(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力ホップ直接シーケンス拡散スペクトル（PHDSSS）信号として情報を送信する方法であって：
前記情報を所定の拡散シーケンスでエンコードして、直接シーケンス拡散スペクトル（DSSS）信号を生成する段階；および
複数の周波数スロット上で動作し前記DSSS信号により変調される複数の同時無線信号を生成する段階であって、前記複数の同時無線信号の個々の出力電力が所定の電力ホッピング・シーケンスに従い周期的に調整される段階；
によって構成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記PHDSSS信号を受信する受信機に結合される逆方向チャネル送信機からの帰還を受信する段階によってさらに構成され、前記生成段階が前記帰還に従い前記所定の電力ホッピング・シーケンスを改変する段階によって構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記生成段階が：
複数の無線周波数上で動作する複数の搬送波を生成する段階；
前記複数の搬送波を前記DSSS信号で変調して複数の被変調信号を生成する段階；および
前記複数の被変調信号の出力電力を前記所定の電力ホッピング・シーケンスに従い周期的に調整して前記PHDSSS信号を生成する段階；
によって構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記生成段階が：
複数の無線周波数上で動作する複数の搬送波を生成する段階；
前記複数の搬送波の出力電力を前記所定の電力ホッピング・シーケンスに従い周期的に調整して複数の電力ホップ搬送波を生成する段階；および
前記複数の電力ホップ搬送波を前記DSSS信号で変調して前記PHDSSS信号を生成する段階；
によって構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
複数の電力レベルにおいて複数の周波数スロット内で同時に送信される電力ホップ直接シーケンス拡散スペクトル（PHDSSS）信号として基地送信機から送信される情報を受信する受信機における方法であって、前記複数の電力レベルが所定の電力ホッピング・シーケンスに従い周期的に調整される方法であって：
前記複数の周波数スロットのうち少なくとも１つのスロットからの信号を復調して、少なくとも１つの被復調信号を生成する段階；
所定の拡散シーケンスを前記少なくとも１つの被復調信号と相関させる段階；
前記相関段階における予測される数の実質的正相関と実質的反相関の発見に応答して、前記少なくとも１つの被復調信号が使用可能であると判定する段階；および
使用可能であると判定される前記少なくとも１つの被復調信号を解読して前記情報を得る段階；
によって構成されることを特徴とする方法。
【請求項６】
前記所定の電力ホッピング・シーケンスが前記受信機に既知であり、前記復調段階が前記所定の電力ホッピング・シーケンスと同期して、各ホップ中に最高の被受信信号品質を有する前記複数の周波数スロットのうち少なくとも１つのスロットからの前記信号を復調する段階によって構成されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記複数の周波数スロットに関する被受信信号品質を測定し、それによって複数の被受信品質測定値を生成する段階；および
前記被受信信号品質に関する帰還を前記基地送信機に送信して、前記PHDSSS信号のパラメータを調整する段階；
によってさらに構成されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項８】
電力ホップ直接シーケンス拡散スペクトル（PHDSSS）信号として情報を送信する送信機であって：
前記情報を所定の拡散シーケンスでエンコードして、直接シーケンス拡散スペクトル（DSSS）信号を生成するエンコーダ；および
前記エンコーダに結合され、複数の周波数スロット上で動作し前記DSSS信号により変調される複数の同時無線信号を生成する無線信号発生器であって、前記複数の同時無線信号の個々の出力電力を所定の電力ホッピング・シーケンスに従い周期的に調整するように構成される前記無線信号発生器；
によって構成されることを特徴とする送信機。
【請求項９】
前記無線信号発生器が：
前記PHDSSS信号を受信する受信機に結合される逆方向チャネル送信機から帰還を受信する基地局受信機；および
前記基地局受信機に結合され、前記帰還に従い前記所定の電力ホッピング・シーケンスを改変するプロセッサ；
によって構成されることを特徴とする請求項８記載の送信機。
【請求項１０】
複数の電力レベルにおいて複数の周波数スロット内で同時に送信される電力ホップ直接シーケンス拡散スペクトル（PHDSSS）信号として基地送信機から送信される情報を受信する受信機であって、前記複数の電力レベルが所定の電力ホッピング・シーケンスに従い周期的に調整される受信機であって：
前記PHDSSS信号を取り込むアンテナ；
前記アンテナに結合され、前記複数の周波数スロットのうち少なくとも１つのスロットからの信号を復調して、少なくとも１つの被復調信号を生成する受信機回路；
前記受信機回路に結合され、所定の拡散シーケンスを前記少なくとも１つの被復調信号と相関させる相関器；および
