(57)【要約】  ＴＷＡＣＳ外向きメッセージ信号の検出を向上させる。第１の向上は、プリアンブルが現在検出されているビット間に生じる外向きプリアンブル内の中間点の幾つか（又は全て）をマッチングさせる段階を有する。これは、誤同期の可能性を低減し、従って外向きメッセージ信号を見落とす可能性を低減する。第２の向上は、幾つかの又は全ての知られているプリアンブル・ビットが所定の閾を超えることを要求する。該閾及びビットは調整可能である。追加の手法は、中継器内の４−８個の追加バッファを用い、外向きメッセージ内のプリアンブル・パターンを検出する。外向きメッセージ波形の各半周期は、メッセージが送信される特定の基準フレームに対してアクティブなバッファのみにビットを入力する。該基準フレームのバッファのみが使用される。処理は、送信すべきであると指定された全てのビットが、抽出された外向きメッセージ長情報に基づき受信されるまで続く。次に、ＣＲＣはメッセージに対して評価される。本方法を用いると、内向きメッセージが外向きメッセージとして検出され、結果として中継器の「盲点」を生じさせる問題を除去する。本方法は、更に、何も存在しないときに現在中継器にプリアンブルを検出させている雑音に対して該中継器をより鈍感にさせ、結果として有効な外向きメッセージを見落とすのを回避する。
2010533996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中継器がシステムの他の場所から送信された内向きメッセージから外向きメッセージを区別することを可能にする方法であって：
該システムは、電気ユーティリティにより用いられる双方向自動通信システムであって、該システム内では、外向きメッセージが該ユーティリティから端末装置へ送信され、内向きの応答メッセージが該端末装置から該ユーティリティへ返送され、それぞれの外向き及び内向きメッセージは該ユーティリティの電気配電機構を介して送信及び受信され、
当該方法は：
前記外向きメッセージのプリアンブルを形成する複数のビットを検出し、検出したものから該ビットを抽出する、検出する段階；
前記プリアンブル内のあるビット値が期待される位置の信号強度の、該プリアンブル内の別のビット値が期待される位置の信号強度に対する比を計算する段階；及び
該計算された比が所定値を超えている場合に、該ビットを前記外向きメッセージの有効なプリアンブルとして受け入れる段階；
を有し、
前記検出する段階は、該プリアンブルのビット列に含まれる中間値を検出する段階を有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記外向きメッセージは、ＡＣ波形に重畳され、
該ＡＣ波形の特徴は、ある処理周期で得られたデータを前の周期で得られたものから減算することにより、前記ビットから除去される、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記外向きメッセージから抽出されたビットを検査し、該ビットが所定の信号強度の閾を超えているかを決定する段階；
を更に有する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
所定のビットのセットのみが、前記所定の信号強度の閾を超える必要がある、
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
一方の値を有するビットの信号強度の他方の値を有するビットの信号強度と比較した比Ｒは、
【数３】
2010533996.tif 000005
として定められ、
Ｚは前記一方の値のビットが生じるプリアンブル内の場所のセットであり、Ｎは前記他方の値のビットが生じるプリアンブル内の場所のセットであり、ｄｉはインデックスｉの受信信号強度であり、
前記比が所定の閾値を超えない場合は、有効な外向きメッセージのプリアンブルでないとして拒否される、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ビットは０又は１の値を有し、
前記比Ｒは前記プリアンブル内のビットのゼロと非ゼロの強度の比である、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記比の値の範囲は、０．６乃至１．０である、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ビットの平均信号振幅は、複数の可能な同期点について計算され、
前記比は、該平均信号振幅の値を用いて決定される、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記平均信号振幅は、巡回フィルタを用いて計算される、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記平均信号振幅は、４個の可能な同期点について計算され、
前記ビットの信号強度の比Ｒは、
【数４】
2010533996.tif 000006
として定められ、
