搭載された受信機である場合、または送信機が受信機に対して高速で移動している（例えば、送信機が飛行機に搭載されている）場合など、ある地上ケースでも発生し得、そうしたケースでは、通信チャネルは、衛星様チャネルと呼ばれる。
【０００８】
これらのオフセットは、送信機に事前に知られていないことがあり、それは、直交アクセス方式を使用して送信する試みが、チャネルによって頓挫させられ得ることを意味する。送信された信号は、直交していても、受信機に到着したときには、直交していないことがある。これは、マルチアクセス干渉を引き起こし、それによって、異なる送信機からの信号は、受信機において相互に干渉する。これは、システムの性能をひどく低下させ得る。
【０００９】
この問題に対処するための１つの手法は、受信機において関連する時間、周波数、および位相オフセットを推定し、これらの推定を対応する送信機に提供するためにフィードバック・チャネルを使用して、それらがこれらの影響を事前補償することができるようにすることである。この手法は、専用フィードバック・チャネルを必要とするばかりでなく、チャネル・パラメータが、推定されたときから使用されるときまでに、あまり大きく変化しないように、十分に速く動作しなければならない。
【００１０】
別の手法は、十分な時間および周波数分離を提供して、どのようなオフセットがチャネルによって導入されたとしても、異なる送信機からの信号が干渉しないようにするために、ガード・バンドおよびガード・インターバルを使用することである。この手法は、単純であるが、依然として送信機の間で十分に正確な同期を必要とする。さらに、それは、帯域幅の浪費であり、スペクトル的に効率的なシステムが必要とされる場合、問題となることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、受信機に送信する複数の送信機が存在し、複数の送信が相互に干渉し、衛星もしくは衛星様チャネル上でマルチユーザ受信機に送信されるケースに使用するために適合された、改善されたマルチユーザ通信システムを提供する必要があり、または少なくとも、既存のシステムに対する有益な代替を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の態様によれば、反復軟干渉除去を介して複数の送信を検出するための、スロット・ベースの無線通信システムにおけるマルチユーザ受信機の動作のための方法が提供され、方法は、
ａ）スロット内の信号を受信することによって、初期残存信号を獲得するステップと、
ｂ）残存信号において１つまたは複数のユーザを捕捉しようと試み、捕捉された新しいユーザ毎に、ユーザについての１組のチャネル・パラメータを推定し、新しいユーザを捕捉されたユーザの集合に追加するステップと、
ｃ）捕捉されたユーザの集合内のユーザ毎に、ユーザからの信号寄与の軟推定と、ユーザについての更新されたチャネル・パラメータとを生成するために、ユーザについての現在のチャネル・パラメータを使用して、残存信号を復号するステップと、
ｄ）ユーザ毎の信号寄与の軟推定を残存信号から減算することによって、残存信号を更新するステップと、
ｅ）終了条件が満たされるまで、ステップｂ）からステップｄ）の別の反復を実行するステップと、
を含む。
【００１３】
第２の態様によれば、スロット・ベースの無線通信システムにおけるマルチユーザ受信機への送信のための方法が提供され、方法は、
ａ）送信のためのスロットを選択するステップと、
ｂ）データ・ブロックの送信のための複素ベースバンド信号を生成するステップと、
ｃ）捕捉を支援するための事前定義された信号を複素ベースバンド信号に加算するステップと、
ｄ）複素ベースバンド信号から送信信号を生成するステップと、
ｅ）選択されたスロット内で送信信号を送信するステップと、
を含む。
【００１４】
さらなる形態では、第１の態様の方法を実施するように構成されたマルチユーザ復号器が提供される。同様に、さらなる形態では、第２の態様の方法を実施するように構成された送信機が提供される。マルチユーザ復号器と、複数の送信機とを備えるマルチユーザ通信システムも提供され得る。
【００１５】
第３の態様によれば、残存信号において１つまたは複数ユーザを捕捉するように構成されたマルチユーザ復号器において使用するための初期捕捉モジュールが提供され、初期捕捉モジュールは、
オーバサンプリングされた残存信号を受信するための入力と、
ドップラ速度に対する初期補償を実行する補償器と、
捕捉を支援するためにユーザによって送信信号内に挿入された事前定義された信号を使用して初期粗周波数オフセットを推定するための粗周波数オフセット推定器であって、推定された粗周波数オフセットを残存信号から取り除くように構成された粗周波数オフセット推定器と、
公称スロット境界に関する時間的オフセットを推定するための時間オフセット推定器と、
シンボル・レート信号を生成するために、時間オフセット推定器からの推定された時間オフセットを使用してフィルタリングを行うためのパルス整合フィルタと、
シンボル・レート信号から複素信号ゲイン、精細な周波数オフセットおよび周波数変化率を推定するための推定器モジュールであって、周波数オフセットの最終的推定が、初期粗周波数オフセットと精細な周波数推定との和として獲得され、周波数変化率の最終的推定が、初期粗周波数変化率と精細な周波数変化率推定との和として獲得される、推定器モジュールと、
捕捉を支援するためにユーザによって送信信号内に挿入された事前定義された信号を取り除くまたは除去するための捕捉信号取り除きモジュールと、
を備える。
【００１６】
第４の態様によれば、残存信号において１つまたは複数ユーザを捕捉するように構成されたマルチユーザ復号器において使用するためのシングルユーザ復号器が提供され、シングルユーザ復号器は、
オーバサンプリングされた残存信号を受信するための入力と、
チャネル・パラメータの先の推定を使用して、チャネル影響を取り除くためのチャネル取り除きモジュールと、
シンボル・レート信号を生成するために、信号をフィルタリングするためのパルス整合フィルタと、
捕捉を支援するためにユーザによって送信信号内に挿入された事前定義された信号を取り除くまたは除去するための捕捉信号取り除きモジュールと、
信号対干渉雑音（ＳＩＮＲ）比推定器と、
復号器品質メトリック、データ硬判定、およびデータ軟判定を生成するために、信号を軟復号するための復号器と、
データ軟判定を軟再変調し、ユーザについての軟シンボル推定および複素送信信号の軟推定を生成するための軟再変調器と、
捕捉を支援するための事前定義された信号を複素送信信号に加算するための捕捉信号加算器モジュールと、
更新されたチャネル・パラメータを獲得するためのチャネル推定器と、
ユーザからの信号寄与の軟推定を生成するために、チャネル影響の推定を複素送信信号に適用するためのチャネル適用モジュールと、
を備える。
【００１７】
本発明の実施形態は、添付の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態による、マルチアクセス通信システムの概略図である。
【００１９】
【図２】一実施形態による、ベースバンド送信機のブロック図である。
【００２０】
【図３】一実施形態による、直列処理を実行するマルチユーザ受信機のブロック図である。
【００２１】
【図４】一実施形態による、並列処理を実行するマルチユーザ受信機のブロック図である。
【００２２】
【図５】一実施形態による、マルチユーザ受信機のフローチャートである。
【００２３】
【図６】一実施形態による、マルチユーザ受信機におけるシングルユーザ復号器プロセスのフローチャートである。
【００２４】
【図７】一実施形態による、送信信号の初期捕捉を実行するためのモジュールのブロック図である。
【００２５】
【図８】一実施形態による、受信機内のシングルユーザ復号器モジュールのブロック図である。
【００２６】
【図９】一実施形態による、受信機内の変更されたＳＩＮＲ推定を行うシングルユーザ復号器モジュールのブロック図である。
【００２７】
【図１０】一実施形態による、分散受信機処理を用いるマルチアクセス通信の概略図である。
【００２８】
【図１１】一実施形態による、分散受信機処理および複数の第１のステージを用いるマルチアクセス通信の概略図である。
【００２９】
【図１２Ａ】一実施形態による、反復マルチユーザ復号器プロセス中の残存信号のスペクトルについての反復的な一連のプロットのうち、３回目の反復を示す図である。
【図１２Ｂ】一実施形態による、反復マルチユーザ復号器プロセス中の残存信号のスペクトルについての反復的な一連のプロットのうち、４回目の反復を示す図である。
【図１２Ｃ】一実施形態による、反復マルチユーザ復号器プロセス中の残存信号のスペクトルについての反復的な一連のプロットのうち、７回目の反復を示す図である。
【図１２Ｄ】一実施形態による、反復マルチユーザ復号器プロセス中の残存信号のスペクトルについての反復的な一連のプロットのうち、８回目の反復を示す図である。
【図１２Ｅ】一実施形態による、反復マルチユーザ復号器プロセス中の残存信号のスペクトルについての反復的な一連のプロットのうち、９回目の反復を示す図である。
【図１２Ｆ】一実施形態による、反復マルチユーザ復号器プロセス中の残存信号のスペクトルについての反復的な一連のプロットのうち、１０回目の反復を示す図である。
【図１２Ｇ】一実施形態による、反復マルチユーザ復号器プロセス中の残存信号のスペクトルについての反復的な一連のプロットのうち、１１回目の反復を示す図である。
【図１２Ｈ】一実施形態による、反復マルチユーザ復号器プロセス中の残存信号のスペクトルについての反復的な一連のプロットのうち、１２回目の反復を示す図である。
【図１２Ｉ】一実施形態による、反復マルチユーザ復号器プロセス中の残存信号のスペクトルについての反復的な一連のプロットのうち、１３回目の反復を示す図である。
【図１２Ｊ】一実施形態による、反復マルチユーザ復号器プロセス中の残存信号のスペクトルについての反復的な一連のプロットのうち、１４回目の反復を示す図である。
【図１２Ｋ】一実施形態による、反復マルチユーザ復号器プロセス中の残存信号のスペクトルについての反復的な一連のプロットのうち、１５回目の反復を示す図である。
【図１２Ｌ】一実施形態による、反復マルチユーザ復号器プロセス中の残存信号のスペクトルについての反復的な一連のプロットのうち、１６回目の反復を示す図である。
