(57)【要約】本発明は、周波数ダイバーシティを利用する装置間の２方向データ転送を容易にするためにワイヤレスデータ通信で使用する方法に関する。本発明は一般に、周波数ホップスペクトラム拡散オペレーションによって周波数ダイバーシティを実施するユニットに適している。本発明の基本ユニットは、冗長誤り訂正コーディング、時間および周波数ダイバーシティの固有の組合せによってその信頼性が高められる個々のデータ・フレームである。本発明はさらに、個々のデータ・フレーム概念を、呼確立段階およびトラフィック段階のどちらも含む完全な非同期データ・メッセージに拡張する。トラフィック段階は、完全なデータ・メッセージを包含するように基本データ・フレームを拡張する。基本データ・フレームの拡張を既に含むそのメッセージはさらに、それ自体を伝送内に組み込むことが可能な限り多く反復することによって高められる。非同期オペレーションを可能とするために、既知の周知周波数シーケンスを使用して呼確立段階が送信され、トラフィック段階は、伝送全体が疑似乱数で出現し、すべての周波数が平均して等しく使用されるように疑似乱数の順序に並べられる。
2006519555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数ダイバーシティを利用する装置間の２方向データ転送を容易にするためにワイヤレス通信で使用する方法であって、
所与の応用例に関する最小の情報量を搬送するのに十分なビット長を有する基本データ・フレームを提供すること、
冗長前方誤り訂正コーディングを介して前記基本データ・フレームを符号化すること、
前記符号化データを反復して時間ダイバーシティを提供すること、
複数の周波数に対して前記符号化データを反復して周波数ダイバーシティを提供し、周波数ホップスペクトラム拡散能力を高めること、からなる方法。
【請求項２】
前方誤り訂正コーディングを介した前記基本データ・フレームの前記符号化が、性能および信頼性を改善する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
時間ダイバーシティに関する前記符号化データの前記反復が、さらに性能を高める請求項１に記載の方法。
【請求項４】
非データ周波数ホップ応用例への応用のために前記基本データ・フレームをパッケージ化することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
データ・メッセージのワイヤレス通信のための方法であって、
データ・メッセージを包含する複数の基本データ・フレームを提供すること、
伝送全体の中で可能な限り多くの該データ・メッセージのコピーを組み込むこと、
一様な伝送長を達成するために、前記伝送全体の残りをある値で埋めること、からなる方法。
【請求項６】
前記埋込みのために使用する前記値がゼロである請求項５に記載の方法。
【請求項７】
周波数ホップスペクトラム拡散オペレーションを使用する装置間のデータの非同期ワイヤレス通信のための方法であって、
既知の周波数シーケンスを使用する呼確立段階と、
トラフィック段階と、
前記既知の周波数シーケンスの選択を提供する擬似乱数シーケンス発生器と、からなり、
前記疑似乱数シーケンス発生器による前記選択が、前記トラフィック段階中に前記既知の周波数シーケンスをデエンファシスし、それによってすべての選択した既知の周波数が、平均して等しく使用される方法。
【請求項８】
データを伝送するためにワイヤレス通信で使用する方法であって、
データ伝送メッセージのトラフィック部分を、複数の周波数を平衡を取って使用することを可能にする伝送信号長に拡張すること、
データ・トラフィック中に前記複数の周波数の初期サブセットの選択をデエンファシスすること、
前記伝送信号長内で、短いメッセージを残りの周波数で複数回反復すること、からなる方法。
【請求項９】
前記複数の周波数の前記初期サブセットの選択をデエンファシスすることが、擬似乱数発生器を使用して達成される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の周波数の前記初期サブセットが、前記伝送信号長の第１部分内で表され、プ
