(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内蔵式多機能スライスにおいて、
アンテナ・インターフェースと、
広範囲の無線機能周波数をサポートするため、各送受信機が広い周波数帯域にわたって動作可能である複数の双方向送受信機と、
前記複数の送受信機に結合され、該送受信機の動作を制御し、該送受信機を介して送信されたデータおよび受信されたデータを処理するとともに、前記複数の送受信機によって少なくとも２つの独立した無線機能スレッドをサポートするように動作可能なプログラム可能プロセッサと、
前記送受信機を介して送信されるデータを受信するアビオニクス・ネットワーク入力と、前記送受信機から受信されるデータのためのアビオニクス・ネットワーク出力と、を含むアビオニクス・インターフェースと、
を備え、前記内蔵式多機能スライスは、他の同一多機能スライスと結合して所望の無線機能集合を実行可能なプログラム可能電子無線システムを形成することができる、内蔵式多機能スライス。
【請求項２】
請求項１記載の内蔵式多機能スライスにおいて、前記プロセッサは、変調、復調、エンコード／デコード、検出、暗号化および解読から成るグループから選択したディジタル信号処理機能を実行するように動作可能である内蔵式多機能スライス。
【請求項３】
請求項１記載の内蔵式多機能スライスにおいて、前記少なくとも２つの無線機能スレッドは、通信、ナビゲーション、インテロゲーション、およびサーベイランスから成るグループから選択した無線機能をサポートする内蔵式多機能スライス。
【請求項４】
請求項１記載の内蔵式多機能スライスにおいて、前記少なくとも２つの無線機能スレッドは、音声無線通信、データ・ネットワーク通信、電子ナビゲーション補助、無線ビーコン検出、全地球およびローカル・グリッド測位システム検出、ならびに敵見方識別呼び掛けおよび応答から成るグループから選択した無線機能をサポートする内蔵式多機能スライス。
【請求項５】
請求項１記載の内蔵式多機能スライスにおいて、前記アンテナ・インターフェースは、前記多機能スライスを複数のアンテナ予備調整ユニットに外部から結合する内蔵式多機能スライス。
【請求項６】
多機能電子無線システムにおいて、
複数の同一の結合可能な電子無線システム多機能スライスを備え、その各々が、
アンテナ・インターフェースと、
前記アンテナ・インターフェースに結合された複数の双方向送受信機であって、各送受信機が広い周波数帯域にわたって動作可能で広範囲の無線機能周波数をサポートする複数の送受信機と、
前記複数の送受信機に結合され、該複数の送受信機によって少なくとも２つの無線機能スレッドをサポートするように動作可能なプログラム可能プロセッサと、
前記プログラム可能プロセッサに結合され、前記送受信機を介して送信されるデータを受信するデータ入力と、前記送受信機から受信されるデータを出力するデータ出力とを含むデータ・インターフェースと、を備え、
前記送受信機の少なくとも１つが前記アンテナおよび前記インターフェースに結合され、
前記複数の同一の結合可能な多機能スライスが、所定の無線機能集合を遂行する、
多機能電子無線システム。
【請求項７】
請求項６記載の多機能電子無線システムにおいて、更に、複数のアンテナを備え、該アンテナの各々がアンテナ予備調整器に結合されている多機能電子無線システム。
【請求項８】
請求項７記載の多機能電子無線システムにおいて、前記アンテナ予備調整器の各々が、前記電子無線システム多機能スライスの少なくとも１つに結合されている多機能電子無線システム。
【請求項９】
請求項６記載の多機能電子無線システムにおいて、更に、前記電子無線システム多機能スライスのデータ・インターフェースを介して、前記多機能電子無線システムに情報を伝達するとともにそこから情報を受信する汎用入出力構造を備える多機能電子無線システム。
【請求項１０】
請求項６記載の多機能電子無線システムにおいて、
前記電子無線システム多機能スライスの各々は、更に少なくとも１つのスライス間ネットワーク・バス・コネクタを備え、複数のスライスの相互接続を容易にし、
前記電子無線システム多機能スライスの少なくとも２つは、前記送受信機から電気的に分離された無線ネットワーク・バスを形成するように相互接続されている多機能電子無線システム。
【請求項１１】
多機能電子無線システムを実装する方法において、
前記多機能電子無線システムによって実行される１組の無線機能を決定するステップと、
前記１組の無線機能における無線機能を、複数の同一の結合可能な電子無線システム多機能スライスにわたって割り当てるステップであって、各電子無線システム多機能スライスが、
アンテナ・インターフェースと、
複数の双方向送受信機であって、各送受信機が広い周波数帯域にわたって動作可能で広範囲の無線機能周波数をサポートする複数の送受信機と、
前記複数の送受信機に結合され、該複数の送受信機によって少なくとも２つの無線機能スレッドをサポートするように動作可能なプログラム可能プロセッサと、
前記送受信機を介して送信されるデータのためのデータ入力経路と、前記送受信機から受信されるデータのためのデータ出力経路とを含むデータ・インターフェースと、
を含む、ステップと、
前記複数の同一の結合可能な電子無線システム多機能スライスのアンテナ・インターフェースを複数のアンテナ予備調整器に相互接続するステップと、
前記複数の同一の結合可能な電子無線システム多機能スライスのデータ・インターフェースを、前記多機能電子無線システムに情報を伝達するとともにそこから情報を受信する汎用入出力構造に結合するステップと、