【図１３】一実施形態による、コンピューティング・デバイスの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下の説明では、図面のどこにおいても、同様の参照文字は、同様のまたは対応する部分を指し示す。
【００３１】
送信機により相対的に非協調的なチャネル・アクセスをサポートしながら、マルチアクセス干渉の影響を改善するために、慎重に設計された送信機波形と、反復軟干渉除去を利用するマルチユーザ受信機との使用を通して上述された問題に対処する、本発明の実施形態が説明される。
【００３２】
本明細書で説明されるマルチユーザ通信システムの実施形態および構成要素は、マルチユーザ受信機に送信する複数の送信機が存在し、これらの複数の送信が時間および周波数において非協調的であり、または衛星もしくは衛星様チャネルに関連するシステムに特に適している。特に、システムは、マルチユーザ受信機が、衛星上に配置され、複数の送信が、地上チャネルと比較して著しい周波数シフト、周波数変化率、もしくは時間遅延を有する衛星チャネル上で行われるケースにおいて使用するために、またはマルチユーザ受信機が、地上受信機であり、複数の送信を送信する送信機が、ランダムな影響を被り、マルチユーザ受信機において受信される信号が、衛星チャネル上の送信に類似した送信特性を有するようになるケースのために使用するために適合される。さらに、実施形態は、複数の送信が、各々、短い系列であり、それが、迅速な捕捉および復号においてさらなる課題を提示する
ケースのために適合される。
【００３３】
マルチユーザ通信のための反復軟干渉除去の一般的な考えは、各送信機の信号を軟入力軟出力復号器を使用して復号することと、次に、続いて、各送信機の信号の軟推定を受信信号から減算することとを含む。その後、この除去された信号は、軟復号の次のラウンドのための入力として使用される。実際には、特に衛星ベースのマルチユーザ受信機のケースでは、この手法には、以下のようないくつかの課題が存在する。
【００３４】
復号のためには、各ユーザのチャネル・パラメータ（例えば、時間オフセット、周波数オフセット、位相オフセット）の正確な推定が必要とされる。これらは、高いレベルのマルチアクセス干渉が存在する場合は（少なくとも初期に）獲得されなければならない。
【００３５】
各ユーザの軟復号器の適切な動作のためには、残存する信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）の正確な推定が必要とされる。このＳＩＮＲは、対象ユーザによって見られるような（まだ除去されていないために、またはうまく除去し損なったために）残存する干渉のレベルに対応する。特定の対象ユーザからの信号は、異なる干渉と、それらの相対的な時間オフセットのせいで、時間的に重なり合うことがあるので、このＳＩＮＲは、時間につれて変化することさえある。
【００３６】
軟干渉除去のプロセスのためには、各ユーザのチャネル・パラメータの非常に正確な推定も必要とされる。これは、信号推定を受信信号から減算する場合、除去はチャネルの影響を考慮しなければならないという事実のせいである。この除去プロセスは、減算の前に、これらのチャネル影響を再導入しなければならない。周波数、位相、時間、またはゲインの不正確な推定は、このプロセスが、干渉を除去する代わりに、むしろそれを追加するという結果をもたらし得る。
【００３７】
以下で説明されるマルチユーザ受信機の実施形態は、これらの問題に対処し、以下の利点を提供する。第１に、実施が、分散方式で行われ得る。これは、（例えば、衛星地上局に配置された）より高能力の処理ユニットに受信サンプルを転送する、（例えば、衛星に搭載された）複雑さの低いリモート・フロント・エンドを可能にする。第２に、各送信機の信号のための主な処理タスクは並列して実行することができるので、実施は、高度に並列化可能である。第３に、受信機は、マルチアクセス干渉が存在する場合であっても、受信機がゲイン、ならびに時間、周波数、および位相オフセットの初期（粗）推定を獲得することを容易にするために、送信信号内に導入された特別な構造（粗捕捉のための事前定義された信号）を利用する。これらの推定は、複雑さの低いアルゴリズムを使用して獲得される。第４に、受信機は、ユーザ毎に正確な時間変化するＳＩＮＲ推定を計算する。ユーザ毎の軟復号に続いて、受信機は、ゲイン、ならびに時間、周波数、および位相オフセットの推定を精緻化する。これは、除去プロセスの質を大きく改善し、これまでの手法と比べてより優れた収束特性をもたらす。
【００３８】
いくつかの実施形態が、以下で説明される。本発明の理解を助けるために、多くの地上端末が、ＶＨＦまたはＵＨＦ帯域内の相対的に狭いチャネル（例えば、２０ｋＨｚ）を使用して、低軌道衛星に搭載された観測機器にデータを伝達することを望む、特定の実施形態が説明される。実施例も、以下で説明される。しかしながら、送信機から受信機への通信チャネルが衛星様である（すなわち、著しい周波数シフト、周波数変化率、もしくは時間遅延が存在する）他のシナリオにおいても、または時間および周波数において非協調的な複数の干渉送信が存在するケースにおいても、システムが使用され得ることを理解されたい。
【００３９】
送信機アーキテクチャが、最初に説明される。図１に示されるように、システム１は、共用媒体（チャネル）３を介して共通マルチユーザ受信機４に伝達を行う複数の送信機２から成る。この実施形態では、チャネル・アクセスは、スロット化される。各送信機は、スロット化送信を可能にするために、十分に正確な時間基準を有する。この基準は、例えば、自走クロックによって、または全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機を介して提供することができる。しかしながら、より一般的には、スロットは、ＰＣＴ／ＡＵ２０１３／において説明されているような、できるだけ広い意味で理解され、すなわち、これらのスロットは、時間スロット、周波数スロット、または拡散系列の使用を通して獲得されるような他の任意のより一般的なチャネライゼーションとすることができることを理解されたい。
【００４０】
この例示的な実施形態では、スロットは、時間スロットである。時間スロットは、システム内に多数の送信機が存在する実施において、一般に好ましい。各送信機は、送信のためのスロットを選択する。スロット選択は、ランダムに、必要に応じて、もしくは事前定義されたスケジュールに従って、またはＰＣＴ／ＡＵ２０１３／０００８９５において説明されているような地理的位置に基づいて実行することができる。一実施形態では、スロットは、長さが２５０ｍｓの時間スロットである。
【００４１】
一実施形態では、時間スロットは、フレームにグループ化され、フレームの長さは、送信反復間隔に等しい。フレーム番号は、特定時点以来経過したフレーム周期の数についての大域的に決定可能なカウントである。スケジューリングは、フレーム毎に端末当たり１つの送信を割り当て、フレーム内のスロットを選択することによって実行される。スロットの選択は、疑似ランダム系列を使用して、端末によって行うことができる。系列のシードとして、端末識別子およびフレーム番号が使用され得る。系列は、フレーム当たりのスロットの数よりも大きい範囲を有することができる。このケースでは、スロットは、系列出力をスロット単位のフレーム長で除算した余りとして選択され得る。
【００４２】
我々は、送信機が共通受信機から信号を受信する能力を有することを必要としない。しかしながら、ＰＣＴ／ＡＵ２０１３／００１０７９において説明されている方法のいずれかを使用して、そのようなフィードバック・チャネルが利用可能である場合、システム性能が改善され得る。送信機は、新しいフレーム長など、新しいスケジューリング・パラメータについても教示され得る。
【００４３】
選択されたスロット内で送信されるベースバンド信号は、図２の概略ブロック図に従って生成される。我々は、（それの例をＰＣＴ／ＡＵ２０１３／０００８９５において見出すことができる）スロット選択、ならびに（ＰＣＴ／ＡＵ２０１３／００１０７９において見出すことができる）任意選択のフィードバック・チャネルおよび関連処理についての詳細を省略する。
【００４４】
図２を参照すると、データ・ソース２１からのバイナリ・データは、最初にスクランブルされ（２２）、次に誤り制御符号化器２３に入力される。次に、符号化されたデータは、インターリーブされ（２４）、その後、パイロット・データ２５が、挿入される。次に、結果の信号が、変調され（２６）、送信のための一連のサンプルが、パルス・フィルタ２７を使用して生成される。送信の前に、捕捉信号加算器モジュール２８ａが、捕捉を支援するための事前定義された信号２８を信号に加算するために使用される。この実施形態では、事前定義された信号は、正弦曲線形を有する離散的トーンである（そして離散的トーンという用語は、信号に加算される捕捉を支援するための事前定義された信号に対する簡潔な参照として使用される）。次に、結果の複素ベースバンド信号２９が、例えば、デジタル・アナログ変換、フィルタリング、および選択されたキャリア上への変調など、示されていない標準的な送信コンポーネントを使用する送信のために提供される。当業者によって理解されるように、様々なコンポーネントは、実施詳細（例えば、周波数、帯域幅）、および予想されるチャネル状態（例えば、フェージング、干渉）に応じて省くこと、または変化させることができる。
【００４５】
データ・ソース・モジュール２１は、送信のためのデジタル・データのブロックを生成する。データのフレーミングおよびセグメンテーションも、データ・ソースにおいて実行することができるが、本文書の範囲外にある。一実施形態では、データは、２３２個のバイナリ・デジット（ビット）の系列である。
【００４６】
スクランブラ２２は、元のソース・データ内に存在することがある任意の構造（例えば、長く連続する０または１）を取り除くために使用される、レート１コードである。当業者によって知られているように、スクランブリングは、タイミング回復を支援するための、および実際のデータから信号のスペクトル特性を分離するための、デジタル通信における標準的な実践である。一実施形態では、スクランブラは、加法的であり、それによって、データ系列は、多項式ｘ７＋ｘ４＋１を用いる線形フィードバック・シフト・レジスタの出力と２を法として加算される。
【００４７】
