(57)【要約】１つかまたはそれ以上のブロードバンド通信チャンネルを伝送媒体を介して効率的に伝達するためのシステムおよび方法。通信は、入力ディジタルビットストリームを複数のＴＦＢパケットを含む時間周波数有界（ＴＦＢ）情報ストリームに変換することによってなされる。この変換は、複数のＴＦＢ基本関数を使用することによってなされる。そして、ＴＦＢ情報ストリームは、伝送媒体を介して送信される。より詳細には、１つかまたはそれ以上の入力チャンネルで伝送されるディジタルビットストリームは、２進の「オン」ビットおよび「オフ」ビットの形態を有する。これらのディジタルビットは、組み合わせられてＴＦＢパケットを構成する複数のＴＦＢ波形成分に変換される。変換処理は、それぞれの入力ディジタルビットをＴＦＢ関数からなるグループの中の対応する１つにマッピングし、それによって、ｎ個のビットからなる第１のグループは、第１のＴＦＢ関数にマッピングされ、第２のグループは、第２のＴＦＢ関数にマッピングされ、Ｎ番目のＴＦＢ関数に到達するまで以下同様にマッピングされ、そして、処理サイクルは、第１のＴＦＢ関数に戻る。いずれにせよ、グループに含まれるビットの値または状態は、対応するＴＦＢ関数のための対応する重み係数によって表現される。重み付けがなされると、それぞれのＴＦＢ関数は、対応するＴＦＢ波形成分の送信を指示する。それぞれの波形成分は、実質的に、周波数領域および時間領域の両方における値の範囲内に閉じ込められる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間周波数有界関数が、滑らかな関数であり、時間領域および周波数領域の両方において限られた範囲を有し、その限られた範囲を越えれば、関数と任意の多項式との積の振幅は、無視することができ、あるいは、予め定められたしきい値よりも少なくとも小さい、時間周波数有界関数パケットを伝送媒体を介して送信することによってディジタルデータスループットを増加させるためのシステムであって、
システムが、送信機を備え、前記送信機が、
１つかまたはそれ以上のディジタル回線上におけるディジタル情報の入力ストリームを受信するためのディジタル受信機構であり、ディジタル情報が、「０」および「１」からなるバイナリービット形式を有する、前記ディジタル受信機構と、
ディジタル情報を用いてそれぞれの重み係数を生成するための重み付け機構と、
複数の時間周波数有界関数を生成するように構成された信号生成機構と、
重み付け機構によって生成された重み係数を対応する時間周波数有界関数に適用し、その後に、重み付けされた時間周波数有界関数の和をとり、それによって、対応する複数の時間周波数有界パケットを生成するための信号生成機構に結合されたマッピング機構であり、前記複数の時間周波数有界パケットが、時間周波数有界情報ストリームを構成する、前記マッピング機構と、
複数の時間周波数有界パケットを伝送媒体を介して送信するための送信機構と、
を備えたシステム。
【請求項２】
受信機構が、入力ストリームをバッファに格納するための手段と、ビットをグループに分けるための手段とを備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
システムが、グループ内のビットの数を動的に決定するように構成された、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
ビットをグループに分けるための手段が、グループを満たすほど十分なデータが情報の入力ストリームに存在しない場合、１つかまたはそれ以上のパディングビットを付加するように構成された、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
誤り訂正ビットをビットグループに付加するように構成された誤り訂正機構を備えた、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
システムが、誤り訂正ビットの数を動的に定義するように構成された、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
重み付けされた時間周波数有界関数の和を搬送周波数によって変調するための変調器を備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
誤り訂正機構が、伝送品質および／または伝送媒体に関する情報を、伝送媒体の影響に応じて誤り訂正アルゴリズムを最適化するための入力において受信するように構成された、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
重み付け機構が、伝送品質および／または伝送媒体に関する情報を、伝送媒体の状態を与えて重み生成を最適化するための入力において受信するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
送信機構が、時間周波数有界パケットをパケットが組み立てられた順序で送信するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
送信機構が、時間周波数有界パケットを時間的に一定の間隔を置いて送信するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
送信機構が、時間周波数有界パケットを不連続ストリームとして送信するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
信号生成機構が、時間周波数有界関数の複数のディジタル表現を生成する機能を備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
伝送媒体が、ツイストワイヤペア、同軸ケーブル、光ケーブル、衛星リンク、および、無線リンクのいずれかを使用する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
伝送媒体に送信された時間周波数有界パケットの形で入力情報ストリームを受信するための受信機をさらに備え、前記受信機が、フロントエンドと、ディジタル情報を抽出するための復号器と、１つかまたはそれ以上の出力バイナリーデータビットストリームを生成するための生成機構とを備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
フロントエンドが、入力情報ストリームをサンプリングされたビットストリームに変換するためのディジタル／アナログ変換器を備えた、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
復号器が、サンプリングされた入力情報ストリームの送信中の信号歪みを補正し、かつ、補正を管理するパラメータを決定するための補償器を備えた、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
送信機の誤り訂正機構が、受信機の補償器からパラメータを受信するように構成された、請求項８又は１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１９】
送信機の重み付け機構が、受信機の補償器からパラメータを受信するように構成された、請求項９又は１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
