(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＮシーケンスのホッピング方法であって、ＰＮシーケンス生成器は、前記ＰＮシーケンス生成器がイネーブルされる将来の時間スロット前の所定の時間の間はディセーブルされている方法において、
（ａ）第１のホップだけに対して、ベース状態を記憶装置に書き込むステップと、
（ｂ）前記ベース状態から、ＰＮシーケンスを前記将来の時間スロットの開始点まで進行させる新たな状態を計算するステップと、
（ｃ）前記新たな状態を前記ＰＮシーケンス生成器の中にロードするステップと、
（ｄ）前記ＰＮシーケンス生成器をイネーブルするステップと、
を含んでおり、後続のホップに対する前記ベース状態は先のホップにおいて計算された新たな状態であり、新たな状態を計算する前記ステップ（ｂ）は前記ベース状態とガロワ体多項式とを乗算するステップ（ｅ）を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記ベース状態とガロワ多項式とを乗算する前記ステップ（ｅ）は、シリアルなガロワ体乗算器を用いて実行されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、前記シリアルなガロワ体乗算器は、挿入アーキテクチャを用いる線形フィードバック・シフトレジスタであることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、第１のガロワ体多項式を用いて通常のスロット期間ホップを計算し、１組のガロワ体多項式を用いて任意のホップを計算することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記ＰＮシーケンス生成器がイネーブルされている間は、高速クロックが前記ＰＮシーケンス生成器に入力され、前記ＰＮシーケンス生成器がディセーブルされている間は、前記高速クロックはオフであることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、低速クロックが、いつＰＮシーケンス生成器がイネーブルされるかを決定するカウンタに入力されることを特徴とする方法。
【請求項７】
ＰＮシーケンスのホッピング方法であって、ＰＮシーケンス生成器は、前記ＰＮシーケンス生成器がイネーブルされる将来の時間スロット前の所定の時間の間はディセーブルされている方法において、
第１のホップだけに対して、ベース状態を記憶装置に書き込むステップと、
前記ベース状態とガロワ体多項式とを乗算することによって、前記ベース状態から、ＰＮシーケンスを前記将来の時間スロットの開始点まで進行させる新たな状態を計算するステップであって、前記乗算はシリアルなガロワ体乗算器を用いて実行される、ステップと、
前記新たな状態を前記ＰＮシーケンス生成器の中にロードするステップと、
前記ＰＮシーケンス生成器をイネーブルするステップと、
を含んでおり、後続のホップに対する前記ベース状態は、先のホップにおいて計算された新たな状態であることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、前記シリアルなガロワ体乗算器は挿入アーキテクチャを用いることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７記載の方法において、第１のガロワ体多項式を用いて通常のスロット期間ホップを計算し、１組のガロワ体多項式を用いて任意のホップを計算することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項７記載の方法において、前記ＰＮシーケンス生成器がイネーブルされている間は、高速クロックが前記ＰＮシーケンス生成器に入力され、前記ＰＮシーケンス生成器がディセーブルされている間は、前記高速クロックはオフであることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、低速クロックが、いつＰＮシーケンス生成器がイネーブルされるかを決定するカウンタに入力されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
ＰＮシーケンスのホッピング・システムであって、
第１のホップだけに対して、ベース状態が書き込まれる記憶装置と、
このＰＮシーケンス生成器がイネーブルされる将来の時間スロット前の所定の時間の間はディセーブルされているＰＮシーケンス生成器と、
