(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポックの複数のパケットの現パケットを含む信号を送受信機に送信する第二の送受信機と通信する前記送受信機の受信器であり、
該受信器（１１２、１２２）は、
並列相関器と、
パケット組立器と、
該パケット組立器から該エポック位置を受信し、エポック・レベルでの同期を確立するカウンタ手段と有する受信器であって、
前記並列相関器（５０６）は、
直接拡散スペクトラム信号を逆拡散し、該直接拡散スペクトラム信号に対するタイミング誤り信号及びパケット端信号を生成し、
前記受信器は、
前記タイミング誤り信号を受信し、シンボル・レベルでのタイミング同期を確立するタイミング・ループ（５５５、５５３、３２２、３２０）と、
パケット・レベルでの同期を確立するために前記並列相関器から前記パケット端信号を受信する手段（５４１）とを有し、
前記パケット組立器（５０２）は、
前記現パケットから、該現パケットの前記エポック内での位置を識別するエポック位置情報を読み出す、ことを特徴とする受信器。
【請求項２】
請求項１記載の受信器であって、
前記送受信機は、第一のワイヤレス・ハンドセット（１２０１）のハンドセット送受信器であり、
前記第二の送受信機は、ベース・ユニット（１１０）のベース送受信器であり、
前記第一のワイヤレス・ハンドセット及び前記ベース・ユニットは、ワイヤレス電話システムの一部であり、
該ワイヤレス電話システムは、更に、複数の他のワイヤレス・ハンドセット（１２０２〜１２０Ｎ）を有し、
該ハンドセットはそれぞれ、前記ベース送受信器を経由して、共有されたチャネルを通じて前記ベース・ユニット（１１０）とワイヤレス・リンクを確立するハンドセット送受信器を有する、
ことを特徴とする受信器。
【請求項３】
請求項２記載の受信器であって、
前記ワイヤレス・リンクは、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）であって、
各ハンドセット（１２０１〜１２０Ｎ）は、タイム・スロットをハンドセットに割り当て、そのエポックがＴＤＭＡエポックであるＴＤＭＡスキームの排他タイム・スロット（２５１〜２５４）中に通信することを特徴とする受信器。
【請求項４】
請求項２記載の受信器であって、
前記ワイヤレス電話システムは、連続したシンボルのそれぞれが、複合シンボル（５２３〜５２６）を表すバイナリ・スペクトラム拡散チップ・シーケンスのチップであるスペクトラム拡散システムであることを特徴とする受信器。
【請求項５】
請求項１記載の受信器であって、
前記受信手段は、入力が前記並列相関器（５０６）のパケット端信号出力に接続され、出力が前記カウンタ手段（５２３〜５２６）に接続された可能再同期ゲート（５４１）を有することを特徴とする受信器。
【請求項６】
請求項５記載の受信器であって、
前記可能再同期ゲートは、前記パケット端信号に応答して、各パケット端において前記カウンタ手段を再ロードさせることを特徴とする受信器。
【請求項７】
請求項１記載の受信器であって、
前記エポック位置（２５０）情報は、水平パケット・カウント、奇数／偶数フィールド・カウント、及び垂直フィールド・カウントを有することを特徴とする受信器。
【請求項８】
請求項７記載の受信器であって、
前記カウンタ手段（５２３〜５２６）は、水平パケット・カウンタ（５２４）と、奇数／偶数フィールド・カウンタ（５２５）と、垂直フィールド・カウンタ（５２６）と、モジュロ加算器（５４４）とを有し、
前記モジュロ加算器（５４４）は、
前記水平パケット・カウント、奇数／偶数フィールド・カウント、及び垂直フィールド・カウントを受信するために、その入力が前記パケット組立器（５０２）に接続され、
前記水平パケット・カウント、奇数／偶数フィールド・カウント、及び垂直フィールド・カウントを提供するために、その出力が前記水平パケット・カウンタ、奇数／偶数フィールド・カウンタ、及び垂直フィールド・カウンタの入力に接続されることを特徴とする受信器。
【請求項９】
請求項８記載の受信器であって、
前記モジュロ加算器（５４４）は、デコーディング及び復調遅延を補償するために、前記エポック位置情報（２５０）に加えられるオフセット（５４３）を受信することを特徴とする受信器。
【請求項１０】
請求項１記載の受信器であって、
前記タイミング・ループ（５５５、５５３、３２２、３２０）は、
その入力が前記並列相関器（５０６）に接続されたキャリア・トラッキング・ループ（ＣＴＬ）誤り推定器（５５４）と、
その入力が前記ＣＴＬ誤り推定器に接続されたループ・フィルタ（５５２）と、
その入力が前記ループ・フィルタ（５５２）の出力に接続された数値制御発振器（５５７）とを有することを特徴とする受信器。
【請求項１１】
エポックの複数のパケットの現パケットを含む信号を送受信機に送信する第二の送受信機と通信する前記送受信機の受信器におけるエポック・レベルでの同期を確立する方法であり、
パケット組立器からエポック位置を受信し、エポック・レベルでの同期を確立する方法であって、
直接拡散スペクトラム信号を逆拡散し、
該直接拡散スペクトラム信号に対するタイミング誤り信号及びパケット端信号を並列相関器を用いて生成し、
タイミング・ループを用いて、前記タイミング誤り信号を受信し、シンボル・レベルでのタイミング同期を確立し、
前記パケット組立器からの前記エポック位置受信の前に、前記パケット組立器を用いて、前記現パケットから該現パケットの前記エポック内での位置を識別するエポック位置情報を読み出す、
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
