変調信号、システムおよび方法
【課題】ナビゲーションシステムなどに適した信号を変調するための副搬送波変調信号および当該副搬送波変調信号を生成する方法を提供する。
【解決手段】副搬送波変調信号を生成する方法は、第1の副搬送波(BOC(5,1))の一部と第2の副搬送波(BOC(1,1))の一部を多重あるいは選択的に結合するステップを含む。
【解決手段】副搬送波変調信号を生成する方法は、第1の副搬送波(BOC(5,1))の一部と第2の副搬送波(BOC(1,1))の一部を多重あるいは選択的に結合するステップを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばナビゲーションおよび位置決めの信号、システム、および方法など、変調信号、変調システム、および変調方法に関する。
【背景技術】
【0002】
衛星測位システム(Satellite Positioning System、SPS)は、特定のコンステレーション(constellation)またはコンステレーションのグループに含まれる複数の衛星、地上ベースの同等物、または空中同等物によってブロードキャストされるレンジング信号(ranging signal)の受動的測定に依拠する。オンボードクロックが、しばしば「エポック」と呼ばれる規則的な、通常連続した一連のイベントを生成するのに使用され、エポックの発生の時刻は、乱数符号または擬似乱数符号(拡散符号(spreading code)と称する)にコーディングされる。タイムエポック符号化シーケンスの擬似乱数または乱数機能の結果として、出力信号のスペクトルは、拡散符号要素の変化のレートおよび拡散信号に使用される波形を含む複数の要因によって決定される周波数範囲にわたって広がる。通常、拡散波形は、長方形であり、sinc関数パワースペクトルを有する。
【0003】
レンジング信号は、受動的受信器への送信のために搬送波信号に変調される。地上、空中、海上、および宇宙での使用をカバーする応用例が既知である。通常、2位相偏移変調が、搬送波信号の変調に使用され、この搬送波自体は、一定の大きさを有する。通常、少なくとも2つのそのような信号が、同一搬送波に矩象で変調される。結果として生じる搬送波信号は、その一定のエンベロープを保つが、2つの独立の入力信号に依存する4つの位相状態を有する。しかし、2つの変調する信号が、同一の搬送波の大きさを有する必要がないことを理解されたい。π/2ラジアン以外の対応する位相の適当な選択によって、組み合わされた信号の一定の搬送波の大きさを維持することが可能である。
【0004】
そのような衛星測位システムの例が、全地球測位システム(GPS)である。一般に、GPSは、それぞれ1575.42MHz、1227.6MHz、および1176.45MHzを中心とするL1、L2、およびL5などの複数の周波数を使用して動作する。これらの信号のそれぞれが、それぞれの拡散信号によって変調される。当業者なら理解するように、GPS衛星ナビゲーションシステムが発するCA(Coarse Acquisition)コード信号は、1575.42MHzのL1周波数でブロードキャストされ、1.023MHzの拡散符号レート(チップレート)を有する。CAは、長方形の拡散波形を有し、BPSK−R1に分類される。GPS信号構造は、L1周波数で衛星によってブロードキャストされる信号が、矩象の第2成分を有するようになっており、この第2成分は、P(Y)コード(precision code)と称し、許可されたユーザだけが使用可能にされている。P(Y)信号は、10.23MHzの拡散符号を用いてBPSK変調され、CAコード送信より信号電力において3dB低い大きさを有する。その結果、Q成分は、I成分の大きさの0.7071倍(−3dB)の大きさを有する。当業者は、これらの信号のこれらの状態の位相角が、±I軸に対して±35.265°(ICD GPS 200Cで指定されたCAコード信号の位相)であることを理解するであろう。当業者は、Pコードが、Yコードの関数であるか、Yコードによって暗号化されていることも理解するであろう。Yコードは、Pコードを暗号化するのに使用される。当業者は、I成分およびQ成分の両方を含むL1信号と、L2信号とを、所与の衛星iについて、
SL1i(t)=APpi(t)di(t)cos(ω1t)+ACci(t)di(t)sin(ω1t)、および
SL2i(t)=BPpi(t)di(t)cos(ω2t)
として表すことができることを理解するであろう。ここで、
APおよびACは、PコードおよびCAコードの振幅であり、通常はAP=2ACであり、
BPは、L2信号の振幅であり、
ω1およびω2は、L1およびL2の搬送波周波数であり、
pi(t)は、P(Y)レンジング符号を表し、10.23Mcbpsのチップレートを有する擬似乱数シーケンスである。Pコードは、正確に1週間の周期を有し、+1および−1の値をとり、
ci(t)は、CAレンジング符号を表し、1023チップGold符号であり、+1および−1の値をとり、
di(t)は、データメッセージを表し、1および−1の値をとる。
【0005】
衛星コンステレーションには、通常、しばしば類似する軌道または類似する形状の軌道内だが複数の軌道面内の24個以上の衛星が含まれる。各衛星からの送信は、符号分割アクセス衛星(GPSなど)の場合には同一の公称搬送波周波数で、またはGLONASSなどのように近くの関連する周波数で行われる。衛星は、複数の衛星が同時に可視である場合であってもそれぞれを別々に選択できるようにするために、異なる信号を送信する。
【0006】
GPSなどのCDMAシステムでの各衛星からの信号は、異なる拡散符号および/または拡散符号レートの相違すなわち、pi(t)シーケンスおよびci(t)シーケンスによって互いに区別される。それでも、図1に示されたパワースペクトル100から理解されるように、複数の衛星によって送信される信号の間の干渉のかなりの範囲が残っている。図1には、CAコードおよびP(Y)コードのパワースペクトル100が示されている。CAコードのパワースペクトル102は、搬送波周波数L1で最大の電力を有し、CAコードの基本周波数である1.023MHzの倍数で0になる。例えば、0が、搬送波周波数の両側±1.023MHz、±2.046MHzなどで発生することを理解されたい。同様に、P(Y)コードのパワースペクトル104は、sinc関数波形について期待されるように、L1周波数およびL2周波数を中心とする最大振幅を有し、0は、±10.23MHzの倍数で発生する。
【0007】
当技術分野で既知のように、副搬送波を使用してレンジング符号をさらに変調するすなわち、さらなる信号をPコードおよび/またはCAコードと共に畳み込んで、バイナリオフセット搬送波(Binary Offset Carrier、BOC)変調を作成することが既知である(例えば、非特許文献1参照)。標準的なBOC変調200を図2に示す。図2には、CAコードの一部202と、例えばL1などの搬送波を変調するのに使用されるBOC信号204を作り出すための副搬送波信号との組合せが示されている。BOC信号が、長方形の方形波であり、例えばci(t)*sign(sin(2πfst))として表すことができ、ここで、fsが副搬送波の周波数であることを理解されたい。当業者は、BOC(fs,fc)が、fsの副搬送波周波数およびfcの符号レート(またはチッピングレート)を有するバイナリオフセット搬送波変調を表すことを理解する。バイナリオフセット搬送波を使用することによって、衛星から発する信号の次の信号記述がもたらされる。
【0008】
SL1i(t)=Amscim(t)mi(t)di(t)cos(ω1t)+ACscig(t)gi(t)di(t)sin(ω1t)=ISL1i(t)+QSL1i(t)、および
SL2i(t)=Bmscim(t)mi(t)di(t)cos(ω2t)
ここで、
Am、Ac、およびBmは、振幅であり、
mi(t)は、mコードBOC(10,5)信号であり、
gi(t)は、ガリレオのオープンサービス範囲符号であり、
scim(t)は、mi(t)の副搬送波信号を表し、
scig(t)は、ci(t)の副搬送波信号を表し、
ω1およびω2は、L1およびL2の搬送波周波数である。
【0009】
図2には、BPSK−R1コードと、BOC信号の対すなわち、BOC(2,1)およびBOC(10,5)のパワースペクトルも示されている。第1のスペクトル202は、BPSK−R1コードに対応する。第2のパワースペクトル204は、BOC(2,1)符号に対応し、第3のパワースペクトル206は、BOC(10,5)符号に対応する。BOC(2,1)信号のサイドローブ208が、比較的大きい大きさを有することを理解されたい。同様に、BOC(10,5)信号の図示のサイドローブ210が、比較的大きい大きさを有する。当業者は、サイドローブのエネルギが、干渉の源であることを理解する。
【0010】
【非特許文献1】J. W. Betz, "Binary Offset Carrier Modulation for Radionavigation", Navigation, Vol. 48, pp227-246, Winter 2001-2002
【非特許文献2】Pratt & Owen; BOC Modulation Waveforms, IoN Proceedings, GPS 2003 Conference, Portland, September 2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明の実施形態の目的は、従来技術の問題を少なくとも軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
したがって、本発明の実施形態の第1の態様は、別の信号を変調するための副搬送波変調信号を生成する方法を提供する。
【0013】
本発明の実施形態の第2の態様は、別の信号を変調するための副搬送波変調信号を提供する。
【0014】
本発明の実施形態の第3の態様は、レンジングシステムを提供する。
【0015】
本発明の実施形態の第4の態様は、受信器システムを提供する。
【0016】
実施形態の第5の態様は、コンピュータに別の信号を変調するための副搬送波変調信号を生成させるためのプログラムを記録したコンピュータ可読記憶媒体を提供する。
【0017】
有利なことに、本発明の実施形態は、信号のパワースペクトルの形状すなわちこれらの信号内のエネルギの分布に対する、かなりより多い制御を提供する。
【0018】
本発明の他の態様は、請求項に記載され、請求項で定義される。
【0019】
本発明の実施形態を、例として、添付図面を参照してのみ、これから説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
図3を参照すると、副搬送波300の第一実施形態が示されている。この副搬送波が、正弦波信号302の5レベル近似であることを理解されたい。信号レベルが
【0021】
【数1】
【0022】
であることを理解されたい。さらに、これらのレベルが、1単位の大きさを有する回転するベクトルのπ/4ラジアンの角度でのx軸またはI軸への射影であることを理解されたい。さらに、例えばSL1iの同相成分および直交成分すなわち、Amscim(t)mi(t)di(t)cos(ω1t)=ISL1iおよびACscig(t)gi(t)di(t)sin(ω1t)=QSL1i(t)を与えられれば、直交成分のy軸またはQ軸への射影がまた値
【0023】
【数2】
【0024】
をとるので、信号の大きさが一定になることを理解されたい。
【0025】
信号の組合せに対する制限があることが好ましく、この制限のうちの少なくとも1つが、定モジュラス(constant modulus)信号を維持することを理解されたい。制限は、(1)同相成分の「+1」または「−1」が、直交成分の「0」と共にのみ発生し、逆もまた同様であり、(2)
【0026】
【数3】
【0027】
が、両方の位相で同時に発生する。拡散信号の同相成分および直交成分の大きさ、scig(t)またはscim(t)を、図4に示されているものなど、アルガン図表400にプロットすることができる。したがって、I成分およびQ成分の波形は、次の信号要素シーケンスから作り出される。
【0028】
【数4】
【0029】
I信号シーケンスまたはQ信号シーケンスの任意の組合せを、(I2+Q2)1/2として計算される一定の大きさの搬送波信号という制約の中で、上のセットから選択することができる。一定の搬送波エンベロープという判断基準を満足する5レベルのセットから選択できるシーケンスの多数の他の同等のセットがあることは、当業者に明白である。IチャネルおよびQチャネルの副搬送波の大きさを、8−PSK信号の状態に類似するものと考えることができることを理解されたい。したがって、5レベル副搬送波信号のそのような対は、8相副搬送波信号と考えることができる。
【0030】
図5に、段付きまたはmレベル(m>2)の副搬送波波形を使用することの効果を示す。図5を参照すると、パワースペクトルの対500が示されている。点線を使用して示された第1のパワースペクトル502は、BOC(2,2)副搬送波のスペクトルを表す。この副搬送波のエネルギが、徐々に減るサイドローブ504、506、508、および510の中に含まれることを理解されたい。第2のパワースペクトル512は、8相副搬送波信号すなわち、BOC8(2,2)によって表される8つの位相振幅を使用するBOC(2,2)信号のパワースペクトルを表す。より一般的に、BOCm(fs,fc)は、fsの周波数およびfcのチッピングレートを有するm相副搬送波信号を表す。BOC8(2,2)信号のスペクトル512が、複数のサイドローブ514、516、518、520、522、および524を有することに留意されたい。これらのサイドローブのうちで、1番目から4番目までのサイドローブは、同一の周波数にまたがるBOC(2,2)信号のサイドローブと比較して、大きく減らされている、すなわち、非常に少ないエネルギを含む。1番目から4番目までのサイドローブでの大きい減少は、これらのサイドローブがまたぐ周波数スペクトルを他の送信に使用することを当業者が望む状況で有益になる可能性がある。
【0031】
BOC8(2,2)が、当業者によく理解されるSSC(Spectral Separation Coefficient)および自己SSCを使用する判定による大きく改善された干渉特性を有するすなわち、基準信号とBOC(2,2)の間のスペクトル結合(spectral coupling)が、基準信号とBOC8(2,2)の間のスペクトル結合より強いことを、当業者は理解するであろう。例えば、BOC8(2,2)信号は、従来のBOC(2,2)信号と比較して、スペクトル分離(spectral isolation)での10〜12dBの改善を示す。SSCと本発明の実施形態による信号との間の関係に関するさらなる情報は、例えば、参照によってそのすべてを本明細書に組み込まれている、付録にあるように本明細書と共に出願された非特許文献2に記載されている。
【0032】
さらに、本発明の実施形態は、副搬送波の大きさおよび持続時間を利用して、結果として生じる変調波形の高調波のエネルギに影響する、すなわち、これを制御する。例えば、図5を参照すると、追加の零スペクトルが、BOC8(2,2)スペクトルの搬送波から実質的に6MHzオフセットおよび10MHzオフセットに現れるが、従来のBOC(2,2)信号にそのような零スペクトルがないことを理解されたい。零スペクトルの位置は、マルチレベル副搬送波のステップの大きさおよび持続時間のうちの少なくとも1つによって影響される。具体的に言うと、零スペクトルは、この2つの要素のいずれかを変更することによって望みの位置にステアリングすることができる、すなわち、零スペクトルの位置は、この2つの要素によって影響される。付録Aに、本発明の実施形態による信号のスペクトルとステップの大きさおよび持続時間との間の関係の指摘が含まれる。
