ＲＦタグ用２−Ｄレンジホッピングスペクトラム拡散符号器／復号器システム
空中レーダーが友好的な車両上のタグに問いかけを行う。このタグは、レーダーからのダウンリンク信号によって問いかけられると、敵の検知及び利用を避けるように雑音のように見える非常に低いレベルのアップリンクメッセージを返信する。これは、レーダーから送信された１つおきのパルスの位相シフトされた、遅延されたバージョンを再送信することによって達成される。デジタルＲＦタグは、レーダーからの１つおきのパルスを捕捉し、１つおきの介在パルス時に擬似ランダム遅延（レンジホップ）及び擬似ランダム位相（方向）を含むデジタル符号化スペクトラム拡散パルスをレーダーに送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的に言えば、スペクトラム拡散レーダーシステムとの関連で利用される符号化技術に関し、さらに詳しくは、通信とレーダーの技術を統合する安全スペクトラム拡散（ＳＳ）符号化技術に関し、これによって、空中レーダーが地上に基礎を置く１つ以上のデジタルＲＦタグに問いかけを行い、１つ以上のデジタルＲＦタグから擬似雑音符号化メッセージを受信する。
【背景技術】
【０００２】
スペクトラム拡散は、周知の変調技術であり、この技術では、送信されたＲＦ信号が広い周波数帯域に渡って拡散される。スペクトラム拡散は、通信システムにおいてのみでなく、地上にあるか又は他の航空機による対抗手段システムによる検知を避ける必要があるレーダー分野でも特別の用途を有している。この技術は、一般に、合成開口レーダー（ＳＡＲ）及び地上マッピングターゲット指示器（ＧＭＴＩ）との関連で利用される。
【０００３】
スペクトラム拡散技術の一般的なタイプがいくつか知られている。あるタイプは、直接拡散(direct sequence)変調として知られており、情報信号帯域幅よりもビットレートがはるかに高い、デジタル符号系列による搬送波の変調を含む。第２のタイプは、所定のパルスインターバルの間に広い帯域に渡って搬送波が掃引される「チャープ(chirp)」と呼ばれるＦＭ変調を採用する。第３のタイプは、所定の符号系列に従った個別の増分(discrete increments)での搬送波シフティング又はホッピングを含む。
【０００４】
このように、全ての場合において、スペクトラム拡散送信は、情報信号の帯域幅を拡張し、拡張された信号を送信し、次に、受信されたスペクトラム拡散の元の情報信号の帯域幅を再度マッピングすることによって所望の情報信号を回復することを含む。
【発明の開示】
【要旨】
【０００５】
従って、デジタルＲＦタグと関連してスペクトラム拡散通信とレーダーパルス圧縮技術とを結合するハイブリッド通信技術を提供することが本発明の目的であり、これによって、監視任務、例えばＳＡＲマッピングを行うレーダーが友好的な地上車両上のタグに追加的に問いかけを行い、タグは、レーダーからのダウンリンク信号によって問いかけられると、本来の監視任務を劣化させず、敵の検知及び利用を避けるように、雑音のように見える非常に低いレベルの信号をレーダーに返信する。
【０００６】
これは、レーダーから送信された１つおきのパルスの位相シフト及び時間遅延されたバージョンを再送信することによって達成される。デジタルＲＦタグは、レーダーからの１つおきのパルスを捕捉し、１つおきの介在パルス時に擬似ランダム遅延（レンジ（range）ホップ）及び擬似ランダム位相（方向）を含むデジタル符号化スペクトラム拡散パルスをレーダーに返信する。アップリンクデジタル符号は、ｎ１パルスのプリアンブル（接頭辞シンボル）が前に来て、ｎ３パルスからなる最終（接尾辞）シンボルで終端されるｎ２パルスからなる「ソフトシンボル」メッセージシンボルを含む符号化構造を備える。プリアンブル及び最終シンボルは、レーダーによって初期及び最終検知が行われるように十分な信号−雑音比(signal to noise ratio)を有している。メッセージシンボルは、一連の整合フィルタで構築される仮説ツリーの順次プルーニング（刈り込み,pruning）によってレーダー内で復号化される。重要な特徴は、スペクトラム拡散帯域幅拡張の前の情報ビットに誤り訂正符号を適用するのではなく（又はこれに加えて）、誤り訂正符号がスペクトラム拡散帯域幅拡張に組み込まれていることである。これは、誤り訂正符号用に、より豊富な文字体系(richer alphabet)を提供する。
【０００７】
本発明の用途のさらなる範囲は、後述する詳細な説明から明らかになるであろう。しかしながら、詳細な説明と特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示唆するものであるが、例示の目的のためにのみ与えられるものであることが理解されるべきである。従って、本発明の精神及び範囲内での種々の変更及び修正は、この詳細な説明から当業者によって明らかになるであろう。
【０００８】
本発明は、以下で提供される詳細な説明と添付図面からさらによく理解されるであろう。これらは、例示の目的のためにのみ与えられ、本発明を限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
ここで、類似の参照番号が類似の構成要素を参照する図面を参照するが、参照は、最初に図１に対して行う。図１には、主題発明を示すブロック図が示されている。図１には、空中合成開口レーダー（ＳＡＲ）１０が示されている。これは、その通常のレーダーモードに加えて、例えば図示しない地上車両上に配置された地上に基礎を置くデジタルＲＦタグ１４に対してダウンリンクＲＦ信号を送信するのに動作可能である。また、例えば、メッセージをレーダー１０に伝えることを望む、地上車両上の人が使用する機器からなるタグユーザー１６も示されている。タグユーザー１６は、タグ１４に与えるデジタルメッセージを生成する。次に、タグ１４は、デジタル擬似雑音符号化されたＲＦアップリンクスペクトラム拡散メッセージ信号１８を生成し、レーダー１０に対して返信する。簡単にするために、図１には、１つのタグ１４とタグユーザー１６を示しているが、一般に、特定の利用区域には個々の異なるユーザーによって支配される複数のタグがある。
【００１０】
レーダー１０は、ダウンリンク信号１２を生成及び送信し、かつアップリンク信号１８を受信し、これに応答するための機器を含む。レーダー１０は、図１に示され、特に、サーキュレータ２６によってＲＦ送信器セクション２２及びＲＦ受信器セクション２４に交互に結合される送信／受信アンテナ２０を含む。受信器セクション２４の出力は、ディスプレイ３０上に通常のレーダー帰還データを表示するのに必要に信号を生成するレーダープロセッサセクション２８に接続される。レーダー１０について重要なことは、レーダー１０が、アップリンクメッセージ信号１８に含まれると共にレーダープロセッサ２８を経由するタグメッセージ用の別個の信号プロセッサも含むことである。復号化されたタグ１４からのメッセージ及びデータを表示するために、タグメッセージ信号プロセッサ３２も、ディスプレイ３０に接続されている。しかし、所望の場合には、レーダープロセッサ２８で十分な計算資源が入手可能であれば、タグメッセージ信号プロセッサ３２は、レーダープロセッサ２８に含めることができる。
【００１１】
図１にさらに示しているように、デジタルＲＦタグ１４は、送信／受信アンテナ３４も含む。アンテナ３４は、ＲＦスイッチ３６によって受信器セクション３８又は送信器セクション４０に接続されている。ローカルオシレータ４２は、送信器セクションと受信器セクション３８，４０の両方に接続されている。デジタルＲＦメモリ（ＤＲＦＭ）及び変調器４４は、送信器及び受信器セクション３８及び４０及びデジタル信号プロセッサ４６の間に配置されている。