ベース・ユニット（１１０）と、複数のワイヤレス・ハンドセット（１２０１〜１２０Ｎ）とを有し、
前記ベース・ユニット（１１０）は、
エポックの複数のパケットの現パケットを含む信号を送信するベース送信器（Ｔｘ）を有するベース送受信器を有し、
該パケットのそれぞれは、前記現パケットの前記エポック内での位置を識別するエポック位置情報を有し、
前記ハンドセット（１２０１〜１２０Ｎ）のそれぞれは、
前記ベース・ユニットとワイヤレス・リンクを確立するハンドセット送受信器を有し、
該ハンドセット送受信器は、
並列相関器と、パケット組立器と、該パケット組立器から該エポック位置を受信し、エポック・レベルでの同期を確立するカウンタ手段とを有するワイヤレス電話システムであって、
前記並列相関器（５０６）は、直接拡散スペクトラム信号を逆拡散し、該直接拡散スペクトラム信号に対するタイミング誤り信号及びパケット端信号を生成し、
前記受信器は、
前記タイミング誤り信号を受信し、シンボル・レベルでのタイミング同期を確立するタイミング・ループ（５５５、５５３、３２２、３２０）と、
パケット・レベルでの同期を確立するために前記並列相関器から前記パケット端信号を受信する手段（５４１）とを有し、
前記パケット組立器（５０２）は、前記現パケットから、該現パケットの前記エポック内での位置を識別するエポック位置情報を読み出すことを特徴とするワイヤレス電話システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明は、ディジタル信号処理システム及び方法に係り、特に、ＴＤＭＡ（時分割多重接続）スキームを採用する多元接続ワイヤレス電話システムに対して、ベースからハンドセットへのエポック・レベルでの同期を提供するシステム及び方法に関する。
【０００２】
（背景）
送信機から受信機へのディジタル・データ送信は、該データが送信機によって送信され、受信機によって正しく受信されることを可能にするための多様なディジタル信号処理技術を必要とする。ディジタル・ワイヤレス電話システムにおいて、コードレス若しくはワイヤレス電話ハンドセット・ユニットは、通常は外部電話ネットワークと標準的な電話線で接続されたベース・ユニットと、ディジタル無線信号を経由して、通信する。このように、ユーザは、ベース・ユニット及び電話ネットワークを通じて、別のユーザと電話呼を結ぶためにワイヤレス・ハンドセットを採用し得る。
【０００３】
多元接続ワイヤレス電話システムは、多くの電話ユーザを有するビジネスなど、多様な状況において用いられる。このようなシステムは、同時にＮ個のハンドセットまでと通信するハンドセットを採用する。通常は、スペクトラム拡散、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）などのディジタル通信スキームが採用される。スペクトラム拡散システムにおいて、帯域幅リソースは、いわゆるシャンナン理論（Ｓｈａｎｎｏｎ  ｔｈｅｏｒｙ）によると、性能利得にために取り引きされる。スペクトラム拡散システムの利点は、低パワ・スペクトラム密度、改善された狭帯域干渉排除、（コード選択を有する）組込・選択式アドレス付与能力、及び固有のチャネル多重接続能力などである。スペクトラム拡散システムは、直接拡散（ＤＳ）、周波数ホッピング（ＦＨ）、チャープ・システム、及びハイブリッドＤＳ／ＦＨシステムなどの多様な技術を採用する。
適応平衡化を行う既知のＴＤＭＡ通信システムは、ＰＣＴ出願ＷＯ８８／０５９８１に開示されている。このシステムは、１以上のイコライザ同期ワードを第一のユーザのデータ・ワードでフォーマットし、このフォーマットされたメッセージを少なくとも１つの他のユーザ・メッセージで時間多重化し、この組み合わされた信号を送信する送信局を有する。受信局は、送信されたＴＤＭＡ信号を受信器において受信し、該第一のユーザのメッセージを該他のユーザ・メッセージからＴＤＭＡコントローラにおいて逆多重化し、イコライザは、この逆多重化に応答して該第一のユーザ・メッセージ（若しくはそれの保存されたバージョン）のデータ・ワード部分の時間遅延拡散特性を平衡化する。ユーザ・タイム・スロット毎に１度以上の適応平衡化処理を実行することは、システムに対するより高いデータ・スループットを提供する。この第一のユーザ・メッセージをデータ・バッファに保存しておくことで、上記適応平衡化処理が非リアルタイムで実行されることが可能となり、よって要求される信号処理データ・レートをあらゆる特定の受信器においても下げることができる。
【０００４】
ＴＤＭＡシステムにおいては、単一のＲＦチャネルが用いられ、各ハンドセットは、ＴＤＭＡサイクル若しくはエポック全体のうちの専用のタイム・スライスもしくはスロットの間に、非音声パケットと同様に、音声データ・パケットを送受信する。他の通信スキームは、周波数分割多重接続（ＦＤＭＡ）、符号分割多重接続（ＣＤＭ／ＣＤＭＡ）、及び、これらスキーム、全多重、及び半多重の組み合わせなどを含む。キャリアレス振幅／位相、直交振幅変調（ＱＡＭ）などの多様な変調スキームが採用されることが多い。
【０００５】
このようなディジタル・データは、ＲＦチャネルなどの通信媒体上を、２ビット・データ形式の変調信号として送信されることが多い。（ディジタル通信に用いられることが多い他の通信媒体には、ツゥイスト・ペア・ケーブル・モデム・システムが含まれる。）ディジタル・データは、シンボルを含む、複合ディジタル・データ形式に変調され、送信される。原データは、受信機によって、該シンボルから再構築され得る。複合ディジタル・シンボル・データ、通常、実（同相、若しくは「Ｉ」）データと、虚（直交、若しくは「Ｑ」）データ（Ｉ、Ｑペア）を有する。Ｉ、Ｑペアの各シンボルは、複数ビット数であり、象限などの判定領域に対してマッピングされた星座の位置を表す。各シンボルは、ルックアップ・テーブル（例えば、ＲＯＭ）を用いて、４つの象限のグリッドのような星座における指示された座標にマッピング若しくは割り当てられる。指示されたシンボル数は、エンコーディング・スキームに応じて、各象限における割り当てられたエリアを占める。所定のエンコーディング・スキームのビット数若しくはシンボル数に応じて、星座の各象限は、直交するＩ及びＱ軸に対して指示された座標における複数のシンボルを含む。例えば、ＱＰＳＫエンコーディング・システムにおいて、各サンプルは、各シンボルのペアが２ビット・データを表すように、各象限に対して４つの位相位置の一を有する。