を含む方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、更に、暗号化および解読機能用に前記プロセッサを構成するステップを含む方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の方法において、前記割り当てるステップは、更に、前記無線機能が必要とするリソース・アセットに応じて、前記無線機能を割り当てるステップを含む方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法において、前記割り当てるステップは、更に、前記無線機能が必要とするアンテナ、送受信機、およびプロセッサ・リソース・アセットに応じて前記無線機能を割り当てるステップを含む方法。
【請求項１５】
請求項１１記載の方法において、更に、ミッション・セグメントと、ミッション・セグメント無線機能とを決定するステップを含み、前記１組の無線機能が、前記ミッション・セグメント無線機能を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アビオニクスおよび電子無線システムに関する。特に、本発明は、電子無線システムを構築するための、スライス・ベース（ｓｌｉｃｅ  ｂａｓｅｄ）アーキテクチャに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本願は、同時に出願した米国特許出願第０９／６５１，７５２号、および米国特許第０９／６５１，７５４号に関連している。
【０００３】
軍用航空機は、３つの重要な部類の機能、即ち通信、ナビゲーション（航行）および識別（ＣＮＩ）を実装可能な電子無線またはＣＮＩアビオニクス・システムを必要とする。通信機能は、例えば、音声無線を通じた通信およびデータ・ネットワークへのインターフェースを含み、航行機能は、例えば、入力無線ビーコン、グライドスロープ指示、および全地球測位システム（ＧＰＳ）の受信を含み、識別機能は、例えば、敵味方識別質問（インテロゲーション）を含む。民間航空機の場合、識別機能は不要であり、通常ナビゲーション（監視）機能が代わりに設けられる。監視機能は、例えば、他の航空機の位置および飛行経路判定を含む。通信機能、航行機能、識別機能、および監視機能を、以下ではまとめて電子無線システムの無線機能と呼ぶことにする。
【０００４】
従来では、所定の独立したリソース・アセット（ｒｅｓｏｕｒｃｅ  ａｓｓｅｔ）集合体が典型的な無線機能を遂行していた。リソース・アセットは、例えば、アンテナ、アンテナ予備調整ユニット、トランシーバ（送受信機：即ち、送信機および受信機）、モデム（即ち、変調器および復調器）、ディジタル信号プロセッサ、増幅器、マイクロフォン、ヘッドセット等を含む。したがって、音声チャネル受信無線機能は、アンテナ、アンテナ予備調整ユニット、増幅器、受信機、復調器、ディジタルーアナログ変換器、およびヘッドセットを用いれば、遂行することができる。リソース・アセットは、当該リソース・アセットが実行するように設計された特定の無線機能専用であった。
【０００５】
言い換えると、従来の電子無線システムは、設けようとする無線機能性に唯一のポイント設計アーキテクチャ（ｐｏｉｎｔ  ｄｅｓｉｇｎ  ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）を用いて開発されていた。各無線機能は、別個の専用アーキテクチャを必要とし、そのために設計が固定化するので、例えば、性能アップグレードや技術向上のための変更が困難であった。航空機が実行しなければならない無線機能の総数が増大するに連れて、電子無線システムの複雑性およびサイズ、重量、ならびに電力要求量も全体として増大した。しかしながら、航空機においてサイズ、重量、および電力要求量を制限する必要性は、最重要課題である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
航空機、特に軍用航空機は、共通して、その航空計画がミッション・セグメントと呼ばれる単位に細分されている。一般に、いずれの所与のミッション・セグメントにおいても、航空機は、当該航空機が対応する無線機能の内所定の部分集合のみを実施するに過ぎない。その例として、ミッション・セグメントは、無線機能の内第１部分集合が動作する「出発および復帰（リカバリ）」、無線機能の内第２部分集合が動作する「空中戦闘および地上攻撃」、および無線機能の内第３部分集合が動作する「基地への安全な帰還」を含む場合がある。航空機は個々のミッション・セグメントの間その全ての無線機能の内部分集合のみを用いるに過ぎないが、過去の電子無線システムの設計では、多くの場合、航空機は、常時無線機能全てを備えるために必要なリソース・アセット全てを装備しなければならなかった。
【０００７】
無線機能データが、当該無線機能をサポートするリソース・アセットを通過する経路を、機能スレッド（ｔｈｒｅａｄ）と呼ぶ。例えば、ＶＨＦ音声受信無線機能スレッドは、ＶＨＦアンテナにおいて開始し、ＶＨＦアンテナ・インターフェース・ユニット、ＶＨＦ受信機、信号プロセッサ、オーディオ制御パネルを経由し、最終的にヘッドセットに至る。従来の設計技法において欠点となる状況の１つに、無線機能スレッドを形成する際に、独立したリソース・アセットの集合を用いることがあげられる。言い換えると、リソース・アセットは、現ミッション・セグメントに対する無線機能の必要性に基づいて共有されておらず、このため電子無線システムを実現するためのリソース・アセットが過剰に装備されていた。
【０００８】