復号器が、時間周波数有界パケットを復調するための復調器を備えた、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２１】
復号器が、複数の時間周波数有界関数を生成する機能を備えた信号生成機構を備えた、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２２】
復号器が、組の中の関数ごとに重み係数を決定するために、受信された情報ストリームを一組の時間周波数有界関数と照合するための照合機構を備えた、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
照合機構において使用される時間周波数有界関数が、マッピング機構において使用される時間周波数有界関数とは異なる、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
復号器が、伝送媒体によっておよび／または伝送媒体において生成された雑音に関する情報を評価するための評価機構を備えた、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２５】
受信機の信号生成機構が、生成される時間周波数有界関数を改善するために、評価機構の情報を受信および使用するように構成された、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
送信機の信号生成機構が、生成される時間周波数有界関数を改善するために、評価機構の情報を受信および使用するように構成された、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２７】
生成機構が、誤り訂正を１つかまたはそれ以上の出力データストリームに施すための誤り訂正機構を備えた、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２８】
生成機構が、復号化されたビットのためのバッファを備えた、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２９】
生成機構が、ビットを連結し、および／または、ビットを外部装置が利用できるものにするための機構を備えた、請求項１５に記載のシステム。
【請求項３０】
復号器の少なくとも一部分が、汎用コンピュータ、ディジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）、または、ＦＰＧＡのようなプログラマブルコンピュータ機構において動作するソフトウェアによって実施された、請求項１５に記載のシステム。
【請求項３１】
照合機構が、１つかまたはそれ以上の特定用途向け集積回路チップ（ＡＳＩＣ）によって実施された、請求項１５に記載のシステム。
【請求項３２】
時間周波数有界関数の少なくとも１つが、直交時間周波数有界関数のサブクラスから選択された、請求項１または１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３３】
時間周波数有界関数の少なくとも１つが、エルミート−ガウス関数(Hermite-Gauss)のサブクラスから選択された、請求項１または１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３４】
請求項１に記載のシステムにおいて使用するための送信機。
【請求項３５】
請求項１４に記載のシステムにおいて使用するための受信機。
【請求項３６】
時間周波数有界関数が、滑らかな関数であり、時間領域および周波数領域の両方において限られた範囲を有し、その限られた範囲を越えれば、関数と任意の多項式との積の振幅は、無視することができ、あるいは、予め定められたしきい値よりも少なくとも小さい、時間周波数有界関数パケットを伝送媒体を介して送信することによってディジタルデータスループットを効果的に増加させるための方法であって、
「０」および「１」からなるバイナリービット形式を有するディジタル情報の入力ストリームを受信するステップと、
ディジタル情報を用いて重み係数のシーケンスを生成するステップと、
複数の時間周波数有界関数を生成するステップと、
重み係数を複数の時間周波数有界関数に適用するステップと、
重み付けされた時間周波数有界関数の和をとり、それによって、対応する複数の時間周波数有界パケットを生成するステップであり、前記複数の時間周波数有界パケットが、時間周波数有界情報ストリームを構成する、前記生成するステップと、
複数の時間周波数有界パケットを伝送媒体を介して送信するステップと、
を備えた方法。
【請求項３７】
入力ストリームを受信するステップが、入力ストリームをバッファに格納し、ビットをグループに分けることを備えた、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
グループ内のビットの数が、動的に定義される、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
グループを満たすほど十分なデータが入力シーケンスに存在しない場合、１つかまたはそれ以上のパディングビットが、付加される請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
入力ストリームを受信するステップの後に、誤り訂正ビットが、グループに付加される、請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
誤り訂正ビットの数が動的に定義される、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
重み付けされた時間周波数有界関数の和をとるステップの後に、重み付けされた時間周波数有界関数の和が、搬送周波数によって変調される、請求項３６に記載の方法。
【請求項４３】
誤り訂正ビットを付加するステップが、伝送媒体の効率のために最適化される、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
重み係数を生成するステップが、伝送媒体の効率のために最適化される、請求項３６に記載の方法。
【請求項４５】
時間周波数有界パケットが、パケットが組み立てられた順序で送信される、請求項３６に記載の方法。
【請求項４６】
時間周波数有界パケットが、時間的に一定の間隔を置いて送信される、請求項３６に記載の方法。
【請求項４７】
時間周波数有界パケットが、不連続ストリームとして送信される、請求項３６に記載の方法。
【請求項４８】
時間周波数有界関数が、ディジタル領域における表現として生成される、請求項３６に記載の方法。
【請求項４９】
伝送媒体が、ツイストワイヤペア、同軸ケーブル、光ケーブル、衛星リンク、および、無線リンクのいずれかを使用する、請求項３６に記載の方法。
【請求項５０】
伝送媒体に送信された時間周波数有界パケットの形で入力情報ストリームを受信するステップと、入力情報ストリームを１つかまたはそれ以上の時間周波数有界関数に復調するステップと、１つかまたはそれ以上の出力バイナリーデータビットストリームを生成するステップとをさらに備えた、請求項３６に記載の方法。
【請求項５１】
入力情報ストリームを受信するステップが、入力情報ストリームをサンプリングされたビットストリームに変換することを備えた、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