【0033】
図6を参照すると、もう1つのBOC8信号すなわち8状態を有するバイナリオフセットキャリアのI信号およびQ信号の副搬送波状態または振幅が示されている。この8つの状態は、上で説明した5つの状態または信号振幅ではなく、集合
【0034】
【数5】
【0035】
すなわち、4つの状態または信号振幅から選択された副搬送波振幅によって表すことができる、すなわちそれらに対応することを理解されたい。したがって、I成分およびQ成分は、
【0036】
【数6】
【0037】
すなわち
【0038】
【数7】
【0039】
が、±1/2と共に発生することだけができるように、次の通り次の信号要素から構成される。
【0040】
【数8】
【0041】
図6に示された状態1から8が、円周上で等距離に配置されていないことを理解されたい。状態2と3、4と5、6と7、および8と1の間の遷移は、角度ステップにおいて状態1と2、3と4、5と6、および7と8の間の遷移より大きい。これらの状態が、副搬送波振幅に変換される時に、所与の振幅の持続時間が、対応する状態の持続時間またはドウェルタイムに依存する、すなわち、副搬送波が任意の所与の状態に留まる持続時間が、もはや上の図4の状態のように等しくはない可能性があることを理解されたい。ドウェルタイムは、例えば段付き波形と正弦曲線の間の自乗平均差を最小にするためなど、設計選択の問題である。図7aに、図6に示された状態に対応する副搬送波700および702を示す。副搬送波700および702の各状態の持続時間または各状態内の持続時間が等しいことを理解されたい。Qチャネル副搬送波の大きさは、上で説明したものと実質的に同一のパターンに従うが、π/2ラジアンだけ位相シフトされている。Qチャネルの副搬送波702は、図7では点線の形で示されている。そのような副搬送波は、すべての振幅の組合せについて(I2+Q2)1/2=1なので、一定のエンベロープの大きさをもたらすことを理解されたい。しかし、図7bを参照すると、各状態の持続時間が等しくない副搬送波704および706の対が示されている。振幅の組合せのいくつかが(I2+Q2)1/2=1を満足しないことを理解されたい。したがって、送信される信号は、一定のエンベロープを有しない。
【0042】
当業者は、副搬送波の段付き半サイクルが1チップに対応することを理解するであろう。しかし、半サイクルの他の倍数が1チップに対応する他の実施形態を実現することができる。例えば、副搬送波の2つの半サイクルが1チップに対応する実施形態を実現することができる。その実施形態では、IチャネルおよびQチャネルの信号は、次のようになる。
【0043】
【数9】
【0044】
同様に、チップあたり3つの半サイクルを使用して実現される実施形態は、次を作り出す。
【0045】
【数10】
【0046】
当業者は、上記をレンジング符号チップあたりn個の副搬送波半サイクルに拡張できることを理解するであろう。
【0047】
副搬送波を記述するのに他の位相を使用できることを理解されたい。例えば、16−PSKの位相成分および振幅成分を使用して、第1状態が(+1,0)であると仮定して9つのレベルを有するBOC16副搬送波を作成することができる。m−PSK位相状態を使用することを使用して、(m+2)/2レベルの副搬送波信号を作り出すことができる。したがって、m=2にセットすることによって、従来のBPSKおよび2レベル副搬送波が与えられる。m=4にセットすることによって、3レベル副搬送波すなわちBOC4変調がもたらされ、m=8にセットすることによって、5レベル副搬送波すなわちBOC8変調がもたらされ、m=16にセットすることによって、9レベル副搬送波がもたらされ、これはBOC16変調に対応する。
【0048】
位相位置への符号およびデータ状態の割り当ての複数のさらなる変形形態を実現できることを理解されたい。例えば、図4に示された22.5°の状態の回転は、角度(0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°)から角度(22.5°,67.5°,112.5°,157.5°,202.5°,247.5°,292.5°,337.5°)への状態に関連する角度の再割り当てにつながる。やはり、これが、スペクトルのモジュラスの変化を引き起こさず、やはり、必要な振幅レベルの個数が、5から4に減る、すなわち、m−PSKを使用して、適当な回転および位相状態の割り当てに従って[(m+2)/2−1]個の振幅を実現できることを理解されたい。I成分およびQ成分の結果として生じる波形は、この場合に、次の信号要素シーケンスから作り出される。
【0049】
I相 +1信号を表す(+cos(67.5°),+cos(22.5°),+cos(22.5°),+cos(67.5°))
I相 −1信号を表す(−cos(67.5°),−cos(22.5°),−cos(22.5°),−cos(67.5°))
Q相 +1信号を表す(+sin(67.5°),+sin(22.5°),−sin(22.5°),−sin(67.5°))
Q相 −1信号を表す(−sin(67.5°),−sin(22.5°),+sin(22.5°),+sin(67.5°))
【0050】
上で説明した場合のI信号要素シーケンスおよびQ信号要素シーケンスが、1つの拡散パルス(チップ)の持続時間にわたって直交することに留意されたい。明らかに、他の回転が、可能であり、直交する信号要素セットを作り出す。
【0051】
上記を表す代替の方法は、状態表を介することである。BOC8変調の実施形態が、等距離の状態を用いて実現されており、第1状態が、上の値に対応する、図8に示されたπ/8ラジアン(22.5°)の位相角を有すると仮定する。レンジング符号が実質的に同時に遷移することと、実質的に一定の出力エンベロープすなわち副搬送波の状態を維持する望みを仮定すると、Iレンジング符号信号成分およびQレンジング符号信号成分のそれぞれに必要な位相状態のシーケンスは、次の表によって与えられる。
【0052】
【表1】
【0053】
表1の位相状態に対応する副搬送波に、レンジング符号チップあたり半サイクルが含まれることを理解されたい。さらに、フェーザの向きは、IおよびQが等しい場合に時計回り、そうでない場合に反時計回りである。信号要素シーケンスまたは状態シーケンスが、標本化または量子化された正弦曲線のセクション(具体的には、上で開示した本発明の態様では半サイクルセクション)であることは明白である。したがって、この概念を、複数のそのような標本を含むように拡張することができる。有用と思われるこれらの変形形態には、有限個数の半サイクルからの標本を伴う事例が含まれる、すなわち、これらの変形形態を、例えば2、1、8、および7の状態によって表される+1のIチャネル値ではなく、例えば2、1、8、7、6、5、4、3、2、1、8、および7などのある他の個数の状態を使用して、すなわち、標本または量子化された正弦曲線の3つの半サイクルによって表すことができる。表2に、そのような実施形態の位相状態を示すが、表2は、標本について図4の位相状態図に基づくが、正弦曲線波形の3つの半サイクル(または任意の個数の半サイクル)を使用している。正弦曲線またはその半サイクルの一部もしくは倍数を、「基礎波形(basis waveform)」と称する。当業者は、例えば三角波形または相互に直交する波形のセットなど、他の基礎波形を使用できることを理解する。
【0054】
【表2】
【0055】
【表3】
【0056】
当業者は、表1から3で、Iチップ遷移およびQチップ遷移が実質的に同時に発生し、したがって、I副搬送波およびQ副搬送波が、それぞれ正弦波形および余弦波形の形になると仮定されていることを理解するであろう。しかし、レンジング符号チップ遷移が、実質的に同時に発生しない実施形態を実現することができる。さらに、レンジング符号チップ遷移が実質的に同時に発生しない状況で、Iレンジング符号チップおよびQレンジング符号チップに対応する副搬送波を、量子化された正弦波の対の形をとるように配置することができる。
【0057】
波形の1/2サイクルごとに4つのタイムサンプルがあることがわかる。段付き正弦波形は、基本的な拡散波形の副搬送波変調と見なすことができる。タイムサンプルおよび独立情報を担持するチャネルの個数は、搬送波信号がその表現に有する位相状態の個数に関連する。上の例では、「2のべき」である位相状態を使用したが、他の個数を使用する実施形態を実現することができる。例えば、6−PSK搬送波信号を使用して、2つの独立の情報を担持するバイナリチャネルを搬送することができる。この場合に、3つの信号要素標本だけが、送信される符号チップごとに必要である。
【0058】
当業者は、段付き正弦曲線を、正弦曲線の1/2サイクルと等しい各要素の持続時間を有する長方形波と置換することが、当技術分野で周知であることを理解する。上で示したように、これを「バイナリオフセット搬送波」変調と称する。通常は、BOC記述に関連するもう2つの属性があり、これらは、符号チッピングレートの周波数およびオフセット副搬送波の周波数に関連する。その結果、BOC(2,2)は、2.046MHzのチッピングレートおよび2.046MHzのオフセット副搬送波を有する波形として解釈される。この配置は、符号要素(チップ)ごとに正確に2つの副搬送波信号の1/2サイクルを有する。
【0059】
本発明の実施形態のもう1つの態様は、マルチレベル波形である副搬送波のうちの少なくとも1つ、複数、またはすべてを用いる、レンジング符号を変調するための副搬送波のセットの使用に関する。当業者は、そのような実施形態を、もう1つの副搬送波信号による副搬送波信号の変調と考えることができる。追加の副搬送波の搬送波周波数ω1を有するi番目の衛星またはシステムによって送信される結果として生じる信号は、
Si(t)=Amscjm(t)scim(t)mi(t)di(t)cos(ω1t)+ACscjg(t)scig(t)gi(t)di(t)sin(ωit)=ISi(t)+QSi(t)
という形を有し、ここで、
scim(t)およびscjm(t)は、それぞれ例えばMコードなどの、第1および第2の副搬送波信号の第1レンジング符号を表し、
scig(t)およびscjg(t)は、例えばGold符号などの、第1および第2の副搬送波信号の第2レンジング符号を表す。
【0060】
scim(t)とscig(t)が同一であるか異なる実施形態を実現できることに留意されたい。同様に、scjm(t)とscig(t)が同一であるか異なる実施形態を実現することができる。
【0061】
【数11】
【0062】
ここで、
【0063】
【数12】
【0064】
および
【0065】
【数13】
【0066】
は、例えばmコードおよびGold符号など、第1および第2のレンジング符号の副搬送波の積である。
【0067】
複数の副搬送波を使用することが可能であるが、実用的な実施形態は、通常、2つの副搬送波を使用する。副搬送波の対を使用する変調を、ダブルバイナリオフセット搬送波(Double Binary Offset Carrier、DBOC)変調と称する。3つの副搬送波を使用する変調を、トリプルバイナリオフセット搬送波(Triple Binary Offset Carrier、TBOC)変調と称し、以下同様に、副搬送波のnタプルを使用する変調を、Nタプルバイナリオフセット搬送波(N−tuple Binary Offset Carrier、NBOC)と称する。上で述べたように、副搬送波のうちの1つまたは複数を段付きすなわち、それぞれの位相状態に関連する大きさを有するものとすることができる。
【0068】
本発明のこの態様の例として、図9に、波形の対900を示す。図9では、NBOC発明の例示として、副搬送波基礎波形が、バイナリであると仮定され、単一の副搬送波波形902だけが図示されている。図9の時間持続時間は、512標本であり、1つの符号要素持続時間(チップ)の持続時間と正確に一致する。第1副搬送波902に、破線の波形によって示されるように、レンジング符号チップあたり4つの副搬送波の半サイクルが含まれる。これが唯一の副搬送波成分である場合には、変調は、BOC(2x,x)タイプになり、ここで、xは、符号レート(チッピングレート)の周波数である。しかし、512サンプルあたり16個の半サイクルを有する第2の副搬送波(図示せず)が、衛星信号の搬送波と組み合わされる変調された波形904を作り出すのに使用されたことを理解されたい。変調された波形は、実線の曲線によって示されている。この2つの副搬送波の変調(乗算)の結果として、生じる波形904は、第1副搬送波902で符号反転がある時に、必ず、第2副搬送波904に関する位相反転を有する。これは、図9の点906、908、および910で明瞭に明白であり、これらの点で、第2副搬送波(図示せず)は、反対になる。結果を生じさせる変調を、ダブルBOCまたはDBOCと示す。図9の場合に、変調は、DBOC(8x,(2x,x))である、すなわち、レンジング符号(図示せず)のチップあたり8つの第2副搬送波の半サイクルがある。主エネルギは、搬送波信号から周波数±8x付近に集中し、BOC風の2つのこぶがあるスペクトルを有する。
【0069】
図10を参照すると、パワースペクトルの対1000が示されている。第1パワースペクトル1002は、DBOC8(16,(2,2))信号に関する。DBOC8(16,(2,2))信号を作成するのに使用された第1副搬送波および第2副搬送波のうちの少なくとも1つに、8つの対応する位相状態から導出された振幅が含まれたことを理解されたい。図示の特定の実施形態では、第1副搬送波が、マルチレベル信号である。DBOC変調または副搬送波を表す用語が、DBOCa(b,c(d,e))であり、ここで、aおよびcが、それぞれ周波数bおよびdを有する副搬送波の位相状態すなわち振幅の個数を表す。第2スペクトル1004は、BOC8(2,2)に関する。図示のスペクトルは、本発明の前の態様すなわち、マルチレベル副搬送波すなわち3つ以上の位相状態を有する副搬送波の、ダブルBOC概念と組み合わされた使用を使用して作り出された。図10のスペクトルのI変調およびQ変調の波形を、図11に示す。図11を参照すると、波形の対1100が示されている。拡散波形のIチャネルを表す波形の第1対1102に、実線によって表される段付きのまたはマルチレベルのBOC(2,2)信号1104と、破線によって表される16MHz副搬送波変調されたBOC(2,2)信号1106が含まれる。16MHz副搬送波変調されたBOC(2,2)信号が、BOC8(2,2)すなわち段付きBOC(2,2)信号に、±1の振幅を有する16MHz長方形波形(図示せず)を乗ずることによって作り出されたことを理解されたい。Qチャネルを表す第2の波形1108に、16MHz副搬送波変調されたBOC(2,2)信号1112と一緒に直角位相BOC(2,2)信号1110が含まれる。第1副搬送波1104または1110が、上で説明した本発明の実施形態による副搬送波であるが、両方の場合の第2副搬送波(図示せず)が、通常のバイナリ長方形波形すなわち従来の副搬送波であることを理解されたい。2つのBOC(2,2)副搬送波1104および1110とその結果の積すなわち16MHz副搬送波変調されたBOC(2,2)信号1106および1112の間にオーバーラップの領域1114があることを理解されたい。オーバーラップの領域1114内では、波形が、同一の振幅プロファイルを有する。