電子航空無線システムのサイズ、重量、およびコストを抑える努力において、ブロック構築手法が開発された。各構築ブロック（ビルディング・ブロック）は、異なる数個の無線機能が必要とする処理の一部を実行することができる。しかしながら、多くの異なる形式の構築ブロックが存在した。したがって、多種多様の構築ブロックを用いて構築された電子無線システムは、共通の設置、パッケージングおよびインフラストラクチャ・リソースを共有することができるが、制御およびデータ・ルーティングの統合の結果、無線機能間に複雑な相互依存性が生じてしまった。この相互依存性は、更に、開発サイクルを複雑化し、別の無線機能の修理、交換、またはアップグレードの結果、存在している無線機能に対して予期せぬ影響を及ぼす潜在的可能性が高くなった。
【０００９】
当業界では、以上に記した問題およびこれまでに認められているその他の問題に対処する電子無線システムにおいて用いられる多機能無線が長い間求められていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の好適な実施形態は、電子無線システムの多機能スライスを提供する。このスライスは、アンテナ受信／送信インターフェースと、数個のマルチバンド送受信機と、プロセッサと、アビオニクス・インターフェースとを含む。アンテナ・インターフェースは、航空機のアンテナ予備調整器に結合する。
【００１１】
プロセッサは、マルチバンド送受信機に結合され、少なくとも２つの独立したＣＮＩ機能スレッドを備えるように送受信機を制御する。また、プロセッサはアビオニクス・インターフェースにも結合されている。また、プロセッサは、変調または解読のような、ＲＦ信号のディジタル信号処理を行なうこともできる。アビオニクス・インターフェースは、航空機のアビオニクス・アーキテクチャ全体に接続する。アビオニクス・インターフェースは、電子無線システムの多機能スライスおよび航空機の残りの部分間で、信号の入力および出力を行なう。
【００１２】
また、本発明は、多機能電子無線システムを提供する。この多機能電子無線システムは、数個の電子無線システム多機能スライスと、数個のアンテナと、数個のアンテナ予備調整器と、バックプレーン（ｂａｃｋｐｌａｎｅ）を備えている。電子無線システム多機能スライスは、各電子無線システム多機能スライスのネットワーク・バス・コネクタによって相互接続することができる。アンテナ予備調整器の各々は、１つ以上の電子無線システム多機能スライスに結合されている。また、電子無線システム多機能スライスは、電子無線システムのアビオニクス・バスに結合することもできる。
【００１３】
更に、本発明は、多機能電子無線システムを実装する方法も提供する。この方法の第１ステップは、多機能電子無線システムによって実行する１組のＣＮＩ機能を決定することである。次に、ＣＮＩ機能の全てを、数個の電子無線システム多機能スライス全体に割り当てる。この割り当てに続いて、電子無線システム多機能スライスのアンテナ受信／送信インターフェースを、航空機のアンテナ予備調整器に相互接続する。最後に、電子無線システム多機能スライスのアビオニクス・インターフェースを、航空機のアビオニクス・バスに結合する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
これより図１を参照すると、この図は、電子無線システムの電子無線システム多機能スライス１００を示す。多機能スライス１００は、アンテナ・インターフェース１０２、ディジタル・プロセッサ１０４、マルチバンド送受信機（トランシーバ）１０６，１０８，１１０，１１２、およびアビオニクス・インターフェース１１４を含む。プロセッサ１０４および送受信機１０６，１０８，１１０，１１２は、送受信機―プロセッサ構築ブロック（送受信機／プロセッサ構築ブロック）１１６として、全体的に集合化して示されている。送受信機／プロセッサ構築ブロック１１６については、以下で図７および図８を参照しながら詳細に論ずることにする。各多機能スライスは、他のあらゆる多機能スライスと構造が同一のプログラム可能な多機能無線機であり、以下で説明するように、これらを互いに結合し、更に複雑な電子無線システムを形成することができる。尚、多機能スライス１００は４つの送受信機１０６，１０８，１１０，１１２を有するものとして示すが、多機能スライスは、個々の用途や、以下に述べるようなリソース・アセットの最適化にしたがって、これよりも多い送受信機または少ない送受信機を有する場合もあることを注記しておく。
【００１５】
送受信機１０６，１０８，１１０，１１２は、マルチ機能スライス１００が担当する無線機能に割り当てられる周波数スペクトルにおいて、低レベル送信および受信機能性を備えている。好ましくは、送受信機１０６，１０８，１１０，１１２は、非常に広い範囲の周波数（例えば、ＶＨＦバンドからＬバンドまで）にわたって同調可能とし、広範囲の無線機能周波数に対応するようにするとよい。その結果、全体的に、各多機能スライスにおいて必要な送受信機が減少することにより、スライスを用いたアーキテクチャのサイズ、重量、およびコスト面における利点が容易に得られる。これについては、以下で更に詳しく説明する。
【００１６】
スライスのアンテナ・インターフェース１０２は、１つ以上のアンテナ予備調整器を送受信機１０６，１０８，１１０，１１２に結合する。アンテナ・インターフェース１０２は、アンテナ・コネクタ１２０を介してスライス外部からアクセス可能である。アンテナ・インターフェース１０２は、切り替えサブアセンブリ、システムＮＦを確立するための前置増幅（場合による）、およびマルチバンドＲＦ送信増幅機能を内蔵する。プロセッサ１０４は、個々のアンテナ予備調整器の個々の送受信機に対するマッピングを制御する。この制御は、プロセッサ１０４からローカルＲＦ制御バス１２２を通じてアンテナ・インターフェース１０２に送られるＲＦ制御信号の形態で行われる。プロセッサ１０４は、双方向データ・インターフェース（アナログまたはディジタル）１０ｗ，１０ｘ，１０ｙ，１０ｚを介して送受信機１０６，１０８，１１０，１１２に接続されている。