誤り制御符号化器２３は、冗長性を導入して、送信中のノイズに対する保護を提供するために使用される。誤り制御符号は、マルチユーザ復号のプロセスを支援し、他のユーザからの残存するマルチアクセス干渉が存在する場合に、受信機がユーザの信号を部分的に（軟）復号することを可能にする。一実施形態では、誤り制御符号は、レート１／２システマティック不規則反復累積符号であり、符号の次数列は、マルチユーザ受信機の収束を容易にするために、標準的なＥＸＩＴチャート法を使用して選択される。符号化器は、符号化の前に、１つまたは複数の知られたビットをデータ系列に挿入することもできる（ドーピングとも呼ばれる）。これは、マルチユーザ復号の早期の反復を支援することができる。別の一実施形態では、誤り制御符号は、低密度生成行列符号である。このケースでは、任意選択のインターリーバは、省くことができ、変調は、ＰＣＴ／ＡＵ２０１３／００１５０１において説明されている方法のいずれかに従って、再帰的変調として選択することができる。入力データが２３２の長さである一実施形態では、レート１／２符号化器は、４６４ビットの符号化された系列を生成する。
【００４８】
インターリーバ２４は、任意選択であり、符号化器の出力をインターリーブする、または並び替える（置換する）ために使用される。この置換は、受信機に知られており、どのユーザも同じである、またはユーザ毎に異なることができる。
【００４９】
パイロット挿入モジュール２５は、受信機における初期捕捉を容易にするために、パイロット・データをデータ系列に挿入する。このパイロット・データは、受信機に知られており、どのユーザも同じである、またはユーザ毎に異なることができる。一実施形態では、パイロット・データは、データ系列にわたって分散させられ得る。一実施形態では、パイロット・データは、連続的なビットからなるブロックであり、符号化（およびインターリーブ）されたデータ系列の先頭に追加される。一実施形態では、パイロット・データは、２８ビット長であり、以下の系列、すなわち、「００１１００１１００００１１０１１００１１００１０１１０」から成る。符号化されたデータが４６４ビットである一実施形態では、これは、４９２ビットの出力系列をもたらす。
【００５０】
変調器２６は、シンボルを生成するために、ビットまたはビットのグループを、複素数の有限集合であるシグナリング・コンステレーション上にマッピングする。変調器は、当業者に知られているように、直交振幅変調（ＱＡＭ）または位相偏移変調（ＰＳＫ）に基づくものなど、様々な変調を使用することができる。一実施形態では、変調器は、グレイ・マッピング４位相偏移変調変調器である。
【００５１】
パルス・フィルタ２７は、適切なスペクトル特性を獲得するために、シンボル毎に波形を整形するために使用される。一実施形態では、パルス・フィルタは、ロール・オフβ＝０．５である、ルート・レイズド・コサイン・フィルタである。一実施形態では、ルート・レイズド・コサイン・フィルタは、長さＬ＝７シンボルである有限持続時間インパルス応答を使用して実施される。
【００５２】
捕捉信号加算器モジュール２８ａは、受信機によって、捕捉を支援するための事前定義された信号を加算するために使用される。マルチユーザ受信機の性能は、受信機がユーザ毎の周波数および時間オフセットの初期推定を獲得することができる速度にしばしば依存する。以下で説明されるように、ひとたび粗推定が獲得されると、受信機は、一般に、粗推定を速やかに精緻化して、ユーザからの信号寄与を識別することができる。したがって、様々な電力の複数の干渉送信が存在するケースでは、最初に、ユーザをより素早く識別することができるほど、その後、信号寄与をより素早く推定して、追加のユーザの探索を実行することを可能にするために、それを信号全体から減算することができる。したがって、受信機が粗推定をより素早く獲得することができるほど、その後、スループットおよび処理効率（したがって、電力）に関して、システムの性能がより高くなる。低軌道衛星システムとの関連では、周波数オフセットは、相対的に大きいことがある。この周波数オフセットの初期推定を容易にするために、捕捉を支援するための事前定義された信号が、変調された信号に加算される。一実施形態では、この事前定義された信号２８は、正弦曲線信号などの離散的トーンである。一実施形態では、トーンの位相は、変調された信号の位相にロックされる。一実施形態では、離散的トーンは、ベースバンド信号の０Ｈｚのところある。変調された信号が１ｋＨｚの帯域幅を有する別の一実施形態では、トーンは、ベースバンド信号の中央に対して６４０Ｈｚの周波数を有し、データ信号に関して−７ｄＢ減衰している。この周波数は、信号スペクトルのロール・オフ部分にあるように選択される。
【００５３】
代替として、捕捉を支援するための事前定義された信号は、特定のスペクトル拡散系列、例えば、ｍ系列など、送信機および受信機に知られている異なる系列とすることができる。任意選択で、捕捉を支援するための事前定義された信号は、ユーザ毎に異なる（例えば、異なる正弦曲線もしくは異なるｍ系列である）ことができ、または（地理的ロケーションなどに基づいた）ユーザの異なるグループ毎に異なることができる。いくつかの実施形態では、捕捉を支援するための事前定義された信号は、データ搬送信号と重なり合わず、代わりに、捕捉を支援するための事前定義された信号は、スロットの先頭および／もしくは末尾、または別個のスロット内など、データ搬送信号の前および／または後に追加される。本明細書との関連では、離散的トーンという用語が使用されるが、離散的トーンは、捕捉を支援するための別の事前定義された信号２８で置き換えることができることを理解されたい。
【００５４】
地理的にごく近い端末からの信号は、伝搬遅延、周波数オフセット、周波数変化率、および信号減衰などの同様のチャネル状態を経験し得る。受信機における強い相互干渉を相殺するために、端末は、オフセットを、送信信号に、例えば、時間、周波数、周波数変化率、および／または送信電力に適用することができる。
【００５５】
一実施形態では、これらのオフセットは、ＰＣＴ／ＡＵ２０１３／０００８９５において説明されているように、受信機の視野内における送信機の位置に基づいて選択される。一実施形態では、これらのオフセットは、指定された範囲内でランダムに選択される。一実施形態では、導入されるオフセットは、指定された範囲内にある有限の数の値に量子化される。一実施形態では、特定の範囲内にあるランダムな周波数オフセットが適用される。例えば、周波数オフセットは、チャネルに起因する周波数オフセットの速やかな推定を可能にするために、チャネル影響に起因する予想されるオフセットよりもかなり大きいサイズを有する大きいステップに量子化することができる。例えば、周波数オフセットは、５００Ｈｚのステップとすることができる。受信機が５２０Ｈｚの周波数オフセットを推定した場合、受信機は、周波数オフセットを、知られている５００Ｈｚの量子化ステップに起因するオフセットと、２０Ｈｚのチャネル・オフセットとに基づいて分割することができる。
【００５６】
マルチユーザ復号器３０は、マルチユーザ受信機４において使用され、軟干渉除去の原理に基づいて動作する。本明細書で説明されるマルチユーザ復号器の実施形態は、上で説明された問題に対処するために、いくつかの革新的な態様を使用する。
【００５７】
図３は、様々な処理モジュールの間の信号フローを説明する、マルチユーザ復号器３０を有する受信機の一実施形態の概略図を示している。初期捕捉コンポーネント４０は、図７により詳細に示されており、一方、シングルユーザ復号器モジュール７０の動作は、図８で詳述されている。受信機は、スロット毎ベースで動作する。スロット化された動作は、各スロットが他のスロットとは独立に復号されることを可能にし、マルチユーザ復号器の複数のインスタンスが異なるスロット上で動作させられる並列実施を容易にする。
【００５８】
特定のスロットについての受信機の動作について説明する。受信機は、反復的に動作する。各反復において、受信機は、先の反復の残存信号ｒから開始し、それまでに捕捉されたユーザを直列方式で処理する。最初は、それまでに捕捉されたユーザの集合は、空であり（ｋ＝０要素）、残存信号は、受信信号である。
【００５９】
それまでに捕捉されたユーザ毎に、シングルユーザ復号器７０が実行され、更新された残存信号が形成される。各シングルユーザ復号器は、それの信号寄与の更新された軟推定
0006586418.tif 000002
を生成するために、それの残存信号、それの先の軟推定、およびチャネル・パラメータの現在の推定（最初は、これらは初期捕捉モジュール４０によって提供される推定である）を使用する。各シングルユーザ復号器は、それのチャネル・パラメータのそれの推定も更新する。例えば、第１の更新された残存信号を獲得するために、第１のユーザが、シングルユーザ復号器モジュールの第１のインスタンス７１を使用して処理３１され、第１の更新された残存信号は、次のシングルユーザ復号器モジュールへの入力として提供され、処理が繰り返される。最終的には、残存信号３３を生成するために、第ｋ−１のユーザが、シングルユーザ復号器モジュールの第ｋ−１のインスタンス７２を使用して処理３２される。
【００６０】
それまでに捕捉されたｋ−１個のユーザからなる集合を処理した後、受信機は、ブロック３４において、シングルユーザ復号器モジュールの第ｋ−１のインスタンス７２から出力された残存信号に対して初期捕捉モジュール４０のインスタンスを使用して、新しいユーザｋを捕捉しようと試みる。すなわち、初期捕捉は、ｋ−１個の現在知られているユーザ（送信機）のすべての信号寄与の最良の推定を取り除いた後の残存信号に対して実行される。新たに捕捉されたユーザ毎に、（そのユーザのための）シングルユーザ復号器モジュールの新しいインスタンスを生成し、それに初期捕捉モジュールからの初期チャネル・パラメータ推定を提供する。その後、この新しいユーザは、それまでに捕捉されたユーザの集合に追加され、新たに捕捉されたユーザの軟推定は、次の反復のための更新された残存信号３５を形成するために減算される。新しいユーザが捕捉されない場合、それまでに捕捉されたユーザの集合のうちの最終要素の出力が、次の反復のための残存信号として使用される（すなわち、信号３５＝信号３３）。
【００６１】