前記相関器に結合され、前記相関器による予測される数の実質的正相関と実質的反相関の発見に応答して、前記少なくとも１つの被復調信号が使用可能であると判定する処理システムであって、使用可能であると判定される前記少なくとも１つの被復調信号を解読して前記情報を得るようにプログラミングされる処理システム
によって構成されることを特徴とする受信機。
【請求項１１】
前記受信機回路が前記複数の周波数スロットのうち少なくとも２つのスロットから少なくとも２つの信号を復調して、少なくとも２つの被復調信号を生成するよう構成され、前記相関器が少なくとも１つの所定の拡散シーケンスを前記少なくとも２つの被復調信号と相関させるように構成され、前記処理システムが：
前記少なくとも２つの被復調信号の各々における予測される数の実質的正相関と実質的反相関の発見に応答して、前記少なくとも２つの被復調信号が使用可能であることを判定する；
使用可能と判定される前記少なくとも２つの被復調信号を合成して、ダイバーシチ受信される被復調信号を生成する；および
前記ダイバーシチ受信される被復調信号を解読して前記情報を得る；
ことをプログラミングされることを特徴とする請求項１０記載の受信機。
【請求項１２】
前記所定の電力ホッピング・シーケンスが前記処理システムに既知の場合に、前記処理システムが、前記相関器および前記受信機回路と共働して、前記所定の電力ホッピング・シーケンスに同期して各ホップ中に最高被受信信号品質を有する前記複数の周波数スロットのうち少なくとも１つのスロットから前記信号を復調するようにさらにプログラミングされることを特徴とする請求項１０記載の受信機。
【請求項１３】
前記処理システムに結合される逆方向チャネル送信機によってさらに構成され、前記処理システムが前記相関器，前記逆方向チャネル送信機および前記受信機回路と共働して：
前記複数の周波数スロットに関する被受信信号品質を測定し、それによって複数の被受信品質測定値を生成する；および
前記被受信信号品質に関する帰還を前記基地送信機に送信して、前記PHDSSS信号のパラメータを調整する；
ことをさらにプログラミングされることを特徴とする請求項１０記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、一般に無線通信システムに関し、さらに詳しくは、情報を電力ホップ直接シーケンス拡散スペクトル（PHDSSS：power hopped direct sequence spread spectrum）信号として送信および受信するための方法および装置に関する。
発明の背景
直接シーケンス拡散スペクトル（DSSS：direct sequence spread spectrum）送信機においては、通常の拡散プロセスを用いて、拡散コードによって送信すべきデータ、すなわち発信源情報を乗算する。拡散コードのチッピング速度により拡散量が決まる。たとえば５１２ビットの拡散コードワードについては、発信源情報内の１ビットが出力中に５１２ビットを生成する。このため、５kb／秒データ・ストリームに関する±５kHzの帯域幅は拡散後は±２．５MHzを占拠する。それに由来する拡散信号は、搬送周波数において変調される。
DSSS受信機は、拡散搬送周波数の中心周波数に同調され、拡散コードワードは被受信エネルギに相関される。正の相関と反相関とが、発信源情報データ・ビットとして解釈される。
干渉者が所望の信号と同じ帯域を占拠すると、所望の信号との相関が阻止される。所望のDSSS信号が遠くにあり、共チャネルDSSS送信機が等しい電力を持つ受信機のほうに近いと、所望の信号が干渉者の信号の上に乗る。多くの受信機においては使用可能なダイナミック・レンジは限られるので、ある点で、近い信号が、遠い信号が受信機内に現れることを阻止して遠い信号を凌ぐ。この近遠問題は周知である。周波数ホップ拡散スペクトル（FHSS：frequency hopped spread spectrum）送信は、この近遠問題を解決する一方法である。
FHSSのための通常の拡散プロセスは、元の発信源メッセージを中心周波数の特定のシーケンス上で狭帯域モードで再送信することである。拡散速度により、同じ信号が他の周波数上に再送信される回数が決まる。疑似ノイズ（PN：pseudonoise）シーケンスは、コピーの各々について正確な周波数を決める。たとえば、５０の拡散シーケンスについては、発信源メッセージからの一連のビットは５０の周波数上に５０回現れる。このため、５kb／秒データ・ストリームに関する±５kHzの帯域幅は拡散後は±２５０kHzを占拠する。
FHSS受信機は、PNシーケンスによって決まる中心周波数に同調され、データは狭帯域チャネルから復調される。エラー率が最も低いデータが保持される。受信機は、送信機のそれと同期されるPNシーケンスによって周波数ホップを追跡する。
破壊的な干渉者が特定の時点で所望の信号と同じ帯域を占拠すると、他のチャネル上の以前のあるいは後のコピーを用いねばならないことになる。所望のFHSS信号が遠くにあり、共チャネルHFSS送信機のほうが同等の電力を持つ受信機に近い場合は、所望の信号は干渉送信機および受信機が利用する異なるPNシーケンスにより、ある点で干渉者の信号から離れる。両シーケンスがすべての周波数ホップについて同じ周波数スロットに到達する確率は極めて低い。各コピーについて種々の近いほうの干渉者が同じスロットに到達する確率は、より分析が困難であり、特に利用度の高いスロットについては困難であるが、ホップの回数は利用と共に大きくなる。チャネル上の他の形式の干渉は他の解決策を有するが、DSSSなどの広帯域ノイズが帯域上にある場合は、遠くからの受信はFHSSには不可能である。