【００１２】
要求があると、レーダー１０は、１つ以上のタグ１４を目覚めさせ、レーダーの身元証明、アップリンク信号パラメータ及びメッセージを提供するように作用する，変調されたダウンリンクパルス系列をデジタルＲＦタグ１４に照射する。ダウンリンクで使用される変調のタイプは、好ましくは、パルス幅変調であるが、変調のタイプは、周波数変調（ＦＭ）、ＦＭ傾斜変調（ＣＨＩＲＰ）又はその組合せであってもよい。照射されたデジタルＲＦタグ１４（図１）の少なくとも１つは、レーダー１０からのパルスを１つおきに捕捉し（つまり、傾聴を行い）、タグユーザー１６からのメッセージデータを１つおきの介在パルスにおいて送信することによって応答する。代わりに、パルスの一部で傾聴を行い、パルスの他の一部で送信を行うチョッパー技術を採用することができる。しかし、これは、信号の損失に繋がり、エネルギー効率が低下したタグメッセージの送信が必要になるであろう。
【００１３】
アップリンクＲＦ信号１８中のタグメッセージは、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）信号であり、つまり、複数のタグが同時に一斉送信を行うが、それらは、それらの符号が直交しているという点で「分離」されている。タグメッセージは、乱雑さの被覆で覆われるように、符号化擬似ランダム遅延及び擬似ランダム位相パルス系列(coded pseudo random pulse sequence of delays and pseudo random phases)として符号化されている。全てのタグは、他のタグにとって雑音のように見え、全てが、レーダー１０に対して同時に返信する。何れか１つのタグを復号化する際には、レーダーに送信を行っている他のタグの効果は、雑音フロアを上昇させること、つまり雑音レベルを増大させることである。タグの数が臨界数より少ない場合、上昇した雑音フロアは、無視できる。しかし、臨界数を超えるタグは、性能を劣化させ始める。レーダー１０は、タグ１４からのアップリンクパルス系列１８を検知する。アップリンクパルス系列１８は、最初にデチャープ及び移動補償され（de-chirped and motion compensated）、次に、メッセージの復号化のためにタグメッセージプロセッサ３２に与えられる。これについては、次に説明する。
【００１４】
タグメッセージのアップリンクパルス系列と関連した符号化及び復号化技術の詳細について検討すると、このアプローチに対する基本的な前提は、ビット当りの、全信号−雑音比（ＳＮＲ）(total signal to noise ratio per bit)があるレベル（シャノン限界）をほんの少し超える場合は、極めて長いメッセージに対してはほぼ完璧な送信が達成可能であることである。ビット当りの全信号の比(total signal to ratio per bit)がこのレベルよりほんの少し低い場合は、符号がどのようなものであっても送信誤りの確率がほぼ１になる。ＳＮＲがシャノン限界を超える場合、シャノンは、ほぼ全てのランダム符号一覧表がほぼ完璧な送信を達成するであろうことを示した。
【００１５】
ランダム符号は、構造をほとんど有さず、それ故に複雑である。従って、多くの例において符号化構造は、非常に複雑でなければならない。しかし、これは、最適な復号化も非常に複雑であることを意味する。従来のターボ符号(turbo codes)は、情報ビットに非常に複雑なインターリーバ(interleaver)を通過させ、単純な誤り符号のパリティビットをオリジナルの情報ビットについての別の単純な符号と連接することによって、この問題を解決している（平行連接された、つまりリンクされた符号）。これは、ほぼ最適な繰り返し復号化(recursive decoding)を可能にする。従って、本発明は、ほぼシャノン限界の性能を可能にするために、復号化の複雑さとエネルギー効率のよい通信とのトレードオフを可能にする複雑な符号を提供する。
【００１６】
主題発明の好ましい実施形態では、擬似ランダム雑音符号は、それぞれの可能性のある(possible)メッセージが、シャノン限界に近づくように大きく統合された信号−雑音比（ＳＮＲ）を有する種々の直交符号に対応し、「ソフトシンボル」の連結を含むように生成される。「ソフトシンボル」では、シンボル境界で硬判定がなされず、むしろ復号化の間にシンボル境界で仮説(hypothesis)が刈り込まれ、つまり、最もありそうにない(unlikely)仮説がシンボル境界において引き抜かれる。これらの符号は、信号の相関を可能にするようにタグ１４とレーダー１０の両方で入手可能な共通の初期シードで図５に示す擬似ランダム雑音生成器４７を用いて生成される。チャネル符号化が分岐を行うソフトシンボル境界を形成することによって、プルーニングプロセスを可能にする相対的に単純な準最適アルゴリズムが構築される。ソフトシンボルが連続するのに伴って統合されたＳＮＲが増大すると、前のシンボルを復号化する際の遅延誤りが劇的に減少する。結果的に、シャノン限界に対してＳＮＲのマージンが小さくても、維持する必要がある可能性のある仮説の数が相対的に少なくなる。レーダー１０は、例えば次の表１に示すように、アップリンク信号１８を制御するパラメータも含むダウンリンク信号１２により、ＳＮＲを任意に設定する。
【表１】
【００１７】
図２を参照すると、ここに示されているのは、相互タグ干渉を最小にするために、２つの自由度、つまりレンジホッピングと位相シフティングを有するスペクトラム拡散パルス系列を含むアップリンクメッセージ信号１８のメッセージ内容の基本符号化構造である。これは、ｎ１パルス４８1．．．４８nの系列からなるプレアンブル４８と、それぞれがｎ２パルス５０1．．．５０nの系列からなる複数のメッセージシンボル５０と、ｎ３パルス５２1．．．５２nの系列からなる接尾辞又は最終シンボル５２とを含む。ｎ１，ｎ２及びｎ３パルスのそれぞれは、メッセージシンボル５０について図３に示すように、少なくとも１つの擬似ランダム時間遅延又はレンジホップ５４と擬似ランダム位相５６を含む。これらは、レンジ内でのタグ１４の位置と、角度を導出可能なドップラーを検知するためにレーダー１０によって用いられる。
【００１８】
関連するタグシステムでは、図４に示すように、メッセージシンボル５０は、擬似ランダム線形周波数変化即ち「chirp」５５と擬似ランダム位相５６を含むｎ２パルスの系列からなる。本発明では、時間遅延つまりレンジホップは、スペクトラム拡散符号が知られ、かつメッセージが正しく復号化される場合以外には、パルスとパルスがコヒーレントに統合されることをタグが防止するために用いられる。従って、これらは、「タグを検知する」ためにレーダーによって用いられるのではなく、むしろそのタグが通常のレーダー処理に対しては雑音のように見えるようにする（つまり、非コヒーレントに通算されるようにする）ためにタグによって用いられる。これは、高速（単一パルス）整合フィルタ処理が、通常のレーダーの移動補償及びデチャープされた信号を降ろすので、復号化の複雑さの点で関連するタグシステムに対する改善を示している。
【００１９】
代わりに、より少ない数のタグが存在するときは、それぞれが異なるレンジホップ及び位相を有する複製パルスの複数の合計を採用することができる。しかし、各タグは、より大きなメッセージを伝達しなければならないであろう。