リアンブルや同期バーストなどの一様な制御信号を含む請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス・システム通信に関する。より詳細には、本発明は、周波数ホッピングを使用するデジタル装置間で通信の送達を容易にするデータ・チャネル手順に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレス産業は、過去数年にわたって急激なペースで成長している。ワイヤレス通信は、日常生活の標準的な部分になっている。多くの人は、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）、ＣＤＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、８０２．１１を始めとするいくつかの異なる形態のワイヤレス通信を、日常生活の様々な面で利用している。
【０００３】
一般に、無線システムは、一定の有効範囲（カバレージ）またはフットプリントに合わせて設計される。こうしたエリアは一般にセルと呼ばれる。セルは、複数のソースによって類似の周波数を再利用し、ある程度離れた大都市圏エリアでサービスをサポートすることを可能にする。セルの地理的サイズは、必ずしも所与のエリア全体にわたって一定であるわけではなく、周波数および出力レベル、エリアの地形、時刻などによって変動する可能性がある。こうしたセル内の通信では、ＤＡＭＡ（Ｄｅｍａｎｄ  Ａｓｓｉｇｎｅｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ、要求時割当て多元接続）と呼ばれる概念が利用される。ＤＡＭＡにより、複数の装置が、共用する形でオンデマンドでネットワークにアクセスすることが可能となる。基本的には、装置は先着順にネットワークにアクセスする。ワイヤレス・ネットワーク内では、複数のアクセスをエンド・ユーザに与えるいくつかの方式が存在する。最も基本的なレベルでは、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）方法がある。ＦＤＭＡは、ワイヤレス装置間の干渉を回避するために各セルを周波数で分離しなければならないことを考えると、本質的にすべてのワイヤレス通信にとっての開始点である。
【０００４】
比較的新しい、スペクトラム拡散無線をその起源とする別の通信方法は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）と呼ばれる。スペクトラム拡散無線は、無線周波数のスペクトルにわたって、伝送される信号の帯域幅を拡散させる。この無線周波数のスペクトルを組み合わせたものは、通常、信号の狭帯域伝送をサポートするのに必要なスペクトルよりもずっと広い。スペクトラム拡散は、２つの技術、すなわち直接シーケンス（ＤＳ）および周波数ホッピング（ＦＨ）を使用する。簡単に言えば、ＤＳスペクトラム拡散は、狭帯域信号がより広い搬送波周波数帯にわたって拡散するパケット無線技術である。言い換えれば、信号情報がパケットとして編成され、各パケットが、より広いキャリアバンド周波数にわたって冗長的に伝送される。すなわち、パケットが複数回伝送される。その場合、複数の伝送をサポートすることが可能である。特定の端末からの伝送は、各データ・パケットの先頭に付加される１０ビットコードなどの固有コードで識別される。ＣＤＭＡ、８０２．１１、コードレスの各応用例などの最新の技術では、直接シーケンス・スペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）を使用する。しかし、ｂｌｕｅ  ｔｏｏｔｈや本発明は、周波数ホッピング・スペクトラム拡散（ＦＨＳＳ）を使用する。ある場合には、８０２．１１はＦＨモードを使用する。ＦＨＳＳは、ある範囲の周波数にわたる広帯域搬送波内でのパケットのショート・バーストの伝送を含む。本質的に、送信機および受信機は、ある周波数から別の周波数へとコレオグラフト・ホップ・シーケンス（ｃｈｏｒｅｏｇｒａｐｈｅｄ  ｈｏｐ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）でホップし、多くのパケットが各周波数で伝送される。ホップ・シーケンスは、セルラなどの陸上移動中継システムの場合、集中型基地局アンテナで制御される。