ｙｎ，ｊ、ｙｎ，ｋ及びｙｎ，ｌは、前記波形の種々の同期点の前記平均信号振幅である、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記平均は、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを用いて生成された非加重平均である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記平均は、無限インパルス応答（ＮＲ）フィルタを用いて生成された巡回平均である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記平均の計算のための平均化関数は、ｙｎ＝ｘｎ＋αｙｎ−１として定められる、
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
中継器がシステムの他の場所から送信された内向きメッセージから外向きメッセージを区別することを可能にする方法であって：
該システムは、電気ユーティリティにより用いられる双方向自動通信システムであって、該システム内では、外向きメッセージが該ユーティリティから消費者へ送信され、内向きの応答メッセージが該消費者から該ユーティリティへ返送され、それぞれの外向き及び内向きメッセージは該ユーティリティの電気配電機構を介して送信及び受信され、
当該方法は：
前記外向きメッセージのプリアンブルを形成する複数のビットを検出し、検出したものから該ビットを抽出する、検出する段階；
前記プリアンブル内の「０」のビットが期待される位置の信号強度の、該プリアンブル内の「１」のビット値が期待される位置の信号強度に対する比を計算する段階；及び
（ａ）前記プリアンブル内のすべての前記「１」のビットが正しい符号であり；（ｂ）前記すべてのビットの値がビット強度の値の正しい範囲に含まれ；且つ（ｃ）前記比
【数５】
2010533996.tif 000007
が所定の閾値を超える；場合に、該ビットを前記外向きメッセージの有効なプリアンブルとして受け入れる段階；
を有し、
前記検出する段階は、該プリアンブルのビット列に含まれる中間値を検出する段階を有し、
Ｚは、前記プリアンブル内の、前記信号振幅がゼロに近くなると期待される場所のセットであり、
Ｎは、前記プリアンブル内の、前記信号振幅が非ゼロになると期待される場所のセットであり、
ｄｉは、インデックスｉの受信信号の絶対値である、
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
外向きメッセージの直前に受信される内向きメッセージが存在する場合に、中継器が該外向きメッセージを区別することを可能にする方法であって：
電気ユーティリティにより用いられる双方向自動通信システム内で、外向きメッセージが該ユーティリティから端末装置へ送信され、内向きの応答メッセージが該端末装置から該ユーティリティへ返送され、それぞれの外向き及び内向きメッセージは該ユーティリティの電気配電機構を介して送信及び受信され、
当該方法は：
前記外向きメッセージのプリアンブルを形成する複数のビットを該外向きメッセージが重畳されたＡＣ波形から検出し、該波形から該ビットを抽出し、外向きメッセージが送信される基準フレーム毎に該ビットが有する値の範囲に対して構築されたテーブルをそれぞれ有する複数のバッファのうちの１つに該ビットをデータとして入れる段階；
前記プリアンブルが検出された位置毎に該格納されたデータを処理する段階；及び
最大移動平均信号強度を有する検出されたビット値の範囲を選択し、前記外向きメッセージ信号の残りの部分について、該範囲及び基準フレームのデータのみを処理する段階；
を有する方法。
【請求項１６】
前記波形の半周期毎に、基準フレームのうちの１つのみが評価される、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
所定数のビットはテーブル内で探知され、各ビットは２つの割り当てられた値のうちの１つを有し、
一方のビット値は、該ビットの信号強度が所定の閾を超えていることを示し、
他方のビット値は、該ビットの信号強度が該所定値よりも小さいことを示す、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
各ビットに対応する前記信号強度の移動平均は、前記テーブル内に保持される、
ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ビットの信号強度を表す値は、前記外向きメッセージの外向き長さ部分で指定されたビット数が検出されるまで、前記中継器の外向きメッセージ・バッファ内でシフトされ、
前記中継器の検出器は、前記外向きメッセージの各検出されたビットを用いて、該外向きメッセージを検証しようとする前に何個のビットが受信されるべきかを決定する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記外向きメッセージ・バッファは、複数の外向きメッセージ・バッファのうちの１つであり、
使用される前記外向きメッセージ・バッファは、外向きメッセージの同期が検出される基準フレーム及び検出されたビットの範囲のためであり、
所望の数のビットが受信されたとき、前記外向きメッセージの長さを知るために前記外向きメッセージに対して検証が行われる、
ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