入力情報ストリームを受信するステップが、入力情報ストリームの送信中の信号歪みを補正し、かつ、補正を管理するパラメータを決定することを備えた、請求項５０に記載の方法。
【請求項５３】
誤り訂正ビットを付加するステップが、入力情報ストリームを補正するステップにおいて決定された補正を管理するパラメータを使用する、請求項４３又は５２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５４】
重み係数を生成するステップが、入力情報ストリームを補正するステップにおいて決定された補正を管理するパラメータを使用する、請求項４４又は５２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５５】
復号化するステップが、時間周波数有界パケットを復調することを備えた、請求項５０に記載の方法。
【請求項５６】
復号化するステップが、複数の時間周波数有界関数を生成することを備えた、請求項５０に記載の方法。
【請求項５７】
復号化するステップが、組の中の関数ごとに重み係数を決定するために、受信された情報ストリームを一組の時間周波数有界関数と照合することを備えた、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
照合に使用される時間周波数有界関数が、マッピングに使用される時間周波数有界関数とは異なる、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
復号化するステップが、伝送媒体によっておよび／または伝送媒体において生成された雑音に関する情報を評価することを備えた、請求項５０に記載の方法。
【請求項６０】
伝送媒体によって生成された雑音に関する情報が、照合ステップで使用される時間周波数有界関数を改善するために使用される、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
伝送媒体によって生成された雑音に関する情報が、マッピングステップで使用される時間周波数有界関数を改善するために使用される、請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】
１つかまたはそれ以上の出力データストリームを生成するステップが、誤り訂正を施すことを備えた、請求項５０に記載の方法。
【請求項６３】
１つかまたはそれ以上の出力データストリームを生成するステップが、復号化されたビットをバッファに格納することを備えた、請求項５０に記載の方法。
【請求項６４】
１つかまたはそれ以上の出力データストリームを生成するステップが、ビットを連結し、および／または、ビットを外部装置が利用できるものにすることを備えた、請求項５０に記載の方法。
【請求項６５】
受信された情報ストリームを時間周波数有界関数に復号化するステップが、少なくとも部分的に、汎用コンピュータ、ディジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）、または、ＦＰＧＡのようなプログラマブルコンピュータ機構において動作するソフトウェアによって実施される、請求項５０に記載の方法。
【請求項６６】
受信された情報ストリームを時間周波数有界関数に復号化するステップが、少なくとも部分的に、１つかまたはそれ以上の特定用途向け集積回路チップ（ＡＳＩＣ）によって実施される、請求項５０に記載の方法。
【請求項６７】
時間周波数有界関数の少なくとも１つが、直交時間周波数有界関数のサブクラスから選択された、請求項３６または５０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６８】
時間周波数有界関数の少なくとも１つが、エルミート−ガウス関数のサブクラスから選択された請求項３６または５０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル通信技術に関し、より詳細には、時間周波数有界基本関数(Time-and-Frequency-Bounded base functions)を使用することによって伝送媒体の実効データスループットを増大させるためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
普通の古い電話サービスを表現して一般的には「ＰＯＴＳ」と呼ばれる従来の電話サービスは、銅線のツイストペアを用いて、遠隔に存在する電話を電話会社の中央局に接続する。従来の電話サービスは、アナログ信号伝送を用いて音声情報を他の電話ユーザと交換するのを可能にするために作り出された。より詳細には、ＰＯＴＳ電話機は、加工されていないアナログ信号である音響信号を取り込み、そして、銅対線を介して送信するために、それを、音量（信号振幅）および音高（周波数）の点で電気的に等価なものに変換する。
【０００３】
技術が進歩するにつれて、遠隔に存在する２つのコンピュータデバイス間でディジタルデータを交換することが、すぐに、必要となった。電話網（加入者回線）は、ディジタルではなくアナログ信号伝送に適合させたものであるが、それにもかかわらず、ディジタル信号をアナログ信号として符号化し、アナログ信号を銅対線を介して送信し、そして、遠隔の場所において、元々のディジタル信号を取り出すために、アナログ信号を復号化することによって、ディジタルデータを一方の場所から他方の場所へ伝達することができた。これらの符号化ステップおよび復号化ステップは、典型的には、コンピュータモデムによって実行される。
【０００４】
従来のアナログ音声伝送は、銅線で利用可能な帯域幅のわずかな部分しか使用しないという事実のために、いわゆる音声チャンネルを用いて通信するコンピュータモデムによって送信できるデータの最大量は、約５６Ｋｂｐｓである。コンピュータモデムのデータを交換する能力は、電話会社がＰＯＴＳユーザ間の通信の帯域幅を約４ｋＨｚに制限するという事実によって制約される。
【０００５】
ディジタル加入者線（ＤＳＬ）は、周波数に対する制約が極めて緩やかな通信技術である。典型的には、約２５ｋＨｚ〜１１００ｋＨｚの範囲にある周波数が、ＤＳＬモデム間でデータを送信するのに使用される。これは、電線をデータ伝送と音声通信とに同時使用するのを可能にする。データ通信に利用することのできるより大きな帯域幅は、音声チャンネルしか利用できなかった従来に可能であったデータ転送速度よりもはるかに大きなデータ転送速度をもたらす。従来のモデムとは対照的に、ＤＳＬモデムが、市内線の両端に、すなわち、１つは加入者の敷地に、そして、もう１つは電話会社の中央局に存在しなければならないことに注意されたい。
【０００６】
現在、ＤＳＬは、通常の電話回線を介して家または事務所に高帯域幅通信リンクを提供するのに使用される。しかしながら、理論的なＤＳＬ帯域幅は、従来の５６Ｋモデム技術に比較すれば、大きいが、１つかまたはそれ以上の考慮すべき現実問題が、実際に達成される帯域幅を大きく制限し、極めて小さな値にすることがある。例えば、家または会社が、電話会社の中央局のすぐ近くに存在すれば、例えば、半マイル以下の距離に存在すれば、顧客は、データを理論的には８．４４８メガビット／秒の速度であるが最大で６．１メガビット／秒の速度で受信することができるかもしれず、動画ビデオ、オーディオ、および、それどころか、３次元効果を連続送信することができる。米国でのより典型的な条件下においては、個々のＤＳＬ接続は、１．５４４Ｍｂｐｓから５１２Ｋｂｐｓまでのダウンストリームおよび約１２８Ｋｂｐｓのアップストリームを提供する。