前記ベース状態とガロワ体多項式とを乗算することによって、前記ベース状態から、ＰＮシーケンスを前記将来の時間スロットの開始点まで進行させる新たな状態を計算し、前記新たな状態を、後にイネーブルされる前記ＰＮシーケンス生成器の中にロードする制御プロセッサと、
を備えており、後続のホップに対する前記ベース状態は、先のホップにおいて計算された新たな状態であることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１２記載のシステムにおいて、前記制御プロセッサは、シリアルなガロワ体乗算を用いることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１３記載のシステムにおいて、前記シリアルなガロワ体乗算は、挿入アーキテクチャを用いることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１２記載のシステムにおいて、第１のガロワ体多項式を用いて通常のスロット期間ホップを計算し、１組のガロワ体多項式を用いて任意のホップを計算することを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１２記載のシステムにおいて、前記ＰＮシーケンス生成器がイネーブルされる正確な時間を決定するハードウェア・タイミング・ユニットを更に備えていることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１２記載のシステムにおいて、前記ＰＮシーケンス生成器がイネーブルされている間は、高速クロックが前記ＰＮシーケンス生成器に入力され、前記ＰＮシーケンス生成器がディセーブルされている間は、前記高速クロックはオフであることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１７記載のシステムにおいて、前記ＰＮシーケンス生成器がディセーブルされた後でいつ再びオンにすべきかをこのシステムに知らせるようにカウンタを制御する低速クロックを更に備えていることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広帯域（spread spectrum）無線通信の分野に関し、または、擬似ランダム・ノイズ（Pseudorandom Noise = PN）シーケンスを用いる任意の分野に関する。通信への応用例では、ＰＮシーケンスとは、一般に、何らかの擬似ランダムな性質（properties）を示すデジタル的な１と０とから成る循環的に反復するシーケンスであり、典型的には、線形フィードバック・シフトレジスタ（ＬＦＳＲ）を用いて生成される。
【０００２】
【従来の技術】
応用例によっては、その間はＰＮシーケンスが必要とされない「スリープ」期間が考慮される。１つの例として、継続時間が長く（擬似ランダムな１と０との間で）高速で切り換わるＰＮシーケンスを用いる直接シーケンス広帯域（ＤＳＳＳ）セルラ・システムがある。セルラ・システムは、一般に、ハンドヘルド型のセルラ電話などのモバイル・ステーション（ＭＳ）がその間はベース・ステーション（ＢＳ）からの送信を受信する必要がないスリープ・モードを有している。このようにして、モバイル・ユニットの一部を、スリープ期間の間、パワーダウンさせることにより平均電力消費を減少させ、それによって、バッテリから給電されているユニットのスタンバイ時間を増加させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＤＳＳＳシステムにおけるスリープ期間の終了時には、ＭＳが、ＢＳに同期しているＰＮシーケンスのローカル・バージョンを有していることが必要である。従来技術による設計では、スリープ期間の間にＰＮシーケンスの同期を維持するための、高速クロックを有している。この高速クロックをオフにしてＰＮシーケンスの同期を維持することはできない。従来技術では高速クロックを有していることが必要であるため、ユニットの平均電力消費は、このクロック源がオフになっている場合よりも、高くなる。
【０００４】
従って、この発明の目的は、特に、継続時間が長く高速で切り換わるＰＮシーケンスが維持されなければならないときに、システム内の可能な限り多くの電子素子をオフにすることによって、このスリープ期間を最適に用いることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的は、本発明によって達成される。本発明は、ＰＮシーケンスのホッピング方法に関する。本発明の方法では、ＰＮシーケンス生成器（ジェネレータ、generator）は、このＰＮシーケンス生成器がイネーブルされる将来の時間スロット前の所定の時間の間は、ディセーブルされている。本発明による方法は、第１のホップだけに対して、ベース状態を記憶装置に書き込むステップと、前記ベース状態から、ＰＮシーケンスを前記将来の時間スロットの開始点まで進行させる新たな状態を計算するステップと、前記新たな状態を前記ＰＮシーケンス生成器の中にロードするステップと、前記ＰＮシーケンス生成器をイネーブルするステップと、を含む。すべての後続のホップに対して、前記ベース状態は、先のホップにおいて計算された新たな状態である。