【００２０】
プリアンブル５２のｎ１パルスは、レーダー１０による初期検知に十分な信号−雑音比（ＳＮＲ）を有している。初期検知は、図８Ａに示すような一組の整合フィルタ５７1．．．５７nによって構築されるトレリス構造を設定するためにプロセッサ３２中の復号化機器によって用いられる。整合フィルタ５７1．．．５７nは、トレリスを通る経路ごとに互いに異なっている。
【００２１】
メッセージシンボル５０は、タグユーザー１６（図１）によって生成された「ソフトシンボル」メッセージシンボルを含む。その数は、ユーザー１６がレーダー１０に送りたいメッセージの内容に依存する。「ソフトシンボル」という用語は、ありそうにない仮説が仮説のプルーニングプロセスで切り捨てられる以外には、現在復号化されているメッセージの一部に関してシンボル境界で硬判定(hard decisions)がなされることが必要とされないことを意味する。ソフトシンボル符号化技術によれば、メッセージシンボル５０1．．．５０nの系列では、それぞれの後に続くメッセージシンボル５０i+1は、その前のメッセージシンボル５０iのメッセージの内容に依存する。これによって、シャノン限界に近づくことができる畳み込み符号が生成される。前のシンボル５０で失敗が起これば、その後の全ての通信は、ランダム雑音のように見える。従って、復号化判断を遅らせることによって、前のシンボルを任意の精度で復号化することができる。復号化精度の向上は、計算の複雑さとタグ信号強度とのトレードオフである。
【００２２】
最終シンボル５２は、十分なＳＮＲを有するｎ３パルスの系列からなり、最終メッセージ決定（パリティ）を提供する。
【００２３】
図５を参照すると、図２及び３に示すソフトシンボル５０用のスペクトラム拡散符号を生成する各ＲＦタグ１４内に配置されているタグプロセッサ４６（図１）の詳細のブロック図が示されている。図示のように、タグユーザー１６において生成され、タグユーザー１６から供給されるメッセージシンボル５０1、５０2．．．５０nは、レーダー１０内のメッセージプロセッサ３２にリンクされているクロック６２によって制御されている暗号安全シード参照テーブル６０をも受け取るスペクトラム拡散符号生成器４７に与えられる。これによって、共通の初期シードが、両方のプロセッサ３２及び３６に提供され、信号相関が可能になり、別のレーダーがレーダーのダウンリンク１２を捕捉し、それを再度ブロードキャストするならば、タグは、試みられたダウンリンク／ウエークアップが妥当でないことを認識することができるであろうことが保証される。
【００２４】
符号生成器４７は、ユーザー１６によって意図されたメッセージによって順次修飾された(progressively modified)初期ランダムシードをｎ１パルス、ｎ２パルス及びｎ３パルスの擬似ランダム雑音系列（ＰＲＮＳ）からなる複数の符号セグメント６４0．．．６４nに分離するコンピュータプログラムループを備える。第１符号セグメントセクション６４0は、プリアンブル用のｎ１パルスのＰＲＮＳ0系列からなる。中間符号セグメント６４1．．．６４2は、例えば最初の２つのメッセージシンボル５０1及び５０2用のＰＲＮＳ1及びＰＲＮＳ2からなる。一方、最終符号セグメント６４nは、最終シンボル５２のｎ３パルスを生成するための最終ＰＲＮＳn系列からなる。上記のように、プリアンブル４８、メッセージシンボル５０及び最終シンボル５２のｎ１，ｎ２，ｎ３の系列の各パルスは、それぞれ、例えば図３に示すように、擬似ランダムレンジホップ５４及び擬似ランダム位相変化５６を含む。これらは、タグレシーバ３８が受け取ってデジタルＲＦメモリ（ＤＲＦＭ）が捕捉する１つおきのレーダーパルスに順次適用され、アップリンク信号１８の、１つおきの他の(every other alternate)ＲＦパルスにより、変調器４４によってレシーバ１０に返信される。
【００２５】
上記のように、アップリンクメッセージ信号１８によりタグからレーダーに送信される擬似雑音パルスの復号化プロセスは、図１に示すタグメッセージ用プロセッサ３２内で起こる。図６を参照すると、参照番号２８は、レーダー１０用のプロセッサを示し、これは、受け取ったパルスのそれぞれの高速移動補償デチャーピング(fast time motion compensated de-chirping)を最初に行い、その後にレンジ(range)高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行って、レンジ及び遅延及びパルスごとの位相変調(range plus delay plus pulse-to-pulse phase modulation)でのタグ帰還パルスを提供する。このパルスが、タグメッセージ用のプロセッサ３２に与えられる。参照番号６６によって示すように、レンジドップラーマップ６８が、図７に示すように、参照番号６０で示すタグプロセッサ４６によって使用されるのと同じ暗号シードを用いて低速で(in slow time)ｎ１プリアンブルパルスから生成される。これは、擬似ランダムレンジホップを反転させ、かつ揃え(align)、位相シフトのアンラップ(unwrap)を行うためである。図６中の参照番号７２で示すように、乱雑さ(clutter)の閾値７０は、検知されたタグのそれぞれに対してレンジ及びドップラー（角度）での初期評価を得るために図７のレンジドップラーマップ６８に適用される。タグ１４がレンジ及びドップラーで一旦検知されると、シンボル相関は、図８に示すように、乱雑さにおいて実行される。
【００２６】
次に、図６の参照番号７４で示すように、各メッセージシンボル５０1．．．５０nに対するｎ２パルスは、図９Ａに示すような整合フィルタスコアに基づく仮説のプルーニング（刈り取り）又は廃棄プロセスに用いられる。図９Ｂに示すように保持されている最終メッセージシンボル５０ｎが単一スコアで処理されるまで、各ソフトシンボル境界において整合フィルタ出力の最高「スコア」を有する２つの仮説経路だけが保持される。図６中の番号７４で示すように、整合フィルタは、ドップラートラッカー（tracker）を更新するために用いられる測定も提供する。ドップラートラッカーは、ドップラードリフトを評価するために整合フィルタからの位相誤りを用いる。ドップラー評価は、レンジ内でのタグ位置を更新するためにも用いられる。従って、機械化(mechanization)は、相対的に長い統合機会(relatively long integration times)を可能にする。なぜならレンジゲートでのタグウオークが妨げられるからである。
【００２７】
検知の最終ステップを行うための、最終シンボル５２（図２）の最終ｎ３パルスの処理が後に続く。そして、メッセージデータが、図１に示すレーダーのディスプレイ３０に与えられ、これに表示される。
【００２８】
ソフトシンボルメッセージシンボル５０のプルーニングは、現在維持されている全ての仮説について、整合フィルタ評価を行った統合された信号−雑音比に基づいて行われる。プルーニングは、ソフトシンボルメッセージ境界で、トップの「nhypth」候補メッセージを除く全てを除去することによって行われる。これは、結果的に、ドップラーが復号化プロセスを通して生き残る２つの仮説として現れるという、レゾルーションセル（レンジ）内に複数タグが存在することの副次的な利点になり、レゾルーションセル内での複数タグの復号化の成功確率が高められるという結果になる。
【００２９】