セルがビジーであったり、または所与のエリアでカバレージが欠如していたりするためにセルラ・システムが利用不能であるとき、通信の代替形式が必要となる可能性がある。この形式は、一般に「トーク・アラウンド」または「直接モード」と呼ばれ、通常の２方向無線と同様に、２つのワイヤレス装置が直接互いに通信することを可能にする。本発明の１実施形態は、このトーク・アラウンド動作モードを対象とする。
【０００５】
認可されていないが法律で規制されている米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）の帯域である９００メガヘルツおよび２．４ギガヘルツという高出力で運用するとき、同じ帯域の他のユーザとの干渉を防止することが必要である。例えば、９００ＭＨｚ帯はコードレス電話で使用され、２．４ＧＨｚの産業科学医療帯（ＩＳＭ）は、ＩＥＥＥ８０２．１１またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ準拠のワイヤレス装置で使用される。固有非干渉は、先に説明したＤＳ技術またはＦＨ技術を含むスペクトラム拡散を使用することによって、達成することが可能である。
【０００６】
多くの理由により、ＦＨを使用する音声情報転送の範囲は幾分限定される。テキスト・メッセージ、マルチプレーヤ・ゲーム、ＧＰＳ位置情報などの機能および応用例に対処するためのデータ機能が求められている。さらに、データ伝送用の範囲は音声用の範囲を超えるように設計することが可能であるので、音声機能がもはや運用可能でないときにテキスト・メッセージを送信することが可能である。例えば、携帯電話またはその他の個人用音声通信装置の場合、受信側ユニットは、音声呼が聞こえない場合であっても、少なくとも呼出し元の識別を受信することが可能である。したがって、最低でも、ユーザは少なくとも、連絡を取ろうと試みていた者を識別することが可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
より信頼性の高いデータブロックの伝送を提供するシステムおよび方法が使用できることが必要である。例えば、発信側モバイル装置の個人識別表示は、高い信頼性で送信する必要がある。信頼性の高い個人識別表示の伝送を実施しようと試みる際に、信号検出、伝送メッセージ長、通信範囲、および周波数ホッピング・セット中の周波数の利用の不十分さに関する、一定の問題が生じる。こうした欠点は、データ通信制限と、Ｕ．Ｓ．４７ＣＦＲ  ｐａｒｔ  １５．２４７〜１５．２４９で対処されるＦＣＣの指針およびその他の国における同様の規定とに関するものである。したがって、データ・チャネルに関する周波数ホッピングの使用に対処するシステムおよび方法が求められている。データの転送において性能利得および信頼性を提供することも求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ワイヤレス・システム通信で使用するシステムおよび方法に関する。より具体的には、本発明は、周波数ホッピング・スペクトラム拡散コーディングを使用するデジタル装置間のデータ通信を容易にすることに関する。
【０００９】
本発明の中核は、所与の応用例に必要とされる最小データ・サイズに適した単一データ単位を、高い信頼性で送る、周波数ホップデータ・フレームの開発である。例えば、そのようなデータ単位は、装置の識別番号であってよい。前方誤り訂正および反復ダイバーシティを適用することにより、信頼性および性能利得が実現される。さらに、周波数ホップ（ＦＨ）システムで必要とされるのと同様に、符号化・反復されたデータを複数の周波数に関して反復することにより、周波数ダイバーシティの更なる利点も達成される。周波数ダイバーシティは、干渉回避および非相関チャネル・フェージングによって利得を実現する。この基本データ・フレームは、データ（装置識別子など）を、デジタルＦＨ音声伝送などの他の応用例に組み込むために使用することが可能である。本発明の別の態様では、基本データ・フレームを他の基本データ・フレームと連結して、ＦＨ装置間の完全なデー