【0070】
図11に示された信号の実施形態の利益は、IチャネルまたはI成分が、DBOC8変調またはDBOC8信号を作り出すか表すが、Qチャネルが、BOC8変調を使用して作り出されたかBOC8変調を表すことである。しかし、この配置は、衛星から発する実質的に一定エンベロープの搬送波信号を保存するか提供する。
【0071】
本発明の実施形態を、周期的である副搬送波信号に関して説明した。しかし、副搬送波信号に擬似ランダムノイズ信号が含まれる実施形態を実現することができる。さらに、副搬送波の形状が、段付き以外の形すなわち、マルチレベル波または正弦波形の量子化された近似の形をとる実施形態を実現することができる。例えば、当業者が、送信される信号のパワースペクトルおよび/または例えばSSCまたは自己SSCなどの干渉の任意の適当な測定値に対して結果を生じさせる変調が有することを望む影響に従って、図12に示された信号などのマルチレベルパルス波形、マルチレベル周期的波形、またはマルチレベル非周期的波形を使用することができる。
【0072】
図13を参照すると、本発明のさらなる実施形態による副搬送波波形1300が、例えば別の副搬送波などの符号または他の波形の1チップ1302と共に示されている。この副搬送波に、100nsセクション内のBOC(5,1)波形の第1部分が、400ns部分のBOC(1,1)波形の諸部分と組み合わされて含まれて、全体的な副搬送波が作り出されることを理解されたい。BOC(5,1)波形のスペクトルが、5*1.023MHzにピークを有し、BOC(1,1)波形が、1*1.023MHzにピークを有することを理解されたい。したがって、当業者は、BOC副搬送波を選択的に組み合わせることによって、当業者が全体的な副搬送波のピークを位置決めするか再配置することが可能になることを理解する。やはり、例えばレンジング符号を変調するのに使用される副搬送波が、複数の搬送波から導出されることを理解されたい。図13に関して説明する信号は、BOC(5,1)副搬送波およびBOC(1,1)副搬送波から導出されたが、BOC副搬送波の他の組合せを使用する実施形態を実現することができる。実際に、BOC(5,1)およびBOC(1,1)信号が、多重化されまたは選択的に組み合わされて、全体的な副搬送波信号が作り出された。副搬送波の他のシーケンスを、送信される信号のパワースペクトルに対する所望の影響に従って実現できることを理解されたい。例えば、段付き変調の代わりに副搬送波として擬似ランダムシーケンスを使用することによって副搬送波を実現することができる。主拡散符号のシーケンスに対する追加シーケンスの使用は、これまでは、ティアドコード(tiered code)としての使用に制限されてきたが、このティアドコードは、すべての完全な符号反復インターバルの後に状態を変更する。GPS L5符号は、1ms符号(10230個のチップまたは要素の)を10msまたは20msに延長するために長さ10または20のノイマンホフマンシーケンスを使用して、この形で構成されている。サブ符号チップインターバルの使用は、以前には考慮されていない。完全なシーケンス(サブシーケンス)は、1符号チップの持続時間または多くとも複数の符号チップの持続時間を有する。完全なシーケンスは、放射のスペクトルを制御するという点で、前に説明した副搬送波変調に似た役割を履行する。そのようなサブシーケンスの特徴の1つが、そのようなシーケンスを衛星コンステレーションまたはそのコンステレーションのサブセットの間で共通するように選択することができることである。そのようなサブセットの1つを、システムの空間セグメントにローカル要素または増補を提供する地上送信器のグループとすることができる。例えば、結果として生じる信号のスペクトルに対する所望の効果に従って、10サブチップインターバル内のシーケンス−++++−−−−+またはレンジング符号チップもしくは他の副搬送波チップごとの+1および−1の他のシーケンスを有する副搬送波振幅を実現することができる。7サブチップインターバルシーケンスなどの例に、++−−−−−、+++−−−−、+−+−+−−が含まれ、放射されるスペクトルに対する類似する制御を提供するように選択することができる。
【0073】
図14を参照すると、本発明の実施形態による送信器1400が概略的に示されている。送信器1400に、送信のためにレンジング符号を生成するか選択する手段1402すなわちジェネレータが含まれる。当業者は、そのようなレンジング符号を、例えば、シフトレジスタ実装によって生成できることを理解するであろう。レンジング符号選択および/または生成手段1402が、gi(t)およびmi(t)を作り出すものとして図示されていることを理解されたい。これらの符号は、それぞれのミキサ1404および1406に供給される。ミキサ1404および1406は、本発明の実施形態に従って、レンジング符号を副搬送波と組み合わせるように配置されている。それぞれの副搬送波ジェネレータ1408および1410が、副搬送波を生成する。任意選択として、データ信号di(t)も、レンジング符号および副搬送波と混合されることが好ましい。データ信号の1ビットの持続時間は、通常、符号反復インターバルの整数倍である。例えば、GPS CAコードでは、データ信号の1ビットの持続時間は、1ms符号反復インターバルの20倍である、すなわち、データレートは50bpsである。混合された信号1412および1414は、ミキサ1416および1418のもう1つの対に供給され、ここで、これらの信号が、発振器および位相シフタアセンブリ1420を介して作り出された同相信号および直交位相信号と混合される。さらなる混合された信号1422および1424が、コンバイナ1426を介して組み合わされ、適当なアップコンバータ1428による後続アップコンバージョンのために出力される。アップコンバータ1428からの出力は、高出力増幅器1430に供給され、その後、例えばレンジング符号を放射または送信するように配置された衛星または他のデバイスによる後続送信のために、適当なフィルタ1433によってフィルタリングされる。
【0074】
図15を参照すると、一実施形態による変調システム1500の概略表現が示されている。システム1500に、レンジング符号を作り出すレンジング符号ジェネレータ1502が含まれる。レンジング符号は、位相状態を含む第1ルックアップテーブル1504および振幅状態を含む第2ルックアップテーブル1506に供給される。位相状態ルックアプテーブル1504の出力は、位相変調器1508を駆動するのに使用され、位相変調器1508は、電圧制御発振器1510の位相を制御するために電圧信号を作り出す。発振器1510の出力は、例えば利得制御増幅器または乗算器などのコンバイナ1512を介して、振幅状態テーブル1506からの信号出力と組み合わされて、適当な特性を有する副搬送波が作り出される。
【0075】
上の実施形態を、実質的に一定の信号エンベロープの維持に関して説明したが、実施形態は、これに制限されない。可変モジュラス信号エンベロープを使用する実施形態を実現することができる。(I2+Q2)1/2の単位大きさを保つことを目指す上で説明した制約は、必ずしも適用される必要がないことを理解されたい。
【0076】
上の実施形態を、同一のチッピングレートを有するIチャネルおよびQチャネルに関して説明した。しかし、実施形態は、そのような配置に制限されない。異なるチッピングレートを使用する実施形態を実現することができる。
【0077】
本発明の実施形態を、L1周波数およびL2周波数に関して説明したが、実施形態は、そのような配置に制限されない。本発明を使用するシステムの要件に従って、他の周波数または周波数帯を使用できる実施形態を実現することができる。例えば、下側のL帯域(すなわち、E5aおよびE5b)、中央(すなわち、E6)、および上側L帯域(すなわち、E2−L1−E1)も、本発明の実施形態から利益を得ることができる。そのような実施形態が、上で説明した2つの成分ではなく、少なくとも3つの成分を有する信号を使用できることを理解されたい。
【0078】
さらに、本発明の実施形態を、標準的なBOCに関して説明した。しかし、当業者は、代替BOCを使用して実施形態を実現することもできることを理解した。
【0079】
さらに、符号のチップあたりの副搬送波の半サイクルの個数を、奇数、偶数、チップの整数倍数、またはチップの非整数倍数すなわち、副搬送波半サイクル数とチップ持続時間の間の有理数関係のうちの少なくとも1つにすることができる実施形態を実現できることを理解されたい。
【0080】
上で説明した本発明の実施形態は、本発明の送信側すなわち、1つまたは複数の副搬送波と組み合わされるレンジング符号の生成、変調、および送信時に焦点を合わせたものである。しかし、当業者は、その信号を受信し、処理するために逆のシステムおよび方法が必要であることを理解した。当業者が、そのような信号を送信するシステムを設計したならば、適当な受信器の設計は、単に、送信動作の逆である。したがって、本発明の実施形態は、上で説明したものなどの信号を処理する受信器にも関する。
【0081】
読者の注意は、本願に関連する本明細書と同時に出願されたかその前に出願された、本明細書と共に公に自由に検査できるすべての論文および文書に向けられ、そのような論文および文書の内容は、参照によって本明細書に組み込まれている。
【0082】
本明細書(添付請求項、要約、および図面を含む)に開示された特徴のすべておよび/またはそのように開示されたすべての方法または処理のすべてのステップを、そのような特徴および/またはステップの少なくとも一部が相互に排他的である組合せを除く任意の組合せで組み合わせることができる。
【0083】
本明細書(添付請求項、要約、および図面を含む)に開示された特徴のそれぞれを、そうでないと明示的に述べられていない限り、同一の目的、同等の目的、または類似する目的のために働く代替の特徴に置換することができる。したがって、そうでないと明示的に述べられていない限り、開示された各特徴は、包括的な一連の同等の特徴または類似する特徴の一例にすぎない。
【0084】
本発明は、前述の実施形態のいずれの詳細にも制限されない。本発明は、本明細書(添付請求項、要約、および図面を含む)に開示された新規の特徴またはその新規の組合せ、あるいはそのように開示されたすべての方法または処理のステップまたはその新規の組合せに拡張される。
【図面の簡単な説明】
【0085】
【図1】レンジング符号の対のパワースペクトルを示す図である。
【図2】レンジング符号(BPSK−R1)信号およびBOC(10,5)信号のパワースペクトルを示す図である。
【図3】マルチレベル副搬送波を示す図である。
【図4】本発明の実施形態による、マルチレベル副搬送波の少なくとも1つの対の位相状態を示す図である。
【図5】従来技術の副搬送波および本発明の実施形態による副搬送波のパワースペクトルを示す図である。
【図6】本発明の実施形態による副搬送波の位相状態を示す図である。
【図7a】本発明の実施形態による同相副搬送波および直交位相副搬送波を示す図である。
【図7b】本発明の実施形態による同相副搬送波および直交位相副搬送波を示す図である。
【図8】本発明の実施形態による副搬送波の位相状態を示す図である。
【図9】本発明の実施形態による副搬送波を示す図である。
【図10】本発明の実施形態による副搬送波のパワースペクトルを示す図である。
【図11】本発明の実施形態による副搬送波を示す図である。
【図12】本発明の実施形態による代替の副搬送波波形を示す図である。
【図13】本発明の実施形態によるさらなる代替の副搬送波波形を示す図である。
【図14】本発明の実施形態による副搬送波を使用する送信器を概略的に示す図である。
【図15】一実施形態による送信器のもう1つの実施形態を示す図である。
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばナビゲーションおよび位置決めの信号、システム、および方法など、変調信号、変調システム、および変調方法に関する。
【背景技術】
【0002】
衛星測位システム(Satellite Positioning System、SPS)は、特定のコンステレーション(constellation)またはコンステレーションのグループに含まれる複数の衛星、地上ベースの同等物、または空中同等物によってブロードキャストされるレンジング信号(ranging signal)の受動的測定に依拠する。オンボードクロックが、しばしば「エポック」と呼ばれる規則的な、通常連続した一連のイベントを生成するのに使用され、エポックの発生の時刻は、乱数符号または擬似乱数符号(拡散符号(spreading code)と称する)にコーディングされる。タイムエポック符号化シーケンスの擬似乱数または乱数機能の結果として、出力信号のスペクトルは、拡散符号要素の変化のレートおよび拡散信号に使用される波形を含む複数の要因によって決定される周波数範囲にわたって広がる。通常、拡散波形は、長方形であり、sinc関数パワースペクトルを有する。
【0003】
レンジング信号は、受動的受信器への送信のために搬送波信号に変調される。地上、空中、海上、および宇宙での使用をカバーする応用例が既知である。通常、2位相偏移変調が、搬送波信号の変調に使用され、この搬送波自体は、一定の大きさを有する。通常、少なくとも2つのそのような信号が、同一搬送波に矩象で変調される。結果として生じる搬送波信号は、その一定のエンベロープを保つが、2つの独立の入力信号に依存する4つの位相状態を有する。しかし、2つの変調する信号が、同一の搬送波の大きさを有する必要がないことを理解されたい。π/2ラジアン以外の対応する位相の適当な選択によって、組み合わされた信号の一定の搬送波の大きさを維持することが可能である。
【0004】
そのような衛星測位システムの例が、全地球測位システム(GPS)である。一般に、GPSは、それぞれ1575.42MHz、1227.6MHz、および1176.45MHzを中心とするL1、L2、およびL5などの複数の周波数を使用して動作する。これらの信号のそれぞれが、それぞれの拡散信号によって変調される。当業者なら理解するように、GPS衛星ナビゲーションシステムが発するCA(Coarse Acquisition)コード信号は、1575.42MHzのL1周波数でブロードキャストされ、1.023MHzの拡散符号レート(チップレート)を有する。CAは、長方形の拡散波形を有し、BPSK−R1に分類される。GPS信号構造は、L1周波数で衛星によってブロードキャストされる信号が、矩象の第2成分を有するようになっており、この第2成分は、P(Y)コード(precision code)と称し、許可されたユーザだけが使用可能にされている。P(Y)信号は、10.23MHzの拡散符号を用いてBPSK変調され、CAコード送信より信号電力において3dB低い大きさを有する。その結果、Q成分は、I成分の大きさの0.7071倍(−3dB)の大きさを有する。当業者は、これらの信号のこれらの状態の位相角が、±I軸に対して±35.265°(ICD GPS 200Cで指定されたCAコード信号の位相)であることを理解するであろう。当業者は、Pコードが、Yコードの関数であるか、Yコードによって暗号化されていることも理解するであろう。Yコードは、Pコードを暗号化するのに使用される。当業者は、I成分およびQ成分の両方を含むL1信号と、L2信号とを、所与の衛星iについて、
SL1i(t)=APpi(t)di(t)cos(ω1t)+ACci(t)di(t)sin(ω1t)、および