【０００６】
本発明による方法の好適実施例では、新たな状態を計算する前記ステップは、前記ベース状態とガロワ体多項式（Galois Field polynomial）とを乗算するステップを含み、この乗算を実行するのには、シリアルなガロワ体乗算器（serial Galois Field multiplier）を用いることができる。このシリアルなガロワ体乗算器は、挿入（insertion）アーキテクチャを用いる線形フィードバック・シフトレジスタである。
【０００７】
本発明によるシステムは、ＰＮシーケンス生成器と、制御プロセッサと、記憶装置とを備えている。ベース状態が記憶された後の所望の時間に、ＰＮシーケンス生成器は、イネーブルされることになる将来の時間スロットの前の所定の時間の間、ディセーブルされる。制御プロセッサは、ＰＮシーケンスを前記将来の時間スロットの開始点まで進行させる新たな状態を計算し、その新たな状態をＰＮシーケンス生成器の中にロードし、ＰＮシーケンス生成器は、その後にイネーブルされる。第１のホップの場合にだけ、この新たな状態は、記憶装置に記憶される。それ以後のすべてのホップについては、ベース状態は、先のホップにおいて計算された新たな状態である。
【０００８】
次に、本発明がどのように動作するのかについての概要を、簡単にコメントしておく。ＤＳＳＳシステムにおけるスリープ期間の終了時において、ＭＳは、ＢＳに同期しているＰＮシーケンスのローカル・バージョンを有していることが必要である。ＰＮシーケンスは、スリープ期間よりも前に同期がとられていることが想定され、従って、ＰＮシーケンスをスリープ期間の終了時に適切な状態まで運ぶための情報が存在していることに注意すべきである。本発明は、スリープ期間の前のＰＮシーケンス生成器の状態を用いて、スリープ期間が終了した後の所望の時間におけるＰＮシーケンス生成器の適切な状態を計算する。このようにして、ＰＮシーケンス生成器のＬＦＳＲを動作させている高速クロックがオフになる。典型的には３２ｋＨｚの発振器である低速クロックが維持され、カウンタを制御して、システムにいつオンに戻すべきかを知らせる。低速クロックは、高速クロックよりも消費電力が少なく、従って、電力の節約がなされる。
【０００９】
単純なアナロジは、クロックまたは腕時計である。外部のタイマが設けられており、ある時間の間は腕時計の出力を必要としない場合には、タイマにＮ時間の設定をし、腕時計をＮ時間先に設定してオフにしておくことをできる。タイマが終了する時点で、腕時計はオンになり、それ以後は正確な時間を表示する。本発明では、ＰＮシーケンス生成器のＬＦＳＲが腕時計のアナロジである。低速クロックがタイマのアナロジである。腕時計を設定することが、ＰＮシーケンスのホップを実行することのアナロジであるが、それによって、ＬＦＳＲの状態を、すべての習慣的な状態を超えて、スリープ期間前の状態からスリープ期間後の状態に直接的にホップさせる。
【００１０】
本発明の以上のおよびそれ以外の性質、特徴および効果は、以下で行う説明と添付の図面とから、本発明が関係する技術分野の当業者には明らかになるはずである。
【００１１】
【発明の実施の態様】
Ａ．技術用語
ここでの説明における技術用語は、ＤＳＳＳセルラ・システムにおけるチャネル・モニタリングのページングのためのスロット・モード（slotted mode）に関する。「スロット」とは、その間はモバイル・ユニットがページング・チャネルをモニタしなければならない時間的な期間である。それ以外のどの期間の間も、モバイル・ユニットは、ページング・チャネルをモニタする必要はない。次に、この非モニタリング時間は、計算とスリープとのために用いられる。電力節約のためのスリープ・モードで用いられる低速クロックは、３２ｋＨｚ発振器と称されるが、任意の発振器を用いることができる。効果を奏するためには、用いられる発振器は、結果的に、ＰＮシーケンス生成器の通常の高速クロックを維持する場合よりも電力消費が低くなければならない。後で述べるＰＮシーケンス生成器用の挿入アーキテクチャが、本発明を説明するのに用いられる。
【００１２】
Ｂ．イベントのシーケンス