【００１７】
プロセッサ１０４は、１つ以上のネットワーク・バス・コネクタ１２４において、多機能スライス１００外部からアクセス可能である。多機能スライス１００は、ネットワーク・バス・コネクタ１２４を介して、１つ以上のその他の多機能スライスに相互接続することができる。また、ローカルＲＦ制御バス１２２は、プロセッサ１０４を送受信機１０６，１０８，１１０，１１２の各々に接続し、同調およびその他の設定制御を行なう。プロセッサ１０４および電子無線システム多機能スライス１００の他の構成要素との相互接続については、以下で図７および図８に関して更に詳細に説明することにする。
【００１８】
アビオニクス・インターフェース１１４は、航空機のコア・アビオニクスをプロセッサ１０４に結合する。アビオニクス・インターフェースは、アビオニクス入力１２６およびアビオニクス出力１２８を備えている。アビオニクス入力１２６および出力１２８は、電子無線システム多機能スライス１００のアビオニクス・コネクタ１３０においてアクセス可能である。アビオニクス入力１２６は、例えば、未暗号化類別データを他の航空機サブシステムから受け入れるために用いることができ、この信号を暗号化し次いで送信する。アビオニクス出力１２８は、例えば、受信し解読したデータ信号を供給することができ、データ信号は航空機のユーザに供給される。
【００１９】
次に図２を参照すると、この図は、４つの多機能スライス２０２，２０４，２０６，２０８から成る多機能電子無線システム２００を示す。また、図２には、アンテナ・アパーチャ２１０，２１２，２１４，２１６、アンテナ予備調整器２１８，２２０，２２２，２２４、およびアビオニクス・ネットワーク・バス２２６も示す。
【００２０】
多機能スライス２０２，２０４，２０６，２０８は、各多機能スライス２０２，２０４，２０６，２０８のネットワーク・バス・インターフェースを実装するために用いられる個々のバス・アーキテクチャの要件にしたがって相互接続される。例えば、多機能スライス２０２，２０４，２０６，２０８は、ＩＥＥＥ−１３９４シリアル接続２２８，２３０，２３２を用いて、ネットワーク・バス・コネクタ２３４間に一緒に結合することができる。
【００２１】
多機能スライス２０２，２０４，２０６，２０８は、電子無線システム多機能スライス２０２，２０４，２０６，２０８のアンテナ・コネクタ２３６において、航空機のアンテナ予備調整器に結合されている。各多機能スライス２０２，２０４，２０６，２０８をアンテナ予備調整器の各々に接続する必要はない。しかしながら、特定の多機能スライスを特定のアンテナ予備調整器に接続することによって、この多機能スライスは、予備調整器および関連するアンテナによって、機能スレッドを実行することが可能となる。尚、アンテナ予備調整器の一部は、単なるケーブルでもよい。
【００２２】
また、多機能スライス２０２，２０４，２０６，２０８は、電子無線システム多機能スライス２０２，２０４，２０６，２０８のアビオニクス・コネクタ２３８において、航空機のアビオニクス・ネットワーク・バス２２６にも結合されている。航空機のアビオニクス・ネットワーク・バス２２６は、航空機の残り部分から多機能スライスへの入力を備えている。また、アビオニクス・ネットワーク・バス２２６は、電子無線システム多機能スライス２０２，２０４，２０６，２０８の出力を受信する。これによって、アビオニクス・ネットワーク・バス２２６は、汎用入出力構造として機能し、電子無線システム２００に送信する情報を配信したり、電子無線システム２００が受信する情報を、一例として、ヘッドセット、または航空機コンピュータに配信する。
【００２３】
次に図３に移ると、この図は、多機能電子無線システム、この場合、通信航行識別（ＣＮＩ）システムを実現する方法のフローチャート３００を示す。ステップ３０２において、電子無線システムによって遂行する１組の無線機能（即ち、無線機能の種類）を決定する。同時に必要な無線機能の総数、および各機能スライスが実現可能な無線機能の数から、必要なスライスの最少数を決定する。勿論、同一の各多機能スライスにおいて用いられる送受信機は、無線機能スレッドが用いる周波数バンドをサポートするように選択される。できるだけ広い周波数範囲で動作可能な送受信機を実装することによって、通常、各多機能スライスにおいて必要となる送受信機の種類が減少する（オプションとして１つのみ）。
【００２４】
ステップ３０４において、ステップ３０２で特定した無線機能の各々を、特定の多機能スライスに割り当てる。ステップ３０６において、各多機能スライスを、当該多機能スライスがサポートする無線機能と連動するアンテナ予備調整ユニットの各々に接続する。例えば、多機能スライスが対応する多機能無線機能が、共通の予備調整器を共有する場合、その予備調整器に対しては１つの接続のみを行なうことが好ましい。ステップ３０８において、各多機能スライスを航空機のアビオニクス・ネットワークに接続する。
【００２５】
一旦多機能スライスを選択し相互接続したなら、多機能スライス内のプロセッサは、各機能スレッド上において音声およびデータの送信および受信を主に担当する。以下で更に詳しく説明するが、スライスの１つに組み込まれた指定マスタ・プロセッサが、あらゆる多機能スライスの調整を実施し、機能スレッドのリソース・アセットに対する割り当てのプログラムおよび再プログラムを行なう。
【００２６】
次に図４に移ると、この図は、リアル・タイムでリソース・アセットを再プログラム可能な単一スライスの電子無線システム４００を示す。電子無線システム４００は、アンテナ４０２，４０４，４０６，４０８、アンテナ予備調整器４１０，４１２，４１４，４１６、アンテナ・インターフェース４１８、送受信機４２０，４２２，４２４，４２６、プロセッサ４２８、およびアビオニクス・インターフェース４３０を備えている。