【０００７】
リピータを備えていないＤＳＬの最大範囲は、１８，０００フィート（５．５キロメーター）である。距離が、電話会社の中央局へ向かって減少するにつれて、達成可能なデータ転送速度は、増加する。もう１つの要因は、銅線のゲージである。より大きな２４ゲージ電線は、２６ゲージ電線よりも遠くまで同じデータ転送速度を備える。５．５キロメーターの範囲を越えると、電話会社が、１つかまたはそれ以上の光ファイバーケーブルを介して中央局市内線を延長し、それによって、接続における銅線の長さを効果的に減少させていれば、ＤＳＬサービスは、可能である。
【０００８】
いくつかの変調技術が、様々な種類のＤＳＬによって使用されているが、これらは、国際電気通信連合（ＩＴＵ）によって規格化されている。様々なＤＳＬモデムメーカーは、離散マルチトーン技術（ＤＭＴ）かまたはキャリアレス振幅位相変調（ＣＡＰ）のいずれかを使用している。
【０００９】
米国においては、いくつかの電話会社は、現在、ＤＳＬサービスを提供している。しかしながら、残念なことに、多くの消費者は中央局からあまりにも遠く離れた場所に存在するという事実、および、拡張加入者線路を光ファイバーケーブルを介して敷設するコストが極めて高いという事実のために、それらの消費者は、提供されるこれらのサービスをうまく利用することができない。この問題は、とりわけ、広大な地域に住居がほとんど存在せずかつ最寄りの中央局が何マイルも離れている外環状の郊外および農村地帯においてよく見られることである。
【００１０】
ＤＳＬのもう１つの欠点は、多くの場合、電話会社によって約束されたことと実際に達成されることとの間の大きなギャップである。多くの消費者は、高い料金を払ってより高価なＤＳＬに買い換えても、期待したよりも低いデータ転送速度および不安定な特性に失望するだけであった。
【００１１】
上述した考慮すべき問題に対しては、高帯域幅情報を従来の電話回線を介して送信するための改善された技術が、必要とされている。
【００１２】
通信されるべきデータは、２進数で表現される。システムの送信機と受信機とを接続する伝送媒体は、信号を転送することができ、それは、通信装置のその他の対間の信号（クロストーク）を含む環境によって妨害されることがある。また、伝送媒体に挿入される信号の電力に対する（規制上の）制約が、存在することがある。送信機は、信号を生成し、符号化された入力シーケンスに等価な信号によって伝送線路を駆動する。受信機は、信号を受信し、その信号を出力シーケンスに変換し、その出力シーケンスは、誤りが発生しなければ、入力シーケンスのコピーである。組み合わせられた送信装置および受信装置は、較正することができ、それらの装置が伝送媒体において発生するある種の歪みをお互いに補償するための手段を提供する。また、システムは、送信された信号を受信して出力シーケンスに変換するのに適した遠隔クロックを受信機が生成できることを保証しなければならない。
【特許文献１】米国特許第３，３８４，７１５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した欠点に鑑みて、本発明の主たる目的は、有線伝送媒体、無線伝送リンク、衛星リンク、場合によっては、光ファイバー通信ネットワークのいずれかを含んでもよい通信リンクの実効ディジタルデータスループットを増大させるための技術を提供することである。
【００１４】
より詳細には、本発明の目的は、通信リンクの実効容量を改善するシステムおよび方法を提供することである。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、通信リンクにおける干渉に対して、現在のシステムおよび方法よりもロバストなシステムおよび方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
簡単に述べれば、本発明のこれらのおよびその他の目的は、システムおよび方法の形態で達成され、そのシステムおよび方法によれば、データスループットは、入力ビットストリームを１つかまたはそれ以上の時間周波数有界（ＴＦＢ）パケットに変換することによって改善され、そのパケットのそれぞれは、複数のＴＦＢ波形成分を含む。この変換は、入力ビットを一組のＴＦＢ関数にマッピングすることによってなされ、それによって、関数の組に存在するそれぞれのＴＦＢ関数は、対応するビットの値または状態に対応する固有の重み係数を与えられる。重み付けされた複数のＴＦＢ関数は、結合され、ＴＦＢパケットが、生成される。そして、これらのＴＦＢパケットは、ＴＦＢ情報ストリームとして結合され、そのＴＦＢ情報ストリームは、通信リンクを介して送信される。
【００１７】
時間周波数有界（ＴＦＢ）関数は、以下の特性を有する関数である。
−このクラスにおけるそれぞれの関数ｆは、滑らかである。
−このクラスにおけるそれぞれの関数ｆに対して、また、任意の多項式ｐ（ｔ）に対して、任意のε＞０を与えれば、｜ｔ｜＞Ｔの場合、｜ｆ（ｔ）ｐ（ｔ）｜＜εとなるようなＴが、存在する。すなわち、このクラスにおけるそれぞれの関数は、時間領域において限られた範囲を有し、その範囲を越えると、関数と任意の多項式との積の振幅は、無視することができ、あるいは、予め定められたしきい値εよりも少なくとも小さい。
−関数ｆのフーリエ変換Ｆ（ω）に対して、また、任意の多項式ｐ（ω）に対して、ε＞０を与えれば、｜ω｜＞Ωの場合、｜Ｆ（ω）ｐ（ω）｜＜εとなるようなΩが、存在する。すなわち、このクラスにおけるそれぞれの関数は、周波数領域において限られた範囲を有し、その範囲を越えると、関数と任意の多項式との積の振幅は、無視することができ、あるいは、予め定められたしきい値εよりも少なくとも小さい。
【００１８】
時間および周波数の閉じ込めというこの独特なこれまでに利用されなかった特性は、とりわけ、単一伝送媒体または単一チャンネルを用いて通信リンクのすべてまたは一部分を提供することが望まれる状況において有益である。
【００１９】
例えば、いくつかの最適化されたＴＦＢ波形を与えれば、それらが占有する周波数帯域の幅は、それらの時間変数を増減することによって、設定することができる。このようにして、任意の幅を有する可変の数の周波数帯域を使用することができる。したがって、それらの時間変数を増減することによって、ＴＦＢ波形を最適化して比較的に狭い周波数帯域を占有することによって、利用可能な帯域幅をより効率的に使用することができ、かつ、ＲＦ干渉源の影響が、干渉源の小さな周波数帯域に制限され、全体としての通信リンクにほとんど影響を与えない。
【００２０】
ＴＦＢ関数のとりわけ適切なサブクラスは、直交ＴＦＢ関数である。このサブクラスからは、エルミート−ガウス関数(Hermite-Gauss functions)が、好ましい実施形態である。エルミート−ガウス関数そのものを用いたシステムは、米国特許第３，３８４，７１５号から知られることに注意されたい。
【００２１】