【０００６】
所定の入力データ値を複合データ・システムで送信するために、送信されるべき該入力データ値は、実軸Ｉ及び虚軸Ｑを有する複合信号星座上のシンボル・ペア若しくは対応する星座位置の座標Ｉ、Ｑのペアにマッピングされる。原データ値を表すこれらＩ、Ｑシンボルは、次いで、変調チャネルによって、データ・パケットの一部として、送信される。受信機は、Ｉ、Ｑペアを受信し、それらから星座位置を決定し、原入力データ値若しくはそれにほぼ隣接する値を提供するために逆マッピングすることができる。
【０００７】
スペクトラム拡散システムにおいて、各シンボルは、擬似ランダム数（ＰＮ）バイナリ文字列にシンボルを乗ずることによって得られる「サブシンボル」若しくは「チップ」の文字列によって送信される。このようにして、上記システムは、いわゆる拡散係数（原シンボル・データ・レートが拡散された係数）によってシンボル・レートに関連するチップ・レートによって特徴付けられる。スペクトラム拡散システムは、更に、複合形式であることの如何を問わずあらゆるディジタル・データを送信するのに一般的に用いられ得る。
【０００８】
上記述べたように、ディジタル・データ送信は、該データが送信機によって送信され、受信機によって正しく受信されることを可能にするための多様なディジタル信号処理技術を必要とする。例えば、まず、互いをロックする２つの送信機が同期及び他の通信パラメータなどを確立するように、通信リンクが確立されなければならない。スペクトラム拡散ディジタル・ワイヤレス電話システムにおけるデータ送信の受信機側は、送信されたＲＦ信号からデータを復元するための多様な機能を採用する。これらの機能は、シンボル同期用タイミング復元、キャリア復元（周波数復調）、平衡化、及びゲイン・コントロールなどを含み得る。レシーバは、シンボル・タイミング復元（ＳＴＲ）、自動ゲイン制御（ＡＧＣ）、キャリア・トラッキング・ループ（ＣＴＬ）、各リンクに対するイコライザ・ループを含む。
【０００９】
タイミング復元は、受信機のクロック（タイムベース）を送信機のクロックに同期させる処理である。これは、受信信号を、受信されたシンボル値についての決定により指示された処理に関連して、誤りが分割されてしまう機会を減らすような時間における最適な点においてサンプリングされることを可能にする。受信機によっては、受信信号が送信機シンボル・レートの倍数でサンプリングされてしまう。例えば、受信信号を送信機シンボル・レートの２倍においてサンプリングする受信機もある。いずれの場合にも、受信機のサンプリング・クロックは、送信機のシンボル・クロックに同期されていなければならない。
【００１０】
キャリア復元は、受信されたＲＦ信号を、より低い中間通過帯域に周波数負シフトさせた後、変調ベースバンド情報の復元を可能にするためにベースバンドへ周波数シフトさせる処理である。平衡化は、受信信号上の送信チャネル外乱の高価を補償する処理である。より詳細には、平衡化は、送信チャネル外乱によって生じた中間シンボル干渉（ＩＳＩ）を除去する。ＩＳＩは、所定シンボルの値を前後のシンボル値によってゆがめさせる。これら及び関連する機能、関連する変調スキーム及びシステムは、Ｅｄｗａｒｄ  Ａ．  Ｌｅｅ  ＆  Ｄａｖｉｄ  Ｇ．  Ｍｅｓｓｅｒｓｃｈｍｉｔｔ，  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，  ２ｄ  ｅｄ．  （Ｂｏｓｔｏｎ：Ｋｌｕｗｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，  １９９４）より詳細に説明されている。
【００１１】
ＴＤＭＡなどのエポック・スキームを採用する多元接続ワイヤレス電話システムにおいて、各ハンドセットは、該エポックに対して適切に同期しており、特定のハンドセットに対して割り当てられたエポックの適切なタイム・スロット中にデータを送受信するためにはいつ電源を入切すればよりかを知っている必要がある。一技術において、「エポック・ビーコン」が各エポックの所定の部分において（通常は、エポックの先頭において）ベース・ユニットによって送信され、各ハンドセットは該ビーコンを受信し、各エポックに対するパケット及び関連するエポック・タイミングを決定する。しかし、ビーコン・アプローチは、複雑で、コスト高で、帯域幅及びハンドセットのバッテリ・パワを非効率的に利用し得る。完全に同期させる必要性を回避するために、オーバ・サンプリング及び関連技術を用いて、同期を回避し、非同期で稼動させるアプローチもある。しかし、このようなアプローチも帯域幅を非効率的に利用し得るか、又はいずれにしても望まれないものであり得る。
【００１２】
（発明の開示）