SL2i(t)=BPpi(t)di(t)cos(ω2t)
として表すことができることを理解するであろう。ここで、
APおよびACは、PコードおよびCAコードの振幅であり、通常はAP=2ACであり、
BPは、L2信号の振幅であり、
ω1およびω2は、L1およびL2の搬送波周波数であり、
pi(t)は、P(Y)レンジング符号を表し、10.23Mcbpsのチップレートを有する擬似乱数シーケンスである。Pコードは、正確に1週間の周期を有し、+1および−1の値をとり、
ci(t)は、CAレンジング符号を表し、1023チップGold符号であり、+1および−1の値をとり、
di(t)は、データメッセージを表し、1および−1の値をとる。
【0005】
衛星コンステレーションには、通常、しばしば類似する軌道または類似する形状の軌道内だが複数の軌道面内の24個以上の衛星が含まれる。各衛星からの送信は、符号分割アクセス衛星(GPSなど)の場合には同一の公称搬送波周波数で、またはGLONASSなどのように近くの関連する周波数で行われる。衛星は、複数の衛星が同時に可視である場合であってもそれぞれを別々に選択できるようにするために、異なる信号を送信する。
【0006】
GPSなどのCDMAシステムでの各衛星からの信号は、異なる拡散符号および/または拡散符号レートの相違すなわち、pi(t)シーケンスおよびci(t)シーケンスによって互いに区別される。それでも、図1に示されたパワースペクトル100から理解されるように、複数の衛星によって送信される信号の間の干渉のかなりの範囲が残っている。図1には、CAコードおよびP(Y)コードのパワースペクトル100が示されている。CAコードのパワースペクトル102は、搬送波周波数L1で最大の電力を有し、CAコードの基本周波数である1.023MHzの倍数で0になる。例えば、0が、搬送波周波数の両側±1.023MHz、±2.046MHzなどで発生することを理解されたい。同様に、P(Y)コードのパワースペクトル104は、sinc関数波形について期待されるように、L1周波数およびL2周波数を中心とする最大振幅を有し、0は、±10.23MHzの倍数で発生する。
【0007】
当技術分野で既知のように、副搬送波を使用してレンジング符号をさらに変調するすなわち、さらなる信号をPコードおよび/またはCAコードと共に畳み込んで、バイナリオフセット搬送波(Binary Offset Carrier、BOC)変調を作成することが既知である(例えば、非特許文献1参照)。標準的なBOC変調200を図2に示す。図2には、CAコードの一部202と、例えばL1などの搬送波を変調するのに使用されるBOC信号204を作り出すための副搬送波信号との組合せが示されている。BOC信号が、長方形の方形波であり、例えばci(t)*sign(sin(2πfst))として表すことができ、ここで、fsが副搬送波の周波数であることを理解されたい。当業者は、BOC(fs,fc)が、fsの副搬送波周波数およびfcの符号レート(またはチッピングレート)を有するバイナリオフセット搬送波変調を表すことを理解する。バイナリオフセット搬送波を使用することによって、衛星から発する信号の次の信号記述がもたらされる。
【0008】
SL1i(t)=Amscim(t)mi(t)di(t)cos(ω1t)+ACscig(t)gi(t)di(t)sin(ω1t)=ISL1i(t)+QSL1i(t)、および
SL2i(t)=Bmscim(t)mi(t)di(t)cos(ω2t)
ここで、
Am、Ac、およびBmは、振幅であり、
mi(t)は、mコードBOC(10,5)信号であり、
gi(t)は、ガリレオのオープンサービス範囲符号であり、
scim(t)は、mi(t)の副搬送波信号を表し、
scig(t)は、ci(t)の副搬送波信号を表し、
ω1およびω2は、L1およびL2の搬送波周波数である。
【0009】
図2には、BPSK−R1コードと、BOC信号の対すなわち、BOC(2,1)およびBOC(10,5)のパワースペクトルも示されている。第1のスペクトル202は、BPSK−R1コードに対応する。第2のパワースペクトル204は、BOC(2,1)符号に対応し、第3のパワースペクトル206は、BOC(10,5)符号に対応する。BOC(2,1)信号のサイドローブ208が、比較的大きい大きさを有することを理解されたい。同様に、BOC(10,5)信号の図示のサイドローブ210が、比較的大きい大きさを有する。当業者は、サイドローブのエネルギが、干渉の源であることを理解する。
【0010】
【非特許文献1】J. W. Betz, "Binary Offset Carrier Modulation for Radionavigation", Navigation, Vol. 48, pp227-246, Winter 2001-2002
【非特許文献2】Pratt & Owen; BOC Modulation Waveforms, IoN Proceedings, GPS 2003 Conference, Portland, September 2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明の実施形態の目的は、従来技術の問題を少なくとも軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
したがって、本発明の実施形態の第1の態様は、別の信号を変調するための副搬送波変調信号を生成する方法を提供する。
【0013】
本発明の実施形態の第2の態様は、別の信号を変調するための副搬送波変調信号を提供する。
【0014】
本発明の実施形態の第3の態様は、レンジングシステムを提供する。
【0015】
本発明の実施形態の第4の態様は、受信器システムを提供する。
【0016】
実施形態の第5の態様は、コンピュータに別の信号を変調するための副搬送波変調信号を生成させるためのプログラムを記録したコンピュータ可読記憶媒体を提供する。
【0017】
有利なことに、本発明の実施形態は、信号のパワースペクトルの形状すなわちこれらの信号内のエネルギの分布に対する、かなりより多い制御を提供する。
【0018】
本発明の他の態様は、請求項に記載され、請求項で定義される。
【0019】
本発明の実施形態を、例として、添付図面を参照してのみ、これから説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
図3を参照すると、副搬送波300の第一実施形態が示されている。この副搬送波が、正弦波信号302の5レベル近似であることを理解されたい。信号レベルが
【0021】
【数1】
【0022】
であることを理解されたい。さらに、これらのレベルが、1単位の大きさを有する回転するベクトルのπ/4ラジアンの角度でのx軸またはI軸への射影であることを理解されたい。さらに、例えばSL1iの同相成分および直交成分すなわち、Amscim(t)mi(t)di(t)cos(ω1t)=ISL1iおよびACscig(t)gi(t)di(t)sin(ω1t)=QSL1i(t)を与えられれば、直交成分のy軸またはQ軸への射影がまた値
【0023】
【数2】
【0024】
をとるので、信号の大きさが一定になることを理解されたい。
【0025】
信号の組合せに対する制限があることが好ましく、この制限のうちの少なくとも1つが、定モジュラス(constant modulus)信号を維持することを理解されたい。制限は、(1)同相成分の「+1」または「−1」が、直交成分の「0」と共にのみ発生し、逆もまた同様であり、(2)
【0026】
【数3】
【0027】
が、両方の位相で同時に発生する。拡散信号の同相成分および直交成分の大きさ、scig(t)またはscim(t)を、図4に示されているものなど、アルガン図表400にプロットすることができる。したがって、I成分およびQ成分の波形は、次の信号要素シーケンスから作り出される。
【0028】
【数4】
【0029】
I信号シーケンスまたはQ信号シーケンスの任意の組合せを、(I2+Q2)1/2として計算される一定の大きさの搬送波信号という制約の中で、上のセットから選択することができる。一定の搬送波エンベロープという判断基準を満足する5レベルのセットから選択できるシーケンスの多数の他の同等のセットがあることは、当業者に明白である。IチャネルおよびQチャネルの副搬送波の大きさを、8−PSK信号の状態に類似するものと考えることができることを理解されたい。したがって、5レベル副搬送波信号のそのような対は、8相副搬送波信号と考えることができる。
【0030】
図5に、段付きまたはmレベル(m>2)の副搬送波波形を使用することの効果を示す。図5を参照すると、パワースペクトルの対500が示されている。点線を使用して示された第1のパワースペクトル502は、BOC(2,2)副搬送波のスペクトルを表す。この副搬送波のエネルギが、徐々に減るサイドローブ504、506、508、および510の中に含まれることを理解されたい。第2のパワースペクトル512は、8相副搬送波信号すなわち、BOC8(2,2)によって表される8つの位相振幅を使用するBOC(2,2)信号のパワースペクトルを表す。より一般的に、BOCm(fs,fc)は、fsの周波数およびfcのチッピングレートを有するm相副搬送波信号を表す。BOC8(2,2)信号のスペクトル512が、複数のサイドローブ514、516、518、520、522、および524を有することに留意されたい。これらのサイドローブのうちで、1番目から4番目までのサイドローブは、同一の周波数にまたがるBOC(2,2)信号のサイドローブと比較して、大きく減らされている、すなわち、非常に少ないエネルギを含む。1番目から4番目までのサイドローブでの大きい減少は、これらのサイドローブがまたぐ周波数スペクトルを他の送信に使用することを当業者が望む状況で有益になる可能性がある。
【0031】
BOC8(2,2)が、当業者によく理解されるSSC(Spectral Separation Coefficient)および自己SSCを使用する判定による大きく改善された干渉特性を有するすなわち、基準信号とBOC(2,2)の間のスペクトル結合(spectral coupling)が、基準信号とBOC8(2,2)の間のスペクトル結合より強いことを、当業者は理解するであろう。例えば、BOC8(2,2)信号は、従来のBOC(2,2)信号と比較して、スペクトル分離(spectral isolation)での10〜12dBの改善を示す。SSCと本発明の実施形態による信号との間の関係に関するさらなる情報は、例えば、参照によってそのすべてを本明細書に組み込まれている、付録にあるように本明細書と共に出願された非特許文献2に記載されている。
【0032】
さらに、本発明の実施形態は、副搬送波の大きさおよび持続時間を利用して、結果として生じる変調波形の高調波のエネルギに影響する、すなわち、これを制御する。例えば、図5を参照すると、追加の零スペクトルが、BOC8(2,2)スペクトルの搬送波から実質的に6MHzオフセットおよび10MHzオフセットに現れるが、従来のBOC(2,2)信号にそのような零スペクトルがないことを理解されたい。零スペクトルの位置は、マルチレベル副搬送波のステップの大きさおよび持続時間のうちの少なくとも1つによって影響される。具体的に言うと、零スペクトルは、この2つの要素のいずれかを変更することによって望みの位置にステアリングすることができる、すなわち、零スペクトルの位置は、この2つの要素によって影響される。付録Aに、本発明の実施形態による信号のスペクトルとステップの大きさおよび持続時間との間の関係の指摘が含まれる。
【0033】
図6を参照すると、もう1つのBOC8信号すなわち8状態を有するバイナリオフセットキャリアのI信号およびQ信号の副搬送波状態または振幅が示されている。この8つの状態は、上で説明した5つの状態または信号振幅ではなく、集合
【0034】
【数5】
【0035】
すなわち、4つの状態または信号振幅から選択された副搬送波振幅によって表すことができる、すなわちそれらに対応することを理解されたい。したがって、I成分およびQ成分は、
【0036】
【数6】
【0037】
すなわち
【0038】
【数7】
【0039】
が、±1/2と共に発生することだけができるように、次の通り次の信号要素から構成される。
【0040】
【数8】
【0041】
図6に示された状態1から8が、円周上で等距離に配置されていないことを理解されたい。状態2と3、4と5、6と7、および8と1の間の遷移は、角度ステップにおいて状態1と2、3と4、5と6、および7と8の間の遷移より大きい。これらの状態が、副搬送波振幅に変換される時に、所与の振幅の持続時間が、対応する状態の持続時間またはドウェルタイムに依存する、すなわち、副搬送波が任意の所与の状態に留まる持続時間が、もはや上の図4の状態のように等しくはない可能性があることを理解されたい。ドウェルタイムは、例えば段付き波形と正弦曲線の間の自乗平均差を最小にするためなど、設計選択の問題である。図7aに、図6に示された状態に対応する副搬送波700および702を示す。副搬送波700および702の各状態の持続時間または各状態内の持続時間が等しいことを理解されたい。Qチャネル副搬送波の大きさは、上で説明したものと実質的に同一のパターンに従うが、π/2ラジアンだけ位相シフトされている。Qチャネルの副搬送波702は、図7では点線の形で示されている。そのような副搬送波は、すべての振幅の組合せについて(I2+Q2)1/2=1なので、一定のエンベロープの大きさをもたらすことを理解されたい。しかし、図7bを参照すると、各状態の持続時間が等しくない副搬送波704および706の対が示されている。振幅の組合せのいくつかが(I2+Q2)1/2=1を満足しないことを理解されたい。したがって、送信される信号は、一定のエンベロープを有しない。
【0042】
当業者は、副搬送波の段付き半サイクルが1チップに対応することを理解するであろう。しかし、半サイクルの他の倍数が1チップに対応する他の実施形態を実現することができる。例えば、副搬送波の2つの半サイクルが1チップに対応する実施形態を実現することができる。その実施形態では、IチャネルおよびQチャネルの信号は、次のようになる。
【0043】
【数9】
【0044】
同様に、チップあたり3つの半サイクルを使用して実現される実施形態は、次を作り出す。
【0045】
【数10】
【0046】
当業者は、上記をレンジング符号チップあたりn個の副搬送波半サイクルに拡張できることを理解するであろう。
【0047】
副搬送波を記述するのに他の位相を使用できることを理解されたい。例えば、16−PSKの位相成分および振幅成分を使用して、第1状態が(+1,0)であると仮定して9つのレベルを有するBOC16副搬送波を作成することができる。m−PSK位相状態を使用することを使用して、(m+2)/2レベルの副搬送波信号を作り出すことができる。したがって、m=2にセットすることによって、従来のBPSKおよび2レベル副搬送波が与えられる。m=4にセットすることによって、3レベル副搬送波すなわちBOC4変調がもたらされ、m=8にセットすることによって、5レベル副搬送波すなわちBOC8変調がもたらされ、m=16にセットすることによって、9レベル副搬送波がもたらされ、これはBOC16変調に対応する。
【0048】