本発明のさらなる実施形態によれば、入力ビットは、２進の「オン」ビットおよび「オフ」ビットの形態で１つかまたはそれ以上の入力チャンネルによって搬送されるディジタルビットストリーム（入力シーケンス）を構成する。基本関数と呼ばれる好ましくは一次独立のＴＦＢ関数の集合が、与えられると、データは、データ表現からのビットを基本関数の少なくとも近似値にマッピングすることによって、符号化される。入力シーケンスは、ブロック単位で符号化される。以下においては、これらのブロックは、ＴＦＢブロックと呼ばれる。ＴＦＢブロックは、異なるＮ個の基本関数から組み立てられ、Ｎは、符号化に使用される関数の数である（ここで使用される場合、Ｎは、正の整数である）。例えば、このマッピング処理は、第１の入力ビットを第１のＴＦＢ関数にマッピングし、第２の入力ビットを第２のＴＦＢ関数にマッピングし、Ｎ番目のＴＦＢ関数に到達するまで以下同様にマッピングされることによって、実施され、そして、処理サイクルは、第１のＴＦＢ関数に戻る。１つのビットを１つのＴＦＢ関数にマッピングすることは、ただ単に説明のためのものであり、実際には、複数のビットが、単一ＴＦＢ関数にマッピングされてもよいことに注意されたい。好ましくは、ビットの入力ストリームは、符号化される前に、バッファに格納される。
【００２２】
さらなる実施形態においては、ビットは、長さＭのグループに分けられ、ここで、Ｍは、誤り訂正に必要とされるビットの数に依存し、（Ｎ−Ｍ）個のビットが、この誤り訂正のために付加される。そして、まだ符号化されていない入力シーケンスの第１のＭ個のビット、および、（Ｎ−Ｍ）個の誤り訂正ビットが、異なるＮ個の基本関数にマッピングされる。ＭおよびＮの両方は、場合によってはブロックごとに、動的に定義されてもよいことに注意されたい。この符号化は、無限に反復されてもよい。ブロックを満たすほど十分なデータが入力シーケンスに存在しない場合、好ましくは、パディングビットが、生成される。
【００２３】
例えば、マッピングは、送信後の復号器における再構成が、確率Ｐで入力シーケンスをもたらすように、選択された一組のＴＦＢ関数からのｉ番目の関数を、ｉ番目のビット＝０である場合には、第１の重み係数、例えば、−１と乗算し、あるいは、ｉ番目のビット＝１である場合には、異なる第２の重み係数、例えば、＋１と乗算し、それに続いて、すべてのすなわちＮ個の重み付けされた関数の和をとってＴＦＢブロックを形成することによって達成される。重み係数は、決して−１および＋１に限定されるものではなく、用途またはシステムの要件に適合するように自由に選択されてもよい。それぞれの重み付けされたＴＦＢ関数は、送信されるべきＴＦＢ波形の成分を構成する。それぞれの重み付けされたＴＦＢ関数は、対応する一組の周波数成分を有し、かつ、対応する時間長だけ存続する。
【００２４】
例えば、予め定められたＴＦＢ関数は、すべてが、実質的に同じ時間長を指示してもよいが、これは、必要条件ではない。例えば、第２の予め定められたＴＦＢ関数と異なる時間長を有する第１の予め定められたＴＦＢ関数が、使用されてもよい。
【００２５】
例えば、予め定められた周波数範囲に存在する一組のＴＦＢ関数が、選択されてもよい。そのような仮定に基づけば、関数の「興味のある」（非ゼロ）部分の時間期間は、関数ごとに異なる。しかしながら、関数の興味のある部分の中心は、一組のＴＦＢ関数の中に存在するすべての関数について、実質的に、時間的に一致させることができる。
【００２６】
本発明の別の実施形態によれば、ＴＦＢブロックは、例えば、このグループのビットを送信するのに使用されるチャンネルの中心周波数によってブロック波形を変調し、それに続いて、変調された関数に対応する波形を生成することによって、ＴＦＢパケットに変換される。変調に加えて、あるいは、変調の代わりに、伝送媒体の影響を十分にかまたはある程度だけ補償するための処理が、付加されてもよい。また、ＴＦＢブロックは、付加的な信号処理をブロックに施すことなく、ＴＦＢパケットに変換されてもよい。
【００２７】
例えば、結果として得られるパケットは、物理的な伝送媒体を介して送信される。パケットは、好ましくは、親ブロックが組み立てられた順序で送信される。例えば、送信されるパケットは、時間的に一定の間隔を置かれる。パケットは、不連続ストリームとして送信されてもよい。パケットシーケンスに対応する波形が、生成され、そして、伝送媒体に物理的に送出される。
【００２８】
本発明の別の実施形態によれば、送信機において生成され、伝送媒体を介して伝搬されるときに歪められた波形は、受信機によって、伝送媒体から取り出される。例えば、歪められた波形は、波形に対する伝送媒体の影響の補償、および／または、搬送周波数による復調、および／または、例えば、雑音のあるパケットのシーケンスをもたらす信号の周波数範囲を制限するフィルタリングのために、処理される。伝送媒体によってもたらされた歪みの補償は、基本関数に組み込まれてもよく、そのような場合には、基本関数の集合は、場合によってはブロックごとに変わるかもしれない。伝送中に発生するクロストークの補償は、送信機および受信機における処理に含められてもよい。
【００２９】
したがって、本発明の別の実施形態によれば、入力ＴＦＢ合成情報ストリームを受信し、検出し、および、復号化するための受信装置および方法が、開示される。符号化および復号化の両方が、誤り訂正のための機構を含んでもよい。ＴＦＢ関数は、周波数領域特性、時間領域特性、および、それらの両方に基づいて、受信機によって検出されてもよい。
【００３０】
本発明の別の実施形態によれば、受信機は、受信機を送信機に接続する伝送媒体で受信された信号を、受信される信号を生成するためにその送信機によって使用されたビットシーケンスに変換する。この処理は、好ましくは、アナログ信号をサンプリングされたビットストリームに変換することを含む。例えば、ディジタル的に符号化された信号が、復調される。サンプリングされた信号は、組の中の関数ごとに重み係数を決定するために、一組のＴＦＢ関数と照合される。これによって、その係数が例えば−１であれば、０に設定され、あるいは、その係数が例えば＋１であれば、１に設定されたビットｉが、得られる（当然ながら、その他の重み係数およびプロトコルが、可能であり、それらは、本発明の範囲に存在する）。したがって、ｉ番目の関数は、単一パケットとして生成されたシーケンスのｉ番目のビットにマッピングする。
【００３１】
さらなる実施形態においては、重み係数を決定することは、通信リンクにおいて生成された雑音に関する情報を提供し、その情報が、評価され、そして、必要であれば、符号化を改善するために、送信機へ送り返される。
【００３２】
本発明の別の実施形態によれば、復号化情報が、抽出され、雑音のあるパケットが、Ｎ個のＴＦＢ関数の少なくとも近似値を用いて、復号化される。例えば、復号化のために使用される関数は、符号化のために使用される関数と異なってもよい。雑音のあるパケットは、復号化のために使用される基本関数ごとに１つずつ、Ｎ個の重みに分解される。結果として得られたＮ個の重み係数は、入力シーケンスが上述したように確率Ｐで再構成されるように、Ｎ個のビットにマッピングされる。例えば、抽出されたビットは、符号化に使用されたアルゴリズムと一致する誤り訂正アルゴリズムによって処理され、それによって、元々の入力ビットシーケンスが、得られる。得られたビットは、出力シーケンスとして利用できるものにされる。好ましくは、出力ビットシーケンスは、バッファに格納され、コンピュータのような外部装置において利用できるものにされる。
【００３３】
例えば、受信された信号の処理に含まれるステップのそれぞれは、アナログおよび／またはディジタルの形で実行されてもよい。復号化に使用される関数は、受信された信号の復号化に使用される前に、ディジタル化されてもよい。
【００３４】
本発明は、既存の伝送媒体の帯域幅容量を増大させるのに使用されてもよく、および／または、衛星伝送プロトコルとともに使用されてもよい。本発明は、次の利点を有する。