複数のワイヤレス・ハンドセットとベース・ユニットとを有するワイヤレス電話システム及び関連する方法に関する。ベース・ユニットは、ベース送受信器を有し、各ハンドセット送受信器は、該ベース送受信器を経由して、該ベース・ユニットと、共有されたチャネル上にワイヤレス・リンクを確立する。該ベース・ユニットは、エポックの複数のパケットの現パケットを含む信号を送信する。各ハンドセット送受信器は、タイミング誤り信号及び該信号用のパケット端信号を生成する並列相関器と、該タイミング誤り信号を受信し、シンボル・レベルでのタイミング同期を確立させるタイミング・ループとを有するレシーバを有する。該レシーバの可能再同期ゲートは、パケット・レベルでの同期を確立させるため、上記並列相関器からの該パケット端信号を受信し、該レシーバのパケット組立器は、該エポック内の現パケットの位置を識別するエポック位置情報を現パケットから読み出す。該レシーバのカウンタは、パケット組立器からのエポック位置を受信し、エポック・レベルでの同期を確立させる。
【００１３】
（発明の実施の形態）
本発明は、一実施形態において、ＴＤＭＡエポック・スキームを採用する多元接続ワイヤレス電話システムにおける階層的ＴＤＭＡエポック同期を提供するＴＤＭＡエポック・タイムベースを提供する。ベース・ユニットは、各パケットにおいて、ＴＤＭＡエポック情報をエンコードし、次いで、該情報は、各ハンドセット送受信器によって以下により詳細に述べるようなＴＤＭＡエポック同期を実現するために、用いられる。
【００１４】
ここで、図１を参照する。図１は、本発明の一実施形態に係るＴＤＭＡ多元接続ワイヤレス電話システム１００のブロック図を示す。ＴＤＭＡシステム１００は、電話線１１５を経由してそれぞれが外部電話ネットワーク１１６に接続された受信器ユニット１１２及び送信器ユニット１１１を有するベース・ユニット１１０を有する。システム１００は、更に、Ｎ個のハンドセット１２０１、１２０２、・・・１２０Ｎを有する。各ハンドセットは、ハンドセット１２０１の送信器１２１及び受信器１２２などの、送信器ユニット及び受信器ユニット（送受信器）を有する。あらゆる所定の時間において、ハンドセットのいくつか（若しくはゼロ）は、稼動中若しくはオフ・フック（すなわち、電話呼実施処理中）である。このようにして、システム１００は、基地局１１０と各ハンドセット１２０ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）との間にワイヤレス・ネットワーク若しくはリンクを提供する。一実施形態において、システム１００は、４つのハンドセット１２０１〜１２０４を有し、これらすべてが同時に稼動中であり得る。別の実施形態において、システム１００は、例えばＮ＝１２などの異なる数のハンドセットを有し、そのうちの８個までが一度に稼動できる若しくは作動できる。
【００１５】
各送信器１２１は、信号を変調し、変調信号を送信する。このようなシステムにおいては、ＱＡＭ、ＣＡＰ、ＰＳＫ（位相変復調方式）、ＰＡＭ（位相振幅変調）、ＶＳＢ（残留側波帯変調）、ＦＳＫ（周波数変復調方式）、ＯＦＤＭ（直交周波数多重分割）、及びＤＭＴ（ディスクリート・マルチトーン変調）などの多様なディジタル変調形式が採用され得る。
【００１６】
一実施形態において、本発明は、単一のＲＦチャネルを通じて、複数の送受信器を基地局へ接続するＴＤＭＡシステムを有する。特に、システム１００は、以下により詳細に述べるようなディジタルＴＤＭＡスキームを採用し、パワが効率的に用いられることを可能にする。なぜなら、各稼動ハンドセットは、ＴＤＭＡエポックのほとんどの部分中「オフ」（すなわち、データの送信も受信もしれおらず、よってバッテリ・パワをそれほど使わない）であり、そのハンドセット自身のタイム・スライス若しくはスロット中のみ「オン」となるからである。一実施形態において、ハンドセットが、少なくともそのＣＰＵ及び送受信器（受信器及び送信器）ユニットに対するパワをオフにすることによって電源がオフになると、所定のスロット時間にＣＰＵを目覚めさせるのに十分なクロック及び関連するタイマ若しくは監視回路のみがパワ・オンの状態で残される。
【００１７】
本発明において、各ハンドセット１２０ｉの送信器１２１は、ディジタル可変シンボル・レート変調を実施する。ベース・ユニット１１０の送信器１１１も、このような変調スキームを実施し得る。各ハンドセット送受信機の受信器部分１２２は、欧州特許出願ＥＰ  ０  ７９３  ３６３号（欧州出願日：１９９７年２月２０日、出願人：Ｔｈｏｍｓｏｎ  Ｃｏｎｓｕｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，  Ｉｎｃ．、発明者：Ｋｎｕｔｓｏｎ、Ｒａｍａｓｗａｎｙ、及びＭｃＮｅｅｌｙ）に説明されているタイミング復元システムなどのディジタル変調スキームを実施することが好ましい。以下により詳細に説明するように、各ハンドセットは、本発明に係るＴＤＭＡエポック同期を採用している。
【００１８】
ここで、図２を参照する。図２は、本発明の一実施形態に係る、図１のシステムのＴＤＭＡスキームにおいて用いられるＴＤＭＡスロット若しくはエポック構造２５０及びハンドセット・カウンタ２１０を概略的に表す図である。システム１００は、全部で１２個のハンドセット１２０１〜１２０１２のうち、一度に稼動できる若しくは作動できるのは８個（例えば１２０１〜１２０８）までと仮定した場合の構造２５０を有するＴＤＭＡエポックを採用する。ＴＤＭＡエポック構造２５０は、複数の行及び列を有する。ＴＤＭＡ構造２５０の各行は、ディジタル・データの２ｍｓフィールドを有し、偶数若しくは奇数であって、それぞれが奇数若しくは偶数の行若しくはフィールドとペアが作られている。ＴＤＭＡエポック構造２５０は、４８ｍｓエポックである。
【００１９】