ＣＲＣ検査符号を用いて前記外向きメッセージを検証する段階；
を更に有する請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
ビット・カウンタを用いて、各検出されたビットの行き先を決定する段階；
を更に有する請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
波形の半周期毎の前記外向きメッセージの処理は、現在の基準フレームに対してアクティブなバッファと同数の外向きメッセージ・バッファにビットを格納することを要求する、
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
ＣＲＣ検査符号が計算されながら、全ての基準フレーム及び範囲についての同期の捜索が続き、
該ＣＲＣ検査符号は、最後のビットが検出された後に一度にではなく、各ビットが受信されるときに計算される、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーティリティから端末装置へメッセージを送信するために、及び現在のエネルギ消費、停電等のような事態に関する情報を含む、該端末装置からの応答を受信し処理するために、電気ユーティリティにより用いられる双方向自動通信システム（ＴＷＡＣＳ）に関する。より詳細には、本発明は、ユーティリティにより送信された外向きメッセージの検出を向上させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＷＡＣＳメッセージは、外向きメッセージ（ＯＭ）又は内向きメッセージ（ＩＭ）に分類でき、電気配電機構の選択された位相（Φ）で送信及び受信される。外向きメッセージが送信されるとき、中継器は、該メッセージを検出し、チャネル符号化を用いて該メッセージを検証する。以下に説明されるように、外向きメッセージ信号との同期は、メッセージの９ビットのプリアンブルを期待されるビット・パターンとマッチングすることを含む。理解されるべき点は、同期が、中継器により検出されたメッセージがチャネル符号化の一部として誤り検出を通過することを必ずしも意味しないことである。更に、メッセージ全体が同期の時点で未だ受信されていないため、中継器は、メッセージの終わりが受信されるまでビットを検出し続けなければならない。中継器がプリアンブルと思われるものを誤って検出した場合、中継器は、如何なる信号も存在しない場合であっても、プリアンブルに続くビットを検出しようとするだろう。これは、結果として、中継器がビット検出状態である間に生じる外向き信号の検出の見落としをもたらしうる。
【０００３】
屡々、プリアンブルの誤検出は、中継器内で、電力線のランダム雑音により引き起こされうるが、ＴＷＡＣＳ内向き信号により更に引き起こされ易い。ＴＷＡＣＳ内向き信号とＴＷＡＣＳ外向き信号との間には十分な類似点がある。つまり、内向き信号は、外向きメッセージのプリアンブルと一致するビット・パターンを有しうる。システム構成に依存して、このようなパターンは、外向きメッセージが特定の中継器と同位相で送信される直前に生じる可能性がある。
【０００４】
同様に、中継器は、ＴＷＡＣＳ外向きメッセージの前に別の外向きメッセージがあるとき、該ＴＷＡＣＳ外向きメッセージを見逃しうる。連続した外向きメッセージは、同位相又は異なる位相で送信されうる。中継器が（他の雑音源のために）最初の外向きメッセージに正しく同期していない場合も、中継器は次の外向きメッセージを見逃し易い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この問題は、中継器が外向きプリアンブルに一致するビット・パターンに一旦同期すると、中継器は如何なる他のプリアンブル・パターンも捜すことを止めてしまうので、複雑になる。理解されるべき点は、検出されたビット・パターンが正しくも不正でもありうることである。中継器は、正しくないビット・パターンとの同期に基づき現在外向き送信であると信じているものを処理し続けるので、中継器内に盲点（時間）が生成される。この期間中に中継器の位相で真の外向きメッセージが送信される場合、中継器は該期間中に該外向きメッセージを捜していないので、中継器は該メッセージを見落とすだろう。盲点は、ＴＷＡＣＳ外向きメッセージ時間の幾つかのバイト（最短有効メッセージ）から３１バイトの大きさの最大メッセージまでのどこかまで続きうる。これは、２．１３秒と１６．５０秒の間の時間範囲に相当する。
【０００６】
内向き信号が、外向き検出器に真の外向き信号の見落としを生じさせる、誤った外向きプリアンブルの共通の原因であると同時に、電力線の雑音によっても問題が引き起こされうる。如何なる信号も存在せず、中継器がプリアンブルを探し求めているとき、如何なるランダム雑音シーケンスも外向きプリアンブル・パターンに一致するという一定の可能性がある。再び、これは、結果として中継器が真の外向きメッセージを更に監視することなく、外向きメッセージと信じているものを処理し続けることになりうる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願明細書は、ＴＷＡＣＳ外向きメッセージ内のプリアンブル・パターンの検出方法の向上に関する。検出方法の向上は、真のＴＷＡＣＳ外向きメッセージを検出する可能性に利益をもたらす。第１の向上は、誤同期の可能性を低減し外向きメッセージを見落とす可能性を減少させるために、現在検出されているビット間に生じる外向きプリアンブル波形内の一部の（又は全ての）中間点のマッチングを有する。試験により、この向上は見落とされる外向きメッセージの相対数を有意に減少させることが示された。
