(57)【要約】リンク１６トランシーバなどのセキュアなワイヤレストランシーバは、アレイ中の各アンテナ素子に関連付けられたＳＯＣを有するアンテナアレイを使用して信号を受信する。ＳＯＣは、ジャミングを軽減するメッセージヌリングシステムへの送信のために、受信されたデータをデジタル化及びチャネル化する。アンテナアレイは、コンフォーマルであることができ、既存のリンク１６ブレードを置き換えることができる。開示されるトランシーバは、デジタル化とチャネル化がＳｏＣに移され、ヌリングシステムによって置き換えられた、修正されたＣＭＮ−４トランシーバであることができる。そのトランシーバは、ヌリングの前に、受信されたデータを論理リンク１６チャネルに割り当てるために、適用可能なＴＲＡＮＳＥＣ情報を使用し、実施形態は、対象チャネルにのみヌリングを適用し、それによって、ヌリングを改善し、サイドローブを低減する。実施形態は、信号振幅ではなく、既知のリンク１６信号特徴及び／又は状況認識に基づいて、所望される信号と望ましくない信号とを区別し、それによって、更に弱いジャミング信号のヌリングを可能にする。【選択図】図３Ａ
2021525475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体型信号（integral signal）ヌリングシステムを有するリンク１６トランシーバであって、前記トランシーバは、
リンク１６帯域幅内でワイヤレス信号を受信するように構成された複数の受信アンテナ素子を備えるアンテナアレイと、
前記受信アンテナ素子の各々について、前記受信アンテナ素子に関連付けられ、前記受信アンテナによって受信された前記ワイヤレス信号をデジタル化するように構成されたシステムオンチップ（ＳｏＣ）と、
前記デジタル化されたワイヤレス信号をチャネル化するように構成されたＴＲＡＮＳＥＣ認識(TRANSEC-aware)チャネライザと、
前記チャネライザとデータ通信状態にあり、前記チャネル化されたデータ中に含まれたリンク１６メッセージが維持されながら、前記チャネル化されたデータ中に含まれた敵の信号が抑制されるヌリングされたデータに前記チャネル化されたデータを変換するために、前記チャネル化されたデータを受信し、ヌリングアルゴリズムに従ってそれに重み付け係数を適用するように構成されたヌリングシステムと、
前記ヌリングシステムとデータ通信状態にあるＭＳＥＣ認識リンク１６メッセージコントローラと、前記メッセージコントローラは、前記ヌリングされたデータを受信し、前記ヌリングされたデータ中に含まれた前記リンク１６メッセージを解釈するように構成される、
を備える、トランシーバ。
【請求項２】
前記ＴＲＡＮＳＥＣ認識チャネライザは、各ＳｏＣがＴＲＡＮＳＥＣ認識であり、各ＳｏＣがその関連するアンテナ素子によって受信された前記ワイヤレス信号をチャネル化されたデータに変換するという点において、前記ＳｏＣ中に含まれる、請求項１に記載のトランシーバ。
【請求項３】
前記ＳｏＣは、対象チャネルとなるように前記メッセージコントローラによって指定されたリンク１６チャネル中で受信されたエネルギーのみをチャネル化して前記ヌリングシステムに送信するように構成される、請求項２に記載のトランシーバ。
【請求項４】
前記ＳｏＣから前記ヌリングシステムへの前記チャネル化されたデータのそれによる送信のために構成されたシリアルデータリンクを更に備える、請求項２に記載のトランシーバ。
【請求項５】
前記シリアルデータリンクは、前記チャネル化されたデータのオーバークロックされた通信のために構成される、請求項４に記載のトランシーバ。
【請求項６】
前記シリアルデータリンクは、２００％〜３００％の係数によってオーバークロックされる、請求項５に記載のトランシーバ。
【請求項７】
前記ヌリングシステム中に含まれ、前記チャネル化されたデータ中に含まれたリンク１６信号と、リンク１６信号ではない前記チャネル化されたデータ中に含まれた信号とを判別するように構成されたリンク１６検出器を更に備え、前記ヌリングシステムは、リンク１６データではない前記データを抑制し、前記リンク１６信号を維持するように構成される、請求項１に記載のトランシーバ。
【請求項８】
前記リンク１６検出器は、変調タイプ、パルス立ち上がり時間、パルス立ち下がり時間、及びパルス幅のうちの少なくとも１つに基づいて、リンク１６信号とリンク１６信号ではないデータとを判別する、請求項７に記載のトランシーバ。
【請求項９】
前記アンテナアレイは、コンフォーマルアンテナアレイである、請求項１に記載のトランシーバ。
【請求項１０】
前記アンテナアレイは、前記リンク１６帯域幅内でワイヤレス信号を送信するように構成された送信ブレードを更に備える、請求項１に記載のトランシーバ。
【請求項１１】
前記アンテナアレイは、配列されていないリンク１６ブレードアンテナのための直接的な置き換えとして互換性がある、請求項１に記載のトランシーバ。
【請求項１２】
前記ヌリングシステムは、前記チャネル化されたデータに適用される前記重み付け係数を予測及び最適化するために、味方の送信機の推定されるロケーションを含む状況情報と組み合わせて、前記アンテナアレイに関する位置及び向き情報を使用することが可能である、請求項１に記載のトランシーバ。
【請求項１３】
前記ヌリングシステムは、前記重み付け係数を算出するときに、時空間適応処理アルゴリズムを適用する、請求項１に記載のトランシーバ。
【請求項１４】
リンク１６メッセージを保持しながら敵のワイヤレス信号を抑制する方法であって、前記方法は、
アンテナアレイ中に含まれた複数の受信アンテナ素子によって、リンク１６帯域幅内でワイヤレス信号を受信することと、
前記受信アンテナ素子の各々について、前記受信されたワイヤレス信号をチャネル化されたデータに変換することと、
前記チャネル化されたデータをヌリングシステムに転送することと、
ヌリングアルゴリズムに従って重み付け係数のセットを決定することと、前記重み付け係数を前記チャネル化された信号に適用することと、それによって、前記チャネル化されたデータ中に含まれたリンク１６メッセージが維持されながら、前記チャネル化されたデータ中に含まれた敵の信号が抑制されるヌリングされたデータに前記チャネル化されたデータを変換することと