ディジタル・データの各フィールドは、全部で９つのパケットを有する。第一列の（ベース若しくはハンドセットから送信された）データ・パケットと８つの音声パケットとが２つずつのペア４つにグループ化されている。このような行における音声パケットそれぞれは、（ベース・ユニット１１０から所定のハンドセットへの）ベース音声送信の一パケット（タイム・スロット）と、（上記所定のハンドセットからベース・ユニット１１０への）ハンドセット音声送信の一パケットとを含む。各データ・パケットは、該システムのデータ・チャネルを通じてデータの送受信をしているハンドセットが他にいない間の離散タイム・スロット中に、ベースから所定のハンドセットへ又はその逆へ送信されたデータ群である。これらデータ・パケットは、スリープ・モードにおけるハンドセットに対して送信されたタイム・スタンプ情報、発信者ＩＤ情報、着呼情報などを有する同期データ若しくはワードなどの多様な種類のデータを含み得る。ハンドセットからベースに送信されたデータ・パケットは、該ハンドセットによってダイヤルされた電話番号などの情報を含み得る。各音声パケットは、該システムの単一のＲＦチャネルを通じてデータの送受信をしているハンドセットが他にいない間のエポック全体における所定のタイム・スロット中に、ベースから所定のハンドセットへ又はその逆へ送信されたデータ群である。本発明の一実施形態において、エポック位置情報（例えば、水平パケット、奇数／偶数、及び垂直フィールドを計数する）は、データ及び音声の両方の各パケットに含まれ、次いで、該情報は、以下により詳細に述べるように、共通ＴＤＭＡタイムベースに同期するために、各ハンドセット受信器によって用いられる。
【００２０】
よって、例えば、行ペア０は、偶数行及び奇数行を有する。偶数行において、ベースは、第一のタイム・スロット（スロット２５１）において、１２のハンドセットのうちの１つ（例えばハンドセット１２０）にデータを送信する。エポック２５０には、各ハンドセットに対して１つの行ペアがあり、各ハンドセットは、エポックにつき１度、ベース・ユニット１１０にデータを送受信できる。第一データ・スロット２１０の後、ハンドセット１２０１が作動中（オフ・フック）とすると、音声パケットは、音声パケット・スロット２５３において、ハンドセット１２０１に送信され、次いで、音声パケットは、音声パケット・スロット２５４において、ハンドセット１２０１によって送信される。フィールド若しくは行の終わりまで他の３つのハンドセットに対して同様である。行ペア０に対する奇数行において、データ・スロット２５２は、ハンドセット１２０１からベース・ユニット１１０への送受信に用いられ、音声パケットは残りの８つの稼動ハンドセットに対して送信される。行ペア１〜１１においては、行ペア０と異なるハンドセットへ及びからのデータ・パケットである点を除き、同じシーケンスが発生する。
【００２１】
本発明において、複数秒の期間にわたるタイム・スロットの破片を解決し得る、ベース・ユニット１１０におけるＴＤＭＡスロット・タイミングに一致するタイムベースが、各ハンドセットにおいて確立される。ＴＤＭＡエポック構造２５０は、各ハンドセット及びベースの両方によって知られ、タイムベースが一旦同期させられると、ハンドセット受信器はベースからの送信をいつ聞くべきか、及びベースに返すデータをいつ送信するべきかを知ることができる。ＴＤＭＡスロットが１秒間隔においてマイクロ秒の範囲まで知られることを維持することは、非常に安定し且つ正確な参照がこのタイムベースを作動させるために提供されることを要求する。
【００２２】
プロトコルにおける衝突を除去するために、すべてのハンドセットには専用のデータ・タイム・スロットが与えられ、音声タイム・スロットはハンドセットがそれを必要とするのに応じて動的に割り当てられる。この情報は、データ・チャネルを通じて伝達される（ＴＤＭＡ構造２５０の第一列）。ＴＤＭＡスロットは、図２に示すような２次元配置において、データ及び音声スロットに分割される。ベースは、呼が開始されるまで、それら個別のデータ・スロットにおいてハンドセットに同期パケットを送信する。
【００２３】
各ハンドセットは、カウンタ２１０のカスケードを維持し、ドリフティングから各ハンドセットのローカル・タイミングを維持し、よってＴＤＭＡエポックとの同期を維持する。これは、第一のカウンタ２１１に参照クロック信号を適用することによって為される（すべてのカウンタは前もって初期化される。該初期化は段階的に為されてもよい。）。この参照クロック信号は、データ・パケット・スロット中にベース・ユニット１１０によって送信されたタイム・スタンプ同期情報に従って、ドリフティングを補正するために、必要に応じて周期的に調整される、ハンドセットにおけるローカル・クロックによって提供される。カウンタ２１１は、サブパケット・リゾルーションを追跡し、例えば音声パケットにつき１００ビットのうちからいずれのパケットを処理すべきかを識別する。カウンタ２１２は、水平パケット若しくはタイム・スロット（すなわち、ＴＤＭＡエポック構造２５０の現在の行若しくはフィールドの列数）を追跡する。カウンタ２１３は、現在の行が奇数か偶数かを追跡し、カウンタ２１４は、現在のパケットがデータ・パケットであるか否か、該データ・パケットが相関するのはいずれのハンドセットか、該データ・パケットはベース・ユニット１１０へのものか又はベース・ユニット１１０からのものか、すなわち該パケットが属するエポック２５０の垂直フィールドを追跡する。最後に、カウンタ２１５は、システム１００がいずれのエポックにいるかを追跡する。これは、例えばあるエポック中にベース・ユニット１１０によって送信された破損データの再送を要求する場合に、有益となり得る。本発明のＴＤＭＡシステムは、ＴＤＭＡエポックのほとんどに対して、内部クロック及び監視回路以外のほとんどのハンドセット構成要素の電源を切ることによってパワを節約する。該内部クロック及び各ハンドセットによって実施されるプロトコルは、ハンドセットのパワが落ちたとしても、同期が失われないことを確実にする。このようにして、パワが節約されるが、同期は失われない。各ハンドセットは、２つのステータス：スリープ・モード若しくは動作モード、のいずれかである。