位相位置への符号およびデータ状態の割り当ての複数のさらなる変形形態を実現できることを理解されたい。例えば、図4に示された22.5°の状態の回転は、角度(0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°)から角度(22.5°,67.5°,112.5°,157.5°,202.5°,247.5°,292.5°,337.5°)への状態に関連する角度の再割り当てにつながる。やはり、これが、スペクトルのモジュラスの変化を引き起こさず、やはり、必要な振幅レベルの個数が、5から4に減る、すなわち、m−PSKを使用して、適当な回転および位相状態の割り当てに従って[(m+2)/2−1]個の振幅を実現できることを理解されたい。I成分およびQ成分の結果として生じる波形は、この場合に、次の信号要素シーケンスから作り出される。
【0049】
I相 +1信号を表す(+cos(67.5°),+cos(22.5°),+cos(22.5°),+cos(67.5°))
I相 −1信号を表す(−cos(67.5°),−cos(22.5°),−cos(22.5°),−cos(67.5°))
Q相 +1信号を表す(+sin(67.5°),+sin(22.5°),−sin(22.5°),−sin(67.5°))
Q相 −1信号を表す(−sin(67.5°),−sin(22.5°),+sin(22.5°),+sin(67.5°))
【0050】
上で説明した場合のI信号要素シーケンスおよびQ信号要素シーケンスが、1つの拡散パルス(チップ)の持続時間にわたって直交することに留意されたい。明らかに、他の回転が、可能であり、直交する信号要素セットを作り出す。
【0051】
上記を表す代替の方法は、状態表を介することである。BOC8変調の実施形態が、等距離の状態を用いて実現されており、第1状態が、上の値に対応する、図8に示されたπ/8ラジアン(22.5°)の位相角を有すると仮定する。レンジング符号が実質的に同時に遷移することと、実質的に一定の出力エンベロープすなわち副搬送波の状態を維持する望みを仮定すると、Iレンジング符号信号成分およびQレンジング符号信号成分のそれぞれに必要な位相状態のシーケンスは、次の表によって与えられる。
【0052】
【表1】
【0053】
表1の位相状態に対応する副搬送波に、レンジング符号チップあたり半サイクルが含まれることを理解されたい。さらに、フェーザの向きは、IおよびQが等しい場合に時計回り、そうでない場合に反時計回りである。信号要素シーケンスまたは状態シーケンスが、標本化または量子化された正弦曲線のセクション(具体的には、上で開示した本発明の態様では半サイクルセクション)であることは明白である。したがって、この概念を、複数のそのような標本を含むように拡張することができる。有用と思われるこれらの変形形態には、有限個数の半サイクルからの標本を伴う事例が含まれる、すなわち、これらの変形形態を、例えば2、1、8、および7の状態によって表される+1のIチャネル値ではなく、例えば2、1、8、7、6、5、4、3、2、1、8、および7などのある他の個数の状態を使用して、すなわち、標本または量子化された正弦曲線の3つの半サイクルによって表すことができる。表2に、そのような実施形態の位相状態を示すが、表2は、標本について図4の位相状態図に基づくが、正弦曲線波形の3つの半サイクル(または任意の個数の半サイクル)を使用している。正弦曲線またはその半サイクルの一部もしくは倍数を、「基礎波形(basis waveform)」と称する。当業者は、例えば三角波形または相互に直交する波形のセットなど、他の基礎波形を使用できることを理解する。
【0054】
【表2】
【0055】
【表3】
【0056】
当業者は、表1から3で、Iチップ遷移およびQチップ遷移が実質的に同時に発生し、したがって、I副搬送波およびQ副搬送波が、それぞれ正弦波形および余弦波形の形になると仮定されていることを理解するであろう。しかし、レンジング符号チップ遷移が、実質的に同時に発生しない実施形態を実現することができる。さらに、レンジング符号チップ遷移が実質的に同時に発生しない状況で、Iレンジング符号チップおよびQレンジング符号チップに対応する副搬送波を、量子化された正弦波の対の形をとるように配置することができる。
【0057】
波形の1/2サイクルごとに4つのタイムサンプルがあることがわかる。段付き正弦波形は、基本的な拡散波形の副搬送波変調と見なすことができる。タイムサンプルおよび独立情報を担持するチャネルの個数は、搬送波信号がその表現に有する位相状態の個数に関連する。上の例では、「2のべき」である位相状態を使用したが、他の個数を使用する実施形態を実現することができる。例えば、6−PSK搬送波信号を使用して、2つの独立の情報を担持するバイナリチャネルを搬送することができる。この場合に、3つの信号要素標本だけが、送信される符号チップごとに必要である。
【0058】
当業者は、段付き正弦曲線を、正弦曲線の1/2サイクルと等しい各要素の持続時間を有する長方形波と置換することが、当技術分野で周知であることを理解する。上で示したように、これを「バイナリオフセット搬送波」変調と称する。通常は、BOC記述に関連するもう2つの属性があり、これらは、符号チッピングレートの周波数およびオフセット副搬送波の周波数に関連する。その結果、BOC(2,2)は、2.046MHzのチッピングレートおよび2.046MHzのオフセット副搬送波を有する波形として解釈される。この配置は、符号要素(チップ)ごとに正確に2つの副搬送波信号の1/2サイクルを有する。
【0059】
本発明の実施形態のもう1つの態様は、マルチレベル波形である副搬送波のうちの少なくとも1つ、複数、またはすべてを用いる、レンジング符号を変調するための副搬送波のセットの使用に関する。当業者は、そのような実施形態を、もう1つの副搬送波信号による副搬送波信号の変調と考えることができる。追加の副搬送波の搬送波周波数ω1を有するi番目の衛星またはシステムによって送信される結果として生じる信号は、
Si(t)=Amscjm(t)scim(t)mi(t)di(t)cos(ω1t)+ACscjg(t)scig(t)gi(t)di(t)sin(ωit)=ISi(t)+QSi(t)
という形を有し、ここで、
scim(t)およびscjm(t)は、それぞれ例えばMコードなどの、第1および第2の副搬送波信号の第1レンジング符号を表し、
scig(t)およびscjg(t)は、例えばGold符号などの、第1および第2の副搬送波信号の第2レンジング符号を表す。
【0060】
scim(t)とscig(t)が同一であるか異なる実施形態を実現できることに留意されたい。同様に、scjm(t)とscig(t)が同一であるか異なる実施形態を実現することができる。
【0061】
【数11】
【0062】
ここで、
【0063】
【数12】
【0064】
および
【0065】
【数13】
【0066】
は、例えばmコードおよびGold符号など、第1および第2のレンジング符号の副搬送波の積である。
【0067】
複数の副搬送波を使用することが可能であるが、実用的な実施形態は、通常、2つの副搬送波を使用する。副搬送波の対を使用する変調を、ダブルバイナリオフセット搬送波(Double Binary Offset Carrier、DBOC)変調と称する。3つの副搬送波を使用する変調を、トリプルバイナリオフセット搬送波(Triple Binary Offset Carrier、TBOC)変調と称し、以下同様に、副搬送波のnタプルを使用する変調を、Nタプルバイナリオフセット搬送波(N−tuple Binary Offset Carrier、NBOC)と称する。上で述べたように、副搬送波のうちの1つまたは複数を段付きすなわち、それぞれの位相状態に関連する大きさを有するものとすることができる。
【0068】
本発明のこの態様の例として、図9に、波形の対900を示す。図9では、NBOC発明の例示として、副搬送波基礎波形が、バイナリであると仮定され、単一の副搬送波波形902だけが図示されている。図9の時間持続時間は、512標本であり、1つの符号要素持続時間(チップ)の持続時間と正確に一致する。第1副搬送波902に、破線の波形によって示されるように、レンジング符号チップあたり4つの副搬送波の半サイクルが含まれる。これが唯一の副搬送波成分である場合には、変調は、BOC(2x,x)タイプになり、ここで、xは、符号レート(チッピングレート)の周波数である。しかし、512サンプルあたり16個の半サイクルを有する第2の副搬送波(図示せず)が、衛星信号の搬送波と組み合わされる変調された波形904を作り出すのに使用されたことを理解されたい。変調された波形は、実線の曲線によって示されている。この2つの副搬送波の変調(乗算)の結果として、生じる波形904は、第1副搬送波902で符号反転がある時に、必ず、第2副搬送波904に関する位相反転を有する。これは、図9の点906、908、および910で明瞭に明白であり、これらの点で、第2副搬送波(図示せず)は、反対になる。結果を生じさせる変調を、ダブルBOCまたはDBOCと示す。図9の場合に、変調は、DBOC(8x,(2x,x))である、すなわち、レンジング符号(図示せず)のチップあたり8つの第2副搬送波の半サイクルがある。主エネルギは、搬送波信号から周波数±8x付近に集中し、BOC風の2つのこぶがあるスペクトルを有する。
【0069】
図10を参照すると、パワースペクトルの対1000が示されている。第1パワースペクトル1002は、DBOC8(16,(2,2))信号に関する。DBOC8(16,(2,2))信号を作成するのに使用された第1副搬送波および第2副搬送波のうちの少なくとも1つに、8つの対応する位相状態から導出された振幅が含まれたことを理解されたい。図示の特定の実施形態では、第1副搬送波が、マルチレベル信号である。DBOC変調または副搬送波を表す用語が、DBOCa(b,c(d,e))であり、ここで、aおよびcが、それぞれ周波数bおよびdを有する副搬送波の位相状態すなわち振幅の個数を表す。第2スペクトル1004は、BOC8(2,2)に関する。図示のスペクトルは、本発明の前の態様すなわち、マルチレベル副搬送波すなわち3つ以上の位相状態を有する副搬送波の、ダブルBOC概念と組み合わされた使用を使用して作り出された。図10のスペクトルのI変調およびQ変調の波形を、図11に示す。図11を参照すると、波形の対1100が示されている。拡散波形のIチャネルを表す波形の第1対1102に、実線によって表される段付きのまたはマルチレベルのBOC(2,2)信号1104と、破線によって表される16MHz副搬送波変調されたBOC(2,2)信号1106が含まれる。16MHz副搬送波変調されたBOC(2,2)信号が、BOC8(2,2)すなわち段付きBOC(2,2)信号に、±1の振幅を有する16MHz長方形波形(図示せず)を乗ずることによって作り出されたことを理解されたい。Qチャネルを表す第2の波形1108に、16MHz副搬送波変調されたBOC(2,2)信号1112と一緒に直角位相BOC(2,2)信号1110が含まれる。第1副搬送波1104または1110が、上で説明した本発明の実施形態による副搬送波であるが、両方の場合の第2副搬送波(図示せず)が、通常のバイナリ長方形波形すなわち従来の副搬送波であることを理解されたい。2つのBOC(2,2)副搬送波1104および1110とその結果の積すなわち16MHz副搬送波変調されたBOC(2,2)信号1106および1112の間にオーバーラップの領域1114があることを理解されたい。オーバーラップの領域1114内では、波形が、同一の振幅プロファイルを有する。
【0070】
図11に示された信号の実施形態の利益は、IチャネルまたはI成分が、DBOC8変調またはDBOC8信号を作り出すか表すが、Qチャネルが、BOC8変調を使用して作り出されたかBOC8変調を表すことである。しかし、この配置は、衛星から発する実質的に一定エンベロープの搬送波信号を保存するか提供する。
【0071】
本発明の実施形態を、周期的である副搬送波信号に関して説明した。しかし、副搬送波信号に擬似ランダムノイズ信号が含まれる実施形態を実現することができる。さらに、副搬送波の形状が、段付き以外の形すなわち、マルチレベル波または正弦波形の量子化された近似の形をとる実施形態を実現することができる。例えば、当業者が、送信される信号のパワースペクトルおよび/または例えばSSCまたは自己SSCなどの干渉の任意の適当な測定値に対して結果を生じさせる変調が有することを望む影響に従って、図12に示された信号などのマルチレベルパルス波形、マルチレベル周期的波形、またはマルチレベル非周期的波形を使用することができる。
【0072】
図13を参照すると、本発明のさらなる実施形態による副搬送波波形1300が、例えば別の副搬送波などの符号または他の波形の1チップ1302と共に示されている。この副搬送波に、100nsセクション内のBOC(5,1)波形の第1部分が、400ns部分のBOC(1,1)波形の諸部分と組み合わされて含まれて、全体的な副搬送波が作り出されることを理解されたい。BOC(5,1)波形のスペクトルが、5*1.023MHzにピークを有し、BOC(1,1)波形が、1*1.023MHzにピークを有することを理解されたい。したがって、当業者は、BOC副搬送波を選択的に組み合わせることによって、当業者が全体的な副搬送波のピークを位置決めするか再配置することが可能になることを理解する。やはり、例えばレンジング符号を変調するのに使用される副搬送波が、複数の搬送波から導出されることを理解されたい。図13に関して説明する信号は、BOC(5,1)副搬送波およびBOC(1,1)副搬送波から導出されたが、BOC副搬送波の他の組合せを使用する実施形態を実現することができる。実際に、BOC(5,1)およびBOC(1,1)信号が、多重化されまたは選択的に組み合わされて、全体的な副搬送波信号が作り出された。副搬送波の他のシーケンスを、送信される信号のパワースペクトルに対する所望の影響に従って実現できることを理解されたい。例えば、段付き変調の代わりに副搬送波として擬似ランダムシーケンスを使用することによって副搬送波を実現することができる。主拡散符号のシーケンスに対する追加シーケンスの使用は、これまでは、ティアドコード(tiered code)としての使用に制限されてきたが、このティアドコードは、すべての完全な符号反復インターバルの後に状態を変更する。GPS L5符号は、1ms符号(10230個のチップまたは要素の)を10msまたは20msに延長するために長さ10または20のノイマンホフマンシーケンスを使用して、この形で構成されている。サブ符号チップインターバルの使用は、以前には考慮されていない。完全なシーケンス(サブシーケンス)は、1符号チップの持続時間または多くとも複数の符号チップの持続時間を有する。完全なシーケンスは、放射のスペクトルを制御するという点で、前に説明した副搬送波変調に似た役割を履行する。そのようなサブシーケンスの特徴の1つが、そのようなシーケンスを衛星コンステレーションまたはそのコンステレーションのサブセットの間で共通するように選択することができることである。そのようなサブセットの1つを、システムの空間セグメントにローカル要素または増補を提供する地上送信器のグループとすることができる。例えば、結果として生じる信号のスペクトルに対する所望の効果に従って、10サブチップインターバル内のシーケンス−++++−−−−+またはレンジング符号チップもしくは他の副搬送波チップごとの+1および−1の他のシーケンスを有する副搬送波振幅を実現することができる。7サブチップインターバルシーケンスなどの例に、++−−−−−、+++−−−−、+−+−+−−が含まれ、放射されるスペクトルに対する類似する制御を提供するように選択することができる。
【0073】