一実施形態では、新しいユーザを獲得すべきかどうかについての受信機の決定は、それまでに捕捉されたすべてのユーザの復号器品質メトリックに基づく。それまでに捕捉されたユーザの集合が処理される順序は、いくつかのパラメータに基づく。一実施形態では、それまでに捕捉されたユーザの集合は、それらが捕捉された順序で処理される。一実施形態では、それまでに捕捉されたユーザの集合は、それらの推定信号強度の降順で処理される。一実施形態では、それまでに捕捉されたユーザの集合は、それらの推定信号対雑音比の降順で処理される。一実施形態では、それまでに捕捉されたユーザの集合は、マルチユーザ反復毎に変更されるランダムな順序で処理される。一実施形態では、受信機は、シングルユーザ復号器の処理をスキップして、先の軟推定を更新された軟推定
0006586418.tif 000003
として使用することを選択することができる。この決定は、復号器品質メトリックに依存し得る。一実施形態では、復号器品質メトリックが所定の閾値を超えた場合、受信機は、シングルユーザ復号器の処理をスキップする。一実施形態では、受信機は、それまでに捕捉されたユーザの集合のうちの次の要素に進む前に、更新されたチャネル・パラメータおよび更新された軟推定を用いるシングルユーザ復号器を反復的にアクティブ化することができる。一実施形態では、受信機は、残存信号に基づいて、アクティブなユーザの集合全体を処理し、その後、次の反復のための残存信号を形成するために、すべての更新された軟推定を受信信号から減算することができる。このケースでは、シングルユーザ復号器の処理は、並列して実行することができる。並列実施を用いるマルチユーザ復号器３６の一実施形態が、図４に示されており、並列ブロック３７は、シングルユーザ復号器７０のｋ−１個のインスタンスを含み、その各々は、関連するユーザからの信号寄与の軟推定を生成し、それは、更新された残存信号３８を生成するために、先の残存信号から減算される。各反復の後、初期捕捉モジュール４０のインスタンスが、追加の信号を探索するために使用され、新しいユーザが獲得された場合、ユーザがユーザの集合に追加され、復号が並列ブロック３７において実行される。シングルユーザ復号器の入力および出力としての、「先のチャネル・パラメータ」、「更新されたチャネル・パラメータおよび復号器品質メトリック」、および「先の軟推定」は、省かれている。一実施形態では、受信機は、上の方法のいずれかを組み合わせることができる。
【００６２】
図５は、反復軟干渉除去を介して複数の送信を検出するための、スロット・ベースの無線通信システムにおけるマルチユーザ受信機の動作のための方法を実施するマルチユーザ復号器についてのトップ・レベル・フローチャート５０を提供している。図５は、制御フローに焦点を絞っており、捕捉プロセス自体の詳細は、後で説明される。ステップ５１において、初期信号が、現在のスロットにおいて受信される。次に、捕捉プロセスが、受信信号を初期残存信号と使用して、捕捉されたユーザの集合のうちの第１の捕捉されたユーザから開始する（５２）。ステップ５３において、すべての捕捉されたユーザが処理されたと決定するために、テストが実行される。第１の反復では、すべての捕捉されたユーザからなる集合は、空であり、したがって、すべての捕捉されたユーザが、処理されている。しかしながら、いくつかの実施形態では、捕捉されたユーザの集合には、例えば、スロット・スケジューリング情報および先のチャネル推定情報に基づいて、予想されるユーザの集合を追加することができる。すべての捕捉されたユーザが処理された場合（ブロック５３のＹＥＳ結果）、１つまたは複数の今のところ検出されていないユーザを残存信号から捕捉することを試みる初期捕捉プロセスが実行される（５８）。新しいユーザの捕捉は、そのユーザの復号を開始するために必要とされるチャネル・パラメータの推定５９を必要とし、これらのパラメータは、時間オフセットτ、周波数オフセットω、周波数率ν、複素ゲインα、およびノイズ分散σ２を含むことができ、すべての推定は、新たに捕捉されたユーザｋに対応する。新しいユーザが捕捉された場合（ブロック６０のＹＥＳ）、次に、新しいユーザが捕捉されたユーザの集合に追加され、新しいユーザを処理するために、新しいシングルユーザ復号器が生成される（６１）。ブロック６２において、シングルユーザ復号器は、選択されたユーザの信号寄与の軟推定（すなわち、干渉推定）を生成するために、（ブロック５９において推定された）ユーザのためのチャネル・パラメータの現在の組を使用する。更新されたチャネル・パラメータ推定および復号器品質メトリックも、獲得することができる。次に、更新された残存信号６３を獲得するために、ユーザの信号寄与の軟推定が、現在の残存信号から減算される。次に、終了条件６４に達したかどうかを調べるために、チェックが行われる。捕捉ステージにおいて新しいユーザが検出されなかった場合も（ブロック６０のＮＯ）、このポイントに到達する。終了条件がまだ満たされていない場合（ブロック６４のＮＯ）、現在の残存信号を使用して、反復復号の次の反復が実行される（６５）。
【００６３】
したがって、終了条件が満たされなかった場合、および／またはすべての捕捉されたユーザが処理されていない場合（ブロック５３のＮＯ）、すべての捕捉されたユーザからなる集合の上で、処理ループが実行される。これが、図５に示されている。捕捉されたユーザの集合のうちのユーザが選択され、ステップ５４において処理される。この処理は、選択されたユーザの信号寄与の軟推定（すなわち、干渉推定）を生成するために、５５を使用して現在の残存信号を復号することを含む。更新されたチャネル・パラメータ推定および復号器品質メトリックも、獲得することができる。次に、更新された残存信号６３を獲得するために、ユーザの信号寄与の軟推定が、現在の残存信号から減算され、捕捉されたユーザの集合のうちの新しいユーザが選択される。このループ・プロセス（ブロック５４、５５、５６、５７）は、すべての捕捉されたユーザが処理され、処理される捕捉されたユーザがもはや存在しなくなるまで（ブロック５３のＹＥＳ）継続する。次に、（すなわち、現在知られているユーザを処理し、干渉が低減された残存信号を生成するために、それらの信号寄与の推定を取り除いた後）現在の残存信号において１つまたは複数のユーザを捕捉することを試みるために、さらなる初期捕捉プロセス５８が実行される。
【００６４】
終了条件が満たされた場合（ブロック６４のＹＥＳ）、このスロットのための捕捉プロセスは停止させられ（６６）、このスロットの処理は終了させられる。一実施形態では、終了条件は、マルチユーザ復号器の反復の回数が閾値を超えた場合に満たされる。一実施形態では、終了条件は、残存信号のエネルギーが閾値よりも低下した場合に満たされる。一実施形態では、終了条件は、最大数のユーザが捕捉された場合に満たされる。一実施形態では、終了条件は、初期捕捉モジュールのパラメータ推定に基づく。例えば、信頼区間は、推定される各チャネル・パラメータ（または他のパラメータ）と関連付けることができる。これらの信頼区間のうちの１つまたは複数が、閾値を超えた場合、または信号が存在する可能性が低いような事前定義された範囲の外にある場合、反復を終了させることができる。一実施形態では、上の条件の組み合わせが使用される。
【００６５】
図６は、例えば、ブロック６１において生成される（またはブロック５４において使用される）、シングルユーザ復号器モジュール６８の１つのインスタンスについてのフローチャートを提供している。（例えば、図５のブロック６３または５６からの）残存信号６７が、入力としてシングルユーザ復号器モジュール６８のインスタンスに提供される。シングルユーザ復号器モジュールは、選択されたユーザの信号寄与の軟推定６９（すなわち、干渉推定）を生成するために、チャネル・パラメータ推定６２を使用し、更新されたチャネル・パラメータ推定および復号器品質メトリック６２を生成する。生成プロセスは、反復的に実行することができる。更新された残存信号６３（またはブロック５４の場合には残存信号５６）を獲得するために、残存信号６７から信号寄与を減算することができる。現在アクティブな集合の各要素に対して、シングルユーザ復号器モジュールのインスタンスが１つ存在する。シングルユーザ復号器モジュールの詳細な動作は、以下で後ほど説明される。
【００６６】
初期捕捉
【００６７】
図７は、各反復においてオーバサンプリングされた残存信号ｒを入力として取る、初期捕捉モジュール４０についてのブロック図を提供している。いくつかの実施形態では、ドップラ速度補償４１が実行される。いくつかの実施形態では、可能なドップラ速度（Ｈｚ／秒）の範囲が、事前に知られている。例えば、低軌道衛星の応用例では、ドップラ速度は、常に負であり、知られている最大の絶対値を有する。他のシナリオでは、この速度は、知られておらず、またはゼロであると仮定される。そのようなケースでは、初期ドップラ速度補償は、省くことができる。
0006586418.tif 000004
をドップラ速度（Ｈｚ／秒）の指示値であるとする。この値は、例えば、ドップラ速度の範囲の中点、または他の何らかの値とすることができる。第１のステップとして、受信サンプルに複素指数
0006586418.tif 000005
を乗算することによって、このドップラ速度が、受信信号から取り除かれ（４１）、ここで、時間インデックスｔは、サンプル・インスタンスに対応する値を取る。
【００６８】
ドップラ速度に対するこの初期補償４１に続いて、初期粗周波数オフセット推定ωｃラジアン／秒が、粗周波数推定器４２によって計算される。この粗オフセットは、
0006586418.tif 000006
の乗算を介して取り除かれる（４３）。任意選択で、離散的トーン２８が、非コヒーレント・フィルタ４４によって取り除かれ得る。次に、結果の信号が、時間オフセット推定器４５に供給され、それは、公称スロット境界に関する時間的オフセット
0006586418.tif 000007
を推定する。次に、信号は、送信パルスに整合させられたフィルタ４６に供給される。このフィルタのサンプル・インスタンスは、時間オフセット
0006586418.tif 000008
に従って設定される。
【００６９】
次に、結果のシンボル・レート信号は、推定器４７によって、複素信号ゲインの推定
0006586418.tif 000009
、周波数オフセットに対する改善（精細な周波数オフセット
0006586418.tif 000010
）、および周波数変化率
0006586418.tif 000011
を見つけるために使用される。次に、周波数オフセットの最終的推定が、初期粗周波数オフセットと精細な周波数推定の和として獲得される（４８）。周波数変化率の最終的推定は、初期粗周波数変化率と精細な周波数変化率推定の和として獲得される（４９）。
【００７０】