このため、DSSSなどの広帯域ノイズがある場合にも通信機能を保持しつつ、DSSS送信に関する近遠問題を解決する発信方法および装置が必要である。
発明の概要
本発明の１局面は、情報を電力ホップ直接シーケンス拡散スペクトル（PHDSSS）信号として送信する方法である。本方法は、情報を所定の拡散シーケンスでエンコードして直接シーケンス拡散スペクトル（DSSS）信号を生成する段階と、複数の周波数スロットで動作しDSSS信号によって変調される複数の同時無線信号を生成する段階とによって構成される。複数の同時無線信号の個々の信号の出力電力は、所定の電力ホッピング・シーケンスに従って周期的に調整される。
本発明の別の局面は、複数の電力レベルにおいて複数の周波数スロット内に同時に送信されるPHDSSS信号として基地送信機から送信される情報を受信する受信機における方法であって、この複数の電力レベルは所定の電力ホッピング・シーケンスに従って周期的に調整される。本方法は、複数の周波数スロットのうち少なくとも１つのスロットからの信号を復調して、少なくとも１つの被復調信号を生成する段階と、所定の拡散シーケンスを少なくとも１つの被復調信号と相関する段階とによって構成される。本方法は、相関段階における予測される数の実質的な正相関と実質的な反相関の発見に応答して、少なくとも１つの被復調信号が使用可能であること判断する段階；および使用可能と判断された少なくとも１つの被復調信号を解読して情報を得る段階によってさらに構成される。
本発明の第３局面は、情報をPHDSSS信号として送信する送信機である。本送信機は、情報を所定の拡散コードでエンコードしてDSSS信号を作成するエンコーダと、エンコーダに結合されて複数の周波数スロット上で動作しDSSS信号によって変調される複数の同時無線信号を生成する無線信号発生器とによって構成される。無線信号発生器は、所定の電力ホッピング・シーケンスに応じて複数の同時無線信号の各々の出力電力を周期的に調整するよう構築される。
本発明の第４局面は、複数の電力レベルにおいて複数の周波数スロット内に同時に送信されるPHDSSS信号として基地送信機から送信される情報を受信する受信機であって、この複数の電力レベルは所定の電力ホッピング・シーケンスに従って周期的に調整される。本受信機は、PHDSSS信号を傍受するアンテナと、アンテナに結合されて、複数の周波数スロットのうち少なくとも１つの周波数スロットからの信号を復調して、少なくとも１つの被復調信号を作成する受信機回路とによって構成される。本受信機は、受信機回路に結合されて、所定の拡散シーケンスを少なくとも１つの被復調信号と相関する相関器と、相関器に結合されて、相関器による予測された数の実質的正相関と実質的反相関との発見に応答して少なくとも１つの被復調信号が使用可能であると判定する処理システムとによってさらに構成される。処理システムは、使用可能であると判断された少なくとも１つの被復調信号を解読して情報を得るようにプログラミングされる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による電力ホッピング・シーケンスを示す電力ホッピング図である。
第２図は、本発明による第１送信機の電気ブロック図である。
第３図は、本発明による第２送信機の電気ブロック図である。
第４図は、従来技術による一般的なDSSS受信機の電気ブロック図である。
第５図は、本発明によるPHDSSS受信機の電気ブロック図である。
第６図は、本発明によるPHDSSS受信機回路の電気ブロック図である。
第７図は、本発明による第１送信機の動作を示す流れ図である。
第８図は、本発明による第２送信機の動作を示す流れ図である。
第９図は、本発明によるPHDSSS受信機の動作を示す流れ図である。
図面の詳細説明
新規の電力ホップ直接シーケンス拡散スペクトル（PHDSSS）送信方法および装置が以下に開示される。要するに、DSSSのための通常の拡散プロセスを用いて、広帯域幅ベースバンド信号すなわちDSSS信号を作成する。次に、所定の電力ホッピング・シーケンスにより、いくつかの周波数におけるDSSS信号の各コピーに用いる電力レベルを決定する。FHSSにおいては、コピーは同一の電力レベルにおける異なる周波数上の時間シーケンス内に分布する。
PHDSSSでは、コピーは空間（周波数）シーケンス内に分布する。FHSSは、時間シーケンス周波数に依存して、周波数スロット内の電力レベルが干渉者の電力を凌駕するようにする。PHDSSSは、各周波数スロット内のシーケンスに応じて電力レベルを決定論的に設定するが、すべてのスロットを同時に送信する。PHDSSSにおける異なる周波数上の複数のコピーの各々が、その周波数に関して現在定義される電力設定値により乗算される。種々の周波数における種々の電力レベルのコピーが、好ましくは合計されて送信される。電力レベルは、変調に優先して、さらに変調前に各コピーについて設定することができる。好ましくは、PHDSSSはモトローラ社製FLEXファミリー・プロトコルのものなどの周知の通信プロトコルを利用する。FLEXファミリー・プロトコルはエラー検出と修正を行い、受信されるコードワード内の送信エラーを検出および修正する。あるいは、もちろん、他の同様のプロトコルを利用することもできる。