【００２４】
スリープ・モードにおいて、ハンドセットがオン・フックの場合、既にベース・ユニット・クロック及びエポックに同期された内部クロック及び監視タイマのみがほとんどの時間稼動する。このようにして、スリープ・モードにおいて、ハンドセットは、割り当てられた「データ受信」スロット中に目覚め、メータを「聞き」、その後着信が無い場合、再び電源がオフになるように設計されている。上記目覚めは、所定値を計数し、ＣＰＵ及びデータを聞くこと及び／若しくは送信に必要な他の構成要素をオンにする監視タイマによって生ぜられる。このデータ・スロット中、ハンドセットは、ベース・ユニット１１０から同期データを受信し、必要があれば、ドリフティングに対する補正のためにその内部クロックを調整する。ちょうど次のデータ・スロットにおいて、ハンドセットは、適切な「稼動中（Ｉ’ｍ  ａｌｉｖｅ）」データ・メッセージをベース・ユニット１１０に送信することによって、稼動中であること及び同期が取れていることを認識するために再び目覚め得る。このようにして、一実施形態において、スリープ・モードにおいて、各ハンドセットは、ＴＤＭＡエポック全体のうちの２つのデータ・パケットのみ対してオンとなり、稼動周期は約０．９３％（９×１２×２スロットのうちの２スロット）である。ハンドセットをベース・ユニット１１０からのデータ・パケット送信を聞かせるために４８ｍｓエポック毎に１度電源を入れることは、ハンドセットに同期を維持させる（すなわち、通信ループのロック状態を維持すること）のに十分であると共に、着信についてユーザに警告するのに十分な程度に着信が素早く検知される（例えば、発信者ＩＤ情報が表示される及び／若しくはリアルタイムで呼に応える）。
【００２５】
別の実施の形態において、ハンドセットは、複数のエポック全体をスキップし、例えば、各３番目のエポックのデータ・スロット中に一度目覚める。これも同期及びリアルタイム着信監視に十分であるためである。これは、稼動周期を更に低減する。（例えばデータ・スロット２５２において送信される）ハンドセットからの「稼動中（Ｉ’ｍ  ａｌｉｖｅ）」メッセージは、すべてのエポックで送信される必要は無い、又はハンドセットが目覚めていて、ベース・ユニット１１０からのデータを聞いている時のすべてのエポックで送信される必要は無い。これらのパラメータは、ユーザがプログラム可能であることが好ましい。例えば、ハンドセットは、各３番目のエポックにおいて目覚め、そのデータ・スロット中に聞き、「稼動中（Ｉ’ｍ  ａｌｉｖｅ）」メッセージを各６番目のエポックにおいて送り返すようにプログラムされてもよい。この場合、同様のパワ制限を持たないベース・ユニットは、すべてのエポックにおいて同期データを送信しているにもかかわらず、６エポック毎に「稼動中（Ｉ’ｍ  ａｌｉｖｅ）」データ・メッセージが受信されている限り、ハンドセットが適切に同期されていることを知るであろう。そうでなければ、ベース・ユニット１１０は、ロックが失われ、例えば、それぞれのデータ・パケット・スロット中に３つの異なるパワ・レベルにおいて、失われたハンドセットにデータ／同期パケットを送信することによって、該リンクを回復させようと試みることが可能である。例えば、ハンドセット・バッテリが充電中の場合、又は、ハンドセットがハンドセットＴＤＭＡタイミングが許容し得るより長い期間レンジ外に留まった場合、などに、ロックが失われ得る。これは、システムの動的レンジを効果的に増加させる。例えば、３０ｄＢのパワ制御及び７０ｄＢのＡＧＣを有するシステムは、１００ｄＢのダイナミックレンジにわたって、ロックを取得し得る。
【００２６】
ハンドセットが、聞いているエポックの一のデータ・スロット中に、着信を検知すると、呼び出し音を鳴らし、動作モードに入り、音声通信を可能にする。加えて、ユーザが呼を発するためにハンドセットの電源を入れた場合も、ハンドセットは動作モードに入り、適切なデータをベース・ユニットに送信する。
【００２７】
動作モードにおいて、ハンドセットがオフ・フックであって、使用されている時、ＴＤＭＡエポックのほとんどの間、それはスリープ・モードとして非稼動化されているが、例外は、該ハンドセット用の２つのデータ・スロット中の各エポックにつき一度電源が入ることと、音声スロット・ペアが割り当てられている各フィールドの２つの音声パケット（音声パケット・ペア）に対して電源が入ることである。例えば、ハンドセット１２０１が動作中である場合、各エポックのデータ・スロット２５１、２５２に対してオンであり、各行ペアの偶数行の最初の２つの音声スロット（全部で２４音声スロット）に対してもオンである。このようにして、一実施形態において、動作中である場合、各ハンドセットは、ＴＤＭＡエポック全体の２つのデータ・パケットと２４音声パケットとのみに対してオンであり、負荷周期は約１２％（９×１２×２スロットのうちの２６スロット）である（８つのハンドセットが動作中で、所定のハンドセットは各フィールドの代わりに、他のフィールド毎に２つの音声スロットを有するものと仮定する。）。
【００２８】
よって、スリープ・モード及び動作モードの両方において、上記述べたＴＤＭＡスキーム及びパワ節約プロトコルは、効率的に用いられるパワを提供する。なぜなら、各動作中ハンドセットはオフであり、よって（スリープ・モードであっても、オフ・フックであっても）ほとんどの時間において、多くのパワを消費しないからである。
【００２９】