一実施形態では、捕捉は、すべての推定を獲得した後、離散的トーン２８をコヒーレントに取り除く。このケースでは、フィルタ・トーン４４のブロックは、使用可能にされず、推定後、トーンは、ポイントＢにおける信号からサンプル・レベルで、またはポイントＣにおける信号からシンボル・レベルでコヒーレントに除去される。
【００７１】
別の実施形態では、複素ゲイン、精細な周波数、および周波数率の推定は、離散的トーン２８のコヒーレント除去とともに、推定器４７によって反復的に実行される。
【００７２】
先に説明されたように、粗周波数推定器４２は、送信機（またはユーザ）の捕捉を支援し、したがって、システムのスループットおよび効率を高めるために、送信機（またはユーザ）によって挿入された事前定義された信号２８を探索する。
【００７３】
捕捉を支援するための事前定義された信号２８が離散的トーンである一実施形態では、粗周波数推定器は、図７のポイントＡにおける信号のペリオドグラムの最大化を介して実施される。これは、送信機において加算された離散的トーン２８の存在によって容易にされる。ペリオドグラムは、ゼロ・パディング離散フーリエ変換を介して実施することができ、ゼロ・パディングの量は、（フーリエ変換においてより狭い周波数ビンを提供することによって）周波数分解能を改善するように選択される。変換は、直接的に、もしくは高速フーリエ変換を使用して実施することができ、またはさらなる複雑さの低減を達成するために、ゼロ・パディングを利用することさえできる。最大化は、２つのステップで実行することができ、第１に、最大の絶対値を有するペリオドグラムのビンを獲得し、第２に、その周波数の領域において数値最適化（例えば、ニュートン法）を実行する。
【００７４】
粗周波数推定
0006586418.tif 000012
は、離散的トーン２８の周波数を減算することによって、ペリオドグラムの最大絶対値に対応する周波数から獲得される。一実施形態では、最大化のための周波数範囲は、特定の周波数区間における捕捉を可能にするように、または特定の周波数区間における捕捉を回避するように制限することができる。一実施形態では、この手法は、マルチユーザ復号器が十分に進歩していない、１つまたは複数の周波数区間を排除するために使用される。例えば、２つ以上のユーザが、時間および周波数において著しく重なり合い、マルチユーザ復号器が、それらのユーザのどれも復号することができないようになることがある。このケースでは、残存信号は、対応する時間−周波数区間内に、まだ著しいエネルギーを含むことがある。結果として、他の時間−周波数区間内の１つまたは複数のより弱いユーザが、初期捕捉ステージによって捕捉されないことがあり、初期捕捉ステージは、代わりに、除去されていないが復号不可能なユーザの１つを再補足する。実施形態では、１つまたは複数の周波数区間が、上で説明されたような粗周波数推定４２を獲得するときに、ペリオドグラムの対応するビンを最大化から排除することによって排除される。
【００７５】
シグナリング・コンステレーションが位相偏移変調のいずれかの形態である一実施形態では、時間オフセット推定器は、図７のポイントＢにおける信号を入力として取る、ＰＣＴ／ＡＵ２０１４／０００１３９において説明されている方法のいずれかを使用して実施される。方法は、時間オフセットの推定を提供するために、知られているパイロット・データと、信号の未知のデータ部分との両方を使用する。
【００７６】
ゲイン、位相、精細な周波数、周波数率推定器４７
【００７７】
一実施形態では、複素信号ゲイン、ならびに周波数オフセットの改善、および周波数オフセットの変化率が、以下のようにして、推定器４７によって、図７のポイントＣにおける信号から推定される。
【００７８】
周波数オフセットの値と周波数率の値との２次元グリッドが事前定義される。このグリッドは、一様であっても、または非一様であってもよい。次元の各々におけるこのグリッドの最小／最大および間隔は、あらかじめ選択され、実験によって決定することができる。グリッド・ポイント
0006586418.tif 000013
毎に、Ｃからの信号が、
0006586418.tif 000014
の乗算によって調整され、ここで、ｔは、今度は、シンボル・タイミングである。次に、この補償された信号は、ＰＣＴ／ＡＵ２０１３／００１０６４からのアルゴリズムのいずれかに提供される。これは、信号のゲインおよび位相の推定、ならびに対応する平方誤差を返す。この平方誤差が、先行するグリッド・ポイントからもたらされた平方誤差のどれよりも低い場合、複素ゲイン推定
0006586418.tif 000015
は、この現在の推定に設定される。平方誤差の値は、これまでに見られた最良値として記憶もされる。精細な周波数推定
0006586418.tif 000016
および周波数率推定
0006586418.tif 000017
は、そのグリッド・ポイントのための対応する値に設定される。次に、アルゴリズムは、次のグリッド・ポイントに進む。すべてのグリッド・ポイントが考察された場合、プロセスは終了し、アルゴリズムは、値
0006586418.tif 000018
を出力する。
【００７９】
チャネル・パラメータ相関の利用
【００８０】
チャネル・パラメータ、例えば、複素ゲイン、時間オフセット、周波数オフセット、および周波数変化率は、伝搬チャネルの伝搬特徴および幾何学的特性を含むチャネルの基礎メカニズムのせいで相互に関連付けることができる。この相関は、特にシステムに重い負荷がかかっている場合、初期捕捉ステージにおいて、複雑さの低減および／または推定の正確さの改善のために利用することができる。地上ベースの送信機と衛星ベースの受信機の例では、パラメータである時間オフセット、周波数オフセット、および周波数率は、衛星に対する端末の位置によって完全に決定されることがある。したがって、チャネル・パラメータの必ずしもすべての組み合わせが可能とは限らず、そのことは、捕捉アルゴリズムの探索範囲を狭めるために、または推定の正確さを改善するために利用することができる。
【００８１】
同じ端末から送信された他のパケットを指す１つまたは複数のポインタを生成するために、パケット・データを使用することができる。ポインタは、スロット・スケジュール、ならびに将来および／または過去の送信に対して送信機によって適用された（上で説明されたような）オフセットなどの、パラメータを暗示する。受信機は、捕捉中、複雑さの低減および／または推定の正確さの改善のために、この情報を利用することができる。パケット・ポインタは、明示的に、もしくはコンパクトな形式で、送信データ内に収めて搬送することができ、またはそれらは、導出することができる。一実施形態では、パケット送信スケジュール、および／または送信機によって適用されるオフセットは、送信機セクションにおいて説明されたように、送信機を識別する数をシードとして使用する疑似ランダム系列を使用して選択される。疑似ランダム系列の状態が、受信時に、端末識別子、フレーム番号、およびスロット番号を使用して、受信パケットのために計算される。次に、系列状態は、将来および／または過去の状態、したがって、将来および／または過去の送信のためのスケジュールを導出するために使用される。別の実施形態では、パケット・データは、疑似ランダム系列の状態を含む。
【００８２】
受信処理は、パケット・ポインタから導出された情報を、送信機および受信機の位置および速度などのシステム・ダイナミクスの知識と組み合わせることもできる。例えば、パケット・ポインタは、同じ送信機からの別のパケットが出現するスケジュールされたスロットを、送信機によって適用された周波数オフセットの値とともに、暗示することができる。パケットの捕捉を支援するために、スケジュールされたスロットにおける（ゲイン、時間オフセット、周波数オフセット、および周波数変化率などの）チャネル・パラメータの値は、システム・ダイナミクスの知識に基づいて推定することができる。パケット・ポインタ情報から獲得された送信機によって適用された周波数オフセットは、推定されたチャネル周波数オフセットに加算することができる。
【００８３】
シングルユーザ復号器モジュール
【００８４】
シングルユーザ復号器モジュール７０が、図８に示されている。シングルユーザ復号器モジュール７０は、軟推定
0006586418.tif 000019
および現在のユーザのチャネル・パラメータ
0006586418.tif 000020
の更新されたバージョン、ならびにデータの硬判定
0006586418.tif 000021
を提供する（図８では、ユーザ下付き文字ｋは、明瞭にするために削除されている）。
【００８５】
チャネル取り除きブロック７２は、残存信号から、対象ユーザについての通信チャネルの（推定される）影響を取り除く。ユーザｋについて考察すると、推定される（時間変化）ドップラオフセットおよび位相オフセットは、残存信号ｒ［ｔ］に複素正弦曲線を乗算することによって取り除かれて、
（式１）
0006586418.tif 000022
が獲得され、ここで、離散的時間インデックスｔは、サンプルをインデックス付けする。一実施形態では、複素ゲインに対する補償は、２つのステップで実行され、第１に、サンプルを回転させて、
0006586418.tif 000023
を獲得し、ここで、
0006586418.tif 000024
は、
0006586418.tif 000025
の位相である。次に、回転されたサンプルが、チャネル取り除きブロックから出力される。第２のステップは、パルス整合フィルタの出力において実行され、シンボルは、複素ゲイン推定の絶対値
0006586418.tif 000026
によって除算される。
【００８６】
推定された時間オフセット
0006586418.tif 000027
は、２つの成分、すなわち、サンプル周期の整数と分数（サブサンプル）オフセットとから成ると見なすことができる。サンプル周期の整数は、時間インデックスの再インデックス付けを介して取り除かれる。残りの分数オフセットは、パルス整合フィルタのサンプル・タイミングで対処される。
【００８７】
トーン取り除きブロック（または粗捕捉のための事前定義された信号を取り除くブロック）７３は、サンプル・レートで離散的トーンを取り除く。一実施形態では、離散的トーンは、非コヒーレント・フィルタを介して取り除かれる。別の一実施形態では、離散的トーンは、コヒーレントに減算される（除去）。トーン取り除きブロックは、任意選択である。
【００８８】