【０００８】
別の手法は、外向きメッセージを同時に処理するために中継器内の追加（２−８個の）バッファを用いることである。各バッファは、約３５バイトのＲＡＭを追加するが、最小限の追加処理能力しか要求しない。外向きメッセージのプリアンブルが検出されると、同期検出器は、更なる外向きメッセージのプリアンブルを捜索し続け、更なるプリアンブルが検出された場合、関連するビットが追加バッファを用いてバッファに蓄積される。処理は、各メッセージのプリアンブルに関連付けられた全てのビットが得られるまで続く。次に、周期的冗長検査（ＣＲＣ）が実行され、得られたビット・パターンの有効性を決定する。本方法を用いると、誤ったプリアンブルが検出された場合でもプリアンブルの捜索は全てのバッファが満たされるまで続くので、中継器の如何なる「盲点」の期間及び周波数も有意に減少させる。
【０００９】
他の目的及び特徴は、一部は明らかであり、一部は以下に指摘される。
【００１０】
本発明の目的は、本願明細書の一部を形成する図面に示された説明のための実施例で説明されるように達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】フィルタを通過した後の雑音を有する外向きプリアンブル・シーケンスの説明である。
【図２】厳しい動作条件下でシミュレートされた、ＴＷＡＣＳ内向きシグナリングのために用いられる６個のチャネルのセットの１つの６３個の可能な組み合わせのそれぞれについて、内向き信号の誤同期の可能性を示すグラフである。
【図３】種々の閾値についてゼロ／非ゼロ値比判定法の性能を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の詳細な説明は、例として本発明を説明するものであり、限定ではない。この説明は、明らかに、当業者が本発明を実施し使用することを可能にし、本発明を実施する最良の形態と現在信じられている幾つかの実施例、適応、変形、代替及び本発明の使用を記載する。また、理解されるべき点は、本発明が以下の記載又は図面に説明される詳細な構成への適用及び構成要素の配置に限定されないことである。本発明は、他の実施例又は種々の方法で実施若しくは実行される実施例も可能である。また、理解されるべき点は、本願明細書で用いられる句及び用語は説明を目的とし、限定として解釈されるべきではないことである。
【００１３】
外向きＴＷＡＣＳメッセージのプリアンブルは、９ビットのパターン０１１１００１００又は１６進数で０Ｅ４を有する。１及び０は、ゼロ交差点近くでＡＣ波形の第１又は第３の半周期にパルスをオンにすることにより表現される。所与の外向きメッセージでは、全てのパルスは、正又は負の半周期の何れかでオンにされる。従って、ＴＷＡＣＳ外向き信号検出器は、全てのゼロ交差点を調べる。以下に受信機により検出される代表的なパルス・パターンを示す。一番上の行はビット数、中間の行は２進シーケンス、一番下の行はパルスのパターンである。「１」はパルスの存在を表し、「０」はパルスの不在を示す。
ビット    ：１  ２  ３  ４  ５  ６  ７  ８  ９
２進シーケンス：０  １  １  １  ０  ０  １  ０  ０
パルス・パターン：１  ０１００  ０１００  ０１００  ０００１  ０００１  ０１００  ０００１  ０００１
当業者は、最初のビット（ビット１）の先頭のゼロが上記の表現では無視されていることを理解するだろう。処理中の信号からＡＣ波形を除去するため、受信機は、処理シーケンス内で１周期早く得られたデータを、現在処理されている波形から差し引く。これは、フィルタリング処理として、フィルタ係数［１，０，−１］を用いて行われうる。この処理の出力は、プリアンブル全体に亘って実行されるので、次の通りである。
１０００  −１０１０  −１０１０  −１０００１０  −１０１０００  −１０００１０  −１０１０ｘ
パターンの末尾のｘは、メッセージ・シーケンス内の次のビットの値に依存するので、不定である。留意すべき点は、信号の規模が考慮されていないこと、従って値１と−１が正か負のいずれかの任意の値に本質的に「代替」されることである。シーケンスは、シーケンスの末尾の不定ビットを含めて全長３５ビットを有する。
【００１４】
図１は、フィルタリング後のプリアンブル・シーケンスの雑音を有するものを示す。以下に説明されるように、ビット・レートは、４個の半周期毎に１ビットである。従って、図１には４個の可能な同期点が示され、数字が付されている。図１では、同期点１は、処理中のメッセージに正しく合わせられている。結果として生じたビットがプリアンブルから抽出される場合、結果として生じるシーケンスは次の通りである。
１  −１  −１  −１  １  １  −１  １  １