タ伝送プロトコルを提供することが可能である。本発明の方法は、固定ネットワーク・インフラストラクチャの外部でオフライン運用を提供し、重み付き擬似乱数発生器を使用して伝送パケット内の既知の呼セットアップ周波数の選択をデエンファシスし、疑似乱数順の周波数を使用してデータ・トラフィック・パケットを送信し、それによって周波数ダイバーシティを実現する。この方法は、例えばデジタル２方向データ／音声無線などの、ネットワーク上で通信することなく互いに直接通信する２つ以上のＦＨ装置に応用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、リモート・モバイル・ユニット間でデータを処理および伝送する固有のシステムおよび方法を提供する。本発明はワイヤレス・システム通信で利用可能である。具体的には、本発明は、データ伝送のためにスペクトラム拡散コーディングを使用するデジタル装置間の通信を容易にすることに関する。
【００１１】
まず図１を参照すると、ブロック図に、本発明を実施することが可能なワイヤレス通信システム、環境が示されている。図示するシステムで動作せず、図１Ｂを参照しながら説明することになる装置間で本発明を直接実施することも可能であることに留意されたい。図１に示すように、固定部分１０８が１つまたは複数の基地局１０６を含み、１つまたは複数の基地局１０６は、複数のリモート・ユーザ装置（ＵＥ）１０２への通信を提供する。通信リンク１１６で結合された基地局１０６は、従来の無線周波数技術を使用してユーザ装置１０２と通信することが好ましい。１つまたは複数のアンテナ１０４が、基地局１０６からリモート・ユーザ装置１０２への通信を提供する。基地局１０６はまた、アンテナ１０４を介して、複数のリモート・ユーザ装置ユニット１０２からのＲＦ信号の受信をも行うことが好ましい。
【００１２】
通信ネットワーク１００の固定部分１０８は、電話１１２やコンピュータ１１４のような他の装置タイプとメッセージを送受信するために公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）１１０に結合される。リモート・ユーザ装置１０２で開始された、またはリモート・ユーザ装置１０２に送られる、呼または情報は、電話１１２やコンピュータ１１４などの装置によって受け取られ、またはそのような装置から発せられる。ワイヤレス・ネットワーク１００に対して選択的呼情報を受信または送信するのに、代替のネットワークタイプ、例えばローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、およびインターネットを使用することが可能であることが当業者には理解されよう。コンピュータ１１４などのコンピュータは、ワイヤレス通信システムで使用される様々なアプリケーションおよび情報のための中央リポジトリとしても働くことが可能である。
【００１３】
さらに、ディスパッチシステム、セル電話システム、ならびに音声および／またはデータ・メッセージ交換システムを含む他のタイプのワイヤレス通信システムにも本発明が利用可能であることは理解されるであろう。
【００１４】
図１Ｂにトーク・アラウンドの代替通信形式を示す。トーク・アラウンド・モードでは、２つ以上のリモート・ユーザ装置１０２が、ネットワークの外部で互いに直接通信する。本発明は、ユーザ装置１０２間の非ネットワーク通信に特定の利点を提供する。具体的には、本願の１実施形態は、いかなるネットワークとも関連しないデジタルトランシーバなどのリモート装置用の直接通信を提供する。本発明のために使用することが可能な例示的リモート・ユーザ装置１０２を、図２を参照しながら説明する。
【００１５】
図２に、例示的リモート・ユーザ装置１０２およびその様々な構成要素を示す。リモート・ユーザ装置１０２は、着信メッセージを受信し、発信メッセージを送信するアンテナ２０２を備える。アンテナ２０２は、送信機２０４と受信機２０６に結合されている。送信機２０４と受信機２０６はどちらもプロセッサ２１６に結合されており、このプロセッ