ここまで示し、説明してきたのは、安全スペクトラム拡散符号化技術である。例えば監視任務を行っているレーダーが、友好的な車両上にあるタグに呼びかけを行い、このタグが、次に、本来の監視任務を劣化させず、敵の検知及び利用を避けるように、雑音のように見える非常に低いレベルの信号をレーダーに返信する。ＲＦタグからレーダーに返信されるＲＦ信号は、レーダーから送信された１つおきのパルスの位相シフトされ、遅延されたバージョンからなる。
【００３０】
ここまで説明してきた本発明は、多数の方法で変更することができることは明らかであろう。このような変更は、本発明の精神と範囲を逸脱するものとみなされることを意図しておらず、このような修正は、当業者に自明であるように、次のクレームの範囲内に含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ダウンリンクレーダー信号を受信し、ユーザーからのメッセージとデータを符号化し、アップリンク信号でレーダーに符号化データを返信するデジタルＲＦタグと通信する空中レーダーシステムのブロック図である。
【図２】図１に示すＲＦタグからレーダーへのアップリンク信号中の１つのタグメッセージパケットの図である。
【図３】主題発明の好ましい実施形態による、アップリンクタグメッセージパケットの１つのシンボルを示す。
【図４】関連するタグシステムで用いられるアップリンクタグメッセージパケット中の１つのメッセージシンボルを示す図である。
【図５】図１に示すデジタルＲＦタグに含まれるタグプロセッサの詳細を示すブロック図である。
【図６】図１に示すレーダーに含まれるタグメッセージ用プロセッサの詳細のブロック図である。
【図７】図６に示すタグメッセージプロセッサでのレンジドップラーマップの生成を描写する図である。
【図８】検知されたタグのそれぞれに対する位相揃えされた相関を描写し、仮説メッセージのそれぞれに対して整合フィルタを作用させる図である。
【図９Ａ】図１に示すデジタルＲＦタグからレーダーにアップリンクされるタグ信号中のメッセージを検知するためにメッセージシンボルをプルーニングする手順を示す。
【図９Ｂ】図１に示すデジタルＲＦタグからレーダーにアップリンクされるタグ信号中のメッセージを検知するためにメッセージシンボルをプルーニングする手順を示す。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的に言えば、スペクトラム拡散レーダーシステムとの関連で利用される符号化技術に関し、さらに詳しくは、通信とレーダーの技術を統合する安全スペクトラム拡散（ＳＳ）符号化技術に関し、これによって、空中レーダーが地上に基礎を置く１つ以上のデジタルＲＦタグに問いかけを行い、１つ以上のデジタルＲＦタグから擬似雑音符号化メッセージを受信する。
【背景技術】
【０００２】
スペクトラム拡散は、周知の変調技術であり、この技術では、送信されたＲＦ信号が広い周波数帯域に渡って拡散される。スペクトラム拡散は、通信システムにおいてのみでなく、地上にあるか又は他の航空機による対抗手段システムによる検知を避ける必要があるレーダー分野でも特別の用途を有している。この技術は、一般に、合成開口レーダー（ＳＡＲ）及び地上マッピングターゲット指示器（ＧＭＴＩ）との関連で利用される。
【０００３】
スペクトラム拡散技術の一般的なタイプがいくつか知られている。あるタイプは、直接拡散(direct sequence)変調として知られており、情報信号帯域幅よりもビットレートがはるかに高い、デジタル符号系列による搬送波の変調を含む。第２のタイプは、所定のパルスインターバルの間に広い帯域に渡って搬送波が掃引される「チャープ(chirp)」と呼ばれるＦＭ変調を採用する。第３のタイプは、所定の符号系列に従った個別の増分(discrete increments)での搬送波シフティング又はホッピングを含む。
【０００４】
このように、全ての場合において、スペクトラム拡散送信は、情報信号の帯域幅を拡張し、拡張された信号を送信し、次に、受信されたスペクトラム拡散の元の情報信号の帯域幅を再度マッピングすることによって所望の情報信号を回復することを含む。
【発明の開示】
【要旨】
【０００５】
従って、デジタルＲＦタグと関連してスペクトラム拡散通信とレーダーパルス圧縮技術とを結合するハイブリッド通信技術を提供することが本発明の目的であり、これによって、監視任務、例えばＳＡＲマッピングを行うレーダーが友好的な地上車両上のタグに追加的に問いかけを行い、タグは、レーダーからのダウンリンク信号によって問いかけられると、本来の監視任務を劣化させず、敵の検知及び利用を避けるように、雑音のように見える非常に低いレベルの信号をレーダーに返信する。
【０００６】
これは、レーダーから送信された１つおきのパルスの位相シフト及び時間遅延されたバージョンを再送信することによって達成される。デジタルＲＦタグは、レーダーからの１つおきのパルスを捕捉し、１つおきの介在パルス時に擬似ランダム遅延（レンジ（range）ホップ）及び擬似ランダム位相（方向）を含むデジタル符号化スペクトラム拡散パルスをレーダーに返信する。アップリンクデジタル符号は、ｎ１パルスのプリアンブル（接頭辞シンボル）が前に来て、ｎ３パルスからなる最終（接尾辞）シンボルで終端されるｎ２パルスからなる「ソフトシンボル」メッセージシンボルを含む符号化構造を備える。プリアンブル及び最終シンボルは、レーダーによって初期及び最終検知が行われるように十分な信号−雑音比(signal to noise ratio)を有している。メッセージシンボルは、一連の整合フィルタで構築される仮説ツリーの順次プルーニング（刈り込み,pruning）によってレーダー内で復号化される。重要な特徴は、スペクトラム拡散帯域幅拡張の前の情報ビットに誤り訂正符号を適用するのではなく（又はこれに加えて）、誤り訂正符号がスペクトラム拡散帯域幅拡張に組み込まれていることである。これは、誤り訂正符号用に、より豊富な文字体系(richer alphabet)を提供する。
【０００７】
本発明の用途のさらなる範囲は、後述する詳細な説明から明らかになるであろう。しかしながら、詳細な説明と特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示唆するものであるが、例示の目的のためにのみ与えられるものであることが理解されるべきである。従って、本発明の精神及び範囲内での種々の変更及び修正は、この詳細な説明から当業者によって明らかになるであろう。
【０００８】
本発明は、以下で提供される詳細な説明と添付図面からさらによく理解されるであろう。これらは、例示の目的のためにのみ与えられ、本発明を限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
ここで、類似の参照番号が類似の構成要素を参照する図面を参照するが、参照は、最初に図１に対して行う。図１には、主題発明を示すブロック図が示されている。図１には、空中合成開口レーダー（ＳＡＲ）１０が示されている。これは、その通常のレーダーモードに加えて、例えば図示しない地上車両上に配置された地上に基礎を置くデジタルＲＦタグ１４に対してダウンリンクＲＦ信号を送信するのに動作可能である。また、例えば、メッセージをレーダー１０に伝えることを望む、地上車両上の人が使用する機器からなるタグユーザー１６も示されている。タグユーザー１６は、タグ１４に与えるデジタルメッセージを生成する。次に、タグ１４は、デジタル擬似雑音符号化されたＲＦアップリンクスペクトラム拡散メッセージ信号１８を生成し、レーダー１０に対して返信する。簡単にするために、図１には、１つのタグ１４とタグユーザー１６を示しているが、一般に、特定の利用区域には個々の異なるユーザーによって支配される複数のタグがある。