ここで、正の値（１個の１により表されている）は２進数０に割り付けられ、負の値（１個の−１により表されている）は２進数１に割り付けられる。外向き検出方法は、このパターンが期待されるパターンに一致するかどうかを検証するために検査し、ビットが信号強度の所定の閾を超えたか否かを決定するために検査していた。この閾は、図１に図中の中ほどのグレーの領域により示され、「ゼロ」領域と考えられる。つまり、この領域に包含される信号は、外向き信号と見なされない。これは、１、０、−１に対応する３個の値の１つへの信号の量子化として考えられる。従来、検出器は、全てのプリアンブル・ビットが閾要件を満たすことを要求しない。しかし、最近の試験は、これがプリアンブルの誤検出を低減するのに効果的であることを示している。更に、可能な同期シーケンスの有効性を評価するために各４番目の値だけを用いることは、それらの値の間に生じる貴重な情報を無視してしまう。図１に示されるように、基準フレーム１が正しい同期点である場合、基準フレーム２及び４は両方ともゼロに近く、基準フレーム３はゼロと非ゼロの値の混合を有する。これらの全ての値は正しい同期点が確認される前に処理されるので、最適な誤ったプリアンブルの拒否アルゴリズムはこれらの値を考慮に入れるべきである。
【００１５】
受信したプリアンブル・シーケンスに中間値が含まれる場合、長さ３３（末尾の不定部分を無視している）の３成分（ternary）のシーケンスを適合させる試みは、基本的に完了している。しかしながら、信号の振幅は前もって分からないので、０と１又は−１の間の最適な閾は、適応して決定されうるだけである。これを行う簡略化した試験は、例えば、１又は−１が生じると期待される点だけで行うことである。９ビットのパターンが一致することだけを要求することにより、１は３３のうちの９個の点とだけ効率的に一致している。しかし、全ての非ゼロの位置が一致することも要求することにより、代わりに１３個の点が一致するようになる。完全にランダムな雑音が処理されていた場合、これは、２４又は１６の倍数で誤同期を減少させるだろう。しかしながら、これは、雑音がランダムではない内向きＴＷＡＣＳ信号により引き起こされている場合は必ずしも真ではない。
【００１６】
内向き信号は隣接する位相の中継器内の外向き検出器により簡単に分かるので、外向きメッセージのプリアンブルに似ているが実際には内向きメッセージの一部であるパターンを適正に拒否できることが重要である。内向き信号（又は複数の信号源からの複数の内向き信号の和）が外向きメッセージ・フィルタを通過した後、結果がプリアンブルの非ゼロ部分と一致することが依然として起こり得る。しかしながら、内向きメッセージ信号内のパルス・パターンは外向きメッセージ内のパルス・パターンとは異なるので、それらは外向きメッセージ・パターンがゼロであるべき場所に非ゼロ情報を有する。従って、内向き信号の誤同期を拒否する方法は、他のインデックスに対する特定の種類のテストを実施することである。これを行う１つの例は、ゼロが存在すると期待される場所の信号エネルギ・レベルと１が期待される場所のエネルギ・レベルとの比を調査することである。このような比を定めるために、上述のフィルタリング処理の結果において、ゼロの期待値が存在する場所に対応するインデックスのセットをＺで表す。つまり次の通りである。
Ｚ＝｛２,３,４,６,８,１０,１２,１４,１５,１６,１８,２０,２２,２３,２４,２６,２７,２８,３０,３２｝
同様に、非ゼロの期待値が存在する場所に対応するインデックスをＮで表す。
Ｎ＝｛１,５,７,９,１１,１３,１７,１９,２１,２５,２９,３１,３３｝
ｄｉがインデックスｉにおける受信信号の絶対値である場合、ゼロの非ゼロ信号強度に対する比をＲで表す。つまり、
【００１７】
【数１】
2010533996.tif 000003
ここで、Ｒが所定の閾値を超えた場合、真の外向きメッセージのプリアンブルでないとして拒否されるだろう。以下に提示されるシミュレーション結果によると、閾値の許容範囲は０．６乃至１．０の範囲内である。
【００１８】
この新たな同期方法は、シミュレートされた内向きメッセージ信号及び外向きメッセージ信号に対してテストされた。選択された雑音レベルは、厳しい動作条件をシミュレートするために比較的高いものであった。更に、外向き信号は、次の２個の半周期の波形に漏れを引き起こしたインパルス応答の影響を受けやすかった。この漏れは、１個の半周期の後の２０％の漏れ、及び２個の半周期の後の更なる１０％の漏れを有する。これらの条件は、外向きメッセージ信号が完全に見落とされる３％の可能性をもたらした。この値は、実際には全体的に見られるものより高い。
【００１９】
内向き波形は、ＴＷＡＣＳ内向きチャネル・スキームの６個のチャネルについて全ての可能な組み合わせに対して生成され、１個のチャネルの６個の順列、２個のチャネルの１５個の順列、３個のチャネルの２０個の順列、４個のチャネルの１５個の順列、５個のチャネルの６個の順列、及び全６個のチャネルの１個の順列を有する。これは、全部で６３個の可能な組み合わせをもたらす。
【００２０】