を備える、方法。
【請求項１５】
前記受信アンテナ素子の各々について、前記受信アンテナ素子によって受信された前記ワイヤレス信号は、前記受信アンテナ素子に関連付けられたＴＲＡＮＳＥＣ認識ＳｏＣによってチャネル化されたデータに変換される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ヌリングされたデータ中に含まれたリンク１６メッセージのＭＳＥＣ認識リンク１６メッセージコントローラによって解釈することを更に備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
対象チャネルとなるように指定されたチャネル中に含まれたチャネル化されたデータのみが、前記ヌリングシステムに前記ＳｏＣによって転送される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記チャネル化されたデータは、シリアルデータリンクを介して前記ヌリングシステムに転送される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記シリアルデータリンクを介して前記チャネル化されたデータを転送することは、前記シリアルデータリンクをオーバークロックすることを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記シリアルデータリンクをオーバークロックすることは、２００％〜３００％の係数によって前記シリアルデータリンクをオーバークロックすることを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記重み付け係数を決定することは、前記チャネル化されたデータ中に含まれたリンク１６信号と、リンク１６信号ではない前記チャネル化されたデータ中に含まれた信号とを判別するためにリンク１６検出器を使用することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記リンク１６検出器は、変調タイプ、パルス立ち上がり時間、パルス立ち下がり時間、及びパルス幅のうちの少なくとも１つに基づいて、リンク１６信号とリンク１６信号ではないデータとを判別する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
ヌリングアルゴリズムに従って重み付け係数のセットを決定することは、時空間適応処理アルゴリズムを適用することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２４】
前記重み付け係数を決定することは、前記重み付け係数を予測及び最適化するために、味方の送信機の推定されるロケーションを含む状況情報と組み合わせて、前記アンテナアレイに関する位置及び向き情報を使用することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２５】
リンク１６トランシーバに信号ヌリング能力を追加する方法であって、前記方法は、
前記リンク１６トランシーバのアンテナを、リンク１６帯域幅内でワイヤレス信号を受信するように構成された複数の受信アンテナ素子を備えるアンテナアレイと置き換えることと、ここで、前記受信アンテナ素子の各々について、ＴＲＡＮＳＥＣ認識システムオンチップ（ＳｏＣ）が、前記受信アンテナ素子に関連付けられ、前記受信アンテナ素子によって受信された前記ワイヤレス信号をチャネル化されたデータに変換するように構成される、
受信されたデータをチャネル化するように構成されたサブシステムを前記リンク１６トランシーバから除去することと、
前記ＳｏＣとデータ通信状態にあり、前記チャネル化されたデータ中に含まれたリンク１６メッセージが維持されながら、前記チャネル化されたデータ中に含まれた敵の信号が抑制されるヌリングされたデータに前記チャネル化されたデータを変換するために、前記チャネル化されたデータをそれから受信し、ヌリングアルゴリズムに従ってそれに重み付け係数を適用するように構成されたヌリングシステムを前記リンク１６トランシーバ内にインストールすることと、前記ヌリングシステムは、前記ヌリングされたデータを前記リンク１６トランシーバに転送するように更に構成される、
を備える、方法。
【請求項２６】
前記アンテナアレイは、コンフォーマルアンテナアレイである、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
オーバークロックされた転送モードで前記チャネル化されたデータを前記ＳｏＣから前記ヌリングシステムに転送するように、前記リンク１６トランシーバのシリアルデータリンクを再構成することを更に備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記オーバークロックされた転送モードは、２００％〜３００％の係数によってオーバークロックされる、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]以下の開示は、一般に、セキュアなワイヤレスネットワーク通信に関し、より詳細には、戦術ワイヤレス通信ネットワークにおけるジャミング攻撃を軽減するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]実質的にあらゆる通信システムのための要件のうちの１つは、雑音、自然に発生する干渉、及び信号障害物の様々なソースの存在にもかかわらず、地理的対象領域（region of interest）全体にわたって確実に動作するための能力である。軍事通信システムのケースでは、また一部の民間通信システムの場合にも、信頼性のある通信を提供するという課題は、敵対的な通信信号、ナビゲーション信号、及びジャミング信号などの敵対的な信号の存在に起因して通信が争われる接近阻止・領域拒否（Ａ２ＡＤ：Anti-Access Area Denial）領域中で動作するときなどに、敵対的な状況に起因して大幅に増大する可能性がある。特に、ワイヤレス通信ネットワークは、機動戦闘資産（mobile combat assets）の要素間の調整及び相互通信を維持するために非常に重要であるので、ジャミングの脅威が存在する場合に、セキュアな戦術ネットワークの回復力（resilient）を保つことが不可欠である。