【００２７】
アンテナ４０２，４０４，４０６，４０８は、電子無線システム４００が実行する無線機能に割り当てられている周波数における信号の受信および送信をサポートする。図４では、電子無線システム４００は４つのアンテナを有するものとして示されているが、電子無線システムは、電子無線システム４００の個々の機能スレッドの要件に応じて、これよりも多いアンテナまたは少ないアンテナを有する場合もある。アンテナ４０２，４０４，４０６，４０８の各々は、アンテナ予備調整器４１０，４１２，４１４，４１６にそれぞれ結合されている。
【００２８】
アンテナ予備調整器４１０，４１２，４１４，４１６は、アンテナ・インターフェース４１８に結合されている。アンテナ・インターフェース４１８は、例えば、多数の１−４または４−１スイッチを内蔵する。アンテナ・インターフェース４１８は、１対１を基準にマップすることができ、あるいはマルチキャスト・モードで動作することもできる。また、送受信機４２０，４２２，４２４，４２６の各々は、アンテナ・インターフェース・スイッチ４１８にも接続されている。送受信機４２０，４２２，４２４，４２６の各々からの音声およびデータは、入力接続部４３２および出力接続部４３４（図７で説明するネットワーク・バス接続部と関連付けることができる）を介して、プロセッサ４２８を経由してアビオニクス・インターフェース４３０に伝達される。尚、アビオニクス・インターフェース・スイッチ４１８は、Ｎ×Ｎスイッチ全体である必要はなく、Ｎ×Ｍスイッチの可能性の方が高く（Ｍ＜Ｎ）、更にいずれのリソース・アセット間に追加のスイッチを備えてもよいことを注記しておく。プロセッサ４２８は、プログラム可能な機能スレッドに対応するために設けられた、各スイッチに結合することが好ましい。これについては、以下で説明する。
【００２９】
プロセッサ４２８は、ベースバンド・インターフェース４３６によって、送受信機４２０，４２４，４２６，４２８の各々に接続されている。プロセッサ４２８は、ＲＦ制御バス４３８を通じてＲＦ制御信号を送ることによって、送受信機４２０，４２２，４２４，４２６を制御し、例えば、送受信機に特定の周波数に同調してデータを受信するように命令する。プロセッサ４２８は、ＲＦ制御バス４３８を通じて制御信号を送ることによって、アンテナ・インターフェース４１８内のスタティック（静的）設定を制御する。また、プロセッサ４２８は、スイッチ制御ライン４３９によって、スイッチ４１８にも（およびその他にスイッチが設けられていれば、そのいずれにも）接続されている。したがって、プロセッサ４２８は、スイッチ制御ライン４３９を通じて適切なスイッチング（切り替え）制御信号を送り、アンテナ・インターフェース・スイッチ４１８の入出力動作を制御することができる。
【００３０】
個々のミッション・セグメントの間、プロセッサ４２８は、ＲＦ制御信号および切り替え制御信号を発生し、当該ミッション・セグメントの間に必要とされる無線機能を実現する無線機能スレッドを作成する。例えば、出発およびリカバリ・ミッション・セグメントの間、プロセッサ４２８はＲＦ制御信号および切り替え制御信号を発生し、出発およびリカバリ無線機能を実現する無線機能スレッドを作成する。出発およびリカバリＣＮＩ機能は、例えば、音声通信、滑空傾斜指示、および無線ビーコン取得（捕捉）を含むことができる。
【００３１】
この点について、プロセッサ４２８は、切り替え制御ユニットとして作用し、完全な機能スレッドを実現するようにリソース・アセット間で信号相互接続を行なう。したがって、例えば、音声送信無線機能では、プロセッサ４２８は、アビオニクス・インターフェースから、プロセッサを経由して（エンコード・ベースバンド変調および暗号化を行なう場合）、送受信機を経由して（周波数選択アップコンバージョン、ＩＦ変調、フィルタリング、およびＩＦ増幅利得特徴化を行なう場合）、アンテナ・インターフェース４１８を経由して（ＲＦ電力増幅およびアンテナ・スイッチ選択を行なう場合）、予備調整器まで経路を形成し、最終的にアンテナに達して空中への放射となる。
【００３２】
航空機が、ミッション・セグメントを、例えば、空中戦闘および地上攻撃ミッション・セグメントに変更した場合、プロセッサ４２８は、空中戦闘および地上攻撃無線機能を実現する無線機能スレッドを作成する、ＲＦ制御信号および切り替え制御信号を発生する。空中戦闘および地上攻撃無線機能は、例えば、ＥＣＣＭリンクを介した暗号化音声およびデータ通信、特殊命令が送信されるチャネル上での受信、Ｃ−セル、狭帯域（ＮＢ）データ受信および送信（例えば、衛星との間）、統合ブロードキャスト・サービス（ＩＢＳ）、識別質問、識別トランスポンダ、レーダ高度計、合同戦略攻撃訓練システム（ＪＴＩＤＳ：Ｊｏｉｎｔ  Ｔａｃｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｂａｔ  Ｔｒａｉｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、および全地球測位システム・スレッド（ＧＰＳ）を含むことができる。商用航空のための機能のＣＮＳ  ＦＡＮＳ／ＧＡＴＭスートは、同様に実装することができる。
【００３３】
プロセッサ４２８は、各ミッション・セグメントに必要な無線機能スレッドのみを実現するように、ＲＦ制御信号および切り替え制御信号を発生することが好ましい。その結果、電子無線システムは、ミッション・セグメント全体を通じて同時無線機能スレッドの最大数に対応するために必要なリソース・アセットを含むだけで済む。例えば、表１は３つのミッション・セグメントＡ，Ｂ，Ｃの各々において必要なリソース・アセットを示すと仮定する。そして、表２は、従来の独立リソース・アセット設計体系、および本発明の再プログラム可能なリソース・アセット体系の下において、電子無線システムを実現するために必要なリソース・アセットを示す。