サ２１６は、本発明に従って、発信メッセージおよび着信メッセージに関する情報を処理し、リモート・ユーザ装置１０２を制御する。プロセッサ２１６には、ユーザ対話およびフィードバックを与えるために、ユーザ・インターフェース２１０が動作上結合されている。本発明の１実施形態では、ユーザ・インターフェース２１０は、ディスプレイ２１２およびキーボード２１４を備えている。ディスプレイ２１２は、動作情報およびプロセッサ２１６からのフィードバックをユーザに提供する。キーボード２１４により、ユーザはプロセッサ２１６に対して入力または応答を与えることが可能となる。ユーザ対話およびフィードバックのためのその他の方法およびシステムも、本発明の目的を実施するのに使用することが可能である。水晶発振器２０８は、プロセッサ２１６およびリモート・ユーザ装置１０２のその他の構成要素に対して、従来通りのタイミングを供給する。処理は、プロセッサ２１６とメモリ２１８によって実行される。メモリ２１８は、本発明に従ってリモート・ユーザ装置１０２をプログラムおよび操作するソフトウェア命令およびデータを含む。リモート・ユーザ装置１０２は、基地局１０６またはその他のリモート・ユーザ装置１０２と通信するように動作する。ターゲットの如何に関わらず、音声呼が聞こえない場合であっても呼の受信側が呼出し元を識別できるように、高い信頼性でデータブロックを送信することが必要となる。
【００１６】
図３を参照しながら、信頼性の高いデータの伝送について説明する。具体的には、本発明の１実施形態では、発信側モバイル装置の個人識別表示などのデータの基本単位の信頼性の高い伝送について説明する。しかし、本発明のシステムおよび方法が、テキスト・メッセージなどの他のデータ項目にも等しく適用可能であることが当業者には理解されよう。一般に、モバイル・ユーザ装置の識別に関連するデータは、非常に低い信号対雑音比（ＳＮＲ）で受信可能であるべきである。言い換えれば、良好な音声品質を得られるようＳＮＲが十分高くないときに成し得る、何らかのタイプの通信が存在すべきである。デジタル音声オペレーション中に呼出し元の話している内容を明瞭に聴取し得ない場合、呼出し先は、少なくとも誰が呼び出したかを認識すべきである。さらに、ユーザは、音声通信が実行可能でないときに、ショート・テキスト・メッセージを使用して通信することを選択することも可能であり、本発明により、そうしたメッセージの送達の信頼性が高くなる。
【００１７】
信頼性の高い送達という目標を達成するために、オーバヘッドがデータ情報信号に適用されるデータ・チャネル手順（ＤＣＰ）が実施される。この工程で使用される機構は、前方誤り訂正（ＦＥＣ）、反復ダイバーシティ、および周期的冗長検査（ＣＲＣ）コードのうち１つまたは複数であり得る。
【００１８】
図３に、システムが伝送信号のための周波数ダイバーシティを達成するように設計されたＤＣＰを示す。本発明の１実施形態では、使用する変調方法は、毎秒３２００シンボル、非コヒーレント検出の直交周波数偏移変調（８−ＦＳＫ）である。データのビットの被変調コーディングから得られるシンボルが送信される。図示する実施形態３００では、周波数ホッピング搬送波間隔５０ＫＨｚのＩＳＭ帯９０２〜９２８ＭＨｚ内の動作周波数が使用される。各ホップ・セットは５０個の搬送波からなり、ＦＣＣの規制により、こうした各周波数を一様に使用しなければならない。
【００１９】
例示的ＤＣＰ３００では、ステップ３０２で、３４ビット・ブロックのデータ√を送信する。このデータは、発信側のＰＩＤ、テキスト・メッセージ、またはその他の何らかのデータでよい。本発明の説明の助けとするために、この説明では様々な記法およびシンボルを使用する。例えば、「Ｓ＾」と表されるベクトルはビットのベクトルを指し、「▲」で表されるベクトルは８−ＦＳＫシンボルのベクトルを指す。ベクトルに対する添字は、ベクトルに対して実施された機能を表すためにさらに与えられているものである。例えば、添字「Ｓ」は、関連するベクトルのデータ・ビットにストップ・ビットが追加されたことを示し、「Ｃ」は、ＣＲＣが実施されたことを示し、「Ｆ」は、フラッシュ・ビットが
追加されたことを示し、「Ｒ」は、１つまたは複数の反復が実施されたことを示す。
【００２０】
例示的ＤＣＰ３００を参照すると、ステップ３０４で３４ビットのデータ√にストップ・ビットを追加し、結果として３５ビットのデータ√Ｓが得られる。この後、ステップ３０６で、生成多項式
ｇ（ｘ）＝１＋ｘ＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ１１＋ｘ１２
を使用して１２ビットＣＲＣを実施し、４７ビット・ブロック√ＳＣを生成する。
【００２１】