パルス整合フィルタ７４は、信号をシンボル当たり１つのサンプルに変換する。パルス整合フィルタ７４は、送信機によって選択されたパルス形状に整合させられた（インパルス応答が時間反転複素共役である）デジタル・フィルタである。サンプリング・インスタンスは、
0006586418.tif 000028
の分数オフセット成分に従って選択される。特定のユーザについての第１の反復（インスタンス化の後のシングルユーザ・モジュールの最初のアクティブ化）では、（先行するユーザ寄与を算入する必要がないので）図７のポイントＣからのパルス整合フィルタ出力を使用することによって、いくつかの計算を省くことができる。以降の反復でも、パルス整合フィルタは、依然として必要とされる。
【００８９】
パルス整合フィルタの前に（すなわち、トーン取り除きブロック７３を介して）、離散的トーンが取り除かれていない場合、それは、チャネルトーンブロック７５を使用するコヒーレント除去によって、シンボル・レベルで取り除くことができる。これは、サンプル・レートでのコヒーレント除去と比較して、複雑さを低減させる。
【００９０】
（任意選択でトーン除去後の）パルス整合フィルタ７４の出力は、推定ＳＩＮＲブロック７６において信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）を推定するために使用される。上で説明されたように、送信信号は、パイロットおよびデータを搬送する。Ｐを、パイロット・シンボルの位置を記述するインデックスの集合とし、Ｄを、データ・シンボルに対応する位置インデックスの集合とする。したがって、送信信号は、
（式２）
0006586418.tif 000029
として推定され、ここで、ｐ［ｉ］は、受信機に知られているパイロット・シンボルであり、
0006586418.tif 000030
は、最も新しい軟シンボル推定
0006586418.tif 000031
に対する硬判定である。集合ＰおよびＤは、互いに素、すなわち、Ｐ∩Ｄ＝φであり、和集合Ｐ∪Ｄは、シンボルが送信される、それらのインデックスのすべてを含む。
【００９１】
ＳＩＮＲは、データ変調の影響を取り除いた（変調ストリッピング）後、シンボル・レベルで推定される。変調ストリッピングは、パルス整合フィルタの出力におけるシンボル系列ｙ［ｉ］に
0006586418.tif 000032
の複素共役を乗算することによって達成される。次に、
0006586418.tif 000033
で表されるＳＩＮＲ推定が、
（式３）
0006586418.tif 000034
として獲得され、ここで、
0006586418.tif 000035
および
0006586418.tif 000036
は、変調ストリッピングされた信号
0006586418.tif 000037
の平均および分散の推定であり、
（式４）
0006586418.tif 000038
（式５）
0006586418.tif 000039
によって与えられ、ここで、Ｓ⊆Ｐ∪Ｄである。すなわち、部分集合、またはすべてのパイロット・シンボルおよびデータ・シンボルを使用することができる。
【００９２】
他の実施形態では、ＳＩＮＲ推定器
0006586418.tif 000040
は、文献から知られる任意のＳＩＮＲ推定器によって置き換えることができる。別の実施形態では、図９に示されるような、変更されたＳＩＮＲ推定器７６’を有するシングルユーザ復号器７０’が使用される。このアーキテクチャでは、信号電力が、最も新しい軟シンボル推定
0006586418.tif 000041
から推定され、干渉雑音電力が、（任意選択でトーン除去後に）パルス整合フィルタの出力における残存信号ｚ［ｉ］から推定される。シンボル位置ｉでは、ＳＩＮＲ推定
0006586418.tif 000042
が、
（式６）
0006586418.tif 000043
として獲得され、ここで、
0006586418.tif 000044
および
0006586418.tif 000045
は、シンボル位置ｉにおける信号電力および干渉雑音電力の推定であり、
（式７）
0006586418.tif 000046
（式８）
0006586418.tif 000047
によって与えられる。
【００９３】
ここで、Ｓ［ｉ］は、
0006586418.tif 000048
を推定するときに考慮されるシンボル位置の集合である。集合Ｓ［ｉ］は、すべてのシンボル位置の任意の部分集合、すなわち、Ｓ［ｉ］⊆Ｐ∪Ｄである。一実施形態では、Ｓ［ｉ］＝ｉである。別の実施形態では、Ｓ［ｉ］＝｛ｉ−Ｌ，．．．，ｉ−１，ｉ，ｉ＋１，．．．，ｉ＋Ｌ｝、すなわち、シンボル・インデックスｉを中心とする連続する２Ｌ＋１個のシンボルからなるブロックが使用される。別の実施形態では、すべてのｉ∈Ｐ∪Ｄについて、Ｓ［ｉ］＝Ｓ＝Ｐ∪Ｄである。このケースでは、すべてのｉ∈Ｐ∪Ｄについて、
0006586418.tif 000049
となるように、シンボルの集合全体が、すべての位置ｉのために使用される。
【００９４】
一実施形態では、式３のＳＩＮＲ推定器、または文献から知られるＳＩＮＲ推定器のいずれかが、マルチユーザ復号の早期の反復において使用される。より後の反復では、アーキテクチャは、次に、式６のＳＩＮＲ推定器に切り換わる。
【００９５】
軟復号器７７は、パイロットを取り除くステップと、復調するステップと、デインターリーブするステップと、前方誤り訂正のステップと、復号器品質メトリック（ＤＱＭ）のステップと、インターリーブするステップと、パイロットを挿入するステップとを実行する。送信系列に導入されるいずれのパイロット系列（上を参照）も、パイロット位置を削除することによって取り除かれる。次に、復調器が、複素受信シンボルおよび変調方式（上を参照）に基づいて、対応するビットの軟判定（対数尤度比）を計算する。これらの計算は、例えば、最大事後確率（ＭＡＰ）アルゴリズムまたはこのアルゴリズムの任意の類似物を使用して、実行することができる。次に、軟判定の系列のデインターリーブが実行され、デインターリーバは、上で説明されたインターリーバの逆である。和積アルゴリズム、ＢＣＪＲアルゴリズム、またはそれらの類似物のいずれかを含むことができるが、それらに限定されない、軟入力軟出力復号アルゴリズムを使用して、前方誤り訂正符号を復号するために、前方誤り訂正が実行される。一実施形態では、復号器の軟出力は、外因性対数尤度比（または他の任意の表現、例えば、確率）である。別の実施形態では、復号器の軟出力は、事後対数尤度比、または外因性対数尤度比と事後対数尤度比との関数である。復号器は、デスクランブリング後に、データの硬判定
0006586418.tif 000050
も提供する。復号器品質メトリック（ＤＱＭ）または「復号器状態」が、マルチユーザ検出器によって使用され得る復号結果から導出される。一実施形態では、ＤＱＭは、対数尤度比の平均的な大きさに基づく。別の一実施形態では、ＤＱＭは、誤り訂正符号の満たされないパリティ・チェック式の数に基づく。インターリーバは、上で説明されたような復号器の出力である軟出力を再インターリーブし、パイロット挿入器は、上で説明されたようなパイロット系列を再挿入する。パイロット系列は受信機に知られているので、パイロットについての軟推定は、不確実さを含まない。
【００９６】
軟再変調器７８は、（パイロットを含み、インターリーブしている）軟復号器７７の出力の軟判定
0006586418.tif 000051
を、複素送信サンプルの軟推定
0006586418.tif 000052
に変換する。軟再変調器への入力は、軟復号器からの軟推定からなるベクトルであり、各軟推定は、１ビットに対応する。
【００９７】
Ａが、コンステレーション・ポイントからなる集合を表すとする。軟復号器からの軟推定は、サイズがｌｏｇ２｜Ａ｜のグループに分割される。軟推定の各グループは、１つのシンボルに対応する。軟シンボルは、
（式９）
0006586418.tif 000053
として計算され、ここで、ｂｉ［ｋ］は、グループｋのビットｉを表し、ｓｉは、シンボルｓにマッピングされるバイナリ系列の位置ｉを表す。
【００９８】
次に、軟シンボルｓｋが、パルス整形フィルタを通過させられ、パルス整形フィルタの出力は、軟再変調器の出力を形成する。
【００９９】
離散的トーン（または粗捕捉のために使用される事前定義されたシンボル）が、離散的トーン加算器モジュール７９によって、上で説明されたように、複素送信サンプルの軟推定に加算される。
【０１００】
次に、チャネル推定が、チャネル・パラメータ更新器ブロック８０によって精緻化される。ゲイン、位相、周波数、および周波数率の推定を精緻化するために、（離散的トーンを含む）複素送信サンプルの軟推定が使用される。
【０１０１】
時間オフセットの値
0006586418.tif 000054
と周波数率の値
0006586418.tif 000055
との２次元グリッドが事前定義される。次元の各々におけるこのグリッドの最小／最大およびステップ・サイズは、あらかじめ選択され、実験によって決定することができる。グリッド・ポイント
0006586418.tif 000056
毎に、軟推定サンプルは、
0006586418.tif 000057
秒だけ時間においてシフトさせられる。時間シフト
0006586418.tif 000058
は、整数オフセットと分数オフセットとから成ると見なすことができる（上を参照）。整数オフセットは、時間インデックスの再インデックス付けによって適用される。分数オフセットは、補間を用いて、または好ましい実施形態では、軟再変調器ブロックにおいて信号を再変調するときに、分数時間オフセットだけシフトさせられた送信パルス・フィルタを使用することによって達成することができる。
【０１０２】
一実施形態では、２次元グリッドは、単一の時間オフセット値
0006586418.tif 000059
のみを考慮することによって、１次元に縮小される。一実施形態では、
0006586418.tif 000060
は、現在のユーザについての最も新しい時間オフセット推定に設定され、すなわち、
0006586418.tif 000061
である。
0006586418.tif 000062
秒の時間シフト後の軟送信サンプルが、
0006586418.tif 000063
によって表され、ここで、離散時間インデックスｔは、サンプルをインデックス付けするとする。グリッド・ポイント
0006586418.tif 000064
毎に、残存信号サンプルｒ［ｔ］は、
0006586418.tif 000065
の複素共役と乗算され、
0006586418.tif 000066