図２は、６３個の組み合わせのそれぞれについて内向き信号の誤同期の可能性を示す。パイロットは、従来の９点のパターン・マッチングの場合、及び提案された１３点のパターン・マッチングの場合の、内向きメッセージ当たりの誤同期の平均数を有する。図２の幾つかの例では、１３点のマッチング技術により達成された誤同期の低減は、完全にランダムな入力の場合の論理的限界である１６に近付いている。他方で、チャネル６とチャネル１４の２つの例では、９点のパターンをマッチングする全ての場合が１３点のパターンに一致する。これは、これらのチャネルの特定のパルス・パターンの特性である。しかし、誤同期の可能性は、これらのチャネルに対して既に比較的低くなっている。全体として、誤同期の平均的な減少は、約６０％である。
【００２１】
図３は、Ａで示された興味深い曲線を有する種々の閾値についてゼロ／非ゼロ値比判定法の性能を示す。他の２つの曲線Ｂ及びＣは以下に説明される。図３では、一方の軸は内向きメッセージのデータを誤って外向きメッセージとして受け付ける可能性を表し、他方の軸は真の外向きプリアンブルを誤って拒否する可能性を表す。シミュレーションで用いられたよりクリーンな（つまり雑音の少ない）信号の条件下では、図３から分かるように、この曲線は左にずれる傾向がある。
【００２２】
１．０の比較的慎重な値に設定された閾では、外向きメッセージを誤って拒否する可能性は０．１％であった。留意すべき点は、この雑音レベルで、単に雑音によってプリアンブルを見落とす可能性は１７％であることである。このレベルで、従来の同期方法を用いて検出されていただろう内向きメッセージ内の６％の場所だけが、１３点のパターン・マッチング及びゼロ／非ゼロ比のテストの両方に合格することができた。既存の検出方法が外向きプリアンブルの３％を見落とすよう設定された雑音レベルでは、外向きメッセージを誤って拒否する可能性は０．０１％まで低減され、内向きメッセージを受け入れる割合は５％まで増大した。これは、受け入れられる誤ったプリアンブル・パターンの数を２０の倍数で減少させる。残りの誤った警告は、第２の検出器により実質的に除去されるか、又はリソースが許可しない場合、閾は例えば０．９にまで減少されうる。
【００２３】
この誤ったプリアンブルの拒否方法は、過去に用いられていたよりも実質的に多くのメモリを必要とする幾つかの要素を有し、幾つかの中継器内の実装を非現実的なものにしうる。これに関する主な問題は、可能なプリアンブルを拒否するか否かを決定する比のテストが、基本的に、２つの有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタの出力の比であることである。このようなフィルタを実装することは、フィルタの全長、約３５個の半周期について、データをメモリに格納することを必要とする。これらのフィルタは中継器内で複数回、反復されるので、フィルタのために格納されなければならない追加の過去の値のそれぞれは、メモリ消費を大幅に増大させる。
【００２４】
現在、平均信号振幅は、４個の可能な同期点のそれぞれについて、前に入力された値の移動平均と次の新たな値の和を用いて各段階で更新される一次巡回フィルタを用いて計算される。平均は、変更されたゼロ対非ゼロの比の試験を生成するために用いられる。例えば、半周期ｎにおけるフィルタへの入力をＸｎと表す。各ｎで、４個のフィルタ出力ｙｎ，１、ｙｎ，２、ｙｎ，３、及びｙｎ，４がある。これらは、図１に示された４個の同期点のフィルタリングされた出力を表す。留意すべき点は、フィルタリング関数が最後の９個の値の非加重平均である場合、ｙｎ，１は大きい出力を有し、ｙｎ，２及びｙｎ，４はゼロに近い値を有し、ｙｎ，３はこれら大きい出力とゼロに近い値との間のどこかの値を有する。上述の定義では、理想的なゼロ／非ゼロの比は次の比に近似されうる。
【００２５】
【数２】
2010533996.tif 000004
上記式（２）は、上述の式（１）のＲの元の定義と同様であるが、分子及び分母の両方の幾つかの項がｙｎ，３に含まれるので、式（２）ではそれらが近似のために完全に削除されている点が元の定義と異なる。
【００２６】
実際には、フィルタ出力ｙｎ，１．．．ｙｎ，４の前の入力の非加重平均としての計算は、有意な追加メモリを必要とするので、巡回平均が近似として用いられてよい。単純な一次巡回平均は、以下のｙの値の格納以上に如何なる追加メモリも必要としない。
ｙｎ＝ｘｎ＋αｙｎ−１  （３）
αの値は、平均定数であり、誤同期パターンの拒否を最適化するよう選択されるべきである。半周期ｎで１３点のマッチングが満たされるとすると、受信されたパターンが実際に外向きプリアンブルを表す可能性を判断するために、ゼロ／非ゼロの振幅比（式（１））又は近似ゼロ／非ゼロの振幅比（式（２））が計算され、所定の閾と比較される。
【００２７】
留意すべき点は、式（１）が割増メモリを必要とする理想的な場合を表すこと、式（２）が如何なる割増メモリも必要としない単純な場合を表すことである。これらの例は、説明のみを目的とし、限定ではない。例えば、特定の追加メモリが利用可能であるが式（１）を実施するには十分でない状況では、式（３）に示されたものと異なる、追加内部フィルタ状態を用いるフィルタリング処理が実施され、式（１）のフィルタ応答をより厳密に近似してよい。
【００２８】