（ａ）ＴＦＢパケットのストリームをいくつかの搬送周波数に変調することによって生成され、それぞれが所定の帯域幅を有するるチャンネルは、ＴＦＢ関数の制限された範囲のために、お互いに近接して配置されてもよい。
（ｂ）本発明は、どのようなディジタル伝送プロトコルにでも適用することができる。
（ｃ）本発明は、電子的に符号化されたディジタル情報を搬送することのできるどのような媒体にでも適用することができる。
（ｄ）本発明は、多数の独特な音声チャンネルおよびデータチャンネルを単一回線において備えることができる。
（ｅ）本発明は、帯域幅を増加させるための圧縮に依存しない。
（ｆ）本発明は、既存の設備を利用して帯域幅を増大させる手段を提供する。
（ｇ）本発明は、ＴＦＢ関数の制限された範囲のために、スペクトルの制御が改善されるので、ＡＤＳＬ、ＳＤＳＬ、および、ＶＤＳＬのような現在のＤＳＬのそれぞれの変形のスペクトル特性を有する通信システムを実現するのに使用することができる。
【００３５】
ＴＦＢ符号化および復号化技術の様々な好ましい実施形態が、ここに、開示されるが、本発明の精神を逸脱することなく、それに多くの変更がなされてもよいことを理解すべきである。
【００３６】
したがって、上述した技術は、ディジタル情報の通信だけでなく、例えば、１つかまたはそれ以上のディジタル情報ストリームがアナログ技術に基づいて記憶媒体に記憶されるディジタル情報の記憶装置にも使用されてもよい。
【００３７】
本発明および本発明のその他の目的および特徴をより良く理解するために、添付の図面が、参照される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明のシステムおよび方法は、それぞれが固有のＴＦＢ関数によって表現された複数のＴＦＢ波形成分を送信することによって、通信リンクまたは記憶媒体の実効容量を改善する。ＴＦＢ関数の結合が、ＴＦＢパケットを組み立てるのに使用され、複数のＴＦＢパケットが、ＴＦＢストリームを生成するのに使用される。
【００３９】
通信リンクの実効データスループットを増大させる本発明の第１の実施形態によれば、入力情報は、２進コード化情報（「０」または「１」）のビットストリームとして受信され、そして、等価符号に変換され、その等価符号化においては、ビットストリームの２進数「０」または「１」は、以下で説明される一組の予め定められたＴＦＢ関数から選択されたＴＦＢ関数に適用されるべき等価重み係数に変換される。以下で説明される単一ビットのＴＦＢ関数へのマッピングは、ただ単に説明のためのものであり、限定するものではない。いくつかのビットを単一ＴＦＢ関数にマッピングすることもできる。
【００４０】
概念的には、ＴＦＢパケットは、一組のＴＦＢ関数から組み立てられる。これらの関数は、ビットシーケンスを連続時間信号として符号化するために、また、この信号をそれが表現するビットシーケンスに復号化するために、場合によっては、それの変更された形で使用される。符号化は、ＴＦＢ関数の加重和（一次結合とも呼ばれる）を計算することによって発生する。与えられたＴＦＢ関数のための重みは、その関数にマッピングされた１つのビットまたはグループをなすいくつかのビットのための重み係数によって与えられる。
【００４１】
基本的には、ＴＦＢ関数は、実質的に、周波数領域および時間領域の両方に閉じ込められるという都合の良い特性を有する。ＴＦＢ関数の好ましいサブクラスは、直交ＴＦＢ関数である。直交ＴＦＢ波形成分の予め定められた組の中に存在するそれぞれのＴＦＢ波形成分は、固有のものであり、この組の中に存在するすべてのその他のＴＦＢ波形成分とお互いに直交する。直交ＴＦＢ関数のより好ましいサブクラスは、エルミート−ガウス関数である。エルミート−ガウス関数は、周波数領域および時間領域の両方において同じ形状（ａを法とする定数）を有する関数である。本発明は、エルミート−ガウス関数およびその他のＴＦＢ関数の両方を使用することからなる。ＴＦＢ関数の例には、次のものがある。
ｓｅｃｈ（ｚ）＝１／ｃｏｓｈ（ｚ）＝２／（ｅ＾ｚ＋ｅ＾−ｚ）
【００４２】
ＴＦＢ関数は、上述した重み付け処理の後に、和がとられ、それによって、ＴＦＢブロックが、提供され、そこから、ＴＦＢブロックのストリームが、提供される。
【００４３】
本発明による方法およびシステムは、情報ストリームを伝達または送信することのできるどのような伝送媒体とともに使用されてもよい。そのような伝送媒体は、有線、衛星伝送、無線通信、放送による無線周波数伝送、同軸ケーブル、光ファイバーなどによる無線周波数伝送、および、Ｔ−１、ＡＴＭ、フレームリレーなどのようなプロトコルを含んでもよい。本発明に基づいて開発されたシステムおよび方法は、実質的に、データ、画像、または、音声のような分野においてアナログ技術を用いて送信または記憶することのできるあらゆるディジタル情報に効果を有する。
【００４４】
図１Ａは、入力バイナリーデータをＴＦＢストリームに変換して伝送媒体を介して受信機へ送信する機能を備えた本発明によるシステムの送信機１００の例としての実施形態を説明するブロック図である。入力バイナリーデータビットストリーム１１０は、論理「１」および論理「０」のシーケンスを含む。このビットストリーム１１０は、限定はしないが、例えば、パーソナルコンピュータ、サーバー、または、コンピュータ可読データ記憶装置のようなコンピュータデバイスから発生してもよく、および／または、電話機またはその他の通信装置から発生してもよい。入力ビットストリーム１１０は、図１Ｂを参照して以下でより詳細に説明する符号器１２０によって、ＴＦＢブロック１３０に変換される。ＴＦＢブロック１３０は、変調器１４０によって、例えば、このビットグループの送信に使用されるべきチャンネルの中心周波数によってブロック波形を変調することによって、ＴＦＢパケット１５０に変換される。変調に加えて、あるいは、変調の代わりに、伝送媒体の影響を十分にかまたはある程度だけ補償するための処理が、付加されてもよい。また、別の実施形態においては、ＴＦＢブロック１３０は、付加的な信号処理をブロック１３０に施すことなく、ＴＦＢパケット１５０に変換されてもよい。それに続いて、ＴＦＢパケット１５０に対応する波形１７０が、波形生成器１６０によって、生成され、そして、伝送媒体に物理的に送出される。波形生成器１６０については、図１Ｃを参照して以下でより詳細に説明する。
【００４５】