PHDSSS受信機は、好ましくは、コピーの少なくとも１つの中心周波数に同調される。同時に、受信機は電力制御シーケンスと、検出される干渉パターンなどの他の要因とに基づき、コピーの他の中心周波数にも同調することができる。拡散コードワードは、好ましくは、受信される各コピー上で被受信エネルギに相関される。正相関と反相関とは、元の情報のビット（または符号）として解釈される。より良い受信のために必要な場合は、２つ以上の被回復信号を合成（あるいはその中から選択）することによってダイバーシチ受信を行うことができる。
少数のスロットのみを用いて、全スロットが受信機により復調される場合は、所定の電力ホッピング・シーケンスを知る必要はない。多数の周波数スロットが用いられる場合は、受信機はスロットの一部だけを復調する必要があるので、シーケンスを知ることは価値がある。最も高い電力レベルだけを拾うことが必ずしも解答とはならない。これは高い所望信号電力対干渉が目的であるためである。周波数ホップおよび電力ホップ信号のみが帯域内にあり、すべてのシーケンスが既知の場合は、送信機に同期した状態を保ち所望の信号対干渉電力の比が最も良いスロットを選択することが実行可能で望ましい。スロット内である程度の価値を与えるには、余り多くの電力が必要でないことに留意されたい。満電力より各々が３０dB下に各コピーを拡散するには−２０dBしか必要ではない。
DSSSの場合のように、干渉者が受信機が同調される帯域を占拠する場合、所望の信号との相関が阻止される。しかし、複数のコピーは異なるチャネル上での回復を可能にする。所望のPHDSSS信号が遠くにあり、共チャネルDSSS送信機が同等の電力を持つ受信機により近い場合は、受信機は異なるチャネルを選択することができる。干渉者自身がPHDSSSである場合は、周波数スロットの１つは所望の信号よりも低い電力を有することになる。FHSSの場合のように、ホップ数が干渉の成功確率を決定する場合、コピー数はPHDSSSにおける成功確率において役割を果たす。相違点は、FHSSでは干渉がホップと共にずれるのに対して、PHDSSSでは各電力ホップの期間中は定常的であることである。
第１図を参照して、電力ホッピング図７００は、本発明による電力ホッピング・シーケンスを示す。図７００の列７０２は、各々がPHDSSS信号を伝える１０個の周波数スロットＦ1〜Ｆ10を表す。たとえば、４つのホップ７０４が図７００に示される。周波数スロットＦ1〜Ｆ10の各々に対応する水平線は、４つのホップ７０４の各々について各周波数スロット内に用いられる電力設定値７０６を示す。連続ホップについては、この例で用いられる電力ホッピング・シーケンスは周波数スロットＦ1〜Ｆ9の電力設定値を１だけ右にずらし、次にスロットＦ10に用いられる電力設定値をＦ1スロットに戻す。言うまでもなく、本発明により、他の多くの決定論的ホッピング・シーケンスを用いることができる。好ましくは、電力設定値は、周波数スロットＦ1〜Ｆ10のすべてで送信される総電力がホップ７０４の任意のホップの間にPHDSSS信号を送信するために用いられる送信機の最大電力出力容量を超えないような値である。
第２図を参照して、本発明による第１送信機１００の電気ブロック図は、所定の拡散シーケンスで情報をエンコードしエンコーダ出力１３０において直接シーケンス拡散スペクトル（DSSS）信号を生成するエンコーダ１０２によって構成される。エンコーダ１０２は、当技術では周知の方法を用いて所定の拡散シーケンスを生成する従来の拡散コード・シーケンス発生器１０６によって構成される。発信源情報すなわちデータ１０８は、従来の高速乗算器１１０において所定の拡散シーケンスで乗算され、エンコーダ出力１３０においてDSSS信号を生成する。エンコーダ出力１３０は無線信号発生器出力１２８において、複数の同時無線信号を生成する無線信号発生器１０４に結合される。この同時無線信号は複数の周波数スロット上で動作し、DSSS信号によって変調される。無線信号発生器１０４は、所定の電力ホッピング・シーケンスに応じて複数の同時無線信号の各々の出力電力を周期的に調整するよう構成され、それによって出力１２８にPHDSSS信号を生成する。
無線信号発生器１０４は、複数の無線周波数Ｆ1〜ＦNにおいて動作する複数の搬送波を生成する搬送波発生器１１２によって構成される。搬送波発生器１１２は、好ましくは、複数の搬送波を同時に生成する複数の従来の単周波数搬送波発生器１２０によって構成される。無線信号発生器１０４は、搬送波発生器１１２に結合され、エンコーダ１０２に結合され、複数の搬送波をDSSS信号で変調して複数の変調器出力１３２において複数の被変調信号を作成する変調器１１４によってさらに構成される。変調器１１４は、好ましくは、各々が複数の単周波数搬送波発生器１２０の１つに一意的に結合され、さらにエンコーダ出力１３０に結合されてDSSS信号を受信する複数の従来型個別変調器１２２によって構成される。