図14を参照すると、本発明の実施形態による送信器1400が概略的に示されている。送信器1400に、送信のためにレンジング符号を生成するか選択する手段1402すなわちジェネレータが含まれる。当業者は、そのようなレンジング符号を、例えば、シフトレジスタ実装によって生成できることを理解するであろう。レンジング符号選択および/または生成手段1402が、gi(t)およびmi(t)を作り出すものとして図示されていることを理解されたい。これらの符号は、それぞれのミキサ1404および1406に供給される。ミキサ1404および1406は、本発明の実施形態に従って、レンジング符号を副搬送波と組み合わせるように配置されている。それぞれの副搬送波ジェネレータ1408および1410が、副搬送波を生成する。任意選択として、データ信号di(t)も、レンジング符号および副搬送波と混合されることが好ましい。データ信号の1ビットの持続時間は、通常、符号反復インターバルの整数倍である。例えば、GPS CAコードでは、データ信号の1ビットの持続時間は、1ms符号反復インターバルの20倍である、すなわち、データレートは50bpsである。混合された信号1412および1414は、ミキサ1416および1418のもう1つの対に供給され、ここで、これらの信号が、発振器および位相シフタアセンブリ1420を介して作り出された同相信号および直交位相信号と混合される。さらなる混合された信号1422および1424が、コンバイナ1426を介して組み合わされ、適当なアップコンバータ1428による後続アップコンバージョンのために出力される。アップコンバータ1428からの出力は、高出力増幅器1430に供給され、その後、例えばレンジング符号を放射または送信するように配置された衛星または他のデバイスによる後続送信のために、適当なフィルタ1433によってフィルタリングされる。
【0074】
図15を参照すると、一実施形態による変調システム1500の概略表現が示されている。システム1500に、レンジング符号を作り出すレンジング符号ジェネレータ1502が含まれる。レンジング符号は、位相状態を含む第1ルックアップテーブル1504および振幅状態を含む第2ルックアップテーブル1506に供給される。位相状態ルックアプテーブル1504の出力は、位相変調器1508を駆動するのに使用され、位相変調器1508は、電圧制御発振器1510の位相を制御するために電圧信号を作り出す。発振器1510の出力は、例えば利得制御増幅器または乗算器などのコンバイナ1512を介して、振幅状態テーブル1506からの信号出力と組み合わされて、適当な特性を有する副搬送波が作り出される。
【0075】
上の実施形態を、実質的に一定の信号エンベロープの維持に関して説明したが、実施形態は、これに制限されない。可変モジュラス信号エンベロープを使用する実施形態を実現することができる。(I2+Q2)1/2の単位大きさを保つことを目指す上で説明した制約は、必ずしも適用される必要がないことを理解されたい。
【0076】
上の実施形態を、同一のチッピングレートを有するIチャネルおよびQチャネルに関して説明した。しかし、実施形態は、そのような配置に制限されない。異なるチッピングレートを使用する実施形態を実現することができる。
【0077】
本発明の実施形態を、L1周波数およびL2周波数に関して説明したが、実施形態は、そのような配置に制限されない。本発明を使用するシステムの要件に従って、他の周波数または周波数帯を使用できる実施形態を実現することができる。例えば、下側のL帯域(すなわち、E5aおよびE5b)、中央(すなわち、E6)、および上側L帯域(すなわち、E2−L1−E1)も、本発明の実施形態から利益を得ることができる。そのような実施形態が、上で説明した2つの成分ではなく、少なくとも3つの成分を有する信号を使用できることを理解されたい。
【0078】
さらに、本発明の実施形態を、標準的なBOCに関して説明した。しかし、当業者は、代替BOCを使用して実施形態を実現することもできることを理解した。
【0079】
さらに、符号のチップあたりの副搬送波の半サイクルの個数を、奇数、偶数、チップの整数倍数、またはチップの非整数倍数すなわち、副搬送波半サイクル数とチップ持続時間の間の有理数関係のうちの少なくとも1つにすることができる実施形態を実現できることを理解されたい。
【0080】
上で説明した本発明の実施形態は、本発明の送信側すなわち、1つまたは複数の副搬送波と組み合わされるレンジング符号の生成、変調、および送信時に焦点を合わせたものである。しかし、当業者は、その信号を受信し、処理するために逆のシステムおよび方法が必要であることを理解した。当業者が、そのような信号を送信するシステムを設計したならば、適当な受信器の設計は、単に、送信動作の逆である。したがって、本発明の実施形態は、上で説明したものなどの信号を処理する受信器にも関する。
【0081】
読者の注意は、本願に関連する本明細書と同時に出願されたかその前に出願された、本明細書と共に公に自由に検査できるすべての論文および文書に向けられ、そのような論文および文書の内容は、参照によって本明細書に組み込まれている。
【0082】
本明細書(添付請求項、要約、および図面を含む)に開示された特徴のすべておよび/またはそのように開示されたすべての方法または処理のすべてのステップを、そのような特徴および/またはステップの少なくとも一部が相互に排他的である組合せを除く任意の組合せで組み合わせることができる。
【0083】
本明細書(添付請求項、要約、および図面を含む)に開示された特徴のそれぞれを、そうでないと明示的に述べられていない限り、同一の目的、同等の目的、または類似する目的のために働く代替の特徴に置換することができる。したがって、そうでないと明示的に述べられていない限り、開示された各特徴は、包括的な一連の同等の特徴または類似する特徴の一例にすぎない。
【0084】
本発明は、前述の実施形態のいずれの詳細にも制限されない。本発明は、本明細書(添付請求項、要約、および図面を含む)に開示された新規の特徴またはその新規の組合せ、あるいはそのように開示されたすべての方法または処理のステップまたはその新規の組合せに拡張される。
【図面の簡単な説明】
【0085】
【図1】レンジング符号の対のパワースペクトルを示す図である。
【図2】レンジング符号(BPSK−R1)信号およびBOC(10,5)信号のパワースペクトルを示す図である。
【図3】マルチレベル副搬送波を示す図である。
【図4】本発明の実施形態による、マルチレベル副搬送波の少なくとも1つの対の位相状態を示す図である。
【図5】従来技術の副搬送波および本発明の実施形態による副搬送波のパワースペクトルを示す図である。
【図6】本発明の実施形態による副搬送波の位相状態を示す図である。
【図7a】本発明の実施形態による同相副搬送波および直交位相副搬送波を示す図である。
【図7b】本発明の実施形態による同相副搬送波および直交位相副搬送波を示す図である。
【図8】本発明の実施形態による副搬送波の位相状態を示す図である。
【図9】本発明の実施形態による副搬送波を示す図である。
【図10】本発明の実施形態による副搬送波のパワースペクトルを示す図である。
【図11】本発明の実施形態による副搬送波を示す図である。
【図12】本発明の実施形態による代替の副搬送波波形を示す図である。
【図13】本発明の実施形態によるさらなる代替の副搬送波波形を示す図である。
【図14】本発明の実施形態による副搬送波を使用する送信器を概略的に示す図である。
【図15】一実施形態による送信器のもう1つの実施形態を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
別の信号を変調するための副搬送波変調信号を生成する方法であって、当該副搬送波変調信号を生成するために第1および第2の副搬送波の一部を多重あるいは選択的に結合するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項2】
前記副搬送波変調信号を生成するために第1および第2の副搬送波の一部を多重あるいは選択的に結合するステップは、
前記第1の副搬送波の一部であって各々の時間間隔を有する部分と、前記第2の副搬送波の一部であって各々の時間間隔を有する部分とを結合することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項3】
別の信号を変調するための副搬送波変調信号を生成する方法であって、第1および第2の副搬送波の一部を選択的に結合するステップを含み、前記第1および第2の副搬送波の一部により前記副搬送波変調信号のスペクトル内における第1および第2の副搬送波に関するスペクトルのピークの位置に影響を与えることを特徴とする方法。
【請求項4】
別の信号を変調するための副搬送波変調信号であって、当該副搬送波変調信号を生成するために第1および第2の副搬送波の一部が多重あるいは選択的に結合された副搬送波変調信号。
【請求項5】
前記第1の副搬送波の一部は第1の副搬送波信号の一部であって各々の時間間隔を有する部分であり、前記第2の副搬送波の一部は第2の副搬送波信号の一部であって各々の時間間隔を有する部分であることを特徴とする請求項4に記載の副搬送波変調信号。
【請求項6】
第1および第2の副搬送波の一部が多重あるいは選択的に結合された副搬送波変調信号。
【請求項7】
第1および第2の副搬送波の一部が選択的に結合された副搬送波変調信号であって、前記第1および第2の副搬送波の一部により前記副搬送波変調信号のスペクトル内における前記第1および第2の副搬送波に関するスペクトルのピークの位置に影響を与えるように構成されたことを特徴とする副搬送波変調信号。
【請求項8】
3つ以上の振幅を含むことを特徴とするデジタル変調信号。
【請求項9】
m個の信号レベルを含み、m>2であることを特徴とするバイナリオフセット搬送波信号。
【請求項10】
少なくとも第1BOC信号を少なくとも第2BOC信号と組み合わせることから導出されるn個の信号レベルを含み、n>2であることを特徴とするダブルバイナリオフセット搬送波信号。
【請求項11】
BOCm(fs,fc)信号であって、m≧3であり、mは、前記BOCm(fs,fc)信号に関連する位相状態の個数を表し、fsは、BOC信号の周波数を表し、fcは、前記BOCm(fs,fc)信号と組み合わされるさらなる信号の周波数を表すことを特徴とするBOCm(fs,fc)信号。
【請求項12】
少なくともnレベル信号と組み合わされたm個の信号振幅を有するmレベル信号を含み、m>2であり、n≧2であることを特徴とするデジタル変調信号。
【請求項13】
前記信号の振幅および位相状態のうちの少なくとも1つは、それぞれの持続時間に優勢であることを特徴とする請求項4から12のいずれかに記載の信号。
【請求項14】
前記それぞれの持続時間のうちの少なくとも第1の複数は、等しくないことを特徴とする請求項13に記載の信号。
【請求項15】
前記それぞれの持続時間のうちの少なくとも第2の複数は、等しいことを特徴とする請求項14に記載の信号。
【請求項16】
前記それぞれの持続時間のすべては、等しいことを特徴とする請求項15に記載の信号。
【請求項17】
信号SL1i(t)=Amsci(t)mi(t)di(t)cos(ω1t)+ACsci(t)gi(t)di(t)sin(ω1t)=ISi(t)+QSi(t)およびSL2i(t)=BPsci(t)pi(t)cos(ω2t)のうちの少なくとも1つ、好ましくは両方を含み、AP、AC、およびBPは、信号振幅であり、ω1およびω1は、第1のおよび第2の搬送波周波数、好ましくはL1搬送波周波数およびL2搬送波周波数であり、pi(t)は、第1レンジング符号であり、好ましくは10.23Mbpsの事前に決定可能なチップレートおよび正確に1週間の事前に決定可能な周期を有する擬似乱数シーケンスであり、gi(t)は、第2レンジング符号であり、好ましくはCAコードであり、好ましくは所定のチップレートを有し、好ましくは1023チップGold符号であり、di(t)は、任意選択のデータメッセージを表し、sci(t)は、m個の振幅レベルを含む副搬送波信号であり、m>2であることを特徴とする変調された信号のセット。
【請求項18】
前記mレベル信号の1サイクルのうちの事前に決定可能な個数の部分が符号信号の事前に決定可能な部分の間に発生するように前記符号信号に対する所定の関係を有することを特徴とする請求項4から17のいずれかに記載の信号。
【請求項19】
前記事前に決定可能な個数の部分は、事前に決定可能な個数の半サイクルであることを特徴とする請求項18に記載の信号。
【請求項20】
前記符号信号の前記事前に決定可能な部分は、チップであることを特徴とする請求項18および19のいずれかに記載の信号。
【請求項21】
レンジング符号を生成する手段と、請求項4から20のいずれかに記載の信号を生成する手段および請求項1から3のいずれかに記載の方法を実行する手段の少なくとも一方と、前記信号を送信する手段とを含むことを特徴とするレンジングシステム。
【請求項22】
レンジング符号を生成する手段と、搬送波信号を生成する手段と、複数の副搬送波信号を生成する手段と、出力信号を作り出すために前記レンジング符号、前記搬送波信号、および前記副搬送波信号を組み合わせる手段とを含むことを特徴とするレンジングシステム。
【請求項23】
前記複数の副搬送波信号を生成する手段は、ある個数m個の振幅レベルを含む少なくとも1つの副搬送波信号を生成する手段を含み、m≧2であることを特徴とする請求項22に記載のレンジングシステム。
【請求項24】
前記少なくとも1つの変調信号を生成する手段は、m個の振幅を有する信号を作成する手段を含み、m>2であることを特徴とする請求項23に記載のレンジングシステム。
【請求項25】
mは、3、4、5、6、7、8、または9のうちの少なくとも1つから選択されることを特徴とする請求項23および24のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項26】
前記複数の副搬送波変調信号のうちの少なくとも1つは、事前に決定可能な基礎波形を近似するか、これから導出されることを特徴とする請求項22から25のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項27】
前記基礎波形は、正弦波、余弦波、三角形波形のうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項26に記載のレンジングシステム。
【請求項28】
前記基礎波形は、前記送信信号の所望の電力分布特性に従って選択されることを特徴とする請求項26および27のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項29】
前記複数の副搬送波変調信号のうちの少なくとも2つは、相互に直交することを特徴とする請求項21から27のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項30】
前記複数の副搬送波は、相互に直交することを特徴とする請求項21から28のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項31】
前記複数の副搬送波は、所定の位相関係を有する副搬送波の対を含むことを特徴とする請求項21から29のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項32】
前記複数の副搬送波は、同相副搬送波および直交位相副搬送波を含むことを特徴とする請求項21から30のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項33】