【０００３】
[0003]Ａ２ＡＤ領域中で動作するとき、典型的には、少なくとも一部の通信を、敵対者が傍受及び／又は解釈することを困難又は不可能にすることも必要である。これらのＣＯＭＳＥＣ（通信セキュリティ）要件を満たすために使用される現在のアプローチは、メッセージセキュリティ又はＭＳＥＣと呼ばれる様々な形態の暗号法、並びにＴＳＥＣ又はＴＲＡＮＳＥＣと呼ばれる送信セキュリティを含む。ＴＲＡＮＳＥＣは、典型的には、疑似ランダム周波数ホッピング及び／又は信号カバーを含み、必要とされる疑似ランダムシーケンス生成は、暗号アルゴリズム及び鍵によって制御される。これらのアプローチの例は、リンク１６、戦術ターゲティングネットワーキング技術（ＴＴＮＴ：Tactical Targeting Networking Technology）、及び共通データリンク（ＣＤＬ：Common Data Link）を含む。具体的には、リンク１６は、複数のユーザが状況認識データ（situational awareness data）を共有することを可能にするために、米国、ＮＡＴＯ、及び同盟国における最前線の陸軍、空軍、及び海軍のシステムによって使用される広く普及した戦術ワイヤレスネットワーキングシステムである。
【０００４】
[0004]リンク１６ネットワークでは、情報は、全ての時間フレーム又は「エポック」を繰り返す複数のタイムスロットの各々の間に、指定されたリンク１６帯域幅（典型的には、９６０ＭＨｚ〜１２１５ＭＨｚ）にわたる５１個の周波数のうちの任意のもの又は全てで同時に送信されることができる。リンク１６ネットワーク中のメッセージは、典型的には、論理「チャネル」を通して送信され、ここで、各チャネルは、タイムスロット及び周波数ホッピングパターンの一意の割り当てによって定義及び特徴付けられる。多くの場合、リンク１６トランシーバは、これらの論理チャネルのうちの１つより多くを同時に監視することが可能である。例えば、「ＣＭＮ−４」トランシーバは、４つのチャネル上で「同時マルチネッティング（concurrent multi-netting）」通信を実行することが可能である。
【０００５】
[0005]典型的なリンク１６ネットワークが図１に例示される。エポックリング１２中のブロック１０は、タイムスロットを表し、列１６中の積み重ねられたリングは、リンク１６ネットワークの論理「チャネル」を表す。それ故に、複数の参加者１４は、各タイムスロット１０中に異なるチャネル１６に、及び／又は各エポック１２中に異なるタイムスロット１０に割り当てられるので、リンク１６ネットワークを通して同時に通信することが可能である。ネットワーク内で送信されるリンク１６メッセージは、ノード間で交換される正確な参加者ロケーション及び識別（ＰＰＬＩ：Precise Participant Location and Identification）メッセージを含む。ＰＰＬＩメッセージの構造の詳細は、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６０１６に見出すことができる。
【０００６】
[0006]その固有のアンチジャミング特徴にもかかわらず、リンク１６ネットワークの有効通信範囲は、それにもかかわらず、リンク１６ノードに向かって集中され局所化された高電力のジャミング信号を送信する干渉する敵対者によって著しく低減される可能性がある。時には、リンク１６ネットワーク中のジャミングの効果は、リンク１６ノードの送信電力を増大させることによって、及び／又は送信距離を低減するために中間ノードを通じて信号を中継することによって、ある程度まで軽減されることができる。しかしながら、このアプローチは、高価である可能性があり、地形の障害物及びシャドウイング、並びに無線の水平限界に悩まされる可能性がある。更に、適切な中継ノードが利用可能でないことがあるか、又はノードに中継メッセージのオーバーヘッドを負担させることが望ましくないことがある。結果として、リンク１６受信機によって検出される望ましくない、即ち「敵」送信、特に敵のジャミング信号は、所望される、即ち「味方の」ソースから受信される信号よりも遙かに強いことが多い。
【０００７】
[0007]電力を増大させること及び／又はメッセージを中継すること以外に、ジャミング攻撃を軽減するために使用されることができる追加のアプローチは、受信された信号に信号ヌリング（signal nulling）を適用することである。このアプローチによると、図２Ａを参照すると、別個のヌリング装置２００が、アレイアンテナ２０２を使用してリンク１６帯域幅全体をサンプリングし、受信された信号に信号ヌリングを適用し、次いで、ヌリングされた信号データをリンク１６トランシーバに送信し、ここで、適用可能なＴＲＡＮＳＥＣ鍵及びＣＯＭＳＥＣ鍵が、受信された信号中に含まれるリンク１６メッセージをチャネル化、抽出、及び復号するために使用される。
【０００８】
[0008]図２Ｂを参照すると、このアプローチによると、ヌリング装置２００は、アレイアンテナ２０２の各々によってリンク１６帯域幅内で受信されたエネルギーのうちの全てをデジタルデータに変換し２０６、その後、内部プロセッサ２０８が、ヌリングアルゴリズムを使用して、別個の重み付け係数を算出し２０８、それをアレイ中のアンテナ２０２の各々からの信号に適用する２１０。様々な実施形態では、ヌリングアルゴリズムは、例えば、米国特許出願第２００８／００２５４４６号、A. J. O'Brien, I. J. Gupta, “An Optimal Adaptive Filtering Algorithm with Zero Antenna-Induced Bias for GNSS Antenna Arrays,” Navigation, 57(2), Summer 2010, pp. 87-100、又は米国特許出願第２０１５／０２２６８５号に教示されるような、「時空間適応処理（Space Time Adaptive Processing）」（ＳＴＡＰ）アルゴリズムなどの、受信されたＧＰＳ信号から干渉を除去するために使用されるフィルタとして実装される、当該技術分野で知られているヌリングアルゴリズムと同様であることができる。