【００１０】
レーダー１０は、ダウンリンク信号１２を生成及び送信し、かつアップリンク信号１８を受信し、これに応答するための機器を含む。レーダー１０は、図１に示され、特に、サーキュレータ２６によってＲＦ送信器セクション２２及びＲＦ受信器セクション２４に交互に結合される送信／受信アンテナ２０を含む。受信器セクション２４の出力は、ディスプレイ３０上に通常のレーダー帰還データを表示するのに必要に信号を生成するレーダープロセッサセクション２８に接続される。レーダー１０について重要なことは、レーダー１０が、アップリンクメッセージ信号１８に含まれると共にレーダープロセッサ２８を経由するタグメッセージ用の別個の信号プロセッサも含むことである。復号化されたタグ１４からのメッセージ及びデータを表示するために、タグメッセージ信号プロセッサ３２も、ディスプレイ３０に接続されている。しかし、所望の場合には、レーダープロセッサ２８で十分な計算資源が入手可能であれば、タグメッセージ信号プロセッサ３２は、レーダープロセッサ２８に含めることができる。
【００１１】
図１にさらに示しているように、デジタルＲＦタグ１４は、送信／受信アンテナ３４も含む。アンテナ３４は、ＲＦスイッチ３６によって受信器セクション３８又は送信器セクション４０に接続されている。ローカルオシレータ４２は、送信器セクションと受信器セクション３８，４０の両方に接続されている。デジタルＲＦメモリ（ＤＲＦＭ）及び変調器４４は、送信器及び受信器セクション３８及び４０及びデジタル信号プロセッサ４６の間に配置されている。
【００１２】
要求があると、レーダー１０は、１つ以上のタグ１４を目覚めさせ、レーダーの身元証明、アップリンク信号パラメータ及びメッセージを提供するように作用する，変調されたダウンリンクパルス系列をデジタルＲＦタグ１４に照射する。ダウンリンクで使用される変調のタイプは、好ましくは、パルス幅変調であるが、変調のタイプは、周波数変調（ＦＭ）、ＦＭ傾斜変調（ＣＨＩＲＰ）又はその組合せであってもよい。照射されたデジタルＲＦタグ１４（図１）の少なくとも１つは、レーダー１０からのパルスを１つおきに捕捉し（つまり、傾聴を行い）、タグユーザー１６からのメッセージデータを１つおきの介在パルスにおいて送信することによって応答する。代わりに、パルスの一部で傾聴を行い、パルスの他の一部で送信を行うチョッパー技術を採用することができる。しかし、これは、信号の損失に繋がり、エネルギー効率が低下したタグメッセージの送信が必要になるであろう。
【００１３】
アップリンクＲＦ信号１８中のタグメッセージは、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）信号であり、つまり、複数のタグが同時に一斉送信を行うが、それらは、それらの符号が直交しているという点で「分離」されている。タグメッセージは、乱雑さの被覆で覆われるように、符号化擬似ランダム遅延及び擬似ランダム位相パルス系列(coded pseudo random pulse sequence of delays and pseudo random phases)として符号化されている。全てのタグは、他のタグにとって雑音のように見え、全てが、レーダー１０に対して同時に返信する。何れか１つのタグを復号化する際には、レーダーに送信を行っている他のタグの効果は、雑音フロアを上昇させること、つまり雑音レベルを増大させることである。タグの数が臨界数より少ない場合、上昇した雑音フロアは、無視できる。しかし、臨界数を超えるタグは、性能を劣化させ始める。レーダー１０は、タグ１４からのアップリンクパルス系列１８を検知する。アップリンクパルス系列１８は、最初にデチャープ及び移動補償され（de-chirped and motion compensated）、次に、メッセージの復号化のためにタグメッセージプロセッサ３２に与えられる。これについては、次に説明する。
【００１４】
タグメッセージのアップリンクパルス系列と関連した符号化及び復号化技術の詳細について検討すると、このアプローチに対する基本的な前提は、ビット当りの、全信号−雑音比（ＳＮＲ）(total signal to noise ratio per bit)があるレベル（シャノン限界）をほんの少し超える場合は、極めて長いメッセージに対してはほぼ完璧な送信が達成可能であることである。ビット当りの全信号の比(total signal to ratio per bit)がこのレベルよりほんの少し低い場合は、符号がどのようなものであっても送信誤りの確率がほぼ１になる。ＳＮＲがシャノン限界を超える場合、シャノンは、ほぼ全てのランダム符号一覧表がほぼ完璧な送信を達成するであろうことを示した。
【００１５】
ランダム符号は、構造をほとんど有さず、それ故に複雑である。従って、多くの例において符号化構造は、非常に複雑でなければならない。しかし、これは、最適な復号化も非常に複雑であることを意味する。従来のターボ符号(turbo codes)は、情報ビットに非常に複雑なインターリーバ(interleaver)を通過させ、単純な誤り符号のパリティビットをオリジナルの情報ビットについての別の単純な符号と連接することによって、この問題を解決している（平行連接された、つまりリンクされた符号）。これは、ほぼ最適な繰り返し復号化(recursive decoding)を可能にする。従って、本発明は、ほぼシャノン限界の性能を可能にするために、復号化の複雑さとエネルギー効率のよい通信とのトレードオフを可能にする複雑な符号を提供する。
【００１６】
主題発明の好ましい実施形態では、擬似ランダム雑音符号は、それぞれの可能性のある(possible)メッセージが、シャノン限界に近づくように大きく統合された信号−雑音比（ＳＮＲ）を有する種々の直交符号に対応し、「ソフトシンボル」の連結を含むように生成される。「ソフトシンボル」では、シンボル境界で硬判定がなされず、むしろ復号化の間にシンボル境界で仮説(hypothesis)が刈り込まれ、つまり、最もありそうにない(unlikely)仮説がシンボル境界において引き抜かれる。これらの符号は、信号の相関を可能にするようにタグ１４とレーダー１０の両方で入手可能な共通の初期シードで図５に示す擬似ランダム雑音生成器４７を用いて生成される。チャネル符号化が分岐を行うソフトシンボル境界を形成することによって、プルーニングプロセスを可能にする相対的に単純な準最適アルゴリズムが構築される。ソフトシンボルが連続するのに伴って統合されたＳＮＲが増大すると、前のシンボルを復号化する際の遅延誤りが劇的に減少する。結果的に、シャノン限界に対してＳＮＲのマージンが小さくても、維持する必要がある可能性のある仮説の数が相対的に少なくなる。レーダー１０は、例えば次の表１に示すように、アップリンク信号１８を制御するパラメータも含むダウンリンク信号１２により、ＳＮＲを任意に設定する。
【表１】
【００１７】
図２を参照すると、ここに示されているのは、相互タグ干渉を最小にするために、２つの自由度、つまりレンジホッピングと位相シフティングを有するスペクトラム拡散パルス系列を含むアップリンクメッセージ信号１８のメッセージ内容の基本符号化構造である。これは、ｎ１パルス４８1．．．４８nの系列からなるプレアンブル４８と、それぞれがｎ２パルス５０1．．．５０nの系列からなる複数のメッセージシンボル５０と、ｎ３パルス５２1．．．５２nの系列からなる接尾辞又は最終シンボル５２とを含む。ｎ１，ｎ２及びｎ３パルスのそれぞれは、メッセージシンボル５０について図３に示すように、少なくとも１つの擬似ランダム時間遅延又はレンジホップ５４と擬似ランダム位相５６を含む。これらは、レンジ内でのタグ１４の位置と、角度を導出可能なドップラーを検知するためにレーダー１０によって用いられる。