ＭＲフィルタリングを用いる際に直面する１つの問題は、無限インパルス応答により、フィルタの出力が同期シーケンスよりも古い過去の結果を有することである。図１では、外向きメッセージのプリアンブルに先行して存在する信号のみが、最良のシナリオを表す低レベル雑音である。ＮＲフィルタリングが比のテストの計算で用いられるとき、最悪のシナリオは、非常に強い内向きメッセージ信号が外向きメッセージのプリアンブルの直前に受信されるときである。同一のサービス変換器を共有する中継器では、近隣の中継器により見える内向きメッセージ信号の信号強度は、外向きメッセージ信号の何倍も大きくなりうる。シミュレーションを目的としてこのような最悪のシナリオを構築するときに、内向きメッセージ信号が全ての６個のチャネルで目的の外向きメッセージ信号の直前に受信され、各内向きメッセージ信号が外向きメッセージ信号の１０倍の振幅を有するとする。これは、ＭＲフィルタの指数関数的減衰が、外向きメッセージのプリアンブルの終わりよりも先に内向きメッセージ信号の影響を廃棄する又は「忘れる」のに十分速くなければならないことを意味する。実験によるテストの結果、本発明の方法を用いた場合、最良の性能がα＝０．５の値を用いて得られた。この値を用いることは、必要な計算が単純なビット・シフト処理を用いて実行されうるという利点を有する。
【００２９】
図３は、変更されたゼロ／非ゼロ比テストのシミュレーション結果を示す。上述のように、変更された比のテストでは、強い内向きメッセージ信号は各外向きメッセージ信号の直前にある。しかしながら、留意すべき点は、内向きメッセージ信号は如何なるＭＲ成分も有さないので、変更されていない比のテストに如何なる影響も有さない点である。図３の曲線Ｂは、内向きメッセージ信号と外向きメッセージ信号の振幅が等しい場合を表し、曲線Ｃは、内向きメッセージ信号が外向きメッセージ信号より１０倍強い場合を表す。曲線間の比較的小さい隔たりは、ＮＲフィルタのインパルス応答が比較的迅速にゼロに近付くことを示す。結果として、比のテストで前の信号からのデータの「漏れ」量は最小限である。変更された比のテストは変更されていない比のテストと同様に完全に実行されないが、変更された比のテストでは必要とされるメモリ消費が有意に低減される場合、結果として、存在する外向きメッセージ検出器の技術に対して有意な利益を示す。
【００３０】
誤ったプリアンブルの拒否の場合に、減少したメモリの変形が最適性能に及ばない１つの理由は、図１内の同期点３（ｙｎ，３）で観察される非ゼロの中間値が含まれないことである。しかしながら、このデータの（３成分に）量子化されたものが格納されたままなので、減少したメモリでこれらの値をある程度テストすることが依然として可能である。ここで、予備的な拒否基準としてデータ内の１３個の点の符号をマッチングする代わりに、当該方法は、全ての３３個のデータ点が正しいビット強度範囲内に含まれることを要求してよい。つまり、非ゼロのビット強度を有すると期待される全ての値（及びこれらの値のみ）が、所定の閾を超えることが必要である。この方法の欠点は、この場合、閾が現在は適応されず、従って比較的高い値に設定されることである。幾つかの例では、高いレベルの雑音を有する弱い信号が十分に強くない非ゼロ点のうちの１つを引き起こす可能性があり、また短いインパルス雑音源がゼロ値の点に閾を超えさせる可能性がある。このため、何を許容すべきか決定するためにテストが未だ実行されていないが、１又は２個の処理エラーを許容するのが妥当である。
【００３１】
纏めると、受信信号は、以下の基準が満たされるとき、有効な同期パターンであると見なされる。（ａ）全ての１３個の非ゼロ値が正しい符号を有する。（ｂ）非ゼロ値の所定のサブセットが所定の閾を超えると期待される。（ｃ）大部分の又は全ての３３個の値が、ビット強度の閾に関して正しい範囲に含まれる。（ｄ）式（１）又は式（２）に定められる比Ｒが前述の閾を超える。
【００３２】
ＴＷＡＣＳ外向きメッセージがＡＣ電力線の異なる位相で生じるとき、この状況は「外向きクロストーク」として表される。現在、中継器は外向きメッセージを遮断するのではなく受け入れる。何故なら、中継器は、異なる位相のＴＷＡＣＳ外向きメッセージと自身の位相のＴＷＡＣＳ外向きメッセージとの間の相違を決定することができないからである。中継器が実際にはクロストークである外向きメッセージを検出した場合、中継器は、現在は計算された内向きメッセージの期間の間、外向きメッセージ内の別の有効なプリアンブルを捜すのを止める。ＴＷＡＣＳ通信機器（ＳＣＥ）が同位相で外向きメッセージを送信する場合、中継器は隣接する位相の内向きメッセージ期間中、「何も見えない」ので、その信号は見落とされる。
【００３３】
基本的な問題は、多くの中継器が、一旦プリアンブル・パターンが見付かると、外向きメッセージ内の新たなプリアンブル・パターンを捜すのを止めるよう設計（又は設定）されることである。この問題に対する別の解決策は、１つのプリアンブル・パターンが見付かった後でもプリアンブル・パターンを探し続けるよう中継器を設定することである。上述のように、中継器は限られた量のメモリしか有さず、中継器内で用いられるマイクロプロセッサが利用可能な処理能力は限られているので、現在の中継器内の検出器は一旦１つのプリアンブル・パターンが見付かると、プリアンブル・パターンを捜すのを止める。より多くの強力なマイクロプロセッサ、より多くのメモリ、及びより早い処理速度を有する新たな中継器の導入により、これらの限界が緩和される。
【００３４】