【０００９】
[0009]重み付けされた信号が次いで組み合わされ２１２、その後、組み合わされた結果を最小化するように、重み付け係数が調整され、ヌリングアルゴリズムに従って反復的に再適用される。
【００１０】
[0010]ヌリングアルゴリズムに従って算出された重み付け係数は、特定の地理的方向又は領域から受信された信号をヌル化する（nullifying）効果を有する。しかしながら、ヌリングプロセスは、典型的には、「盲目的に」、即ち、純粋に数学的なヒューリスティックベースで、受信アンテナアレイのロケーション及び／又は向きのいかなる知識もなく、味方の及び／又は敵の送信機の実際のロケーションに関するいかなる知識もなく適用される。
【００１１】
[0011]このアプローチの成功は、敵の敵（ジャミング）信号が味方の信号よりも常に強いという基本的な仮定に依存する。結果として、このアプローチは、味方の信号が強い場合、味方の信号の不注意な抑制をもたらす可能性がある。例えば、味方のノードが密集隊形で敵のロケーションに接近している場合、ノード間で送信されるリンク１６メッセージは、敵ロケーションに到達して味方部隊が分散するまで、敵のジャミング信号よりも最初は強くなり得る。
【００１２】
[0012]更に、ヌリングアルゴリズムは、一次ヌリングローブから生じる信号に加えて、地理的「サイドローブ（side lobes）」において生じる信号を抑制する可能性がある。これらのサイドローブ効果は、敵がその方向にいなくても、味方部隊からの送信に干渉する可能性がある。サイドローブの問題は、リンク１６帯域幅内の全ての５１個のチャネル中で受信された信号を同時にヌリングするために必要とされるヌリングソリューションの複雑さによって悪化する。
【００１３】
[0013]再び図２Ｂを参照すると、このヌリングアプローチに関連する追加の欠点は、ヌリングが実行された後、ヌリング装置が、ヌリングされたデータをアナログ信号に再変換して戻し２１４、次いで、アナログ信号をＣＭＮ−４又は他のリンク１６トランシーバ２０４に再送信して２１６、そのため、それがＣＯＭＳＥＣ認識（COMSEC aware）トランシーバ２０４によって受信、再デジタル化、及び解釈されることができることが、しばしば必要であることである。トランシーバ２０４によるデジタルフォーマットからアナログフォーマットに戻し、次いでデジタルフォーマットに戻すこの追加の変換は、リンク１６トランシーバ２０４によって解釈されるデータの品質を劣化させる可能性がある。
【００１４】
[0014]リンク１６信号ヌリングに対する既存のアプローチの更に別の欠点は、リンク１６トランシーバに加えて、追加の、大きく、高価な装置を提供するコスト、空間、及び重量要件である。特に、必要とされる空間及び重量は、信号ヌリングを含むように既存のリンク１６軍事施設（installation）をアップグレードすることに対する大きな障壁となり得る。
【００１５】
[0015]必要とされるのは、従って、信号品質を改善し、味方の信号の不注意なヌリングのリスクを最小化しながら、リンク１６トランシーバなどのＴＲＡＮＳＥＣ認識(TRANSEC-aware)ワイヤレス通信トランシーバに対するジャミングの効果を軽減するための装置及び方法である。
【発明の概要】
【００１６】
[0016]信号品質を改善し、味方の信号の不注意なヌリングのリスクを最小化しながら、ジャミングの効果を軽減することが可能な、一体型ヌリングアンテナシステムを有するリンク１６トランシーバなどのＴＲＡＮＳＥＣ認識ワイヤレス通信トランシーバが開示される。開示されるトランシーバシステムは、アンテナアレイを使用してアクティブ通信帯域幅内で受信された信号を検出する。「システムオンチップ」（「ＳｏＣ」）は、アレイ中の各アンテナに関連付けられ、受信されたデータをデジタル化し、次いで、データをチャネル化し、且つチャネル化されたデータをヌリングシステムに転送するチャネライザにデータを送信するために使用される。ヌリングシステムは、チャネル化されたデータに、実施形態ではその選択されたチャネルにのみ信号ヌリングを適用し、その後、ヌリングされたデータは、更なる解析及び解釈のためにメッセージコントローラに渡される。実施形態では、ＳｏＣの各々は、ＴＲＡＮＳＥＣ認識（TRANSEC-aware）であり、その関連するアンテナ素子によって受信されたデータをチャネル化することが可能であり、そのため、ＳｏＣは、全体として、チャネライザとして機能する。
【００１７】
[0017]本開示の大部分は、リンク１６通信及びリンク１６トランシーバに関して提示されることに留意されたい。しかしながら、本開示が、ＴＲＡＮＳＥＣプロトコルによって保護され、受信されたデータが解析及び解釈されることができるようになる前に受信されたデータのチャネル化を必要とする任意のセキュアな通信システムに適用可能であることは、当業者には明らかであろう。それ故に、文脈上別段の解釈を必要としない限り、本明細書におけるリンク１６への言及は、全てのそのようなＴＲＡＮＳＥＣ保護された通信プロトコル及びトランシーバを総称的に指すと解釈されるべきである。
【００１８】
[0018]実施形態では、ＳｏＣを有する開示されたアンテナアレイは、コンフォーマルであり、及び／又は既存のリンク１６ブレードアンテナのための直接的な置き換えとして互換性があるように構成される。いくつかの実施形態では、リンク１６トランシーバは、デジタル化及びチャネル化機能がアンテナアレイ中のＳｏＣに移されるように修正されたＣＭＮ−４トランシーバなどの従来のリンク１６トランシーバであり、トランシーバ内の従来のデジタル化及びチャネル化ハードウェアは、チャネル化されたデータにヌリングアルゴリズムを適用するように構成されたヌリングシステムによって置き換えられている。これらの実施形態のうちのいくつかでは、チャネル化されたデータは、追加のデータ負荷に適応するようにオーバークロックされる従来のリンク１６シリアルデータリンクを通して、ＳｏＣによってトランシーバに転送される。それ故に、本開示の実施形態では、ブレードアンテナをＳｏＣを有する開示されたアンテナアレイと交換し、トランシーバ中の適切なハードウェアを交換するだけで、従来のリンク１６トランシーバシステムに信号ヌリング能力を追加することができる。