【００１８】
関連するタグシステムでは、図４に示すように、メッセージシンボル５０は、擬似ランダム線形周波数変化即ち「chirp」５５と擬似ランダム位相５６を含むｎ２パルスの系列からなる。本発明では、時間遅延つまりレンジホップは、スペクトラム拡散符号が知られ、かつメッセージが正しく復号化される場合以外には、パルスとパルスがコヒーレントに統合されることをタグが防止するために用いられる。従って、これらは、「タグを検知する」ためにレーダーによって用いられるのではなく、むしろそのタグが通常のレーダー処理に対しては雑音のように見えるようにする（つまり、非コヒーレントに通算されるようにする）ためにタグによって用いられる。これは、高速（単一パルス）整合フィルタ処理が、通常のレーダーの移動補償及びデチャープされた信号を降ろすので、復号化の複雑さの点で関連するタグシステムに対する改善を示している。
【００１９】
代わりに、より少ない数のタグが存在するときは、それぞれが異なるレンジホップ及び位相を有する複製パルスの複数の合計を採用することができる。しかし、各タグは、より大きなメッセージを伝達しなければならないであろう。
【００２０】
プリアンブル５２のｎ１パルスは、レーダー１０による初期検知に十分な信号−雑音比（ＳＮＲ）を有している。初期検知は、図８Ａに示すような一組の整合フィルタ５７1．．．５７nによって構築されるトレリス構造を設定するためにプロセッサ３２中の復号化機器によって用いられる。整合フィルタ５７1．．．５７nは、トレリスを通る経路ごとに互いに異なっている。
【００２１】
メッセージシンボル５０は、タグユーザー１６（図１）によって生成された「ソフトシンボル」メッセージシンボルを含む。その数は、ユーザー１６がレーダー１０に送りたいメッセージの内容に依存する。「ソフトシンボル」という用語は、ありそうにない仮説が仮説のプルーニングプロセスで切り捨てられる以外には、現在復号化されているメッセージの一部に関してシンボル境界で硬判定(hard decisions)がなされることが必要とされないことを意味する。ソフトシンボル符号化技術によれば、メッセージシンボル５０1．．．５０nの系列では、それぞれの後に続くメッセージシンボル５０i+1は、その前のメッセージシンボル５０iのメッセージの内容に依存する。これによって、シャノン限界に近づくことができる畳み込み符号が生成される。前のシンボル５０で失敗が起これば、その後の全ての通信は、ランダム雑音のように見える。従って、復号化判断を遅らせることによって、前のシンボルを任意の精度で復号化することができる。復号化精度の向上は、計算の複雑さとタグ信号強度とのトレードオフである。
【００２２】
最終シンボル５２は、十分なＳＮＲを有するｎ３パルスの系列からなり、最終メッセージ決定（パリティ）を提供する。
【００２３】
図５を参照すると、図２及び３に示すソフトシンボル５０用のスペクトラム拡散符号を生成する各ＲＦタグ１４内に配置されているタグプロセッサ４６（図１）の詳細のブロック図が示されている。図示のように、タグユーザー１６において生成され、タグユーザー１６から供給されるメッセージシンボル５０1、５０2．．．５０nは、レーダー１０内のメッセージプロセッサ３２にリンクされているクロック６２によって制御されている暗号安全シード参照テーブル６０をも受け取るスペクトラム拡散符号生成器４７に与えられる。これによって、共通の初期シードが、両方のプロセッサ３２及び３６に提供され、信号相関が可能になり、別のレーダーがレーダーのダウンリンク１２を捕捉し、それを再度ブロードキャストするならば、タグは、試みられたダウンリンク／ウエークアップが妥当でないことを認識することができるであろうことが保証される。
【００２４】
符号生成器４７は、ユーザー１６によって意図されたメッセージによって順次修飾された(progressively modified)初期ランダムシードをｎ１パルス、ｎ２パルス及びｎ３パルスの擬似ランダム雑音系列（ＰＲＮＳ）からなる複数の符号セグメント６４0．．．６４nに分離するコンピュータプログラムループを備える。第１符号セグメントセクション６４0は、プリアンブル用のｎ１パルスのＰＲＮＳ0系列からなる。中間符号セグメント６４1．．．６４2は、例えば最初の２つのメッセージシンボル５０1及び５０2用のＰＲＮＳ1及びＰＲＮＳ2からなる。一方、最終符号セグメント６４nは、最終シンボル５２のｎ３パルスを生成するための最終ＰＲＮＳn系列からなる。上記のように、プリアンブル４８、メッセージシンボル５０及び最終シンボル５２のｎ１，ｎ２，ｎ３の系列の各パルスは、それぞれ、例えば図３に示すように、擬似ランダムレンジホップ５４及び擬似ランダム位相変化５６を含む。これらは、タグレシーバ３８が受け取ってデジタルＲＦメモリ（ＤＲＦＭ）が捕捉する１つおきのレーダーパルスに順次適用され、アップリンク信号１８の、１つおきの他の(every other alternate)ＲＦパルスにより、変調器４４によってレシーバ１０に返信される。
【００２５】
上記のように、アップリンクメッセージ信号１８によりタグからレーダーに送信される擬似雑音パルスの復号化プロセスは、図１に示すタグメッセージ用プロセッサ３２内で起こる。図６を参照すると、参照番号２８は、レーダー１０用のプロセッサを示し、これは、受け取ったパルスのそれぞれの高速移動補償デチャーピング(fast time motion compensated de-chirping)を最初に行い、その後にレンジ(range)高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行って、レンジ及び遅延及びパルスごとの位相変調(range plus delay plus pulse-to-pulse phase modulation)でのタグ帰還パルスを提供する。このパルスが、タグメッセージ用のプロセッサ３２に与えられる。参照番号６６によって示すように、レンジドップラーマップ６８が、図７に示すように、参照番号６０で示すタグプロセッサ４６によって使用されるのと同じ暗号シードを用いて低速で(in slow time)ｎ１プリアンブルパルスから生成される。これは、擬似ランダムレンジホップを反転させ、かつ揃え(align)、位相シフトのアンラップ(unwrap)を行うためである。図６中の参照番号７２で示すように、乱雑さ(clutter)の閾値７０は、検知されたタグのそれぞれに対してレンジ及びドップラー（角度）での初期評価を得るために図７のレンジドップラーマップ６８に適用される。タグ１４がレンジ及びドップラーで一旦検知されると、シンボル相関は、図８に示すように、乱雑さにおいて実行される。
【００２６】
次に、図６の参照番号７４で示すように、各メッセージシンボル５０1．．．５０nに対するｎ２パルスは、図９Ａに示すような整合フィルタスコアに基づく仮説のプルーニング（刈り取り）又は廃棄プロセスに用いられる。図９Ｂに示すように保持されている最終メッセージシンボル５０ｎが単一スコアで処理されるまで、各ソフトシンボル境界において整合フィルタ出力の最高「スコア」を有する２つの仮説経路だけが保持される。図６中の番号７４で示すように、整合フィルタは、ドップラートラッカー（tracker）を更新するために用いられる測定も提供する。ドップラートラッカーは、ドップラードリフトを評価するために整合フィルタからの位相誤りを用いる。ドップラー評価は、レンジ内でのタグ位置を更新するためにも用いられる。従って、機械化(mechanization)は、相対的に長い統合機会(relatively long integration times)を可能にする。なぜならレンジゲートでのタグウオークが妨げられるからである。