ＰＮシーケンス・ホッピングに対して実行されたイベントの代表的シーケンスが、図３のタイムライン上に示されている。この図では、ページング・チャネルが１つのスロットに関してモニタされている様子が示されている。モバイル・ユニットがオンであるがまだスロットをモニタしてはない期間があることに注意すべきである。また、モバイル・ユニットは、何らかのタイミング情報を再取得して計算を実行するのには、いくらかの時間を必要とする。図３に示された動作に関し、次により詳細な説明を行う。
【００１３】
ステップ１では、パワーアップと、タイミングの再取得と、ＰＮシーケンスのホップとが行われる。高速クロックと無線（受信部）と周辺装置とを含む全システムがパワーアップする。任意の再取得処理が開始する前に、いくらかの無線安定時間が存在する。典型的には、ホップされていない短いＰＮシーケンスが存在し、このＰＮシーケンスがベース・ステーション（ＢＳ）によって送信され、それによって、モバイル・ステーション（ＭＳ）がタイミングを再取得することが可能になる。このタイミングは、可能性のあるタイミングのウィンドウをサーチすることによって再取得されるが、ウィンドウのサイズは、オフ時間と低速クロックの安定性と較正精度との関数として決定される。ＰＮシーケンスのホップ処理は、この時間の間に実行される。新たなＰＮシーケンス生成器の状態が計算され、そのＰＮシーケンス生成器の状態は、要求されるスロットの開始点までホップされる。このステップの間は、ＰＮシーケンス生成器は、ディセーブルされたままである。
【００１４】
ステップ２では、新たなＰＮシーケンス生成器の状態が、依然としてディセーブル状態にあるＰＮシーケンス生成器の中にロードされる。
ステップ３では、ＰＮシーケンス生成器がイネーブルされる。すなわち、動作を開始する。生成器に先に書き込まれた状態は、この時点に対応し、それによって、生成器がここで開始される。ＰＮシーケンス生成器は、次のホップに用いられるように、その状態をレジスタに書き込む。ステディな状態ではこれは不必要であることに注意すべきである。その理由は、この値は書き込みがちょうど終了した状態であって、既に知られているからである。しかし、この機能が必要であるのは、実行されるまさに最初のホップに必要なシーケンス状態を与えるためである。
【００１５】
ステップ４では、スロットをモニタする。ＰＮシーケンスの状態は、適切にアライメントがなされ（aligned）、ＭＳは、要求されたスロットの受信に成功する。これが第１のスロットであり、ホップがまだ実行されていない場合には、上述のステップ３において書き込まれたシーケンス状態は、この第１のホップで用いるために読み出されなければならない。そうでない場合には、先に書き込まれた結果を用いることができる。
【００１６】
ステップ５では、シャットダウンの決定とパワーダウンとがなされる。モバイル・ユニットには、パワーダウンの手順が行われる。この手順には、スリープ時間を用いて低速クロック（３２ｋＨｚ）を設定することが含まれる。ＰＮシーケンスのホップ処理は、パワーアップの直後かパワーダウンの直前に実行することができる。しかし、好適な実現例では、この処理は、パワーダウンの直前ではなくパワーアップの直後に実行される。そうすれば、他のイベントが依然として進行している間に（無線の設定やタイミングの再取得など）この処理がなされることが可能になるからである。従って、このシステムは、オフにされる前に処理だけが生じている間は、パワーアップされた状態に維持される必要はない。
【００１７】
Ｃ．ＰＮの定義および回路
バイナリな擬似ノイズ（pseudo-noise）シーケンスは、ワイド・センスの静止的なそして等しくバイナリなランダム・プロセスに類似する多数の性質を有する。これらの性質によって、結果的に生じるスペクトルおよび訂正の性質は、ノイズ・ライクであるように見えることが保証される。擬似ノイズ生成器の動作は、その生成多項式（generator polynomial）によって支配されている。これは、次の数式１の形式になる。
【００１８】
【数１】
Ｇ1（Ｄ）＝ｇ0＋ｇ1Ｄ＋ｇ2Ｄ2＋…＋ｇnＤn
この数式で、Ｄは遅延作用素（遅延演算子、delay operator）である。多項式の係数は、ｍｏｄ２の数である（０または１）。この多項式によって、一般にガロワ体（Galois Field = GF）と称され、ＧＦ（２N）と書かれる有限体が定義される。ＧＦ（２N）と書かれるのは、この体には、２N個の元が存在するからである。ｇ0とｇNとは共に、最高次数Ｎのシーケンスでは、常に１であることに注意すべきである。出力方程式は、次のようになる。
【００１９】
【数２】
0004335337.tif 000002