【００１９】
[0019]以前のアプローチとは異なり、本ヌリング装置及び方法は、「ＴＲＡＮＳＥＣ認識」であり、即ち、周波数ホッピング及びタイムスロット割り当てを決定し、それによって、リンク１６ネットワークの論理チャネルを定義する適用可能なアルゴリズム及び鍵へのアクセスを有する。それ故に、本ヌリング装置は、受信されたデータがチャネル化された後に受信されたデータにヌリングアルゴリズムを適用することが可能であり、実施形態は、リンク１６帯域幅全体内で受信されたエネルギーのうちの全てではなく、対象チャネル内で受信されたエネルギーのみに選択的にヌリングを適用することが可能である。
【００２０】
[0020]例えば、修正されたＣＭＮ−４トランシーバは、任意の所与の時間に４つのチャネルを監視することのみが可能であり得る。それ故に、実施形態では、修正されたＣＭＮ−４システムは、監視されている信号チャネル中で受信されるエネルギーのみに選択的にヌリングを適用することが可能である。このアプローチは、ヌリングアルゴリズムに対して課される制約を著しく低減し、対象信号を搬送するチャネル（１つ以上）上のみにヌリングプロセスを効果的に集中させ、それによって、ヌリングソリューションの複雑さを低減し、ヌリング結果を改善し、ヌリング「サイドローブ」及び味方の信号の意図しないヌリングの発生を低減する。
【００２１】
[0021]更に、本開示の実施形態は、信号振幅ではなく信号特性に基づいて、所望される信号をジャミング及び他の望ましくない信号から区別するために、受信されたデータにリンク１６「検出器」を適用することが可能である。このアプローチは、本開示の実施形態が、所望される味方の信号が敵の所望されない信号よりも強いケースであっても、所望されない信号をヌリングし、所望される信号を保持することを可能にする。様々な実施形態では、リンク１６信号検出器は、変調タイプ、パルス立ち上がり及び／又は立ち下がり時間、パルス幅、及び／又は典型的なジャミング信号とは非常に異なるリンク１６信号の他の特性などの信号特徴に基づいて判別する。
【００２２】
[0022]更に、実施形態は、リンク１６アンテナアレイのロケーション及び向きの瞬間的認識（instantaneous awareness）と組み合わせて、受信されたリンク１６メッセージによって提供されるＰＰＬＩ及び他の状況認識情報を使用して、味方の信号が予想されることができる地理的方向及び／又は敵信号のみが予想されることができる地理的方向を決定し、この情報を、信号ヌリングのための重み付け係数の初期セットを算出するための基礎として使用する。
【００２３】
[0023]また、ヌリングが適用される前に、受信されたデータが本開示のトランシーバシステムによってチャネル化されるので、リンク１６ヌリングに対する既存のアプローチのケースのように、ヌリングされたデータをアナログフォーマットに再変換して戻し、次いでデジタルフォーマットに再変換する必要がない。
【００２４】
[0024]本開示の第１の一般の態様は、一体型信号（integral signal）ヌリングシステムを有するリンク１６トランシーバである。トランシーバは、リンク１６帯域幅内でワイヤレス信号を受信するように構成された複数の受信アンテナ素子を備えるアンテナアレイと、  受信アンテナ素子の各々について、受信アンテナ素子に関連付けられ、受信アンテナによって受信されたワイヤレス信号をデジタル化するように構成されたシステムオンチップ（ＳｏＣ）と、  デジタル化されたワイヤレス信号をチャネル化するように構成されたＴＲＡＮＳＥＣ認識チャネライザと、  チャネライザとデータ通信状態にあり、チャネル化されたデータ中に含まれたリンク１６メッセージが維持されながら、チャネル化されたデータ中に含まれた敵の信号が抑制されるヌリングされたデータにチャネル化されたデータを変換するために、チャネル化されたデータを受信し、ヌリングアルゴリズムに従ってそれに重み付け係数を適用するように構成されたヌリングシステムと、  ヌリングシステムとデータ通信状態にあるＭＳＥＣ認識リンク１６メッセージコントローラと、メッセージコントローラは、ヌリングされたデータを受信し、ヌリングされたデータ中に含まれたリンク１６メッセージを解釈するように構成される、  を含む。
【００２５】
[0025]実施形態では、ＴＲＡＮＳＥＣ認識チャネライザは、各ＳｏＣがＴＲＡＮＳＥＣ認識であり、各ＳｏＣがその関連するアンテナ素子によって受信されたワイヤレス信号をチャネル化されたデータに変換するという点において、ＳｏＣ中に含まれる。
【００２６】
[0026]先行する実施形態のうちのいずれでも、ＳｏＣは、対象チャネルとなるようにメッセージコントローラによって指定されたリンク１６チャネル中で受信されたエネルギーのみをチャネル化してヌリングシステムに送信するように構成されることができる。
【００２７】
[0027]先行する実施形態のうちのいずれも、ＳｏＣからヌリングシステムへのチャネル化されたデータのそれによる送信のために構成されたシリアルデータリンクを更に備えることができる。これらの実施形態のうちのいくつかでは、シリアルデータリンクは、チャネル化されたデータのオーバークロックされた通信のために構成される。そして、これらの実施形態のうちのいずれでも、シリアルデータリンクは、２００％〜３００％の係数によってオーバークロックされることができる。
【００２８】
[0028]先行する実施形態のうちのいずれも、ヌリングシステム中に含まれ、チャネル化されたデータ中に含まれたリンク１６信号と、リンク１６信号ではないチャネル化されたデータ中に含まれた信号とを判別するように構成されたリンク１６検出器を更に備えることができ、ヌリングシステムは、リンク１６データではないデータを抑制し、リンク１６信号を維持するように構成される。これらの実施形態のうちのいくつかでは、リンク１６検出器は、変調タイプ、パルス立ち上がり時間、パルス立ち下がり時間、及びパルス幅のうちの少なくとも１つに基づいて、リンク１６信号とリンク１６信号ではないデータとを判別する。