実質的に一定の送信信号エンベロープを維持するために前記同相副搬送波および前記直交位相副搬送波のそれぞれの複数の振幅を決定する手段をさらに含むことを特徴とする請求項31に記載のレンジングシステム。
【請求項34】
複数の位相状態から、直交する副搬送波の少なくとも1対に関連する振幅を導出する手段をさらに含むことを特徴とする請求項21から32のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項35】
前記位相状態は、単位円上で等しい角度で分布することを特徴とする請求項34に記載のレンジングシステム。
【請求項36】
少なくとも1つの副搬送波の前記振幅の持続時間は、実質的に等しいことを特徴とする請求項22から35のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項37】
少なくとも1つの副搬送波の振幅の少なくとも1対の前記持続時間は、異なることを特徴とする請求項22から35のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項38】
前記持続時間は、関連するクロック信号に従って量子化されることを特徴とする請求項22から37のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項39】
前記複数の副搬送波の少なくとも1対は、相互に直交する軸に従って解かれた関連する複数の位相状態を定義するように協働することを特徴とする請求項22から38のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項40】
前記複数の位相状態は、それぞれのレンジング信号に関連することを特徴とする請求項22から38のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項41】
前記複数の位相状態のうちの少なくとも一部のドウェルタイムは、等しくないことを特徴とする請求項39および40のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項42】
前記位相状態の第1グループは、第1ドウェルタイムを有し、前記位相状態の第2グループは、第2ドウェルタイムを有することを特徴とする請求項39から41のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項43】
前記ドウェルタイムは、クロックに従って量子化されることを特徴とする請求項39から42のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項44】
第1信号を変調するためにm個の信号振幅を含むmレベル変調信号と組み合わされたレンジング符号を搬送波を介して送信する手段を含み、m>2であることを特徴とするレンジングシステム。
【請求項45】
前記複数の信号振幅は、少なくとも前記mレベル信号、好ましくは第2信号に関連する複数の位相状態に関連するかこれから導出されることを特徴とする請求項44に記載のレンジングシステム。
【請求項46】
前記第2信号は、前記mレベル信号との所定の位相関係を有することを特徴とする請求項45に記載のレンジングシステム。
【請求項47】
前記所定の位相関係は、直交位相関係であることを特徴とする請求項46に記載のレンジングシステム信号。
【請求項48】
前記m個の信号振幅は、量子化された正弦信号を表す振幅を含むことを特徴とする請求項44から47のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項49】
前記m個の信号振幅は、振幅の集合
【数1】
、
【数2】
、{(±sin(67.5°),±sin(22.5°),±sin(22.5°),±sin(67.5°)}、および{±cos(67.5°),±cos(22.5°),±cos(22.5°),±cos(67.5°)}のうちの少なくとも1つであるか、これに比例することを特徴とする請求項44から48のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項50】
前記信号振幅は、送信信号の所定の大きさ特性を達成するために選択されることを特徴とする請求項49に記載のレンジングシステム。
【請求項51】
前記所定の大きさ特性は、前記送信信号の実質的に一定のエンベロープであることを特徴とする請求項50に記載のレンジングシステム。
【請求項52】
3つ以上の振幅を含むデジタル変調信号を作成する手段と、レンジング符号を作り出す手段と、前記デジタル変調信号を前記レンジング符号と組み合わせる手段とを組み合わせることを特徴とするレンジングシステム。
【請求項53】
レンジング符号を生成する手段と、m個の信号レベルを含むバイナリオフセット搬送波信号を生成する手段であって、m>2である手段と、前記レンジング符号をバイナリオフセットキャリアと組み合わせる手段とを含むことを特徴とするレンジングシステム。
【請求項54】
少なくとも第1BOC信号の少なくとも第2BOC信号との組合せから導出されたn個の信号レベルを含むダブルバイナリオフセット搬送波信号を生成する手段であって、n>2である手段と、レンジング符号を生成する手段と、前記レンジング符号を前記ダブルバイナリオフセット搬送波信号と組み合わせる手段とを含むことを特徴とするレンジングシステム。
【請求項55】
BOCm(fs,fc)信号を生成する手段であって、M≧3であり、mは、前記BOCm(fs,fc)信号に関連する位相状態の個数を表し、fsは、BOC信号の周波数を表し、fcは、前記BOCm(fs,fc)信号と組み合わされるさらなる信号の周波数を表す手段と、レンジング符号を生成する手段と、前記レンジング符号を前記BOCm(fs,fc)信号と組み合わせる手段とを含むことを特徴とするレンジングシステム。
【請求項56】
少なくともnレベル信号と組み合わされたm個の信号振幅を有するmレベル信号を含むデジタル変調信号を生成する手段であって、m>2であり、n≧2である手段と、前記デジタル変調信号をレンジング符号と組み合わせる手段とを含むことを特徴とするレンジングシステム。
【請求項57】
前記信号振幅および位相状態のうちの少なくとも1つは、それぞれの持続時間に優勢であることを特徴とする請求項56に記載のレンジングシステム。
【請求項58】
前記それぞれの持続時間のうちの少なくとも第1の複数は、等しくないことを特徴とする請求項57に記載のレンジングシステム。
【請求項59】
前記それぞれの持続時間のうちの少なくとも第2の複数は、等しいことを特徴とする請求項58に記載のレンジングシステム。
【請求項60】
前記それぞれの持続時間のすべては、等しいことを特徴とする請求項59に記載のレンジングシステム。
【請求項61】
信号SL1i(t)=Amsci(t)mi(t)di(t)cos(ω1t)+ACsci(t)gi(t)di(t)sin(ω1t)=ISi(t)+QSi(t)およびSL2i(t)=BPsci(t)pi(t)cos(ω2t)のうちの少なくとも1つ、好ましくは両方を含む変調された信号のセットを生成する手段を含み、AP、AC、およびBPは、信号振幅であり、ω1およびω1は、第1のおよび第2の搬送波周波数、好ましくはL1搬送波周波数およびL2搬送波周波数であり、pi(t)は、第1レンジング符号であり、好ましくは10.23Mbpsの事前に決定可能なチップレートおよび正確に1週間の事前に決定可能な周期を有する擬似乱数シーケンスであり、gi(t)は、第2レンジング符号であり、好ましくはCAコードであり、好ましくは所定のチップレートを有し、好ましくは1023チップGold符号であり、di(t)は、任意選択のデータメッセージを表し、sci(t)は、m個の振幅レベルを含む副搬送波信号であり、m>2であることを特徴とするレンジングシステム。
【請求項62】
前記mレベル信号の1サイクルのうちの事前に決定可能な個数の部分が符号信号の事前に決定可能な部分の間に発生するように前記符号信号に対する所定の関係を有することを特徴とする請求項21から61のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項63】
前記事前に決定可能な個数の部分は、事前に決定可能な個数の半サイクルであることを特徴とする請求項62に記載のレンジングシステム。
【請求項64】
前記符号信号の前記事前に決定可能な部分は、チップであることを特徴とする請求項62および63のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項65】
変調された信号を作り出すために複数の信号を組み合わせるシステムであって、前記変調された信号のエネルギ分布に影響するためにマルチレベル変調信号を搬送波と組み合わせる手段を含み、前記エネルギ分布は、前記マルチレベル変調信号の少なくとも1つの特性によって影響されることを特徴とするシステム。
【請求項66】
複数の信号からマルチレベル変調信号を導出する手段を含み、前記複数の信号のうちの少なくとも信号は、複数の信号振幅を有することを特徴とする請求項65に記載のシステム。
【請求項67】
前記複数の信号から前記マルチレベル変調信号を導出する前記手段は、それぞれの複数の信号振幅を有する少なくとも2つの信号を組み合わせるように動作することを特徴とする請求項66に記載のシステム。
【請求項68】
複数の選択可能な状態および選択可能な振幅状態のうちの少なくとも1つを格納するメモリを含むシステムであって、前記メモリは、送信信号を作り出すために、位相変調および振幅変調のうちの少なくとも1つを担持する搬送波信号を作り出すためにレンジング符号信号、システムクロック信号、および副搬送波信号のうちの少なくとも1つに応答することを特徴とするシステム。
【請求項69】
前記複数の選択可能な位相状態は、送信信号のパワースペクトルに影響するように配置されることを特徴とする請求項68に記載のシステム。
【請求項70】
請求項4から20のいずれかに記載の信号を処理する手段を含むことを特徴とする受信器システム。
【請求項71】
請求項1から3のいずれかに記載の方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項72】
請求項4から20のいずれかに記載の信号を生成する手段としてコンピュータを機能させるプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項73】
請求項4から20のいずれかに記載の信号を処理する手段としてコンピュータを機能させるプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項1】
別の信号を変調するための副搬送波変調信号を生成する方法であって、当該副搬送波変調信号を生成するために第1および第2の副搬送波の一部を多重あるいは選択的に結合するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項2】
前記副搬送波変調信号を生成するために第1および第2の副搬送波の一部を多重あるいは選択的に結合するステップは、
前記第1の副搬送波の一部であって各々の時間間隔を有する部分と、前記第2の副搬送波の一部であって各々の時間間隔を有する部分とを結合することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項3】
別の信号を変調するための副搬送波変調信号を生成する方法であって、第1および第2の副搬送波の一部を選択的に結合するステップを含み、前記第1および第2の副搬送波の一部により前記副搬送波変調信号のスペクトル内における第1および第2の副搬送波に関するスペクトルのピークの位置に影響を与えることを特徴とする方法。
【請求項4】
別の信号を変調するための副搬送波変調信号であって、当該副搬送波変調信号を生成するために第1および第2の副搬送波の一部が多重あるいは選択的に結合された副搬送波変調信号。
【請求項5】
前記第1の副搬送波の一部は第1の副搬送波信号の一部であって各々の時間間隔を有する部分であり、前記第2の副搬送波の一部は第2の副搬送波信号の一部であって各々の時間間隔を有する部分であることを特徴とする請求項4に記載の副搬送波変調信号。
【請求項6】
第1および第2の副搬送波の一部が多重あるいは選択的に結合された副搬送波変調信号。
【請求項7】
第1および第2の副搬送波の一部が選択的に結合された副搬送波変調信号であって、前記第1および第2の副搬送波の一部により前記副搬送波変調信号のスペクトル内における前記第1および第2の副搬送波に関するスペクトルのピークの位置に影響を与えるように構成されたことを特徴とする副搬送波変調信号。
【請求項8】
3つ以上の振幅を含むことを特徴とするデジタル変調信号。
【請求項9】
m個の信号レベルを含み、m>2であることを特徴とするバイナリオフセット搬送波信号。
【請求項10】
少なくとも第1BOC信号を少なくとも第2BOC信号と組み合わせることから導出されるn個の信号レベルを含み、n>2であることを特徴とするダブルバイナリオフセット搬送波信号。
【請求項11】
BOCm(fs,fc)信号であって、m≧3であり、mは、前記BOCm(fs,fc)信号に関連する位相状態の個数を表し、fsは、BOC信号の周波数を表し、fcは、前記BOCm(fs,fc)信号と組み合わされるさらなる信号の周波数を表すことを特徴とするBOCm(fs,fc)信号。
【請求項12】
少なくともnレベル信号と組み合わされたm個の信号振幅を有するmレベル信号を含み、m>2であり、n≧2であることを特徴とするデジタル変調信号。
【請求項13】
前記信号の振幅および位相状態のうちの少なくとも1つは、それぞれの持続時間に優勢であることを特徴とする請求項4から12のいずれかに記載の信号。
【請求項14】
前記それぞれの持続時間のうちの少なくとも第1の複数は、等しくないことを特徴とする請求項13に記載の信号。
【請求項15】
前記それぞれの持続時間のうちの少なくとも第2の複数は、等しいことを特徴とする請求項14に記載の信号。
【請求項16】
前記それぞれの持続時間のすべては、等しいことを特徴とする請求項15に記載の信号。
【請求項17】
信号SL1i(t)=Amsci(t)mi(t)di(t)cos(ω1t)+ACsci(t)gi(t)di(t)sin(ω1t)=ISi(t)+QSi(t)およびSL2i(t)=BPsci(t)pi(t)cos(ω2t)のうちの少なくとも1つ、好ましくは両方を含み、AP、AC、およびBPは、信号振幅であり、ω1およびω1は、第1のおよび第2の搬送波周波数、好ましくはL1搬送波周波数およびL2搬送波周波数であり、pi(t)は、第1レンジング符号であり、好ましくは10.23Mbpsの事前に決定可能なチップレートおよび正確に1週間の事前に決定可能な周期を有する擬似乱数シーケンスであり、gi(t)は、第2レンジング符号であり、好ましくはCAコードであり、好ましくは所定のチップレートを有し、好ましくは1023チップGold符号であり、di(t)は、任意選択のデータメッセージを表し、sci(t)は、m個の振幅レベルを含む副搬送波信号であり、m>2であることを特徴とする変調された信号のセット。
【請求項18】
前記mレベル信号の1サイクルのうちの事前に決定可能な個数の部分が符号信号の事前に決定可能な部分の間に発生するように前記符号信号に対する所定の関係を有することを特徴とする請求項4から17のいずれかに記載の信号。