図１Ｂは、図１Ａに示される送信機１００の符号器１２０の例としての実施形態を説明するブロック図である。入力ビットストリーム１１０は、符号化される前に、受信機構１２１のバッファに格納されてもよい。入力ビットは、長さＭのいくつかのグループ１２２に分けられる。誤り訂正機構１２３が、誤り訂正のために、（Ｎ−Ｍ）個のビットを付加してもよく、それによって、Ｍ個のデータビットと（Ｎ−Ｍ）個の誤り訂正ビットとを含む長さＮのグループ１２４が、得られる。グループの長さＮは、符号化するのに使用されるＴＦＢ関数の数および単一ＴＦＢ関数にマッピングされるビットの数に対応する。ＭおよびＮの両方は、場合によってはブロックごとに、動的に決定されてもよい。誤り訂正機構は、伝送および／または伝送媒体の影響に応じて誤り訂正アルゴリズムを最適化するために、伝送品質および／または伝送媒体に関する情報を入力１２９において受信するように構成されてもよい。ブロック１３０を満たすほど十分なデータが入力シーケンスに存在しない場合、パディングビットが、グループ１２２または１２４に付加されてもよい。重み付け機構１２５において、グループ１２４内のビットごとに、重み係数が、決定され、これは、ビット値（「０」または「１」）を反映することである。例として、重み係数は、ビット値が０であれば、−１であり、ビット値が１であれば、＋１である。重み付け機構は、伝送および／または伝送媒体の状態を与えて、重みの生成を最適化するために、伝送品質および／または伝送媒体に関する情報を入力１３１において受信するように構成されてもよい。重み係数は、上述した例に決して限定されるものではなく、用途またはシステムの要件に適合するように自由に選択されてもよい。マッピング機構１２７は、ビットのグループ１２４に含まれるＮ個のビットを、信号生成機構１２８によって生成されたＮ個のＴＦＢ関数にマッピングする。信号生成機構１２８は、伝送および／または伝送媒体の状態を与えて、ＴＦＢ関数を最適化するために、伝送品質および／または伝送媒体に関する情報を受信するように構成されてもよい。好ましくは、ＴＦＢ関数は、ディジタル表現のＴＦＢ関数である。しかしながら、物理的なアナログ表現のＴＦＢ関数を使用することもできる。このマッピングは、ＴＦＢ関数の選択された組からの第１の関数を第１の重み係数と乗算し、第２の関数を第２の重み係数と乗算し、Ｎ個の関数のすべてが重み係数と乗算されるまで以下同様に乗算することによって、達成される。好ましくは、第１の関数は、グループ１２４の第１のビットに対応する重み係数と乗算され、第２の関数は、グループ１２４の第２のビットに対応する重み係数と乗算され、以下同様である。それに続いて、マッピング機構１２５は、このようにして重み付けされたＮ個のすべての関数の和をとり、ＴＦＢブロック１３０を形成する。
【００４６】
ｎ個のビットがそれぞれのＴＦＢ関数にマッピングされ、かつ、使用されるべきＮＴ個のＴＦＢ関数が存在する場合、ビットは、Ｎ＝ｎ×ＮＴビット（入力ビット＋誤り訂正ビット）を含むグループに分けられる。重み付け機構１２５においては、グループ１２４に存在するｎビットの組ごとに、重み係数が、決定され、それは、組に含まれるビットの値を反映することである。マッピング機構１２７は、ビットのグループ１２４に含まれるＮ個のビットを、信号生成機構１２８によって生成されたＮＴ個のＴＦＢ関数にマッピングする。この場合も同様に、このマッピングは、ＴＦＢ関数の選択された組からの第１の関数を第１の重み係数と乗算し、第２の関数を第２の重み係数と乗算し、ＮＴ個の関数のすべてが重み係数と乗算されるまで以下同様に乗算することによって、達成される。好ましくは、第１の関数は、第１の組のｎ個のビットを含むグループ１２４に対応する重み係数と乗算され、第２の関数は、第２の組のｎ個のビットを含むグループ１２４に対応する重み係数と乗算され、以下同様である。それに続いて、マッピング機構１２５は、このようにして重み付けされたＮＴ個のすべての関数の和をとり、ＴＦＢブロック１３０を形成する。
【００４７】
図１Ｃは、図１Ａに示される送信機１００の波形生成器１６０の例としての実施形態を説明するブロック図である。サンプリング回路１６２が、変調器１４０によって生成されたパケット１５０の波形のディジタル表現１６４を決定するのに使用される。ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１６６は、ディジタル波形１６４をアナログ波形に変換する。最後に、送信機構１６８が、アナログＴＦＢ波形１７０を伝送媒体に送出する。
【００４８】
図１Ａ、図１Ｂ、および、図１Ｃに示される実施形態においては、入力ビット１１０は、ディジタル的に、ディジタル表現のＮ個のＴＦＢ関数にマッピングされ、それらの和（ブロック１３０）は、伝送媒体に送出されるアナログ波形１７０に変換される前に、ディジタル的に、決定され、かつ、変調される。本発明は、この実施形態に決して限定されるものではない。入力ビットストリーム１１０がシステム内の異なる場所でアナログ信号に変換される別の実施形態は、すべて、本発明の範囲内に存在する。例は、Ｎ個のアナログのＴＦＢ関数をアナログの等価な重み係数と乗算することであり、あるいは、個々の波形の和をとってブロックを形成する前に、Ｎ個のディジタル的に重み付けされた関数をアナログ波形に変換することである。さらに、本発明は、ファームウェア、ソフトウェア、ハードウェア、または、それらを様々に組み合わせたものでもって、電子的に実施されてもよい。
【００４９】
図２Ａは、入力ＴＦＢ波形２１０を１つかまたはそれ以上のバイナリーデータのストリーム２８０に復号化する機能を備えた本発明によるシステムの受信機２００の例としての実施形態を説明するブロック図である。受信機２００のフロントエンド２２０は、伝送媒体から波形２１０を受信する。図２Ａを参照して以下でより詳細に説明するように、フロントエンド２２０は、受信された波形２１０をサンプリングされたパケット２３０に変換する。復号器２４０は、図２Ｃを参照して以下で説明するように、パケット２３０をビットのグループ２６０に分解する。最後に、ビットグループ２６０は、図２Ｄを参照して以下でより詳細に説明するように、ビットストリーム生成器２７０によって、ビットストリーム２８０に復元される。
【００５０】
図２Ｂは、図２Ａに示される受信機２００のフロントエンド２２０の例としての実施形態を説明するブロック図である。フロントエンド２２０は、アナログ波形信号２１０を伝送媒体、例えば、電線から受信する。入力信号は、振幅および／または信号対雑音比を改善するために、信号調節機構２２２において、調節されてもよい。アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器２２４は、受信されたアナログ波形２１０に対応するディジタルサンプリングパケット２３０を生成する。
【００５１】
図２Ｃは、図２Ａに示される受信機２００の復号器２４０の例としての実施形態を説明するブロック図である。送信機から送出された波形１７０は、伝送媒体を介して伝搬すると歪むかもしれないので、歪んだ波形２１０は、波形に対する伝送および／または伝送媒体の影響、例えば、雑音、減衰、および、位相シフトを、補償された受信パケット２４８を提供する補償器機構２４６によって補償するように処理されてもよい。また、別の実施形態においては、伝送媒体によって発生する歪みの補償は、基本関数に組み込まれてもよく、そのような場合には、基本関数の集合は、場合によってはブロックごとに変わるかもしれない。例えば、伝送中に発生するクロストークの補償は、送信機１００および受信機２００の両方における処理に含まれてもよい。較正機構２４２が、受信された波形２１０を送信された既知の波形と比較することによって補償を管理するパラメータを決定するのに使用されてもよい。復調器２５０は、伝送において使用されるチャンネルごとの搬送周波数によって（ディジタル的に符号化された）パケット２４８を復調し、サンプリングされたブロック２５２をもたらす。照合機構２５４において、組内に存在する関数ごとの重み係数を決定するために、サンプリングされたブロック２５２は、一組のＴＦＢ関数と照合される。例えば、これは、上述した例において与えられる重み係数の場合には重み係数が−１であれば０に設定されあるいは重み係数が＋１であれば１に設定されたビットｉをもたらす。重み係数は、決してこの例に限定されるものではなく、用途またはシステムの要件に適合するように自由に選択されてもよい。例えば、ｉ番目の関数は、単一ブロック２５２のために生成されたシーケンスにおけるｉ番目のビットにマッピングする。結果として得られたＮ個の重み係数は、入力ブロック１２４が確率Ｐで再構成されるように、Ｎ個のビットからなるグループ２６０にマッピングされる。例えば、照合は、データを復号化するのに使用されるＴＦＢ関数を備えた受信パケット２４８の内積の近似値を計算することによってなされる。照合処理は、伝送および／または伝送媒体において生成された雑音に関する情報を提供し、そして、それは、雑音評価機構２５６、および、必要であれば、符号化を改善するために送信機へ送り返されたもの２５８によって評価される。送信機１００においては、この情報は、例えば、誤り訂正アルゴリズムを最適化するために、誤り訂正機構の入力１２９へ送られてもよく、および／または、伝送媒体の効率を与えてＴＦＢ関数に適用される重みを最適化するときに使用される重み付け機構の入力１３１へ送られてもよい。また、情報は、送信機内において使用されるＴＦＢ関数の組を変更するのに使用されてもよい。また、評価機構２５６によって評価されていない情報、例えば、別の測定からの情報を最適化のために使用することも可能である。