【００２０】
数式２の出力は、図１の回路によって、直接に得られる。これは、「プライム・アーキテクチャ」（prime architecture）と称される。このように称される理由は、すべてのフィードバックが第１のレジスタに向かうからである。同じ出力が得られる別の回路が図２に示されており、これは、フィードバックがチェーンの途中に挿入されるので、「挿入アーキテクチャ」（insert architecture）と称される。挿入アーキテクチャの生成器は、結果的な出力は同じであるが、複数の状態の同じシーケンスを通過することはない。挿入ＬＦＳＲは、より高速の動作という効果を有する。それぞれのＸＯＲの出力は、ただ２つの入力から導かれ、ゲート遅延を最小にしている。現在の回路の速度を考慮すると、これは、典型的に用いられるＰＮシーケンスの速度では、重要な問題ではない。
【００２１】
ＰＮシーケンスは、挿入またはプライム・アーキテクチャのどちらか一方を用いて生成することができる。クロック・サイクルの関数としてそれぞれの状態を定義するには、行列表現を用いることができる。挿入アーキテクチャに関しては、挿入アーキテクチャのためのＰＮ生成器行列は、次の通りである。
【００２２】
【数３】
0004335337.tif 000003
【００２３】
挿入アーキテクチャのＬＦＳＲの状態ベクトルは、次の通りである。
【数４】
0004335337.tif 000004
【００２４】
そして、
【数５】
Ｉ（ｎ）＝ＰＮ出力
であるから、
【００２５】
【数６】
0004335337.tif 000005
であり、より一般的には次が成立する。
【００２６】
【数７】
0004335337.tif 000006
【００２７】
任意の与えられた時間における出力Ｉはａ0であり、次が成立する。
【数８】
0004335337.tif 000007
【００２８】
ただし、
【数９】
0004335337.tif 000008
【００２９】
【数１０】
0004335337.tif 000009
【００３０】
同様にして、プライム・アーキテクチャに関しては、プライム・アーキテクチャに対するＰＮ生成器行列は、次のようになる。
【数１１】
0004335337.tif 000010
【００３１】
そして、
【数１２】
0004335337.tif 000011
【００３２】
Ｄ．ＰＮシーケンス・ホッピングの計算
ＰＮシーケンス生成器は、線形フィードバック・シフトレジスタ（ＬＦＳＲ）である。これは、通常は、数学的には、ガロワ体（ＧＦ）の言葉で記述される。ベース状態から何回かクロックされている挿入ＬＦＳＲの結果的な状態は、ベース状態と何らかのＧＦ多項式との乗算により、ＧＦ算術（arithmetic）を用いて計算することができる。この積が、結果的な状態である。シリアルなＧＦ乗算器の実現例は、図４に示されている。
【００３３】
この体（field）は、ＰＮシーケンス生成器の多項式によって定義され、これは、ＬＦＳＲのフィードバック・マスクである。考えている体は、ＧＦ（２N）と表される。ここで、ＬＦＳＲにはＮ個のレジスタが存在し、結果的なＰＮシーケンスの長さは、２N−１である。すべてがゼロである状態は、ＰＮシーケンス生成器から除かれている。この乗算により、Ｚ＝Ｘ・Ｙが得られる。ここで、Ｚ、Ｘ、Ｙは、すべて、ＧＦ（２N）の元である。Ｘレジスタは、標準的なシフトレジスタであり、Ｙレジスタは、静的（スタティック）である。Ｚレジスタは、ＹレジスタのコンテンツによってマスクされたＸシフトレジスタの出力への追加的な挿入ＸＯＲ入力を有する線形フィードバック・シフトレジスタ（ＬＦＳＲ）である。結果は、ＸおよびＹレジスタをファクタに初期化し、Ｚレジスタをすべてゼロに初期化し、回路をＮ回クロックすることによって、得られる。そして、Ｚレジスタは、積を含む。この動作は、ビットワイズな操作を用いてソフトウェアにおいて比較的容易に達成することができる。ハードウェアにおいて実現することもできる。
【００３４】
シーケンス・ホップの距離はスロット期間であり、これは、あるスロットの開始点から次のスロットの開始点までの時間である。ホップのベースとして、スリープの直前の後の時点ではなくスリープの前のスロットの開始点を選択する理由は、単純に規則性（regularity）のためである。実際の応用例では、スロットの後でどれか他のタスクを実行するのにモバイル・ユニットが要求される可能性があるので、モバイル・ユニットがシャットオフする時間は変動し得る。ホップのベースとしてスロットの開始点を常に用いることにより、ホップの長さは決して変化することなく、従って、ＧＦ乗算に必要となる多項式は一定である。