【００２７】
検知の最終ステップを行うための、最終シンボル５２（図２）の最終ｎ３パルスの処理が後に続く。そして、メッセージデータが、図１に示すレーダーのディスプレイ３０に与えられ、これに表示される。
【００２８】
ソフトシンボルメッセージシンボル５０のプルーニングは、現在維持されている全ての仮説について、整合フィルタ評価を行った統合された信号−雑音比に基づいて行われる。プルーニングは、ソフトシンボルメッセージ境界で、トップの「nhypth」候補メッセージを除く全てを除去することによって行われる。これは、結果的に、ドップラーが復号化プロセスを通して生き残る２つの仮説として現れるという、レゾルーションセル（レンジ）内に複数タグが存在することの副次的な利点になり、レゾルーションセル内での複数タグの復号化の成功確率が高められるという結果になる。
【００２９】
ここまで示し、説明してきたのは、安全スペクトラム拡散符号化技術である。例えば監視任務を行っているレーダーが、友好的な車両上にあるタグに呼びかけを行い、このタグが、次に、本来の監視任務を劣化させず、敵の検知及び利用を避けるように、雑音のように見える非常に低いレベルの信号をレーダーに返信する。ＲＦタグからレーダーに返信されるＲＦ信号は、レーダーから送信された１つおきのパルスの位相シフトされ、遅延されたバージョンからなる。
【００３０】
ここまで説明してきた本発明は、多数の方法で変更することができることは明らかであろう。このような変更は、本発明の精神と範囲を逸脱するものとみなされることを意図しておらず、このような修正は、当業者に自明であるように、次のクレームの範囲内に含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ダウンリンクレーダー信号を受信し、ユーザーからのメッセージとデータを符号化し、アップリンク信号でレーダーに符号化データを返信するデジタルＲＦタグと通信する空中レーダーシステムのブロック図である。
【図２】図１に示すＲＦタグからレーダーへのアップリンク信号中の１つのタグメッセージパケットの図である。
【図３】主題発明の好ましい実施形態による、アップリンクタグメッセージパケットの１つのシンボルを示す。
【図４】関連するタグシステムで用いられるアップリンクタグメッセージパケット中の１つのメッセージシンボルを示す図である。
【図５】図１に示すデジタルＲＦタグに含まれるタグプロセッサの詳細を示すブロック図である。
【図６】図１に示すレーダーに含まれるタグメッセージ用プロセッサの詳細のブロック図である。
【図７】図６に示すタグメッセージプロセッサでのレンジドップラーマップの生成を描写する図である。
【図８】検知されたタグのそれぞれに対する位相揃えされた相関を描写し、仮説メッセージのそれぞれに対して整合フィルタを作用させる図である。
【図９Ａ】図１に示すデジタルＲＦタグからレーダーにアップリンクされるタグ信号中のメッセージを検知するためにメッセージシンボルをプルーニングする手順を示す。
【図９Ｂ】図１に示すデジタルＲＦタグからレーダーにアップリンクされるタグ信号中のメッセージを検知するためにメッセージシンボルをプルーニングする手順を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調されたＲＦパルスの系列からなる第１メッセージ信号を第１機器によって生成し、
第１メッセージ信号のＲＦパルスを第２機器に送信し、
第１機器によって送信された第１メッセージ信号のＲＦパルスを第２機器によって受信し、
第１メッセージを受信したときに第１機器に送信するための第２メッセージを生成し、
受信した第１メッセージの系列中の１つおきのＲＦパルスのそれぞれに対して擬似ランダム時間遅延及び擬似ランダム位相シフトを適用することによって、第２メッセージを用いて１つおきのＲＦパルスを第２機器において符号化し、
第１メッセージのＲＦパルスの１つおきのパルスの間の介在パルス時に比較的低い出力レベルのスペクトラム拡散通信として第２メッセージを含む符号化された１つおきのＲＦパルスを第１機器に返信し、
第２メッセージを含む符号化された１つおきのＲＦパルスを第１機器によって受信し、
第２メッセージを含む符号化ＲＦパルスを復号化し、
第２メッセージを第１機器によって表示する工程を備える、
ＲＦパルス型信号の送信及び受信を行う第１及び第２機器間のスペクトラム拡散通信を提供する方法。
【請求項２】
第１機器は、レーダーシステムを備え、第２機器は、ＲＦタグを備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＲＦパルスの擬似ランダム時間遅延は、見かけレンジでのシフト(shifts in apparent range)を生成し、擬似ランダム位相シフトは、ランダムシード及びタグメッセージが導き出されない場合にパルスとパルスのコヒーレントな加算を防ぐ個別の増分の変化を生成する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ＲＦパルスの個々の時間遅延及び位相シフトは、パルスとパルスをコヒーレントに加算させない請求項３に記載の方法。
【請求項５】
第１機器は、空中レーダーを備え、第２機器は、デジタルＲＦタグを備える請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ＲＦパルスの擬似ランダム時間遅延は、レンジホッピングを生成し、擬似ランダム位相シフトは、角度方向でのシフトを生成する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ＲＦタグは、地上に基礎を置くデジタルＲＦタグを備え、第１メッセージ信号は、ダウンリンク信号を備え、第２メッセージは、アップリンク信号を備える請求項６に記載の方法。
【請求項８】
符号化を行う工程は、レーダーとタグの両方に共通であるシードを有する擬似ランダム雑音符号を生成する工程を含む請求項６に記載の方法。
【請求項９】
符号化を行う工程は、
タグからの送信の初期検知を行うためのプリアンブルパルス系列を生成し、
タグからレーダーに送り返されることが望まれるメッセージ内容を含むメッセージシンボルの１つ以上のパルス系列を生成し、
ＲＦタグからの送信を終えるための最終シンボルパルス系列を生成する工程を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
メッセージシンボルは、シンボル境界で硬判定が必要とされないソフトシンボルを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ソフトシンボルのそれぞれは、所定のメッセージ内容を有する関連するメッセージパルスの系列を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ソフトシンボルのメッセージ内容は、前のソフトシンボルのメッセージ内容に依存し、