【請求項19】
前記事前に決定可能な個数の部分は、事前に決定可能な個数の半サイクルであることを特徴とする請求項18に記載の信号。
【請求項20】
前記符号信号の前記事前に決定可能な部分は、チップであることを特徴とする請求項18および19のいずれかに記載の信号。
【請求項21】
レンジング符号を生成する手段と、請求項4から20のいずれかに記載の信号を生成する手段および請求項1から3のいずれかに記載の方法を実行する手段の少なくとも一方と、前記信号を送信する手段とを含むことを特徴とするレンジングシステム。
【請求項22】
レンジング符号を生成する手段と、搬送波信号を生成する手段と、複数の副搬送波信号を生成する手段と、出力信号を作り出すために前記レンジング符号、前記搬送波信号、および前記副搬送波信号を組み合わせる手段とを含むことを特徴とするレンジングシステム。
【請求項23】
前記複数の副搬送波信号を生成する手段は、ある個数m個の振幅レベルを含む少なくとも1つの副搬送波信号を生成する手段を含み、m≧2であることを特徴とする請求項22に記載のレンジングシステム。
【請求項24】
前記少なくとも1つの変調信号を生成する手段は、m個の振幅を有する信号を作成する手段を含み、m>2であることを特徴とする請求項23に記載のレンジングシステム。
【請求項25】
mは、3、4、5、6、7、8、または9のうちの少なくとも1つから選択されることを特徴とする請求項23および24のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項26】
前記複数の副搬送波変調信号のうちの少なくとも1つは、事前に決定可能な基礎波形を近似するか、これから導出されることを特徴とする請求項22から25のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項27】
前記基礎波形は、正弦波、余弦波、三角形波形のうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項26に記載のレンジングシステム。
【請求項28】
前記基礎波形は、前記送信信号の所望の電力分布特性に従って選択されることを特徴とする請求項26および27のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項29】
前記複数の副搬送波変調信号のうちの少なくとも2つは、相互に直交することを特徴とする請求項21から27のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項30】
前記複数の副搬送波は、相互に直交することを特徴とする請求項21から28のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項31】
前記複数の副搬送波は、所定の位相関係を有する副搬送波の対を含むことを特徴とする請求項21から29のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項32】
前記複数の副搬送波は、同相副搬送波および直交位相副搬送波を含むことを特徴とする請求項21から30のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項33】
実質的に一定の送信信号エンベロープを維持するために前記同相副搬送波および前記直交位相副搬送波のそれぞれの複数の振幅を決定する手段をさらに含むことを特徴とする請求項31に記載のレンジングシステム。
【請求項34】
複数の位相状態から、直交する副搬送波の少なくとも1対に関連する振幅を導出する手段をさらに含むことを特徴とする請求項21から32のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項35】
前記位相状態は、単位円上で等しい角度で分布することを特徴とする請求項34に記載のレンジングシステム。
【請求項36】
少なくとも1つの副搬送波の前記振幅の持続時間は、実質的に等しいことを特徴とする請求項22から35のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項37】
少なくとも1つの副搬送波の振幅の少なくとも1対の前記持続時間は、異なることを特徴とする請求項22から35のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項38】
前記持続時間は、関連するクロック信号に従って量子化されることを特徴とする請求項22から37のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項39】
前記複数の副搬送波の少なくとも1対は、相互に直交する軸に従って解かれた関連する複数の位相状態を定義するように協働することを特徴とする請求項22から38のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項40】
前記複数の位相状態は、それぞれのレンジング信号に関連することを特徴とする請求項22から38のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項41】
前記複数の位相状態のうちの少なくとも一部のドウェルタイムは、等しくないことを特徴とする請求項39および40のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項42】
前記位相状態の第1グループは、第1ドウェルタイムを有し、前記位相状態の第2グループは、第2ドウェルタイムを有することを特徴とする請求項39から41のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項43】
前記ドウェルタイムは、クロックに従って量子化されることを特徴とする請求項39から42のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項44】
第1信号を変調するためにm個の信号振幅を含むmレベル変調信号と組み合わされたレンジング符号を搬送波を介して送信する手段を含み、m>2であることを特徴とするレンジングシステム。
【請求項45】
前記複数の信号振幅は、少なくとも前記mレベル信号、好ましくは第2信号に関連する複数の位相状態に関連するかこれから導出されることを特徴とする請求項44に記載のレンジングシステム。
【請求項46】
前記第2信号は、前記mレベル信号との所定の位相関係を有することを特徴とする請求項45に記載のレンジングシステム。
【請求項47】
前記所定の位相関係は、直交位相関係であることを特徴とする請求項46に記載のレンジングシステム信号。
【請求項48】
前記m個の信号振幅は、量子化された正弦信号を表す振幅を含むことを特徴とする請求項44から47のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項49】
前記m個の信号振幅は、振幅の集合
【数1】
、
【数2】
、{(±sin(67.5°),±sin(22.5°),±sin(22.5°),±sin(67.5°)}、および{±cos(67.5°),±cos(22.5°),±cos(22.5°),±cos(67.5°)}のうちの少なくとも1つであるか、これに比例することを特徴とする請求項44から48のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項50】
前記信号振幅は、送信信号の所定の大きさ特性を達成するために選択されることを特徴とする請求項49に記載のレンジングシステム。
【請求項51】
前記所定の大きさ特性は、前記送信信号の実質的に一定のエンベロープであることを特徴とする請求項50に記載のレンジングシステム。
【請求項52】
3つ以上の振幅を含むデジタル変調信号を作成する手段と、レンジング符号を作り出す手段と、前記デジタル変調信号を前記レンジング符号と組み合わせる手段とを組み合わせることを特徴とするレンジングシステム。
【請求項53】
レンジング符号を生成する手段と、m個の信号レベルを含むバイナリオフセット搬送波信号を生成する手段であって、m>2である手段と、前記レンジング符号をバイナリオフセットキャリアと組み合わせる手段とを含むことを特徴とするレンジングシステム。
【請求項54】
少なくとも第1BOC信号の少なくとも第2BOC信号との組合せから導出されたn個の信号レベルを含むダブルバイナリオフセット搬送波信号を生成する手段であって、n>2である手段と、レンジング符号を生成する手段と、前記レンジング符号を前記ダブルバイナリオフセット搬送波信号と組み合わせる手段とを含むことを特徴とするレンジングシステム。
【請求項55】
BOCm(fs,fc)信号を生成する手段であって、M≧3であり、mは、前記BOCm(fs,fc)信号に関連する位相状態の個数を表し、fsは、BOC信号の周波数を表し、fcは、前記BOCm(fs,fc)信号と組み合わされるさらなる信号の周波数を表す手段と、レンジング符号を生成する手段と、前記レンジング符号を前記BOCm(fs,fc)信号と組み合わせる手段とを含むことを特徴とするレンジングシステム。
【請求項56】
少なくともnレベル信号と組み合わされたm個の信号振幅を有するmレベル信号を含むデジタル変調信号を生成する手段であって、m>2であり、n≧2である手段と、前記デジタル変調信号をレンジング符号と組み合わせる手段とを含むことを特徴とするレンジングシステム。
【請求項57】
前記信号振幅および位相状態のうちの少なくとも1つは、それぞれの持続時間に優勢であることを特徴とする請求項56に記載のレンジングシステム。
【請求項58】
前記それぞれの持続時間のうちの少なくとも第1の複数は、等しくないことを特徴とする請求項57に記載のレンジングシステム。
【請求項59】
前記それぞれの持続時間のうちの少なくとも第2の複数は、等しいことを特徴とする請求項58に記載のレンジングシステム。
【請求項60】
前記それぞれの持続時間のすべては、等しいことを特徴とする請求項59に記載のレンジングシステム。
【請求項61】
信号SL1i(t)=Amsci(t)mi(t)di(t)cos(ω1t)+ACsci(t)gi(t)di(t)sin(ω1t)=ISi(t)+QSi(t)およびSL2i(t)=BPsci(t)pi(t)cos(ω2t)のうちの少なくとも1つ、好ましくは両方を含む変調された信号のセットを生成する手段を含み、AP、AC、およびBPは、信号振幅であり、ω1およびω1は、第1のおよび第2の搬送波周波数、好ましくはL1搬送波周波数およびL2搬送波周波数であり、pi(t)は、第1レンジング符号であり、好ましくは10.23Mbpsの事前に決定可能なチップレートおよび正確に1週間の事前に決定可能な周期を有する擬似乱数シーケンスであり、gi(t)は、第2レンジング符号であり、好ましくはCAコードであり、好ましくは所定のチップレートを有し、好ましくは1023チップGold符号であり、di(t)は、任意選択のデータメッセージを表し、sci(t)は、m個の振幅レベルを含む副搬送波信号であり、m>2であることを特徴とするレンジングシステム。
【請求項62】
前記mレベル信号の1サイクルのうちの事前に決定可能な個数の部分が符号信号の事前に決定可能な部分の間に発生するように前記符号信号に対する所定の関係を有することを特徴とする請求項21から61のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項63】
前記事前に決定可能な個数の部分は、事前に決定可能な個数の半サイクルであることを特徴とする請求項62に記載のレンジングシステム。
【請求項64】
前記符号信号の前記事前に決定可能な部分は、チップであることを特徴とする請求項62および63のいずれかに記載のレンジングシステム。
【請求項65】
変調された信号を作り出すために複数の信号を組み合わせるシステムであって、前記変調された信号のエネルギ分布に影響するためにマルチレベル変調信号を搬送波と組み合わせる手段を含み、前記エネルギ分布は、前記マルチレベル変調信号の少なくとも1つの特性によって影響されることを特徴とするシステム。
【請求項66】
複数の信号からマルチレベル変調信号を導出する手段を含み、前記複数の信号のうちの少なくとも信号は、複数の信号振幅を有することを特徴とする請求項65に記載のシステム。
【請求項67】
前記複数の信号から前記マルチレベル変調信号を導出する前記手段は、それぞれの複数の信号振幅を有する少なくとも2つの信号を組み合わせるように動作することを特徴とする請求項66に記載のシステム。
【請求項68】
複数の選択可能な状態および選択可能な振幅状態のうちの少なくとも1つを格納するメモリを含むシステムであって、前記メモリは、送信信号を作り出すために、位相変調および振幅変調のうちの少なくとも1つを担持する搬送波信号を作り出すためにレンジング符号信号、システムクロック信号、および副搬送波信号のうちの少なくとも1つに応答することを特徴とするシステム。
【請求項69】
前記複数の選択可能な位相状態は、送信信号のパワースペクトルに影響するように配置されることを特徴とする請求項68に記載のシステム。
【請求項70】
請求項4から20のいずれかに記載の信号を処理する手段を含むことを特徴とする受信器システム。
【請求項71】
請求項1から3のいずれかに記載の方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項72】
請求項4から20のいずれかに記載の信号を生成する手段としてコンピュータを機能させるプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項73】
請求項4から20のいずれかに記載の信号を処理する手段としてコンピュータを機能させるプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7a】
【図7b】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7a】
【図7b】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【公開番号】特開2008−32737(P2008−32737A)
【公開日】平成20年2月14日(2008.2.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−224861(P2007−224861)
【出願日】平成19年8月30日(2007.8.30)
【分割の表示】特願2006−525179(P2006−525179)の分割
【原出願日】平成16年9月1日(2004.9.1)
【出願人】(506071807)セクレタリー オブ ステイト フォー ディフェンス (2)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年2月14日(2008.2.14)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年8月30日(2007.8.30)
【分割の表示】特願2006−525179(P2006−525179)の分割
【原出願日】平成16年9月1日(2004.9.1)
【出願人】(506071807)セクレタリー オブ ステイト フォー ディフェンス (2)
【Fターム(参考)】
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