【００３５】
次の変数を定義する。
Ｍ１は、シーケンス・ホップに等しいクロック・サイクルまたは状態変化の回数である。
【００３６】
Ｔｓは、スロット期間であり、単位は秒である。これは、秒を単位とするホップ距離でもある。
Ｔｒは、ホップ分解能であり、単位は秒である。必要であれば、Ｔｓよりも短いホップを、この分解能を有するように作ることができる。
【００３７】
Ｆは、ＰＮシーケンス生成器のクロック周波数であり、単位はＨｚである。
典型的には、スロット期間全体のホップに対しては、Ｍ１は、次のようになる。
【００３８】
【数１３】
Ｍ１＝Ｔｓ*Ｆ
挿入シーケンス生成器を１クロック・サイクルだけインクリメントすることは、状態多項式にｘを乗算することと同じである。ここで、状態多項式は、ｘの関数として示されている。従って、Ｍ１クロックから結果的に生じたＰＮシーケンス生成器の状態を得るには、ベース状態の多項式とｘM1とを乗算する。ＧＦ（２N）では、ｘM1は、Ｎ個の係数を有する多項式であり、これらの係数は、前もって計算しＮビットのベクトルとして、例えばリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）に記憶しておくことができる。
【００３９】
ある条件の下では、スロット期間の全体よりも短いホップが必要であることがある。セルラ通信での例としては、モバイル・ユニットのユーザがコールを開始し、そのユニットが非常に長いスリープ期間中である場合がある。直ちにスリープを終了させてコールを実行することが望まれる。この場合には、モバイル・ユニットは、完全に動作を再開する次の時間を計算しなければならず、これは、発生した時間の長さと上述したホップ分解能Ｔｒとによって決定される。
【００４０】
次の変数を定義する。
Ｋは、結果的に生じる短縮されたホップの長さを決定するＴｒの整数倍である。
【００４１】
Ｍ２は、ホップ分解能に対応する状態変化の回数である。
Ｍ３は、短縮されたホップに対応する状態変化の回数である。
このように定義すると、次が成立する。
【００４２】
【数１４】
Ｍ２＝Ｔｒ*Ｆ
【００４３】
【数１５】
Ｍ３＝Ｋ*Ｍ２＝Ｋ*Ｔｒ*Ｆ
再び、ホップの後の生成器の状態は、先の状態とｘM3＝（ｘM2）Kとを乗算することによって与えられる。ガロワ体の理論によると、任意のＭに対して、ｘMは、Ｎ個の係数を有する多項式であることを思い出してほしい。それぞれの係数は、１ビットであるから、ｘMは、単純に処理され、Ｎビットのベクトルとして記憶される。システムがこれらの多項式を計算するのは困難を伴うから、いくつかの基本的な多項式を記憶しておき、それらを用いて、必要な任意の追加的な多項式を導出することが好ましい。これは、単純で直感的なＧＦの次の関係によってなされる。ここでａおよびｂは、任意の整数である。
【００４４】
【数１６】
ｘa+b＝ｘa*ｘb
従って、次のものが記憶されることになる。
Ｈ＝ｘM1であり、通常のスロット期間のホップに用いられる多項式と、
次の、任意のホップを計算するための一連の多項式とである。
【００４５】
【数１７】
0004335337.tif 000012
【００４６】
実際のシステムでは、複数の可能性のあるスロット期間が存在し、従って、複数のホップ多項式が記憶されることがあり得る。Ｇnのアレイは、次に示すように、任意のホップ距離を得るのに容易に用いることができる多項式を含む。
【００４７】
まず、Ｓ0とＳ1とを次のように定義する。Ｓ0は、ホップのために用いられるシーケンス生成器のベース多項式状態の値である。これは、第１のスロットの開始点において書き込まれたまたは後続のスロットのためにメモリに保持されている値であり、スロットの第１の生成器状態に対応する。Ｓ1は、ホップの後の生成器の多項式状態であり、次のスロットの第１のチップでなければならない。図３では、これは、ステップ２としてロードされ、ステップ３において動作を始める。これは、Ｓ0を与えるのに用いられたスロットの後のスロットであることに注意すべきである。
【００４８】
通常のスロット期間のホップに対する新たな生成器状態の計算は、次の数式１７のようにして、単純に、ＧＦ乗算を用いて行われる。この様子は、図４に示されている。
【００４９】
【数１８】
Ｓ1＝Ｓ0*Ｈ