現在の外向き検出器は、一式のテーブルを用い、検出された外向きメッセージ・ビットを１４個の異なる検出範囲の間、４個の異なる可能な半周期に渡って追跡する。外向きメッセージ信号の各ビットは、ＡＣ波形の４個の連続する半周期を用いて符号化され、結果として４個の異なるフレームを生じ、それに基づき外向きメッセージＯＭが発見される。従って、検出器は、４個の基準フレームのそれぞれを追跡しなければならない。波形の各半周期では、４個の基準フレームのうちの１つのみが評価されるので、各基準フレームのビット・レートは、４個の半周期に対して１ビットである。
【００３５】
テーブルは、信号の先行する８ビット、及びビットが１として又は０として現れるか、及び各ビットの信号強度も追跡する。マップ内の１は、例えば２５μ秒の閾値よりも大きい信号強度を示す。また、０は該閾より低い信号強度を示す。テーブルは、ビットの移動平均も追跡する。これに関し、各ビットの信号強度は、先行するビットの平均信号強度に加算され、結果として生じた和は２で除される。これは、あらゆる範囲で行われる。外向きプリアンブルが、特定の半周期の間に評価されている１又は複数の基準フレームの範囲で検出されたとき、該基準フレームに対する処理は停止される。最大の移動平均信号強度を有する検出範囲が最良の範囲として選択され、該範囲から、外向きメッセージ信号の残りの間、該範囲及び基準フレームのデータのみが計算される。１ビットの信号強度が正である場合は０として検出され、該ビットの信号強度が負である場合は１として検出される。次に、ビットは、メッセージの外向きの長さ部分で指定されたビット数が全て検出されるまで、中継器の外向きメッセージ・バッファ内でシフトされる。外向きメッセージの各ビットが検出されるので、メッセージ内の誤りを検出するために用いられる外向きメッセージのチェックサムを生成するためにＣＲＣ検査符号を用いてメッセージを検証しようとする前に、検出器はその情報を用いて更にどれだけ多くのビットが受信される必要があるかを決定する。
【００３６】
本発明の方法を用いると、如何なる追加テーブルも必要なく、中継器は全ての１４個の範囲及び４個の基準フレームでプリアンブルを捜し続けるだけでよい。幾つかの追加外向きメッセージ・バッファが用いられ、これらはそれらが何であるかを記述するために追加変数を必要とする。どの基準フレームで外向きメッセージのプリアンブルがバッファのために検出されたかが分かっている必要がある。外向きメッセージのプリアンブルが検出された検出範囲も分かっている必要がある。外向きメッセージの長さを知るために十分なメッセージが受信されているとき、その情報は、そのバッファについてＣＲＣ検証を実行するときを決定するために用いられてよい。別の必要な項目は、次に検出されたビットの行き先を追跡し続けるために用いられるビット・カウンタである。
【００３７】
望ましくは、４−８個の外向きメッセージ・バッファが必要とされ、各バッファは約３５バイトのＲＡＭを追加するだけである。外向きの検出のために追加バッファにより必要とされる追加の処理能力は、最小限である。各半周期は、基準フレームに対してアクティブなバッファと同数のバッファにビットを格納する必要があるだけであり、現在の基準フレームの外向きメッセージ・バッファだけを管理すればよい。しかしながら、全ての８個のバッファが同一の基準フレームに対してアクティブだった場合、各バッファはバッファに挿入されたビット及び更新されたビット・カウントを有するだけでよい。処理は、送信すべきであると指定された全てのビットが、抽出された外向きメッセージ長情報に基づき受信されるまで続く。次に、ＣＲＣはメッセージに対して評価される。重要な点は、ＣＲＣの計算が実行中の他の処理に影響を与えないことである。従って外向きプリアンブルの検索は続けられる。ＣＲＣ検査処理は時間を要するので、最後のビットが検出された後に一度に全て行われるのではなく、各ビットが受信される毎に行われる。この処理の増加は、検出器の数に比例する。
【００３８】
この方法の使用は、上述のように中継器が「何も見えない」結果として、ＴＷＡＣＳ内向きメッセージが外向きメッセージとして検出される可能性を有意に減少させる。本方法は、現在中継器に何も存在しないときに外向きプリアンブルを検出させ、従って有効な外向きメッセージを見失わせている特定の種類の雑音に対して中継器を更に耐久性のあるものにする。選択される必要のあるものは追加外向きメッセージ・バッファの数を維持することだけなので、これに影響しうる変化は、比較的最小限である。追加バッファの数は可変であってよいので、より多くの数のバッファが、より高い処理能力を有する中継器内で用いられてよく、少ない能力の遅い速度のユニットにはより少ない数が用いられてよい。
【００３９】
上記の説明から、本開示の幾つかの目的及び利点が達成され、他の有利な結果が得られることが明らかである。以上に本発明を説明した。以下に特許により保護されるべき特許請求の範囲を記載する。
【００４０】
［関連出願の相互参照］
本出願は２００７年４月２４日に出願された米国特許出願番号６０／９１３，６１２号に基づく優先権を主張するものであり、当該米国特許出願の全内容をここに本出願に援用する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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