ここで、図３を参照する。図３は、本発明の一実施形態に係る、図１のシステム１００のベース送信器１１１及び例えば受信器１２２であるハンドセット受信器１２２をより詳細に表すブロック図３００を示す。ベース送信器１１１は、補間フィルタ（補間器）３１０、マスタ・カウンタ３１１、及びプログラム可能数値制御遅延（ＮＣＤ）３１２を有する。ハンドセット受信器１２２は、補間フィルタ（補間器）３２０、カウンタ３２１、ＮＣＤ３２２、及びシンボル・タイミング復元ユニット若しくはループ３２３を有する。図示するように、システム１００の１つの使用法において、データは、直接拡散器から、ベース送信器１１１の補間器３１０に提供される。このデータは、補間器３１０によって、所望のシンボル・レートに補間される。マスタ・カウンタ３１１は、水平パケット、奇数／偶数、及び垂直カウント用の参照カウンタを生成するために、ＴＤＭＡエポック用のタイムベースを確立する。水平パケット、奇数／偶数、及び垂直カウントは、データを音声若しくはデータ・パケットにグループ化するために用いられるパケット化器用の参照カウンタに送られる。このようにして、各パケットは、図４及び５を参照して以下により詳述するように、自身のＴＤＭＡエポック内での位置に関する情報を含む。一実施形態において、このエポック位置情報は、水平パケット、奇数／偶数、及びフィールド・カウンタからのカウントを含む。所定のハンドセット、例えばハンドセット１２０１の受信器１２２、は、図５を参照して以下により詳述するように、この情報を用いてＴＤＭＡスキームにおける該ハンドセットを同期させる。
【００３０】
ここで、図４を参照する。図４は、図３のベース送信器１１１のベースからハンドセットへのＴＤＭＡ同期信号処理流れを表すブロック図をより詳細に示す。ベース送信器１１１は、データをスクランブル化（暗号化）させるスクランブラ４０１において、入力データを受信する。スクランブル化されたデータは、次いで、パケット化器４０２によってパケット化される。カウンタ３１１によって提供された情報（水平パケット・カウンタ４２４、奇数／偶数（フィールド）パケット・カウンタ４２５、フィールド・カウンタ４２６）を用いて、パケット化器４０２は、好ましくは、専用フィールド若しくはパケットのフィールド、例えばパケットのＴＤＭＡエポック位置をユニークに識別するのに柔軟な４ビット・フィールド、において、このＴＤＭＡエポック位置情報を各パケットに「詰め込む」。パケット化後、送信器１１１は、ＦＥＣユニット４０３を用いて、前方誤り訂正（ＦＥＣ）を実行し、ＤＱＰＳＫユニット４０４を用いて、ディファレンシャルＱＰＳＫ（ＤＱＰＳＫ）を実行する。直接拡散器４０５及び補間器３１０も、当業者によって認識されるように、送信用パケットに対して宛がわれる。ディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）４１１は、ディジタル信号をアナログに変換し、ＲＦ変調器４１２及びアンテナ４１３は信号をハンドセットに送信するために用いられる。
【００３１】
ベース・ユニット１１０及び送信器１１１は、更に、水晶発振器４２１、送信ＮＣＤ３１２、サブパケット・カウンタ４２３、モデム及びＲＦの開始及び停止制御ユニット４３２、及び稼動パケット・テーブル・ユニット４３１を有する。サブパケット・カウンタ４２３は、部分パケット基礎の時間をカウントし、良好なタイミングのための用いられる。ＮＣＤ３１２は、一定周波数にプログラムされ、ＴＤＭＡ分割器カウンタ３１１は、クロック発信器４２１から自由に実行する。
【００３２】
ベース・ユニット１１０によって送信されるべきＴＤＭＡエポックの各後続パケットのエンコーディング中、カウンタ３１１は、パケット化器４０２に必要なエポック位置情報、すなわち、水平パケット、奇数／偶数、及びカウンタ４２４、４２５、４２６の垂直フィールド・カウンタ（この情報若しくはタイム・スタンプは、パケットの一時的位置とも呼ばれ得る）、を提供するために用いられる。このようにして、受信器１２２などのハンドセットによって受信された各パケットは、該パケットに対する、水平パケット、奇数／偶数、及び垂直フィールド情報を含む。
【００３３】
ここで、図５を参照する。図５は、図３のハンドセット送信器１２２のベースからハンドセットへのＴＤＭＡ同期信号処理流れを表すブロック図をより詳細に示す。ハンドセット受信器１２２は、アンテナ５１３、ＲＦ復調器５１２、アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）５１１、補間器３２０、パルス整形フィルタ（ＰＳＦ）５０８、補正器５０７、並列相関器５０６、ＤＱＰＳＫ復調器５０４、前方誤り訂正ユニット５０３、パケット組立器５０２、及びデータを提供する逆スクランブラ５０１を有する。ＣＴＬは、受信ＮＣＯ５５１、ループ・フィルタ５５２、ＣＴＬ誤り推定器５５４を有する。ＳＴＲループ３２３は、シンボル・タイミング誤りユニット５５５及びループ・フィルタ５５３を有する。
【００３４】
認識されるように、ハンドセット１２０１などの所定のハンドセットの同期化は、タイミング復元及び並列相関器サブシステムを通じて、実現される。コールド・スタートにおいて、並列相関器５０６は、ＳＴＲループ３２３にシンボル・タイミングをロックするように駆動させる。並列相関器５０６は、ＳＴＲループ３２３及びＣＴＬそれぞれに、タイミング及びキャリア誤りを提供する相関処理を実行する。ＳＴＲ３２３のループ・フィルタ５５３は、タイミング・ロックの一部としてＮＣＤ３３２を受信するために、相関タイミング・ロックを提供する。タイミングが一旦ロックされ、よってタイミング・レベルでの同期（すなわち、シンボル・レベルでのタイミング同期）が確立されると、並列相関器５０６は、パケット端若しくはパケット境界（受信中のハンドセットに属するものである必要はない）を検知し、よってパケット・レベルでの同期を可能にする。これは、各パケット端においてカウンタ５２３、５２４、５２５、５２６を再ロードさせる可能再同期ゲート・ユニット５４１へパケット端信号を返すことによって為される。（認識されるように、カウンタ５２３、５２４、５２５、及び５２６は、図２のＴＤＭＡスキームのカウンタ２１１、２１２、２１３、及び２１４にそれぞれ対応する。）特に、このパケット端信号を用いたフィードバックは、サブパケット・カウンタ５２３を同期させ、よってパケット・レベルでの同期を実現させるために用いられる。