４メモリ素子を備える畳込みエンコーダを使用するので、畳込みエンコーダが既知の状態で終了することを可能にするように、４つのフラッシュ・ビット０を付加することが必要である。ステップ３０８で、この４つのフラッシュ・ビットを４７ビット・ブロック√ＳＣに付加し、長さ５１のブロック√ＳＣＦを得る。ステップ３１０では、ブロック√ＳＣＦがレート１／３畳み込みエンコーダを通過する。エンコーダは本質的に、８−ＦＳＫマッピングを使用してビットをシンボルに変換する。例示的ＤＣＰ３００では、１シンボル当り３ビットのマッピングが存在するが、１／３コーディングも行われるので、各ビットは、８−ＦＳＫマッングの後に最終的には１シンボルで表され、したがって結果として５１シンボル▲が得られる。
【００２２】
ＤＣＰでの次の要件は、メッセージ・ブロックの複数の例を作成することを可能にする時間ダイバーシティの要件である。時間ダイバーシティを作成するために、ステップ３１２で、ステップ３１０の５１シンボルを５回反復し、２５５シンボル▲Ｒを得る。ステップ３１４で、単一シンボルを追加し、２５６シンボル長ベクトル▲ＲＳを生成する。ステップ３１６では、インターリーバ８×３２ブロックを使用して、長さ２５６のベクトル▲ＲＳＩを得る。８×３２時間インターリーブ・ブロックは、シンボルのスクランブル化を実現し、デコリレーション（ｄｅ−ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）、フェージング、およびその他の類似の問題を克服する助けになる。本質的に、時間インターリーブは、信号を並び換えることによってメッセージをスクランブル化する。次のステップは、周波数ダイバーシティの適用である。
【００２３】
周波数ダイバーシティにより、反復されるブロック間の区別を実現しながら、メッセージ・ブロックを首尾よく送達する機会を改善することが可能となる。周波数ダイバーシティを作成するために、長さ２５６のベクトル▲ＲＳＩを任意の数のバーストに対して反復することが可能である。▲ＲＳＩを反復するバーストの数Ｎは柔軟である。各反復によりダイバーシティ利得が得られ、したがって性能が改善される。各反復はサポートされるデータ速度も低下させるが、この低下は、所望の範囲および性能を達成するために実際に必要である。本発明の１実施形態では、ステップ３１８で３のＮ値を選ぶ。このＮバースト・フレームが基本データ単位を生成する。ＦＨシステムでは、各バーストが異なる周波数に対するものであるので、周波数ダイバーシティが達成される。このデータ単位を、音声などの他のＦＨストリームに挿入することが可能である。
【００２４】
本発明の次の態様は、基本データ単位の、完全なデータ伝送プロトコルへの拡張である。図４Ａを参照しながら、この準拠工程の詳細について説明する。
ある応用例では、ショート・メッセージの送信により、ＦＣＣ規制の要件の結果として生じる、ある問題が生じる。その要件とは、具体的には、スペクトラム拡散内のあらゆる周波数を均等に分布し、使用するという要件である。９００ＭＨｚ  ＩＳＭ帯のある応用例での各ホップ・セットは、５０個の周波数またはチャネルを含む。ＦＣＣ規則により、伝送が少なくとも、５０個の各周波数を一様に使用することが求められる。電力を過剰に消耗しない仕方でモバイル装置を同期する目的で、ホップ・セット内の５０個の周波数のうち６個が、コール・セットアップを達成するためにすべての伝送の最初に送信される。図４Ａを参照すると、周波数が、プリアンブル４０２および同期符号４０４として固定パ
ターンで送信される。音声またはデータ・トラフィックの間、こうした固定パターン周波数の選択が、擬似乱数発生器によってデエンファシスされ、その結果全体の周波数分布が一様のままとなる。例えば、音声伝送では、すべての周波数を一様に使用するために、伝送の大多数を通してデエンファシスされる６個の周波数が存在する。長い伝送は、実際に周波数の使用の平衡を取る際に重要である。しかし、データでは、メッセージは短くなる可能性があり、それに対応して伝送が短くなる可能性がある。その場合、それによって周波数の使用の平衡を取る能力が限定される。解決策は、固定の伝送長を実施するような形でのデータ・メッセージの埋込みおよび／または反復を通して得られる。
【００２５】
テキストなどのショート・メッセージでは、典型的なメッセージが周波数の使用の平衡を大幅に歪める機会が十分に存在する。例えば、典型的なメッセージ長である２０個の文字のメッセージを考慮する。前述のように、各ＤＣＰフレームは４．２５文字を保持することが可能である。したがって２０文字のメッセージでは、５個のＤＣＰフレームが必要となる。ＤＣＰフレームは３ホップで送信されるので、こうした５個のＤＣＰフレームでは、１５個の周波数ホップが必要となる。同期する目的で、典型的なメッセージはホップ・セット内で５０個の周波数を使用する。これにより、５０個の周波数の使用の平衡を取ることが不可能となることが示唆される。