無線信号発生器１０４は、変調器１１４に結合されて所定の電力ホッピング・シーケンスに応じて複数の被変調信号の出力電力を調整し、無線信号発生器出力１２８においてPHDSSS信号を生成する電力調整器１１６も備える。電力調整器１１６は、複数のホップ・シーケンス出力Ｐ1〜ＰNにおいて並列に所定の電力ホッピング・シーケンス出力を生成する電力ホッピング・シーケンス発生器１２６によって構成される。電力ホッピング・シーケンス発生器１２６は、好ましくは従来の技術を利用してホップ・シーケンス出力Ｐ1〜ＰNにおいて複数のアナログ電圧を生成する。この複数のアナログ電圧は、所定の電力ホッピング・シーケンスに応じ所定の下限と上限との間で、ホップ毎に新しい値に調整される。好ましくは、ホップは発信源情報データ速度以下の速度、たとえばデータ速度の１／１０において起こり、そのデータ速度に同期されるので、符号の送信への干渉が最小限になる。あるいは、電力ホッピング・シーケンス発生器１２６が電力調整器１１６を制御する複数のデジタル値をホップ・シーケンス出力Ｐ1〜ＰNにおいて生成することができることは言うまでもない。さらに、ホッピング速度は発信源情報データ速度と同じくらい速くすることも、あるいは送付されるメッセージ毎に１回のホップ程度に遅くすることもできることは言うまでもない。
電力調整器１１６は、さらに複数の電力調整要素１２４によって構成される。電力調整要素１２４は、好ましくは従来の高速乗算器である。複数の電力調整要素１２４の各々が複数の変調器出力１３２の１つと、複数のホップ・シーケンス出力Ｐ1〜ＰNの１つとに一意的に結合される。複数の電力調整要素１２４の各々は、複数の変調器出力１３２のうち結合される１つの出力において複数の被変調信号の１つをホップ・シーケンス出力Ｐ1〜ＰNのうち結合される１つの出力における複数のアナログ電圧のうち１つの電圧によって乗算し、それによって複数の電力調整器出力１３４において複数の電力ホップDSSS信号を生成する。電力調整器１１６は、複数の電力調整器出力１３４において複数の電力ホップDSSS信号を加算し、第１送信機１００の出力１２８においてPHDSSS信号を生成する従来の加算要素１１８も備える。
あるいは、双方向無線通信システムにおいては、電力調整器１１６はPHDSSS信号を受信する受信機からの帰還によって構成される逆方向チャネル信号を取り込むアンテナ１３６を備えることがある。アンテナ１３６は従来の逆方向チャネル受信機１３８に結合され、逆方向チャネル信号を復調して帰還を得る。受信機１３８は、帰還を処理する従来のマイクロプロセッサ１４０に結合される。マイクロプロセッサ１４０は電力ホッピング・シーケンス発生器１２６に結合され、PHDSSS信号のパラメータ、たとえば電力ホッピング・シーケンスを帰還に従って調整する。このような帰還および調整によって、ある周波数上に受け入れ可能な信号を捕捉する可能性を高くすることができる。逆方向チャネル受信機１３８は、本明細書においては「基地局受信機」とも呼ばれることに留意されたい。
あるいは、異なる拡散コードを利用する複数のエンコーダを用いて、複数のDSSS信号を生成することもできることは言うまでもない。複数のDSSS信号を複数の個別の変調器１２２に結合し、それに由来するPHDSSS信号が各々の周波数スロット上に異なる拡散コードを用いるようにすることができる。
第３図を参照して、本発明による第２送信機２００の電気ブロック図が示される。第２送信機２００は第１送信機１００と類似するが、根本的な差異は無線信号発生器２０２において、電力調整器２０４が、所定の電力ホッピング・シーケンスに従って複数の搬送波の出力電力を周期的に調整し、複数の電力調整器出力１２３において複数の電力ホップ搬送波を生成する搬送波発生器１１２に結合されることである。また、変調器２０６は電力調整器出力１３４とエンコーダ１０２とに結合され、複数の電力ホップ搬送波をDSSS信号で変調して、PHDSSS信号を生成する。上記の差異のために、加算要素１１８は電力調整器２０４から変調器２０６に移動された。第１送信機１００または第２送信機２００のいずれか一方が基地局送信機として用いられる場合、本明細書においては「基地送信機」とも呼ばれることに留意されたい。
第４図を参照して、電気ブロック図はDSSS被変調信号を取り込むアンテナ３０２によって構成される従来技術による一般的なDSSS受信機３００を示す。DSSS被変調信号は受信機回路３０４の従来の復調器３１０の第１入力３２２に結合される。復調器３１０の第２入力３２８は、搬送波信号を生成する従来の搬送波発生器３１４に結合される。復調器３１０はDSSS被変調信号と搬送波信号とを混合し、復調器３１０の出力３２４において被復調DSSS信号を生成する。被復調DSSS信号は、従来の搬送波追跡器３１２の入力３３６に結合され、搬送波追跡器３１２の出力３４０において周波数制御信号を生成する。搬送波発生器３１４の周波数トリミング入力３４２は、搬送波追跡器３１２の出力３４０に結合されて周波数制御信号を受信し、それによって周知の方法を用いて搬送波発生器を周波数上に維持する。出力３２４の被復調DSSS信号は、従来の乗算器３１６の第１入力３３２に結合される。乗算器３１６の第２入力３３０は、従来の拡散コード発生器３２０に結合され、拡散コード・シーケンスをそこから受信する。乗算器３１６は、被復調DSSS信号と拡散コード・シーケンスを乗算して乗算器の出力３３４、これは受信機回路３０４の出力３２６でもあるが、ここで拡散解除発信源データを生成する。乗算器の出力３３４は従来の拡散コード追跡器３１８の入力３３８に結合され、拡散コード追跡器の出力３４４における拡散解除発信源データに応答して位相制御信号を生成する。拡散コード追跡器３１８の出力３４４は、拡散コード発生器３２０の位相制御入力３４６に結合され、位相制御信号をそれに供給して拡散コード発生器３２０により生成される拡散コード・シーケンスを被復調DSSS信号と同期状態に維持する。従来の相関器３０６は受信機３０４の出力３２６に結合され、拡散解除発信源データを相関して、出力バス３０８において発信源データ・ビット・ストリームと信号品質指標とを生成する。信号品質指標は、たとえば、拡散解除発信源データに関して決定される被測定最大相関値と１００％相関に対応する相関値とを比較することにより決定される。あるいは、相関器３０６を拡散コード追跡器３１８と一体にすることができることは言うまでもない。