【００３５】
パケット・レベルの同期が一旦実現されると、パケット組立器５０２は、パケットのコンテントを検査し、適切なパケット・フィールドから、現パケットがＴＤＭＡエポックにおいて実際に属する場所を判断する。このエポック位置情報は、モジュロ加算器５４４にフィードバックされる。モジュロ加算器５４４は、その特定のパケットに合わせるために、現ハンドセットに対するエポック・レベルでの同期を実現する。特に、このエポック位置情報は、ハンドセット・カウンタ・チェーン３２１にロードされ、パケットの最後のシンボル（配列相関器５０６からフィードバックされたパケット端信号）の時間が、既に述べたように、サブパケット・カウンタ５２３を同期させるために、用いられる。
【００３６】
一実施形態において、プロセッサ若しくは他のソースは、認識されるように、必要であれば、デコーディング若しくは復調遅延を補償するために、受信されたエポック若しくは一時的位置に対してオフセットを加えることができる。これは、パケットの送信、該パケットの受信、パケット・デコーディング、及び該パケットのタイム・スタンプとカウンタ３２３のステータスとの比較から、一定の時間遅延（オフセット）を維持することに役立ち得るため、測定されたあらゆる差異がベース及びハンドセット参照発信器の周波数の差異を反映するようになる。
【００３７】
このようにして、本発明は、ベース・ユニット１１０によって送信された各パケットは、自己識別エポック位置情報を含み、各ハンドセット受信器は、並列相関器及びタイミング復元サブシステムを経由してタイミング・レベルでの同期を最初に取ることによって、エポック同期を階層的に実行する。タイミング同期が実現された後に並列相関器５０６によって検知されたパケット端は、次いで、各パケット端においてカウンタ５２３、５２４、５２５、５２６を再ロードさせる可能再同期ゲート・ユニット５４１へパケット端信号を転送すことによって、パケット・レベルにおける同期を可能にするために用いられる。このパケット端信号は、更に、データをパケット内へ配置し、エポック位置情報を解読するために、パケット組立器５０２によって用いられる。エポック位置情報は、その特定のパケットに合わせるために、現ハンドセットに対する同期を実現するモジュロ加算器５４４にフィードバックされる。
【００３８】
本発明の階層的同期化は、ハンドセット受信器を素早く同期させることができる。加えて、ハンドセットが一旦同期されると、同期は、ハンドセットが妥当パケット送信／受信間でスリープ・モードに入ったとしても維持される。これは、本発明のパケット及びエポック・レベルでのタイミングが非常に強固な結合方法でシンボル・タイミングを結んでいるからである。このようにして、パケット及びエポック・レベルでの同期が、タイミング同期情報に基づいて、維持される。
【００３９】
ここで上記述べたようなワイヤレス電話システムのディジタル通信に加えて、本発明は、更に、例えば米国での利用が提案されているＧｒａｎｄ  Ａｌｌｉａｎｃｅ  Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ（ＨＤＴＶ）システムによって採用されているＶＳＢ変調システムと同様に、例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＣＡＰ、及びＱＡＭに対しても適用可能である。当業者には、開示された送信器変調システムを所望の変調スキームに適応させるためにどのような設計変更が要求されるかは明らかであろう。又、当業者には、説明された構成要素を所望の変調スキームで動作させるためにはどのような設計すればよいかは明らかであろう。
【００４０】
当業者には、本発明の原理に従って上記説明されたワイヤレス・システムは、ベース・ユニット１１０が携帯電話ネットワークにおけるセルの１つを担当する基地局を表す携帯電話システムであってもよいことは明らかであろう。
【００４１】
当業者は、以下の請求項に記載された本発明の原理及び範囲を逸脱することなく、本発明の性質を説明するために上記説明及び図示された部品の詳細、材料、及び配置に多様な変更を為すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係るスペクトラム拡散ＴＤＭＡ多元接続ワイヤレス電話システムのブロック図である。
【図２】  本発明の一実施形態に係る図１のシステムのＴＤＭＡスキームにおいて用いられるＴＤＭＡスロット構造及びハンドセット・カウンタを概略的に表す図である。
【図３】  本発明の一実施形態に係る図１のシステムのベース送信機及びハンドセット受信機をより詳細に示すブロック図である。
【図４】  図３のベース送信機のベースからハンドセットへのＴＤＭＡ同期信号処理流れをより詳細に表すブロック図である。
【図５】  図３のハンドセット送信器のベースからハンドセットへのＴＤＭＡ動機信号処理流れをより詳細に表すブロック図である。
【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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