【００２６】
一般に、周波数分布の平衡を取ろうと努力する際には、伝送のトラフィック部分の間に、６個のプリアンブルおよび同期符号の周波数の選択の、擬似乱数発生器によるデエンファシスがあり、その結果、それらの周波数がメッセージを送信するのに使用される周波数の１つとして選択される可能性は低くなる。言い換えれば、メッセージに関して使用される５０個の周波数のうちの合計６個の各プリアンブルおよび同期符号が、まさに１回で送信される。メッセージからの残りの４４個の周波数は、そのようなデエンファシスなしに平均１５／４４＝０．３４回ごとに送信される。したがって、周波数の平衡を取る機会がなくなる。
【００２７】
この周波数平衡の問題は、図４Ａを参照しながら例示および説明するように、本発明によって対処される。図示するように、任意のメッセージが、実際のメッセージ長の如何に関わらず、１９個のＤＣＰフレームに拡張される。言い換えれば、各メッセージが５７個の周波数（１９ＤＣＰ＊１ＤＣＰ当り３周波数ホップ）に配置される。実際、各メッセージが、４．２５＊１９＝８０．７５文字のメッセージに拡張される。３個の周波数のプリアンブル４０２と、やはり３個の周波数の同期符号４０４とが、トラフィック中のその選択の際にデエンファシスされる。トラフィック周波数では、典型的な５０個の周波数メッセージの残りの４４個の周波数よりも、選択される確率が低い。デエンファシス量は、周波数が平均何回使用されるかを見ることによってわかる。メッセージを送信するための擬似乱数発生器によるトラフィック中の周波数の選択についての確率は、以下のように表現することが可能である。
Pr( 選択fi) ＝｛0.0456、fiがプリアンブルまたは同期周波数である場合
0.02211、fiがプリアンブルまたは同期周波数でない場合
伝送の間、修正後メッセージ内には、６個のプリアンブルおよび同期バーストと５７個のトラフィック・バーストで合計６３個のバーストが存在する。トラフィック周波数に関する上式で表される重み付けでは、ホップ・セット中の５０個の各チャネルが使用される。平均使用量は、６３／５０＝１．２６回となり、その結果、周波数使用の平衡が取られる。
【００２８】
十分短いメッセージでは、図４Ｂに示すように、単にゼロを埋め込むのではなく、追加メッセージの反復のために必要な埋込みを使用することが有益である。メッセージを反復
するとき、各ＤＣＰフレーム上にＣＲＣを使用して、その反復が正しく復号化されるか否かを判定することが可能である。図４Ｂの伝送信号４１０は、３個のバースト・プリアンブル４０２、３個のバースト同期符号４０４、同一の反復であるテキスト・メッセージ・ブロック４０６，４１０，４１２、および埋込み４１４を含む。図示するように、信号の１９個のＤＣＰフレームを使用して、終わりをゼロの埋込みにして、可能な限りテキスト・メッセージを反復する。
【００２９】
先に説明したように、本発明の１実施形態で選択したデータ反復のためのバースト数は３である。したがって、メッセージ４０６はメッセージ４１０および４１２として反復される。本発明のこのＤＣＰ実装の結果として、信頼性の高いメッセージ・データのブロックの伝送が得られる。
【００３０】
本発明のＤＣＰの利点を、例示的シミュレーションの結果でさらに示す。シミュレーションに関する環境は、モバイル・ユニット速度３ＭＰＨを使用するレイリー・フェージング・チャネルであった。各周波数ホップに対するフェージングを独立に行った。受信機は、８個のＦＳＫ周波数それぞれのための整合フィルタのバンクを使用し、各シンボル間隔の間に、１組の８個の複素数統計値を生成した。１つのホップ内で反復され、次いで異なるホップに対して反復されたシンボルに対応するこの統計値の組を、２乗結合した。
【００３１】
次いで、こうしてシンボルの統計値の結合をビタビ・デコーダに入力した。デコーダは、ブランチ・メトリックの２乗結合を使用して、経路メトリックを形成した。