【００２９】
[0029]先行する実施形態のうちのいずれでも、アンテナアレイは、コンフォーマルアンテナアレイであることができる。
【００３０】
[0030]先行する実施形態のうちのいずれでも、アンテナアレイは、リンク１６帯域幅内でワイヤレス信号を送信するように構成された送信ブレードを更に備えることができる。
【００３１】
[0031]先行する実施形態のうちのいずれでも、アンテナアレイは、配列されていない（non-arrayed）リンク１６ブレードアンテナのための直接的な置き換えとして互換性があることができる。
【００３２】
[0032]先行する実施形態のうちのいずれでも、ヌリングシステムは、チャネル化されたデータに適用される重み付け係数を予測及び最適化するために、味方の送信機の推定されるロケーションを含む状況情報と組み合わせて、アンテナアレイに関する位置及び向き情報を使用することが可能であることができる。
【００３３】
[0033]先行する実施形態のうちのいずれでも、ヌリングシステムは、重み付け係数を算出するときに、時空間適応処理アルゴリズムを適用することができる。
【００３４】
[0034]本開示の第２の一般の態様は、リンク１６メッセージを保持しながら敵のワイヤレス信号を抑制する方法である。方法は、
ａ．アンテナアレイ中に含まれた複数の受信アンテナ素子によって、リンク１６帯域幅内でワイヤレス信号を受信することと、
ｂ．受信アンテナ素子の各々について、受信されたワイヤレス信号をチャネル化されたデータに変換することと、
ｃ．チャネル化されたデータをヌリングシステムに転送することと、
ｄ．ヌリングアルゴリズムに従って重み付け係数のセットを決定することと、重み付け係数をチャネル化された信号に適用することと、それによって、チャネル化されたデータ中に含まれたリンク１６メッセージが維持されながら、チャネル化されたデータ中に含まれた敵の信号が抑制されるヌリングされたデータにチャネル化されたデータを変換することと
を含む。
【００３５】
[0035]実施形態では、受信アンテナ素子の各々について、受信アンテナ素子によって受信されたワイヤレス信号は、受信アンテナ素子１６に関連付けられたＴＲＡＮＳＥＣ認識ＳｏＣによってチャネル化されたデータに変換される。先行する実施形態のうちのいずれでも、ヌリングされたデータ中に含まれたリンク１６メッセージのＭＳＥＣ認識リンク１６メッセージコントローラによって解釈することを更に備えることができる。
【００３６】
[0036]先行する実施形態のうちのいずれも、対象チャネルとなるように指定されたチャネル中のチャネル化されたデータのみが、ＳｏＣによってヌリングシステムに転送されることを含むことができる。
【００３７】
[0037]先行する実施形態のうちのいずれでも、チャネル化されたデータは、シリアルデータリンクを介してヌリングシステムに転送されることができる。
【００３８】
[0038]先行する実施形態のうちのいずれでも、シリアルデータリンクを介してチャネル化されたデータを転送することは、シリアルデータリンクをオーバークロックすることを含むことができる。これらの実施形態のうちのいくつかでは、シリアルデータリンクをオーバークロックすることは、２００％〜３００％の係数によってシリアルデータリンクをオーバークロックすることを含む。
【００３９】
[0039]先行する実施形態のうちのいずれでも、重み付け係数を決定することは、チャネル化されたデータ中に含まれたリンク１６信号と、リンク１６信号ではないチャネル化されたデータ中に含まれた信号とを判別するためにリンク１６検出器を使用することを含むことができる。これらの実施形態のうちのいくつかでは、リンク１６検出器は、変調タイプ、パルス立ち上がり時間、パルス立ち下がり時間、及びパルス幅のうちの少なくとも１つに基づいて、リンク１６信号とリンク１６信号ではないデータとを判別することができる。
【００４０】
[0040]先行する実施形態のうちのいずれでも、ヌリングアルゴリズムに従って重み付け係数のセットを決定することは、時空間適応処理アルゴリズムを適用することを含むことができる。
【００４１】
[0041]先行する実施形態のうちのいずれでも、重み付け係数を決定することは、重み付け係数を予測及び最適化するために、味方の送信機の推定されるロケーションを含む状況情報と組み合わせて、アンテナアレイに関する位置及び向き情報を使用することを含むことができる。
【００４２】
[0042]本開示の第３の一般の態様は、リンク１６トランシーバに信号ヌリング能力を追加する方法である。方法は、リンク１６トランシーバのアンテナを、リンク１６帯域幅内でワイヤレス信号を受信するように構成された複数の受信アンテナ素子を備えるアンテナアレイと置き換えることと、ここで、受信アンテナ素子の各々について、ＴＲＡＮＳＥＣ認識システムオンチップ（ＳｏＣ）が、受信アンテナ素子に関連付けられ、受信アンテナ素子によって受信されたワイヤレス信号をチャネル化されたデータに変換するように構成される、  受信されたデータをチャネル化するように構成されたサブシステムをリンク１６トランシーバから除去することと、  ＳｏＣとデータ通信状態にあり、チャネル化されたデータ中に含まれたリンク１６メッセージが維持されながら、チャネル化されたデータ中に含まれた敵の信号が抑制されるヌリングされたデータにチャネル化されたデータを変換するために、チャネル化されたデータをそれから受信し、ヌリングアルゴリズムに従ってそれに重み付け係数を適用するように構成されたヌリングシステムをリンク１６トランシーバ内にインストールすることと、ヌリングシステムは、ヌリングされたデータをリンク１６トランシーバに転送するように更に構成される、  を含む。
【００４３】
[0043]実施形態では、アンテナアレイは、コンフォーマルアンテナアレイである。
【００４４】
[0044]これらの実施形態のうちのいずれも、オーバークロックされた転送モードでチャネル化されたデータをＳｏＣからヌリングシステムに転送するように、リンク１６トランシーバのシリアルデータリンクを再構成することを更に備えることができる。これらの実施形態のうちのいくつかでは、オーバークロックされた転送モードは、２００％〜３００％の係数によってオーバークロックされる。