第５図を参照して、電気ブロック図は、PHDSSS信号を取り込むアンテナ８０２によって構成される本発明によるPHDSSS受信機８００を示す。アンテナ８０２はPHDSSS受信機回路８０６の入力８０４に結合され、PHDSSS信号によって利用される複数の周波数スロットのうち少なくとも１つのスロットからの信号を復調して、複数の受信機回路出力８０８において少なくとも１つの被復調信号を生成する。受信機回路８０６については、下記にさらに説明する。複数の受信機回路出力８０８は、複数の従来の相関器８１０に結合され、所定の拡散シーケンスを少なくとも１つの被復調信号と相関させて、相関および信号品質標示のための周知の方法を用いて、複数の出力バス８２２において少なくとも１つの発信源データ・ビット・ストリームと対応する信号品質指標とを提供する。複数の出力バス８２２は処理システム８１４の対応する複数の入力バス８２４に結合され、相関器による予測される数の実質的正相関と実質的反相関の発見に応答して、少なくとも１つの被復調信号が使用可能であることを判定する。処理システム８１４は、使用可能であると判定される少なくとも１つの被復調信号を解読して、それに含まれる情報を得るようプログラミングされる。
ここで述べる「実質的」という言葉は、被復調信号の符号期間に対応する時間的間隔に関して相関器８１０により生成される相関値（信号品質指標により標示される）が所定の範囲の相関値の外側にあることを意味する。所定範囲の相関値は、純粋なノイズ（すなわち信号が存在しない）により生成される所定の確率よりも高い値を有する最高および最低相関値によって決定されることが好ましい。「予測される数」は、検証されるデータ内の符号数に等しい。たとえば、エラー修正コードワードの受信時には、コードワードが使用可能であることを判定するためには、コードワードのビットの所定の部分だけを確実に受信すればよい。
処理システム８１４は、使用可能であると判定された少なくとも１つの被復調信号を解読して、PHDSSS信号内の発信源情報を得るようプログラミングされる。処理システム８１４は、少なくとも１つの従来型プロセッサ８１６と本発明による処理システム８１４をプログラミングする従来型メモリ８１８とによって構成される。処理システム８１４は、好ましくは、データおよび制御バス８２０を介してPHDSSS受信機回路に結合され、そこから別の信号品質情報、たとえば少なくとも１つの被復調信号に対応する被受信信号強度指標（RSSI：received signal strength indication）値を受信する。この値は、処理システム８１４によって用いられ、どの信号が解読および場合によっては合成に最も向くかを決定する一助となる。好ましくは、データおよび制御バス８２０も処理システム８１４によって利用され、PHDSSS受信機回路の制御、たとえば監視および追跡すべき周波数スロットの選択を行う。
好ましくは、処理システム８１４は、少なくとも２つの被復調信号の各々における予測される数の実質的正相関と実質的反相関の発見に応答して、少なくとも２つの被復調信号が使用可能であると判定するようさらにプログラミングされる。処理システム８１４は、使用可能であると判定される少なくとも２つの被復調信号を合成して、周知の技術を利用してダイバーシチ受信被復調信号を生成し、ダイバーシチ受信被復調信号を解読して情報を得る。ここで言う「合成」という言葉は、ある時間的期間の間用いる１つの「最良の」信号を選択することと、少なくとも２つの被復調信号の（重み付けした）和を形成することの両方を含め広義に定義される。また、処理システム８１４は、PHDSSS受信機回路８０６を制御して、所定の電力ホッピング・シーケンスが処理システム８１４に未知の場合に複数の周波数スロットのすべてから信号を復調するようプログラミングされる。
処理システム８１４は、所定の電力ホッピング・シーケンスが処理システム８１４に既知の場合に、受信機回路８０６と共働し所定の電力ホッピング・シーケンスと同期して各ホップ中に最も高い被受信信号を有する複数の周波数スロットのうち少なくとも１つのスロットから信号を復調するよう、さらにプログラミングされる。あるいは、処理システム８１４を、所定の電力ホッピング・シーケンスが処理システム８１４に既知の場合に、受信機回路８０６と共働して、所定の電力ホッピング・シーケンスと同期して各ホップ中に受け入れ可能な被受信信号品質を有する複数の周波数スロットのうち少なくとも１つのスロットから信号を復調するようさらにプログラミングすることができることは言うまでもない。また、処理システム８１４は、受信機回路８０６と共働して、複数の周波数スロットに関する被受信信号品質を測定し、それによって複数の被受信品質測定値を生成し、複数の被受信品質測定値に基づき少なくとも２つの被復調信号を選択または合成するようプログラミングされる。たとえば、任意の周波数スロット内で最も高い相関値が所定の値より低い場合は、ダイバーシチ受信を利用することを決定することができる。あるいは、組み立てられたコードワード，メッセージのセグメントまたはメッセージ全体において検出されるエラー数に基づいて、ダイバーシチ受信の利用を決定することができる。あるいは、受信機８００は処理システム８１４に結合され、周知の技術を用いてPHDSSS信号の被受信信号品質に関する帰還を送信する従来の逆方向チャネル送信機８２６を備えることができることも言うまでもない。送信機８２６はアンテナ８０２に結合され、あるいはそれ自身の別アンテナを利用して、帰還を送信することができる。