【００５２】
図２Ｄは、図２Ａに示される受信機２００のビットストリーム生成器２７０の例としての実施形態を説明するブロック図である。照合機構２５４で抽出されたグループ２６０におけるＭ個のデータビットが、符号化に使用されたアルゴリズムと一致する誤り訂正機構２７２の誤り訂正アルゴリズムによって処理され、それによって、元々のビットシーケンスが、得られる。復号化されたＭ個のビットからなるグループ２７４は、バッファ２７６に格納され、連結された後、結果として得られたビットストリーム２８０は、インタフェース機構２７８によって、コンピュータのような外部装置で利用できるものにされる。
【００５３】
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、および、図２Ｄに示される実施形態においては、入力波形２１０は、信号調節の後、かつ、補償の前に、ディジタル化される。本発明は、この実施形態に決して限定されるものではない。入力波形２１０がシステム内の異なる場所でディジタルデータに変換される別の実施形態は、すべて、本発明の範囲内に存在する。例は、例えば、アナログの形による減衰のための信号調節または補償をディジタル的に施すことである。さらに、本発明は、ファームウェア、ソフトウェア、ハードウェア、または、それらを様々に組み合わせたものでもって、電子的に実施されてもよい。
【００５４】
図１Ａおよび図２Ａのハードウェア実施形態は、それぞれのチャンネルがパケットのストリームからなる周波数分割多重方式（ＦＤＭ）を用いて複数のチャンネルを生成するのに使用されてもよい。そして、これらのパケットのそれぞれは、一組のＴＦＢ関数の加重和から組み立てられる。
【００５５】
図３Ｂは、周波数領域における非ＴＦＢ関数の例である。図３Ｂの関数は、１Ｈｚの幅の周波数領域における長方形部分の中にうまく閉じ込められるが、それのフーリエ変換、すなわち、Ｓｉｎｃ関数は、時間領域においてプラス無限大およびマイナス無限大に広がる（図３Ａ）。同様に、時間領域において長方形部分に閉じ込められる関数は、周波数領域においてプラス無限大およびマイナス無限大に広がる。
【００５６】
図３Ａに示されるＳｉｎｃ関数の劇的なスピルオーバーを減少させるために、長方形部分（図３Ｂ）の振幅における急激な立ち上がりおよび立ち下がりは、例えば、二乗余弦関数を用いて、振幅におけるより緩やかな立ち上がりおよび立ち下がりに変更されてもよい。しかしながら、より緩やかな二乗余弦関数ですら、相当なスピルオーバーをもたらす。このスピルオーバー問題を解決する最もよい方法は、ＴＦＢ関数を使用することであり、その例が、図４Ａおよび図４Ｂに示される。
【００５７】
図４Ａは、時間領域におけるＴＦＢ関数の例であり、図４Ｂは、対応する周波数領域におけるＴＦＢ関数である。
【００５８】
ちなみに、図５Ａおよび図５Ｂは、それぞれ、ＴＦＢ関数およびＳｉｎｃ関数の時間領域グラフの拡大図を示す。局所的な最大値の減衰を示すために、図３Ａおよび図４Ａと比較すれば、垂直プロットレンジが減少していることに注意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１Ａ】通信リンクを介して送信するために入力バイナリーデータをＴＦＢパケットストリームに変換する機能を備えた本発明によるシステムの送信機の例としての実施形態を説明するブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示される送信機の符号器の例としての実施形態を説明するブロック図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示される送信機の波形生成器の例としての実施形態を説明するブロック図である。
【図２Ａ】入力ＴＦＢパケットをバイナリーデータの１つかまたはそれ以上のストリームに復号化する機能を備えた本発明によるシステムの受信機の例としての実施形態を説明するブロック図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示される受信機のフロントエンドの例としての実施形態を説明するブロック図である。
【図２Ｃ】図２Ａに示される受信機の復号器の例としての実施形態を説明するブロック図である。
【図２Ｄ】図２Ａに示される受信機のビットストリーム生成器の例としての実施形態を説明するブロック図である。
【図３Ａ】時間領域における非ＴＦＢ関数の例を示す図である。
【図３Ｂ】周波数領域における非ＴＦＢ関数の例を示す図である。
【図４Ａ】時間領域におけるＴＦＢ関数の例を示す図である。
【図４Ｂ】周波数領域におけるＴＦＢ関数の例を示す図である。
【図５Ａ】図４Ａに示されるパルス形状を比較のために拡大して示す図である。
【図５Ｂ】図３Ａに示されるパルス形状を比較のために拡大して示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１００  送信機
１２０  符号器
１２１  受信機構
１２３  誤り訂正機構
１２５  重み付け機構
１２７  マッピング機構
１２８  信号生成機構
１４０  変調器
１６０  波形生成器
１６２  サンプリング回路
１６６  ディジタル／アナログ変換器
１６８  送信機構
２００  受信機
２２０  フロントエンド
２２２  信号調節機構
２２４  アナログ／ディジタル変換器
２４０  復号器
２４２  較正機構
２４６  補償器機構
２５０  復調器
２５４  照合機構
２５６  雑音評価機構
２７０  ビットストリーム生成器
２７２  誤り訂正機構
２７６  バッファ
２７８  インタフェース機構
【図１Ａ】
2006514794.tif 000003
【図１Ｂ】
2006514794.tif 000004
【図１Ｃ】
2006514794.tif 000005
【図２Ａ】
2006514794.tif 000006
【図２Ｂ】
2006514794.tif 000007
【図２Ｃ】
2006514794.tif 000008
【図２Ｄ】
2006514794.tif 000009
2006514794.tif 000010
2006514794.tif 000011
2006514794.tif 000012
【国際調査報告】
2006514794.tif 000013
2006514794.tif 000014
2006514794.tif 000015