【００４５】
[0045]本明細書に説明される特徴及び利点は、包括的ではなく、特に、多くの追加の特徴及び利点は、図面、明細書、及び特許請求の範囲を踏まえれば当業者には明らかであろう。その上、本明細書において使用される言語は、主に可読性及び教示の目的で、及び本発明の主題の範囲を限定しないように、選択されていることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】[0046]先行技術の典型的なリンク１６チャネルアーキテクチャのグラフィカル例示である。
【図２Ａ】[0047]先行技術に係る、外部ヌリング装置とリンク１６トランシーバとの間の関係を例示する簡略化されたブロック図である。
【図２Ｂ】[0048]図２Ａの外部ヌリング装置のコンポーネントを例示する詳細なブロック図である。
【図３Ａ】[0049]本開示の実施形態の物理アーキテクチャの簡略化された例示である。
【図３Ｂ】[0050]本開示の実施形態に係る、ヌリング能力を含むように既存のリンク１６トランシーバシステムをアップグレードする方法の実施形態を例示するフロー図である。
【図４Ａ】[0051]本開示の実施形態に係る、ＳｏＣによる受信されたリンク１６データのチャネル化を例示する簡略化された図である。
【図４Ｂ】[0052]本開示の実施形態に係る、アンテナアレイ中の対応する受信アンテナ素子に関連付けられた複数のＳｏＣによる受信されたデータのチャネル化と、リンク１６トランシーバ中のヌリング装置へのチャネル化されたデータの送信とを例示する。
【図５】[0053]本開示の実施形態に係る、ヌリングトランシーバシステムのコンポーネントを例示する詳細なブロック図である。
【図６】[0054]本開示の方法の実施形態を例示するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
[0055]図３Ａを参照すると、本開示は、信号品質を改善し、味方の信号を不注意にヌリングするリスクを最小化しながら、ジャミングの効果を軽減することが可能な、一体型信号ヌリングシステム３０２、３０４、３０６を有するリンク１６トランシーバシステム３００である。開示されたトランシーバシステム３００は、アンテナアレイ３０２を使用してリンク１６帯域幅内で受信された信号を検出する。「システムオンチップ」（「ＳｏＣ」）は、アレイ中の各受信アンテナ素子３０８に関連付けられ、受信されたデータをデジタル化し、次いで、デジタル化されたデータを、データをチャネル化し、チャネル化されたデータをヌリングシステム３１４に転送するＴＲＡＮＳＥＣ認識チャネライザに送信するために使用される。ヌリングシステム３１４は、チャネル化されたデータに、実施形態ではその選択されたチャネルにのみ信号ヌリングを適用し、その後、ヌリングされたデータは、更なる解析及び解釈のためにメッセージコントローラ３１０に渡される。
【００４８】
[0056]図３Ａの実施形態では、ＳｏＣの各々は、ＴＲＡＮＳＥＣ認識であり、その関連するアンテナ素子３０８によって受信されたデータをチャネル化することが可能であり、そのため、ＳｏＣは、全体として、チャネライザとして機能する。それ故に、チャネル化されたデータは、ＳｏＣからヌリングシステム３１４に直接転送され、図３Ａでは、リンク１６トランシーバユニット３０６中のメッセージコントローラ３１０に含まれる。実施形態は、アンテナアレイ３０２中にブレード送信アンテナ３１２を更に含む。
【００４９】
[0057]実施形態では、ＳｏＣを有するアレイアンテナ３０２は、コンフォーマルであり、及び／又は既存のリンク１６ブレードアンテナのための直接的な置き換えとして互換性があるように構成される。いくつかの実施形態では、リンク１６トランシーバ３０６は、デジタル化及びチャネル化ハードウェアを、受信及びチャネル化されたデータにヌリングアルゴリズムを適用するように構成されたヌリングシステム３１４と置き換えることによって修正されたＣＭＮ−４トランシーバなど、他の点では従来のリンク１６トランシーバである。これらの実施形態のうちのいくつかでは、チャネル化されたデータは、増大したデータ負荷に適応するようにオーバークロックされた既存のシリアルデータリンク３０４を通して、ＳｏＣによってトランシーバ３０６に転送される。オーバークロックは、クロック速度を増大させることによって定格よりも高速でシリアルデータリンクのプロセッサ（１つ以上）を動作させることを指すことに留意されたい。一例では、オーバークロックは、定格速度よりも２５０％高速で行われる。更なる例では、オーバークロックは、クロック速度よりも２００％〜３００％高速である。
【００５０】
[0058]それ故に、図３Ｂを参照すると、実施形態では、従来のリンク１６トランシーバシステム３０６は、ブレードアンテナを、一体型ＳｏＣ３０８を有する開示されたアンテナアレイ３０２と置き換え３１６、チャネル化ハードウェアをトランシーバ３０６から除去し３１８、それをヌリングシステム３１４と置き換え３２０、チャネル化データをＳｏＣからヌリングシステム３１４に転送するシリアルデータインターフェース３０４をオーバークロックする３２２だけで、信号ヌリングのために構成されることができる。
【００５１】
[0059]リンク１６信号をヌリングするための以前のアプローチとは異なり、本ヌリング装置及び方法は、ＴＲＡＮＳＥＣ認識であり、それによって、ヌリングの前に受信されたデータをチャネル化することが可能である。実施形態は、リンク１６帯域幅全体で受信されたエネルギーのうちの全てをヌリングするのではなく、対象チャネル中で受信されたエネルギーのみに選択的にヌリングアルゴリズムを適用することが更に可能である。例えば、修正されたＣＭＮ−４トランシーバ３０６は、任意の所与の時間に４つのチャネルを監視することのみが可能であり得、そのため、それらの４つのチャネル中で受信されたデータをヌリングすることのみが必要である。
【００５２】