【００３４】
【表１】
0003828770.tif 000002
【００３５】
【表２】
0003828770.tif 000003
【００３６】
表２に示すように、現ミッション・セグメントによって管理して、機能スレッドをＱ，Ｒ，Ｒ，Ｓ，Ｔリソース・アセットに再度割り当てることによって、必要なリソース・アセットの総数が大幅に削減される。各機能スレッドに独立したリソース・アセットを用いて設計した電子無線システムでは、合計９個のリソース・アセットが必要となる。しかしながら、本発明のリアル・タイム再プログラム可能電子無線システムでは、５つのアセット・リソースだけで済む。リソース・アセットの総数が大幅に減少することにより、電子無線システムのサイズ、重量、および電力要件の直接的な削減に至る。
【００３７】
動作において、プロセッサ４２８は、例えば、アビオニクス・インターフェースを経由して、ネットワーク・バスを通じて無線機能集合選択信号を受信する。無線機能集合選択信号は、プロセッサ４２８に、どの無線機能スレッドが現在必要であるかを示す。プロセッサ４２８は、マスタ・プロセッサ４４０に指定したプロセッサから無線機能集合選択信号を受信することができる。マスタ・プロセッサ４４０は、航空機の現ミッション・セグメントを追跡する。単一スライスの用途では、プロセッサ４２８がマスタ・プロセッサ４４０にも指定される。多スライス用途では、１つのスライス・プロセッサ４２８のみがマスタ４４０に指定され、マスタが故障の場合、他のスライス・プロセッサ４２８によってバックアップが設けられる。即ち，マスタ・プロセッサ４４０の故障の場合、第２プロセッサ４２８が、指定のマスタ・プロセッサ４４０として引き継ぐ。あるいは、無線機能集合選択信号は、パイロット・オーバーライドまたは選択スイッチに応答して、アビオニクス・ネットワークを介して受信することもできる。
【００３８】
また、リソース・アセットが再プログラム可能なことから、重要な無線機能のフォールト・トレランスが高められる。プロセッサ４２８は、故障したリソース・アセットを避ける代わりの無線機能スレッドを実現するＲＦおよび切り替え制御信号によって、故障したリソース・アセットを回避することができる。これは、１つのスライス内部において、または多数のスライスにまたがって発生する場合がある。遂行可能な無線機能の総数、および現ミッション・セグメントにおいて用いられている無線機能の数に応じて、重要な無線機能を設定し直すことにより、重要でない（または重要性の優先度が低い）無線機能を利用できないようにすることができる。各ミッション・セグメントの種々の無線機能間における優先順位は、ミッションの前に、マスタ・プロセッサ４４０において予めプログラムしておくことができ、無線機能は、その優先順位にしたがって設定し直される。あるいは、パイロットは、あらゆる所望の無線機能に割り当てられる無線機能要求スイッチを用いて、リアル・タイムで無線機能の優先順位を割り当てたり、あるいは無線機能の優先順位を無視（無効に）することもできる。
【００３９】
次に図５に移ると、この図は、電子無線システムにおいてリソース・アセット集合を制御するための、本発明の方法のフローチャート５００を示す。ステップ５０２において、航空機の第１ミッション・セグメントの間に必要な無線機能を決定する。同様に、航空機の第２ミッション・セグメントの間に必要な無線機能を決定する（ステップ５０４）。
【００４０】
ステップ５０６において、航空機が第１ミッション・セグメントで動作しているときに、第１ミッション・セグメントの無線機能を実現するように、リソース・アセット集合を構成する。先に注記したように、構成は、ＲＦ制御信号および切り替え制御信号を発生し、無線機能スレッドを作成することを含むことができる。続いて、航空機が第２ミッション・セグメントで動作しているときに、リソース・アセットを再構成し、第２ミッション・セグメントの無線機能を実現する（ステップ５０８）。このプロセスは、異なる機能スレッド要件を有する新たなミッション・セグメント毎に、繰り返される。
【００４１】
図６を参照すると、この図は、電子無線システムを設計する方法のフローチャートを示す。ステップ６０２において、第１、第２ミッションおよび全てのミッション・セグメントを定義する。次に、ステップ６０４において、ミッション・ステップの各々において必要な無線機能を決定する。
【００４２】
アセットの割り当てを行い、どのアセット・リソースが第１ミッション・セグメントの無線機能に必要か、そしてどのアセット・リソースが第２および全てのミッション・セグメントの無線機能に必要かを判断する（ステップ６０６）。次に、切り替え用ハードウエアを介して、リソース・アセットの相互接続を指定する（ステップ６０８）。リソース・アセットは、第１ミッション・セグメントの無線機能全てが第１ミッション・セグメントの間実現可能となるように接続し、第２ミッション・セグメントおよび全ての後続のミッション・セグメントの間に、全てのミッション・セグメントの無線機能全てが実現可能となるように接続する。
【００４３】
リソース・アセット最少化ステップ６１０において、最少のリソース・アセット集合を決定し（例えば、最少化アルゴリズムを用いて）、ミッション・セグメントのいずれの１つに関連する無線機能でも、その全てが、最少のリソース・アセット集合を用いて同時に実現可能となるようにする。次に、追加のミッション・セグメントが生ずるに連れて、プロセッサ４２８は無線機能スレッドを再プログラムし、追加の各ミッション・セグメントにおいて必要な無線機能を遂行する。リソース・アセットの数を最少に抑えているので、電子無線システムは、リソース・アセットの不要な重複を含まない。