第６図を参照して、電気ブロック図は、本発明によるPHDSSS受信機回路８０６を示す。受信機回路８０６は、複数の復調器３１０の複数の第１入力３２２に結合される入力８０４によって構成される。復調器３１０の第２入力３２８は、複数の搬送波発生器９０６に結合される。搬送波発生器は搬送波発生器３１４と同様であるが、根本的な差異は、搬送波発生器９０６がそれぞれ、周知の技術を用いて搬送波発生器９０６により生成される複数の中心周波数の１つを決定する周波数選択入力９２６によって構成される点である。搬送波発生器９０６の周波数選択入力９２６は、搬送波発生器９０６により生成されるホッピング周波数のシーケンスを決定するホッピング・コード・シーケンス発生器９２８の複数のホッピング周波数出力９２４に結合される。搬送波発生器９０６の周波数トリミング入力９２２は、従来の搬送波追跡器９１０の追跡器出力９２０に結合されて、搬送波発生器を周波数上に維持する。搬送波追跡器９１０は、１つの復調器３１０の出力３２４に結合される。好ましくは、ホッピング周波数は、所定の周波数間隔により互いに相対され、単独の基準周波数から同期されるので、１つの搬送波追跡器９１０しか必要とされない。あるいは、複数の搬送波追跡器９１０を代わりに利用することができることも言うまでもない。
好ましくは、ホッピング・コード・シーケンス発生器９２８は周知の方法で結合される従来のプログラミング可能カウンタ，論理デコーダおよびラッチを利用して、データおよび制御バス８２０を通じた処理システム８１４の制御下でホッピング周波数出力９２４上に適切な周波数選択信号を生成する。あるいは、処理システム８１４を搬送波発生器９０６の周波数選択入力９２６に直接的に結合し、周波数選択信号を生成して、それによりホッピング・コード・シーケンス発生器９２８をなくすることができることも言うまでもない。
復調器３１０は、PHDSSS信号と搬送波信号とを混合して、好ましくは、復調器３１０の出力３２４において複数の被復調DSSS信号を生成する。出力３２４は、複数の乗算器３１６の複数の第１入力３３２に結合される。乗算器３１６の複数の第２入力３３０は、拡散コード発生器９０８の出力９１３に結合される。乗算器３１６は、拡散コード発生器９０８により生成される拡散コードにより複数の被復調DSSS信号を乗算して、複数の受信機回路出力８０８において複数の拡散解除発信源データ信号を生成する。好ましくは、複数の受信機回路出力８０８は、拡散コード追跡器９１２の複数の入力９１４に結合される。拡散コード追跡器９１２は拡散コード追跡器３１８と同様であるが、根本的な差異は、拡散コード追跡器９１２が複数の入力９１４と従来の論理選択器とを備えて、処理システム８１４の制御下でデータおよび制御バス８２０を介して複数の入力９１４の１つをイネーブルにすることである。好ましくは、処理システム８１４は、上記のごとく、受信機回路８０６および相関器８１０から受信される信号品質情報に基づき、入力９１４の１つをイネーブルにする。イネーブルになった入力９１４は、イネーブル入力９１４において使用可能な拡散解除発信源データに応答して位相制御信号を生成する。位相制御信号は、拡散コード追跡器９１２の出力９１８に現れ、拡散コード発生器９０８に結合されてそれに位相制御信号を供給し、複数の被復調DSSS信号と同期する拡散コード発生器９０８によって生成される拡散コード・シーケンスを維持する。
あるいは、拡散コード発生器９０８が出力９１３において複数の異なる拡散コードを生成することができることは言うまでもない。複数の異なる拡散コードを乗算器３１６に一意的に結合させて、複数の異なる拡散コード・シーケンスでエンコードされたPHDSSS信号を拡散解除することができる。
復調器３１０の複数の出力３２４は、複数の従来のRSSI回路９１６にも結合され、出力３２４において被復調DSSS信号の信号強度を判定する。RSSI回路９１６は好ましくは、個々の信号のRSSI値を測定し、その値をデジタル化し、周知の技術を利用してデータおよび制御バス８２０を介して処理システム８１４が利用できるようにする。処理システム８１４は相関器８１０から受信される信号品質指標と共にRSSI値を利用して被受信信号の更なる処理に関する決定を行う。好ましくは、受信機回路８０６はPHDSSS送信機により利用されるすべての周波数スロットから信号を復調および拡散解除する。あるいは、受信機回路８０６を、PHDSSS送信機により利用される周波数スロットの使用可能な下部集合から信号を復調および拡散解除するよう設計することもできることは言うまでもない。