モバイル・ユニットが、ユーザがコールを開始したために、または、それ以外の何らかのイベントのためにスリープ期間を早く終了しなければならない場合には、モバイル・ユニットは、図３のタイムラインと類似するすべてのタスクを実行しなければならない。しかし、乗算に用いられる多項式は、ホップが短いことを反映して、異なっている。上述のように、モバイル・ユニットは、経過した時間に基づく次の適切な開始時間と、ホップ・ベース状態Ｓ0の時間と、ホップ分解能Ｔｒと、タイミングの再取得と無線の安定とに要する時間と、に基づいて値Ｋを計算しなければならない。通常のシステムであればどのシステムでも、この値は、二進数として計算され記憶される。従って、ホップ時間は、Ｋ*Ｔｒであり、ここで、Ｋは、次のように、個々のビットに分解することができる（この例では、８ビット値を想定している）。
【００５０】
【数１９】
Ｋ＝２7ｋ7＋２6ｋ6＋…＋２1ｋ1＋ｋ0
そして、記憶されているＧnの値を用いて、その所望の時間におけるＰＮシーケンス生成器を次のように計算する。
【００５１】
【数２０】
0004335337.tif 000013
【００５２】
これには、一連の多項式の乗算が必要であり、それぞれは、図４に示されているように実行される。上述の例では、８ビットのホップ体Ｋを用いるが、これには、９回の多項式の乗算が必要である。従って、この場合の方が、ただ１回の乗算だけが必要であった固定されたスロット期間ホップの場合よりも、多くの計算時間が必要となる。
【００５３】
Ｅ．更なる実現例の詳細
本発明によるＰＮシーケンス・ホッピング・システムの好適実施例の単純なブロック図が、図５に示されている。本発明では、あるスリープ期間の前のＰＮシーケンス生成器５４の状態を用いて、そのスリープ期間の終了時の後の所望の時間における新たな状態が計算される。このようにして、ＰＮシーケンス生成器５４を動作させる高速クロック６０をオフにすることができる。典型的には３２ｋＨｚの発振器である低速クロック５６は維持され、カウンタ５８を制御して、システムにいつオンに戻すべきかを知らせる。
【００５４】
第１のホップの前では、スロットの開始時において、ＰＮシーケンス生成器は、レジスタ６２に書き込まれ制御プロセッサ（ＣＰ）５０によって読み出され新たな状態を計算するのに用いられるベース状態にある。後続のすべてのホップに関して、ベース状態は、先のホップで計算された新たな状態に等しく、従って、ＣＰ５０は、後続のホップのためにレジスタ６２を読み出す必要はない。ＰＮシーケンスのホップ計算は、ＣＰ５０において実行され、ＣＰ５０は、新たな状態をＰＮシーケンス生成器５４の中にロードする。ＰＮシーケンス生成器５４が再始動（イネーブル）される正確な時間は、ＣＰ５０によって制御されているハードウェア・タイミング・ユニット５２に制御されている。ＰＮシーケンス生成器５４の再始動時間は、一般に、このように、ハードウェア制御される。理由は、この際指導時間が、生成器の１クロック・サイクル内で正確でなければならず、ＣＰ５０は、一般に、容易には、ハードウェア部分をこの分解能まで制御することはできないからである。同様にして、ＰＮシーケンスの生成は、ＣＰ５０内で行うことが可能ではあるのだが、必要な速度と生成器回路の単純性とのため、なされないのが一般的である。スロットの開始時においては、ＰＮシーケンス生成器５４は、その状態をレジスタ６２の中に書き込み、それによって、それが次のホップに用いることができるようにする。ステディ状態では、これは必要ないことに注意すべきである。というのは、この値は書き込まれたこところであり、既に知られているからである。しかし、この機能は、実行されたまさに最初のホップに必要なシーケンスを与えるのに必要である。ＰＮシーケンス生成器５４がスロットの開始時においてイネーブルされると、ＰＮシーケンスは適切にアライメントがなされ、ＭＳは、要求されるスロットを成功裏に受信することができる。
【００５５】
本発明によればスリープ・モードの間は高速クロック６０をオフにしながら他方でそれよりも低速なクロック５６がスリープ・モードのトラッキングを行うことが可能であるから、ＰＮシーケンス・ホッピングを用いることによって、電力を節約することができる。これは、低速クロックと低速クロックを用いたカウンタとの方が、高速クロックよりも消費電力が小さいからである。長いシーケンスの方がある任意のタイミングで最初から初期化することが困難であり、高速のシーケンスの方がより高速で大電力のクロックを必要とするので、本発明は、長く高速なＰＮシーケンスに特に効果的である。
【００５６】
セルラ・システムに関して考えると、本発明は、セルラ電話のステンドバイ時間を著しく増加させることができた。これは、バッテリの寿命が延びることを意味し、また、ユーザによるバッテリ充電の間隔を長くすることができる。スタンバイ時間は、市場において競争しているセルラ電話の相対的な価値を評価する際にキーとなるパラメータである。
【００５７】
この実現例を僅かに変更するには多くの方法がある。最も上のレベルでは、ＣＰとハードウェアとの間の別の区切りが可能である。より基本的な可能性のある変更は、次の通りである。