前述の環境では、発信側モバイルの個人識別表示（ＰＩＤ）の受信に関して以下の結果が得られた。シミュレーションでの指針の１つは、ＰＩＤの何らかのビットにエラーがある場合、全体のＰＩＤが拒絶されるというものであった。ＥＳがシンボル・エネルギーを表し、Ｎ０がノイズ・スペクトル密度を表すとすると、３ｄＢの非常に低いＥＳ／Ｎ０について、時間の９９％でＰＩＤを受信することが観測された。６ｄＢでは、時間の９９．９％超でＰＩＤが受信される。本発明の利点および動作をさらに例示するため、本発明のＤＣＰ設計を使用して、先に説明したシミュレーション環境で様々な文字長のメッセージの伝送を評価する。
【００３２】
具体的には、長さ１７、３４、５１、および６８文字のメッセージについて、メッセージ全体が正しく復号化されない確率を考慮する。ここでは、メッセージ全体が時間の９９％超で正確に受信されるＥＳ／Ｎ０の値をメトリックとして使用する。
【００３３】
上記で説明したように、本発明の１実施形態は、メッセージを伝送するために、１ＤＣＰ当り４．２５文字を有する１９個のＤＣＰフレームを使用する。したがって、１７文字のメッセージは４個のＤＣＰ（１７／４．２５）を必要とし、１９ＤＣＰメッセージ長内で４回送信される。１７文字のメッセージは、約−１ｄＢのＥＳ／Ｎ０を必要とし、これはプリアンブルおよび同期符号が正しく受信される点よりもずっと低い値である。３４文字のメッセージは２回送信され、約２ｄＢのＥＳ／Ｎ０を必要とするが、これでもプリアンブルおよび同期符号が高い信頼性で受信されるレベルよりも依然として低い。一般に、テキスト・メッセージの大部分は、ＳＮＲが２ｄＢの、この３４文字の範囲内となる。
【００３４】
より長い５１および６８文字のメッセージは、１９ＤＣＰメッセージ長の間に１回だけ送信される。これらは、６ｄＢから７ｄＢの間のＥＳ／Ｎ０値を必要とし、この値はおよそ、プリアンブルおよび同期符号が高い信頼性で受信される点である。４ｄＢのＥＳ／Ｎ０であっても、メッセージは、時間の９０％超で正しく復号化される。
【００３５】
この結果から、テキスト・メッセージ交換での制限因子が非常に低いＥＳ／Ｎ０値でのプリアンブルおよび同期符号の検出となるように十分高い、非常に高い信頼性でメッセー
ジが検出されることがさらに実証される。
【００３６】
すべての点に関して限定的ではなく例示的なものとして意図される特定の実施形態に関連して本発明を説明した。本発明の範囲から逸脱することなく、本発明に関係する代替実施形態が当業者には明らかとなるであろう。
【００３７】
以上より、本発明が前述の目的のすべてと、このシステムおよび方法にとって明らかであり、固有である他の利点とを含むように良く適合されることがわかるであろう。ある特徴およびサブコンビネーションが有用であり、他の特徴およびサブコンビネーションを参照することなく利用することが可能であることは理解されるであろう。このことは特許請求の範囲で企図され、特許請求の範囲内にある。
【００３８】
なお、本明細書中の「√」、「Ｓ＾」、「▲」という記号は、国際出願の英文明細書中ではそれぞれ
【００３９】
【表１】
2006519555.tif 000003
であったが、便宜的に上記記号で表した。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】本発明を実施することが可能な例示的ワイヤレス通信システムのブロック図。
【図１Ｂ】トーク・アラウンド・モードで、ネットワークの外部で直接通信しているリモート・ユニットを示すブロック図。
【図２】本発明による例示的リモート・ユニットの電気的ブロック図。
【図３】基本周波数ホップ・データ・フレームを実施する代表的デジタル・チャネル手順のブロック図。
【図４Ａ】ゼロでの埋込みがあるが、メッセージの反復がない完全なデータ伝送プロトコルのフレームの図。
【図４Ｂ】ゼロでの埋込みとメッセージの反復とが存在するデジタル・チャネル手順の伝送信号中のフレームを示す、本発明の改良型シナリオの図。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2006519555.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2006519555.tif 000009
【国際調査報告】
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