【００４４】
次に図７に移ると、この図は送受信機／プロセッサ構築ブロック７００を示す。構築ブロック７００は、多数の送受信機７０４，７０６，７０８，７１０に結合されたプロセッサ７０２を含む。無線ネットワーク・バス７１２が、ネットワーク・バス・コネクタ７１６を介して、多機能スライス境界７１４の外側からプロセッサ７０２に接続する。構築ブロック７００は、例えば、多機能スライスに挿入することができる物理的ハードウエア・ユニットとしてもよい。しかしながら、更に一般化すると、構築ブロック７００は、電子無線システムの設計者が、例えば、新たな電子無線システムを設計するときに、ＣＡＤライブラリから読み出すことができる設計単位を表す。
【００４５】
汎用同相および直交（ＩＱ）双方向通信データ・インターフェース７１８，７２０，７２２，７２４が、プロセッサ７０２を送受信機７０４〜７１０に接続する。しかしながら、ＩＱインターフェース７１８〜７２４は、シリアル・ディジタルまたはアナログ・マグニチュードのような、プロセッサ７０２が採用する特定の変調技法に適したその他の新たな特定のデータ・インターフェースと置換してもよい。構築ブロック７００は、同様にプロセッサ７０２を送受信機７０４〜７１０を接続する、ローカルＲＦ制御バス７２６を含む。加えて、外部制御バス７２８がプロセッサ７０２に接続し、外部制御バス・コネクタ７３０を介して多機能スライス境界７１４の外側からアクセス可能である。各送受信機７０４〜７１０は、ＲＦ入力（例えば、受信ＲＦ入力７３２）、およびキャリア出力（例えば、低レベルＲＦキャリア（励起）出力７３４）を含む。これらは、例えば、多機能ＲＦ送信機を内蔵するアンテナ・インターフェース・ユニットに接続する。
【００４６】
プロセッサ７０２は、送信および受信方向において、各送受信機７０４〜７１０毎に、暗号化のサポートを含むことが好ましい。一実施形態では、プロセッサ７０２は、プログラム・メモリから暗号化対応（サポート）ソフトウエアを実行し、暗号化および解読を行う。代替実施形態では、プロセッサ７０２内部に専用の暗号化回路を組み込み、暗号化および解読を処理する。この実施形態は、暗号化対応に対する低レイテンシ要件によって決定される。適用する暗号化の種類は、構築ブロックを用いる個々の用途によって決められ、例えば、以下の暗号化規格、ＫＧＶ−８、ＫＧＶ−１０、ＫＧＶ−１１、ＫＧＶ−２３、ＫＧ−８４Ａ、ＫＧＲ−９６、ＫＹ−５８、およびＨａｖｅｑｕｉｃｋ  Ａｐｐｌｉｑｕｅに対する対応を含むことができる。
【００４７】
プロセッサ７０２は、それが位置する多機能スライスに対して、高速データ・ビット信号処理機能、メッセージ・レート処理および制御処理を実行する。高速データ・ビット、メッセージ・レートおよび制御処理は、同時に多数の無線機能を遂行するために、予備処理、信号処理、データ処理、ＲＦおよび外部制御、ならびに暗号化処理を含む。したがって、１つの送受信機／プロセッサ構築ブロック７０２は、以前では、多数の別個のモジュール間に分散されていた処理を局在化させる。このような局在化は、高速アナログーディジタル変換器、高クロック速度プロセッサ、高密度フィールド（現場）プログラム可能ゲート・アレイ、高密度メモリ、一体化暗号プロセッサ、および市販の共通バス・デバイスを用いて遂行することができる。
【００４８】
プロセッサ７０２は、無線ネットワーク・バス７１２を通じて、その多機能スライスの外側と通信する。このために、無線ネットワーク・バス７１２は、ＩＥＥＥ−１３９４バスのような、市販の共通バスとして実現することができる。無線ネットワーク・バス７１２は、多機能スライス間を通るので、無線ネットワーク・バスは、スライス間通信、コマンド、および調整に用いられる。
【００４９】
特に、無線ネットワーク・バス７１２は、殆どの場合、暗号化されていない情報を搬送する。未暗号化情報は、一例として、音声データ、送信調整データ、およびリレー・データを含む場合がある。音声データは、送受信機７０４〜７１０から復元した音声通信、またはこれらを介して伝送しスライス外部のオーディオ制御パネルに送られる音声通信を含む。送信調整データは、他の多機能スライスの実行中の動作に関する情報を含み、プロセッサ７０２に、使用可能なまたは使用中の通信周波数および通信スレッドがわかるようにする。リレー・データは、再送信または再処理のために、他の多機能スライスからプロセッサ７０２に送られた情報を含む。
【００５０】
無線ネットワーク・バス７１２は、例えば、電磁遮蔽７３６を用いて、ローカルＲＦ制御バス７２６、および外部制御バス７２８とは分離することが好ましい。このように無線ネットワーク・バス７１２を分離することによって、未暗号化情報、または一般的に機密情報が送受信機７０４〜７１０またはアンテナを介して、直接空間に放射されるのを防止するのに役立つ。
【００５１】
送受信機７０４〜７１０は、広範囲の周波数にわたって独立して同調可能とし、中間周波数、帯域幅、および利得特性の制御、着信ＲＦ信号のディジタル化、発信ＲＦ信号のアナログ変換、ならびにディジタル化前または後における着信および発信ＲＦ信号のフィルタリングを行なうことが好ましい。送受信機を制御するために、ローカルＲＦ制御バス７２６は、プロセッサ７０２から制御情報を搬送する。このために、プロセッサ７０２は、例えば、中間周波数帯域、受信／励起（励振器）局部発振器同調、および中間周波数利得特性構成情報を各送受信機７０４〜７１０に提供するとよい。これらの情報は、通信スレッドに対する所定の必要性によって決定される。
【００５２】