との乗算によって調整される。次に、結果の信号、
（式１０）
0006586418.tif 000067
のペリオドグラムの最大化が、周波数推定
0006586418.tif 000068
をもたらし、それは、最大値を有するペリオドグラムのビンに対応する。
【０１０３】
ペリオドグラムのこの最大値が、先行するグリッド・ポイントからもたらされる最大値のどれよりも大きい場合、精緻化された時間オフセット推定
0006586418.tif 000069
および周波数率推定
0006586418.tif 000070
が、現在のグリッド・ポイント値
0006586418.tif 000071
に設定される。周波数オフセット推定
0006586418.tif 000072
は、対応する値
0006586418.tif 000073
に設定される。ペリオドグラムの最大値は、これまでに見られた最良値として記憶もされる。次に、アルゴリズムは、次のグリッド・ポイントに進む。すべてのグリッド・ポイントが考察された場合、プロセスは終了し、アルゴリズムは、値
0006586418.tif 000074
を出力する。
【０１０４】
ペリオドグラムは、上で説明された方法のどれででも実施することができる。好ましい実施形態では、推定
0006586418.tif 000075
および
0006586418.tif 000076
は、現在の推定の領域におけるペリオドグラムの数値最適化（例えば、ニュートン法）を介して、さらに精緻化される。最後に、精緻化された複素ゲイン推定が、
（式１１）
0006586418.tif 000077
として獲得される。
【０１０５】
初期捕捉ステージと同様に、精緻化ステージは、複雑さの低減および／または推定の正確さの改善のために推定されるパラメータの間の相関を利用することができる（上を参照）。
【０１０６】
最終ステップにおいて、受信信号へのこのユーザの寄与の更新された軟推定
0006586418.tif 000078
を獲得するために、更新されたチャネル推定
0006586418.tif 000079
および
0006586418.tif 000080
が、複素送信信号の軟推定に適用される（８１）。
【０１０７】
受信機は、分散方式で実施することができる。図１０は、複数の送信機２からの複数の送信の受信機処理が２つのステージに分割され、第１のステージ５の出力が何らかのネットワーク６を介して第２のステージ７に供給される、一実施形態を示している。一実施形態では、受信処理の第１のステージは、衛星上で行われ、第２のステージは、第１のステージから転送された結果を使用して、地上で行われる。
【０１０８】
一実施形態では、処理の第１のステージは、受信チャネルをサンプリングし、次に、第２のステージにおいて受信処理を完了するために、サンプルを転送する、フロント・エンドを備える。別の実施形態では、処理の第１のステージは、受信チャネルをサンプリングするフロント・エンドと、限られた数のユーザをサポートすることができるマルチユーザ受信機、例えば、シングルユーザ受信機とを備える。サンプルは、例えば、復号に成功したスロットおよび空のスロットを取り除くことによって、第２の処理ステージに転送される前に、圧縮することができる。ＰＣＴ／ＡＵ２０１３／００１０７９において説明されているように、復号器の成功に基づいて、肯定応答が提供され得る。別の実施形態では、処理の第１のステージは、フロント・エンドおよび捕捉ステージを備える。捕捉結果に基づいて、サンプルは、例えば、空のスロットを取り除くことによって、第２の処理ステージに転送される前に、圧縮することができる。ＰＣＴ／ＡＵ２０１３／００１０７９において説明されているように、予測肯定応答を発するために、捕捉結果が使用され得る。別の実施形態では、処理の第１のステージは、フロント・エンド、捕捉、および低複雑度マルチユーザ復号器ステージを備える。マルチユーザ復号器の内部値は、第２の処理ステージに転送することができる。ＰＣＴ／ＡＵ２０１３／００１０７９において説明されているように、予測肯定応答を発するために、内部マルチユーザ復号器パラメータの早期検査が使用され得る。
【０１０９】
他の実施形態は、上で説明された手法の組み合わせを含む。例えば、パケットを復号し、待ち時間の短い配送のために近くの低データ・レート・ゲートウェイを介してそれらを日和見的に転送するために、フロント・エンド、捕捉、および低複雑度マルチユーザ復号器を備える、衛星の第１のステージのプロセッサが使用され得る。次に、受信チャネル・サンプルは、後の時点で、高データ・レート・リンクを介して地上局に転送し、地上で処理することができる。
【０１１０】
処理の第２のステージは、第１のステージと同一場所に配置して、時間的に分離することができ、例えば、衛星が、端末数の少ない地域の上空で、より負荷の軽いときに、第２の処理ステージを完了することを可能にする。他の実施形態では、分散受信機は、複数の受信アンテナおよび第１のステージのプロセッサを含むことができる。図１１は、２つの第１のステージの受信プロセッサＡ、Ｂを含む一実施形態を示している。ここで説明される分散処理手法は、３つ以上の第１のステージを含むように拡張することができる。アンテナと第１のステージのプロセッサは、同一場所に配置することができ、または別々のデバイス上に存在することができる。
【０１１１】
受信機の第２のステージは、複数の第１のステージから直列または並列して来た入力に基づいて動作することができる。一実施形態では、第１のステージは、異なる極性を有するアンテナを含む。受信機の第２のステージは、第１のステージの各々からのパケットを独立に復号し、次に、復号されたすべてのパケットからなる集合を、２つの復号器の結果の和集合として生成する。
【０１１２】
別の実施形態では、第２のステージの受信プロセッサは、反復的に動作し、第１のステージＡから得られた出力を、第１のステージＢの処理に供給し、またＡとＢの立場を逆にした同様のことも行う。第１の処理ステージＡから受信されたパケットと関連付けられたチャネル・パラメータは、第１の処理ステージＢにおける受信機処理中に、複雑さの低減および／または推定の正確さの改善のために使用され、またＡとＢの立場を逆にした同様のことも行われる。処理は、上で説明されたように、何らかの終了条件が満たされるまで、ループ内で反復することができる。
【０１１３】
実地試験において、以下の仕様で、上で説明された送信機による９個の端末が実施された。スロットは、２５０ｍｓの長さであり、シンボル・レートは、毎秒１０２４シンボルである。データ・ソースは、２３２バイナリ・デジットの系列である。スクランブラは、送信スクランブラのセクションにおけるのと同様の多項式を用いる、線形フィードバック・シフト・レジスタの加法的シーケンスである。符号化器は、レート１／２不規則システマティック反復累積符号である。ユーザ毎に固定されたインターリーバが適用される。パイロット系列は、送信の開始時に挿入され、送信パイロットのセクションに示された系列から成る。変調器は、グレイ・マッピング４位相偏移変調変調器である。パルス・フィルタは、ロール・オフβ＝０．５である、ルート・レイズド・コサイン・フィルタである。離散的トーンは、ベースバンド信号の中央に対して６４０Ｈｚの周波数を有し、データ信号に関して−７ｄＢ減衰している。
【０１１４】
端末は、地上に配置され、中心周波数が１６２．７２５ＭＨｚの帯域内で送信した。衛星通過の時間オフセット、周波数オフセット、および周波数率は、端末によってエミュレートされ、信号は、１００００フィートを巡航する航空機上の観測機器によって記録された。９個の端末は、約６ｋＨｚの帯域幅内で送信した。
【０１１５】
記録されたデータは、上で説明されたマルチユーザ復号器に従って復号するための計算クラスタに供給され、マルチユーザ検出器では、ユーザの直列処理が使用された。選択された反復の後の残存信号が、図１２Ａから図１２Ｌに示されている。プロットの上部のマーカは、捕捉されたユーザの集合の状態を示し、×は、捕捉されたが復号に成功しなかったユーザに対応し、○は、捕捉されて復号されたユーザに対応する。図は、マルチユーザ復号器の反復中に、個々の信号が除去されることを示している。１６回の反復の後、すべてのユーザが復号される。
【０１１６】
システムは、送信機により相対的に非協調的なチャネル・アクセスをサポートしながら、マルチアクセス干渉の影響を改善するために、慎重に設計された送信機波形と、反復軟干渉除去を利用するマルチユーザ受信機との使用を通して、異なる送信機の間でどのようにして媒体を効率的に共用するかという問題に対処する。特に、送信機による、離散的トーンなどの、捕捉を支援するための事前定義された信号の追加は、マルチユーザ復号器がユーザを速やかに捕捉する助けとなる。最初にひとたび捕捉されると、粗推定は、更新され、次に、より弱い信号の検出を可能にするために、残存信号から減算され得る。したがって、速やかな粗捕捉は、効率的なスループットを可能にする。
【０１１７】
上で説明されたシステムは、送信機にとっての以下の利点、すなわち、複雑さの低い送信機実施、送信機の間の周波数同期を必要としないこと、送信機の間の強い時間同期を必要としないこと、および受信機から送信機へのフィードバック・チャネルを必要としないことを提供する。すなわち、それは、「開ループ」動作をサポートする。これは、送信機デバイスが信号を受信することもできる必要がない、複雑さの低い実施にとって利点である。
【０１１８】
上で説明されたマルチユーザ受信機は、以下の利点を提供する。第１に、それは、分散方式で実施することができる。これは、（例えば、衛星地上局に配置された）より高能力の処理ユニットに受信サンプルを転送する、（例えば、衛星に搭載された）複雑さの低いリモート・フロント・エンドを可能にする。第２に、それは、高度に並列化可能である。各送信機の信号のための主な処理タスクは並列して実行することができる。第３に、それは、マルチアクセス干渉が存在する場合であっても、ゲイン、ならびに時間、周波数、および位相オフセットの初期推定を獲得するために、送信信号内に導入された特別な構造（すなわち、離散的トーンなどの事前定義された信号）を利用する。これらの推定は、複雑さの低いアルゴリズムを使用して獲得される。第４に、受信機は、ユーザ毎に正確な時間変化するＳＩＮＲ推定を計算する。第５に、ユーザ毎の軟復号に続いて、受信機は、ゲイン、ならびに時間、周波数、周波数率、および位相オフセットの推定を精緻化する。これは、除去プロセスの質を大きく改善し、これまでの手法と比べてより優れた収束特性をもたらす。