[0060]それ故に、図４Ａを参照すると、実施形態では、受信されたデータ４００は、例えば、図にＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤとして示される４つの対象チャネルを含み得る。これらの４つのチャネルに属するデータは、５１個の利用可能な周波数１２（図には８個のみ図示）の間、及び各エポックのタイムスロット１０（図には１６個のタイムスロットのみ例示）の間で分配されることになる。周波数ホッピングパターン及びタイムスロット割り当ては、１つ以上の一意の鍵によって制御される疑似ランダムアルゴリズムによって決定される。しかしながら、ＳｏＣチップ４０２は、ＴＲＡＮＳＥＣ認識であるので、使用中の周波数ホッピングパターン及びタイムスロット割り当てを認識しており、適切なタイムスロット及び周波数を選択し、受信されたデータをチャネル化されたデータ４０４にアセンブルすることが可能である。
【００５３】
[0061]図４Ｂを参照すると、アンテナアレイ３０２中の受信アンテナ３０８に関連付けられたＳｏＣ４０２の各々は、少なくとも対象チャネルについて、データのフルセットを受信及びチャネル化し、次いで、ＳｏＣ４０２のうちの全てからのチャネル化されたデータは、ヌリングアルゴリズムに従って重み付け係数を適用するためにヌリングシステム３１４に転送される。実施形態では、チャネル化されたデータは、従来のリンク１６ＲＦ同軸ケーブルなどの既存のデータリンク３０４を通して多重化されたシリアルデータとして送信される。必要とされるデータのうちの全てに適応するために、これらの実施形態のうちのいくつかでは、シリアルデータリンク３０４はオーバークロックされる。実施形態では、シリアルデータリンク３０４は、２００％〜３００％の係数によってオーバークロックされる。
【００５４】
[0062]その結果、再び図３Ａを参照すると、ヌリングシステム３１４は、メッセージコントローラ３１０によって監視されている信号チャネル４０４のみに選択的にヌリングを適用することが可能である。このアプローチは、ヌリングアルゴリズムに対して課される制約を著しく低減し、それによって、対象チャネル上のみにヌリングプロセスを集中させ、ヌリングソリューションを簡略化し、ヌリング結果を改善し、ヌリング「サイドローブ」及び味方の信号の意図しないヌリングの発生を低減する。
【００５５】
[0063]更に、図５を参照すると、本開示の実施形態は、信号振幅ではなく信号特性に基づいて、所望される信号をジャミング及び他の望ましくない信号から区別するために、受信されたデータにリンク１６「検出器」５００を適用することが可能である。このアプローチは、本開示の実施形態におけるヌリングシステム３１４が、所望される信号が所望されない信号よりも強いケースであっても、所望されない信号をヌリングすることになる重み付け係数２１０を算出し、所望される信号を保持することを可能にする。様々な実施形態では、リンク１６検出器５００は、変調タイプ、パルス立ち上がり及び／又は立ち下がり時間、パルス幅、及び／又は典型的なジャミング信号とは非常に異なるリンク１６信号の他の特性などの信号特徴に基づいて、望ましいリンク１６信号とジャミング信号などの所望されない敵の信号とを判別する。
【００５６】
[0064]更に、実施形態は、リンク１６アンテナアレイ３０２のロケーション及び向きの瞬間的認識と組み合わせて、リンク１６メッセージから受信されたＰＰＬＩ情報及び／又は他の状況認識情報を使用して、味方の信号が予想されることができる地理的方向及び／又は敵信号のみが予想されることができる地理的方向を決定し、この情報を、信号ヌリングのための初期重み付け係数２１０を算出するための基礎として使用する。
【００５７】
[0065]また、ヌリングが適用される前に受信されたデータがチャネル化されるので、リンク１６信号ヌリングに対する既存のアプローチの場合のように、ヌリングされたデータをアナログフォーマットに再変換して戻し、次いで、デジタルフォーマットに再変換する必要がない。
【００５８】
[0066]図６を参照すると、本開示の方法の実施形態は、アンテナアレイ中の複数の受信アンテナによってリンク１６帯域幅内でワイヤレス信号エネルギーを受信すること６００と、実施形態では、受信アンテナに関連付けられ、アンテナアレイに一体化されたＳｏＣによって、受信されたデータをチャネル化すること６０２と、例えば、リンク１６検出器を使用して、チャネル化されたデータ内のリンク１６メッセージを検出すること６０４と、チャネル化されたデータ中に含まれるリンク１６メッセージを維持しながら、チャネル化されたデータ中に含まれる敵の信号を抑制するために、重み付け係数を最適化し、それらをチャネル化されたデータに適用すること６０６と、ヌリングされたデータをＭＳＥＣ認識メッセージコントローラに転送すること６０８とを含む。
【００５９】
[0067]本発明の実施形態の前述の説明は、例示及び説明の目的で提示されている。この提出物の各及び全ページ、並びにその全ての内容は、どれほど特徴付けられようと、特定されようと、又は番号付けられようと、この出願内での形式又は配置に関わらず、全ての目的でその出願の実質的部分であると見なされる。この明細書は、網羅的であることを、又は開示されたまさにその形態に本発明を限定することを意図されない。この開示を踏まえて、多くの修正及び変形が可能である。
【００６０】
[0068]本出願は限られた数の形態で示されているが、本発明の範囲はこれらの形態だけに限定されず、その趣旨から逸脱することなく様々な変更及び修正を受け入れることができる。本明細書に提示された開示は、本発明の範囲内にある特徴の全ての可能な組み合わせを明示的に開示しない。様々な実施形態に関して本明細書で開示された特徴は、一般に、本発明の範囲から逸脱することなく、自己矛盾しない任意の組み合わせに交換及び組み合わされることができる。特に、以下の従属請求項に提示される限定は、従属請求項が互いに論理的に矛盾しない限り、この開示の範囲から逸脱することなく、任意の数及び任意の順序でそれらの対応する独立請求項と組み合わされることができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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