ローカルＲＦ制御バス７２６は、ローカルＲＦ制御のためにあり、したがって多機能スライス内部では分離されている。言い換えると、ローカルＲＦ制御バス７２６は、構築ブロック７００を組み込んだ多機能スライスの外側から直接アクセスすることはできない。ＲＦ制御バス７２６に関する制御情報は、プロセッサ７０２によって発生され、多機能スライス内部のＲＦアセットを制御する。数個の多機能スライスに対して調整した制御は、無線ネットワーク・バス７１２上で行なわれる。外部制御バス７２８は、スライス外部のアセット（即ち、アンテナ予備調整器）を制御するために、プロセッサ７０２によって用いられる。
【００５３】
しかしながら、外部制御バス７２８に関しては、外部制御バス７２８は多機能スライスを離れ、他のシステムに接続することができる。一例として、外部制御バス７２８は、アンテナおよび干渉計構成（コンフィギュレーション）情報を搬送することができる。このような情報は、例えば、空間指向通信のためにアンテナ・ビームを位置決めする際に用いることができる。
【００５４】
次に図８に移ると、この図は、送受信機／プロセッサ構築ブロックを動作させるフロー図８００を示す。ステップ８０２において、前述のような送受信機／プロセッサ構築ブロックを含む多機能スライスを設ける（即ち，プロセッサに結合された数個の送受信機を含む）。次に、この方法は、好ましくは、無線ネットワーク・バスを通じてプロセッサに未暗号化データを伝達する（ステップ８０４）。先に注記したように、無線ネットワーク・バスは、多機能スライスの外側から、直接アクセス可能である。
【００５５】
ステップ８０６に進み、プロセッサは、無線ネットワーク・バスを通じて受信したデータを処理して、制御データを形成する。次に、プロセッサは制御情報を、ローカルＲＦ制御バスを通じて、送受信機に伝達する（ステップ８０８）。先に注記したように、ローカルＲＦ制御バスは、多機能スライスの外側から直接アクセスすることはできない。更に、先に注記したように、外部制御バスは、多機能スライスの外側のアンテナにアンテナ制御データを直接伝達することができる（ステップ８１０）。
【００５６】
したがって、送受信機／プロセッサ構築ブロック７００は、完全に自己充足（内蔵式）型の多チャネル無線機能を備え、無線ネットワーク・バス７１２およびローカルＲＦ制御バス７２６を用いてプログラムすれば、送受信機機能、ディジタル処理機能、および暗号化機能を実行し、広範囲の電子無線機能が得られる。このように、従来の無線システムに対する複雑でコストがかかる、統合（即ち、カスタム）設計手法を回避する。言い換えると、送受信機構築ブロック７００は、単一の設計単位を提供し、従来用いられていた、多数の受信機、送信機、予備処理器、信号プロセッサ、データ・プロセッサ、および暗号化プロセッサの必要性をなくす。
【００５７】
また、プロセッサ７０２内部に暗号化処理を含ませることにより、構築ブロック７００は、無線ネットワーク・バス７１２およびローカルＲＦ制御バス７２６間で完全なレッド／ブラック（Ｒｅｄ／Ｂｌａｃｋ）の分離が可能となることを注記しておく。言い換えると、無線ネットワーク・バス７１２を通じて受信したデータは、送信前に、どこにも伝搬させる必要がない。特に、ネットワーク・バス上のデータを空間に放射させる可能性がある電子無線システムの近接エリアに伝搬させる必要がない。更に、独立したＩＱインターフェース７１８〜７２４、およびローカルＲＦ制御バス７２６を有する独立したスライスは、無線機能間の相互依存性を大きく低下させ、新たな無線機能を追加するときの電子無線システム全体に及ぼす影響を減らし、無線システムの他の部分に影響を及ぼす内部送受信機／プロセッサ構築ブロックの故障によって、本発明以外では生じてしまう、無線システムへの影響を抑え、開発サイクル中の統合および検査を簡略化する。
【００５８】
以上、好適な実施形態を参照しながら本発明について説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更や、同等のものとの置換が可能であることは、当業者には理解されよう。加えて、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の教示に対して特定のステップ、構造、または物的要素を適合化するような多くの変更を行なうことも可能である。したがって、本発明は、これまでに開示した特定実施形態に限定されるものではなく、本発明は、特許請求の範囲に該当する全ての実施形態を含むことを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子無線システムの多機能スライスを示す図である。
【図２】多機能スライスを用いて実現した多機能電子無線システムを示す図である。
【図３】多機能スライスを用いて多機能電子無線システムを実現する方法を示す図である。
【図４】再プログラム可能リソース・アセットを有する電子無線システムを示す図である。
【図５】電子無線システムにおけるリソース・アセット集合を制御する方法を示す図である。
【図６】電子無線システムを設計する方法を示す図である。
【図７】電子無線システムの送受信機／プロセッサ構築ブロックを示す図である。
【図８】送受信機／プロセッサ構築ブロックを動作させる方法を示す図である。
【符号の説明】
１００    多機能スライス
１０２    アンテナ・インターフェース
１０４    ディジタル・プロセッサ
１０６，１０８，１１０，１１２    マルチバンド送受信機
１１４    アビオニクス・インターフェース
１２４    ネットワーク・バス・コネクタ
１２６    アビオニクス入力
１２８    アビオニクス出力
１３０    アビオニクス・コネクタ
【図１】
0003828770.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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