第７図を参照して、本発明による第１送信機１００の動作を示す流れ図４００は、エンコーダ１０２が好ましくは、拡散シーケンスにより発信源情報１０８をエンコードし（４０２）、ベースバンドDSSS信号を生成することから始まる。同時に、搬送波発生器１１２が、複数の無線周波数上で動作する複数の、たとえば１０個の搬送波を生成する（４０４）。変調器１１４が複数の搬送波をDSSSベースバンド信号で変調し（４０６）、複数の被変調信号を生成する。その後で、電力調整器１１６が周期的に、たとえば１０個の発信源データ符号毎に、電力ホッピング・シーケンス発生器１２６により生成される電力ホッピング・シーケンスに応じて複数の被変調信号の出力電力を調整し（４０８）、それによって電力ホップ直接シーケンス拡散スペクトル（PHDSSS）信号を生成する。
第８図を参照して、本発明による第２送信機２００の動作を示す流れ図５００は、エンコーダ１０２が好ましくは、拡散シーケンスにより発信源情報１０８をエンコードし（４０２）、ベースバンドDSSS信号を生成することから始まる。同時に、搬送波発生器１１２が、複数の無線周波数上で動作する複数の、たとえば１０個の搬送波を生成する（４０４）。電力調整器２０４が周期的に、たとえば１０個の発信源データ符号毎に、電力ホッピング・シーケンス発生器１２６により生成される電力ホッピング・シーケンスに応じて複数の搬送波の出力電力を調整し（５０２）、それによって複数の電力ホップ搬送波を生成する。その後で変調器２０６が複数の電力ホップ搬送波をDSSSベースバンド信号で変調し（５０４）、電力ホップ直接シーケンス拡散スペクトル（PHDSSS）信号を生成する。
第９図を参照して、本発明による受信機８００の動作を示す流れ図６００は、処理システム８１４が受信機回路８０６を制御して複数の周波数スロットのうち少なくとも１つのスロットからの信号を復調する（６０２）ことで始まる。復調される信号の正確な数は、受信機回路８０６の能力と、処理システム８１４に周知の被受信信号品質の最新履歴とによって決まる。その後で、処理システム８１４と相関器８１０が共働して、データ符号を表す予測される数の実質的正相関と実質的反相関を発見しようと試みることによって、拡散コード発生器９０８により生成される拡散シーケンスを被復調信号と相関させる（６０４）。処理システム８１４により予測される実質的相関と実質的反相関の総数は、検証される被復調信号内に送信される符号数と等しいことに注目されたい。たとえば、処理システム８１４が被受信データを符号毎に検証すると、符号が正確に受信される場合は、処理システム８１４は１つの実質的相関または実質的反相関を発見することになる。次に処理システム８１４は、受信される信号のいずれかが使用可能であるか否かをチェックする。この判定を行うにあたり、処理システム８１４は受信機回路８０６から受信されるRSSI情報と相関器８１０から受信される信号品質情報の両方を利用する。使用可能な信号がない場合は、処理システム８１４は所定の待機時間の後で使用可能な信号の位置特定をもう一度試みる（６０８）。一方、処理システム８１４が少なくとも１つの使用可能な信号を発見すると、処理システム８１４は２つ以上使用可能な信号があるか否かを調べる。ない場合は、処理システム８１４は１つの使用可能信号からのデータをメモリ８１８に格納し（６１２）、たとえばユーザに提示する。次に、処理システム８１４はメモリ８１８に電力ホッピング・シーケンスが予めプログラミングされたか否かを判断する。プログラミングされた場合は、処理システム８１４は電力ホッピング・シーケンスと同期して（６１８）、各ホップ中に最高の被受信品質を有する周波数スロットからの信号を復調する。好ましくは、これは前回ホップ中に最も低いエラー率を生成した電力設定を有する周波数スロットのみを復調することによって行われる。この動作方法により、必要な処理が軽減され、消費電力が削減されるという利点が得られる。ダイバーシチ受信を要求するには信号品質が悪すぎる場合は、被受信信号品質の最も高い２つ以上のスロットからの信号を同様に追跡することができる。この後、処理システム８１４は段階６０２に戻る。一方で、段階６１６において処理システム８１４により、メモリ８１８に電力ホッピング・シーケンスがプログラミングされていないと判断された場合は、流れは直接段階６０２に戻る。
一方、段階６１０において、２つ以上使用可能信号があると処理システム８１４が判断すると、処理システムはこれらの使用可能信号を合成して（６１４）、周知の方法によりダイバーシチ信号を生成する。たとえば、ダイバーシチ信号は、相関値の最も高い２つの使用可能信号を選択および合成することにより生成することができる。あるいは、ダイバーシチ信号は、RSSI値の最も高い２つの使用可能信号を選択および合成することにより生成することができること、または最も高いRSSI値と最高の相関値とを組み合わせて合成する２つ以上の信号を選択することができることは言うまでもない。次に、処理システム８１４はダイバーシチ信号からのデータをメモリ８１８内に格納する（６２０）。これで流れは上記と同様に段階６１６に進む。
かくして、本発明により、DSSS送信に関わる近遠問題を排除するという利点を持ち、なおかつDSSSなどの広帯域ノイズが存在しても通信する能力を維持する送信方法および装置が提供されることは明らかであろう。
上記は、本発明によるいくつかの実施例を例として開示するが、本開示の教義により本発明による多くの代替実施例が当業者に可能であることが理解頂けよう。その結果、本発明の範囲は添付の請求項によってのみ制限されるものである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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