【０１１９】
本明細書で説明される方法は、１つまたは複数のコンピューティング・デバイスを使用して実施されるコンピュータとすることができる。コンピューティング・デバイスは、プロセッサおよびメモリ、ならびに１つまたは複数の入力または出力デバイスを備えることができる。メモリは、本明細書で説明された方法をプロセッサに実行させる命令を含むことができる（そしてプロセッサは、これらの命令を実行するように構成することができる）。これらの命令は、ロードされて実行されるコンピュータ・コードとして記憶することができる。コンピューティング・デバイスは、デスクトップ・コンピュータ、サーバ、もしくはラップトップ・コンピュータなどのポータブル・コンピューティング・デバイスなどの標準的なコンピューティング・デバイスとすることができ、またはそれらは、カスタマイズされたデバイスもしくはシステム内に含まれることができ、またはコンピューティング・デバイスは、専用の高性能もしくはリアルタイム・コンピューティング・デバイスとすることができる。コンピューティング・デバイスは、単一のコンピューティングもしくはプログラム可能デバイス、または有線もしくは無線接続を介して動作可能（もしくは機能的）に接続されたいくつかのコンポーネントを含む分散デバイスとすることができる。コンピューティング・デバイス１００の一実施形態が、図１３に示されており、それは、中央処理装置（ＣＰＵ）１１０と、メモリ１２０と、任意選択で、ディスプレイ装置１３０と、キーボード、マウスなどの入力デバイス１４０とを備える。中央処理装置１０は、入力／出力インターフェース１１２と、算術および論理ユニット（ＡＬＵ）１１４と、入力／出力インターフェースを通して入力デバイスおよび出力デバイス（例えば、入力デバイス１４０およびディスプレイ装置１３０）と通信する、制御ユニットおよびプログラム・カウンタ要素１１６とを備える。入力／出力インターフェースは、事前定義された通信プロトコル（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｚｉｇｂｅｅ、ＩＥＥＥ８０２．１５、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰなど）を使用して、別のデバイス内の同等の通信モジュールと通信するための、ネットワーク・インターフェースおよび／または通信モジュールを含むことができる。グラフィカル処理ユニット（ＧＰＵ）も含まれ得る。ディスプレイ装置は、フラット・スクリーン・ディスプレイ（例えば、ＬＣＤ、ＬＥＤ、プラズマ、タッチ・スクリーンなど）、プロジェクタ、ＣＲＴなどを含むことができる。コンピューティング・デバイスは、単一のＣＰＵ（コア）または複数のＣＰＵ（マルチコア）を備えることができる。コンピューティング・デバイスは、並列プロセッサ、ベクトル・プロセッサを使用することができ、または分散コンピューティング・デバイスとすることができる。メモリは、プロセッサに動作可能に結合され、ＲＡＭおよびＲＯＭコンポーネントを含むことができ、デバイス内部または外部に提供することができる。メモリは、プロセッサによってロードされて実行され得る、オペレーティング・システムおよび追加のソフトウェア・モジュールを記憶するために使用することができる。
【０１２０】
情報および信号が様々な技術および技法のいずれかを使用して表され得ることを、当業者であれば理解するであろう。例えば、上述の説明のいたるところで言及されたデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁気粒子、光場もしくは光学粒子、またはそれらの組み合わせによって表すことができる。
【０１２１】
本明細書で開示された実施形態に関連して説明された様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズム・ステップは、電子的ハードウェア、コンピュータ・ソフトウェア、または両方の組み合わせとして実施することができることを、当業者であればさらに理解するであろう。ハードウェアとソフトウェアのこの交換可能性を明らかに示すために、様々な例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびステップは、上では一般にそれらの機能の観点から説明された。そのような機能がハードウェアで実施されるか、それともソフトウェアで実施されるかは、特定の応用例、およびシステム全体に課される設計制約に依存する。当業者は、説明された機能を特定の応用例毎に様々な方法で実施することができるが、そのような実施の決定は、本発明の範囲からの逸脱を引き起こすと解釈されるべきではない。
【０１２２】
本明細書で開示された実施形態に関連して説明された方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェアで直接的に、プロセッサによって実行されるソフトウェア・モジュールで、または２つの組み合わせで具体化することができる。ハードウェア実施の場合、処理は、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、本明細書で説明された機能を実行するように設計された他の電子ユニット、またはそれらの組み合わせの中で実施することができる。コンピュータ・プログラム、コンピュータ・コード、または命令としても知られているソフトウェア・モジュールは、数々のソフトウェア・コードまたはオブジェクト・コードのセグメントまたは命令を含むことができ、ＲＡＭメモリ、フラッシュ・メモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハード・ディスク、着脱可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、またはコンピュータ可読媒体の他の任意の形態などの任意のコンピュータ可読媒体内に存在することができる。代替として、コンピュータ可読媒体は、プロセッサと一体化することができる。プロセッサおよびコンピュータ可読媒体は、ＡＳＩＣまたは関連デバイス内に存在することができる。ソフトウェア・コードは、メモリ・ユニット内に記憶し、プロセッサによって実行することができる。メモリ・ユニットは、プロセッサ内部または外部に実施することができ、どちらのケースでも、当技術分野で知られているような様々な手段を介してプロセッサに通信可能に結合することができる。
【０１２３】
本明細書および以下の請求の範囲のどこにおいても、文脈が他のことを要求しない限り、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（含む）」および「ｉｎｃｌｕｄｅ（含む）」という単語、ならびに「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」および「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」などの活用形は、述べられた整数または整数のグループを含むことを暗示するが、他の任意の整数または整数のグループを排除することは暗示しないと理解される。「第１の」および「第２の」などの指定を使用した本明細書における要素へのいずれの言及も、それらの要素の数量または順序を一般に限定しないことを理解されたい。これらの指定は、むしろ、２つ以上の要素または要素のインスタンスを区別する便利な方法として本明細書では使用することができる。したがって、第１の要素および第２の要素への言及は、２つの要素だけがそこでは利用され得ること、または第１の要素が第２の要素よりも何らかの形で先行しなければならないことを意味しない。また、別のことが述べられない限り、要素の組は、１つまたは複数の要素を含むことができる。加えて、説明または請求の範囲において使用される「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つ」という形の表現は、「Ａ、またはＢ、またはＣ、またはこれらの要素の任意の組み合わせ（ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣ、ＡとＢとＣ）」を意味する。加えて、冠詞「ａ」および「ａｎ」は、本出願および添付の請求の範囲において使用される場合、別のことが指定されない限り、または単数形を指していることが文脈から明らかでない限り、「１つまたは複数」を意味すると一般に解釈されるべきである。
【０１２４】
本明細書におけるいかなる先行技術への言及も、そのような先行技術が共有の一般的な知識の一部を形成することの暗示をどのような形でも認めたものではなく、または認めたものと見なされるべきではない。
【０１２５】
本発明は、その使用において、説明された特定の応用例に限定されないことが、当業者によって理解されよう。本発明は、本明細書で説明されたまたは示された特定の要素および／または特徴に関して、一実施形態内に限定されることはない。本発明は、開示された１つまたは複数の実施形態に限定されず、以下の請求の範囲によって説明および確定されるような本発明の範囲から逸脱することなく、様々な再配置、変更、および置き換えが可能であることが理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0006586418.tif 000091
【図１２Ａ】
0006586418.tif 000092
【図１２Ｂ】
0006586418.tif 000093
【図１２Ｃ】
0006586418.tif 000094
【図１２Ｄ】
0006586418.tif 000095
【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
0006586418.tif 000097
【図１２Ｇ】
0006586418.tif 000098
【図１２Ｈ】
0006586418.tif 000099
【図１２Ｉ】
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【図１２Ｊ】
0006586418.tif 000101
【図１２Ｋ】
0006586418.tif 000102
【図１２Ｌ】
0006586418.tif 000103
【図１３】
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