【００５８】
１．ＧＦ多項式の乗算は、異なる複数の方法で行うことができる。例えば、ここで説明した実施例ではシリアルなＧＦ多項式乗算器を用いているが、パラレルな乗算器を用いることもできる。
【００５９】
２．ＧＦ多項式の乗算を用いるのではなく、行列の乗算を用いることも可能である。このアプローチでは、１つの状態変化の多項式乗数ｘのベキを作りその結果をベース状態多項式の多項式乗算に用いる代わりに、１つの状態変化行列のベキ乗をつくり、その結果をベース状態ベクトルの行列乗算に用いることができる。この乗算は、ｍｏｄ２の算術を用いて行うことができる。これは可能性のある別の実現例ではあるが、複雑性は大きくなり、メモリ利用も多くなる。
【００６０】
３．ベース状態が使い始められる時間を変更することができる。好適実施例では、この乗算に用いられるベース状態は、ホップ前のスロットの開始点である。これは、任意であり、システム多項式は常に入手可能でなければならない。
【００６１】
４．同じＰＮシーケンスを生成する２つの相補的な回路が存在する。挿入およびプライム・アーキテクチャである。この実施例では、挿入アーキテクチャを想定した。これと相補的なプライム・アーキテクチャを用いて実現例を考えることもできる。
【００６２】
本発明は、ＰＮシーケンスを生じる信号がある時間ではモニタされずその後に回復されなければならないことを要求する任意のシステムにおいて、再同期のために用いることができる。既に述べたように、これは、スリープ・モードに用いることができ、電力の節約を行ってくれる。しかし、本発明は、非スリープ・モードにも応用することができる。その場合には、得られるのは、電力の節約ではなく、実現の容易さである。モバイル・ステーションが何らかの理由でベース・ステーションによる送信のモニタリングを停止する場合には、タイミング・エラーが集積する。送信のモニタリングを停止するのは、スリープのためか、または、他のベース・ステーションの要求された測定のためである。より短いパイロットＰＮシーケンスは、タイミング情報を回復するのに用いることができる。モバイル・ユニットにかなりのタイミング・エラーが集積している場合には、それよりも長いＰＮシーケンスを正確なタイミングのために再調整しなければならない。これは、タイミングを回転（slew）させる（一度に１ステップだけインクリメントするように調整する）ことによって、または、何らかのホッピング技術によって行うことができる。１状態変化（または、生成器のクロック・サイクル）の分解能を有する任意のホップを用いて、生成器のタイミングを前後に移動させることができる。高速のハードウェアおよびソフトウェアの間の複雑な相互作用であるホップの計算期間自体の間にスキップされた任意のクロック・サイクルをホップが含んでいなければならないので、非現実的である。しかし、図３の場合と類似の手順を用いることができる。その場合には、オフ時間は、スリープ時間ではなく、他の周波数のサーチ時間のような何か別のものである。再び、これでは、電流の節約はできず、時間トラッキングを伴わないある期間の後のタイミングを再取得する多分より容易な方法が得られるだけである。
【００６３】
以上では、本発明を例示的な実施例とそれを示した図面とを用いて詳細に説明したが、この技術分野の当業者であれば、本発明の様々な改変や修正を、本発明の精神および範囲から逸脱することなく達成することができることを理解できるはずである。従って、本発明は、図面やここでの詳細な説明に用いた具体的な実施例には限定されない。そして、本発明の精神から逸脱しないすべての変更は、冒頭の特許請求の範囲だけによって画定される本発明の範囲内にあるものと考えられる。
【００６４】
冒頭の特許請求の範囲では、「〜する手段」（means for）という文言を含まない構成要素は、米国特許法第１１２条第６項に従っては解釈されないものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】プライム・アーキテクチャによる線形フィードバック・シフトレジスタの図である。
【図２】挿入アーキテクチャによる線形フィードバック・シフトレジスタの図である。
【図３】スロット・モード動作のタイムラインである。
【図４】シリアルなガロワ体乗算器の図である。
【図５】本発明の好適実施例のブロック図である。
【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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