復号化の工程は、ソフトシンボルのメッセージ内容の仮説ツリーの順次デプルーニング(depruning)を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
デプルーニングは、関連するソフトシンボルメッセージパルスの全てで分岐するトレリスネットワークを通じてソフトシンボルのそれぞれの関連するメッセージパルスの系列を提供することを備える請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
トレリスネットワークは、それぞれが相互に異なるフィルタ特性を有する一組の整合フィルタによって構築され、ありそうにない仮説がソフトシンボル境界で廃棄される請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つのＲＦタグによって用いられる変調されたＲＦパルスの系列からなるダウンリンク信号をレーダーによって生成する手段と、
ダウンリンク信号をＲＦタグに送信する手段とを備え、
ダウンリンク信号は、ＲＦタグをウエークアップさせるように作用すると共にダウンリンク信号を送信するレーダーの身元証明とタグからのアップリンク信号用信号パラメータを提供し、
ＲＦタグによってダウンリンク信号を受信する手段と、
レーダーに送信するメッセージ信号を生成する手段と、
角度方向でのランダムシフトを提供するために、受信したダウンリンク信号の１つおきのＲＦパルスのそれぞれに対してレンジホッピングを提供する擬似ランダム時間遅延と擬似ランダム位相シフトを適用することによって、１つおきのＲＦパルス内にメッセージ信号を符号化する手段と、
ダウンリンクメッセージのＲＦパルスの１つおきのパルスの間の介在パルス時に比較的低い出力レベルのスペクトラム拡散アップリンク信号としてメッセージ信号を含む符号化された１つおきのＲＦパルスをレーダーに返信する手段とを備え、
レーダーは、
アップリンク信号中の、メッセージ信号を含む符号化された１つおきのＲＦパルスを受信する手段と、
メッセージ信号を含む符号化されてＲＦパルスを復号化する手段と、
復号化されたメッセージ信号を表示する手段をさらに備える
車両に搭載されたレーダーと少なくとも１つのＲＦタグの間のスペクトラム拡散通信を提供するシステム。
【請求項１６】
レーダーは、航空機に搭載された空中レーダーを備え、前記少なくとも１つのＲＦタグは、地上に基礎を置くデジタルＲＦタグを含む請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのＲＦタグは、複数のＲＦタグを備え、ＲＦタグから送信されたＲＦパルスは、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）法でレーダーに送信される請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
タグのそれぞれは、ダウンリンク信号中の１つおきのＲＦパルスを捕捉するためのデジタルＲＦメモリを含む請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
ＲＦタグのそれぞれは、レーダーとＲＦタグの両方に共通の、信号相関を可能にするシードを有する擬似ランダム雑音符号のための手段を含む請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
シードは、ランダムに選択されたシードである請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
メッセージ信号は、
初期検知を行うためのプリアンブルパルス系列と、
レーダーに送り返されるメッセージ内容の複数のメッセージシンボルパルス系列と、
メッセージ信号を終えるための最終シンボルパルス系列とを含む請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
メッセージシンボル系列は、ソフトシンボルを備える請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
ソフトシンボルのそれぞれは、所定のメッセージ内容を有する関連するメッセージパルスの系列を含む請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
ソフトシンボルのメッセージ内容は、前のソフトシンボルのメッセージ内容に依存する請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
復号化のための手段は、ソフトシンボルのメッセージ内容をデプルーニングするための仮説ツリーを構築するトレリスネットワークを含む請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
トレリスネットワークは、連続するソフトシンボルメッセージパルスの全てのパルスにおいて分岐する請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
トレリスネットワークは、それぞれが相互に異なるフィルタ特性を有する一組の整合フィルタを備える請求項２６に記載のシステム。
【請求項１】
変調されたＲＦパルスの系列からなる第１メッセージ信号を第１機器によって生成し、
第１メッセージ信号のＲＦパルスを第２機器に送信し、
第１機器によって送信された第１メッセージ信号のＲＦパルスを第２機器によって受信し、
第１メッセージを受信したときに第１機器に送信するための第２メッセージを生成し、
受信した第１メッセージの系列中の１つおきのＲＦパルスのそれぞれに対して擬似ランダム時間遅延及び擬似ランダム位相シフトを適用することによって、第２メッセージを用いて１つおきのＲＦパルスを第２機器において符号化し、
第１メッセージのＲＦパルスの１つおきのパルスの間の介在パルス時に比較的低い出力レベルのスペクトラム拡散通信として第２メッセージを含む符号化された１つおきのＲＦパルスを第１機器に返信し、
第２メッセージを含む符号化された１つおきのＲＦパルスを第１機器によって受信し、
第２メッセージを含む符号化ＲＦパルスを復号化し、
第２メッセージを第１機器によって表示する工程を備える、
ＲＦパルス型信号の送信及び受信を行う第１及び第２機器間のスペクトラム拡散通信を提供する方法。
【請求項２】
第１機器は、レーダーシステムを備え、第２機器は、ＲＦタグを備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＲＦパルスの擬似ランダム時間遅延は、見かけレンジでのシフト(shifts in apparent range)を生成し、擬似ランダム位相シフトは、ランダムシード及びタグメッセージが導き出されない場合にパルスとパルスのコヒーレントな加算を防ぐ個別の増分の変化を生成する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ＲＦパルスの個々の時間遅延及び位相シフトは、パルスとパルスをコヒーレントに加算させない請求項３に記載の方法。
【請求項５】
第１機器は、空中レーダーを備え、第２機器は、デジタルＲＦタグを備える請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ＲＦパルスの擬似ランダム時間遅延は、レンジホッピングを生成し、擬似ランダム位相シフトは、角度方向でのシフトを生成する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ＲＦタグは、地上に基礎を置くデジタルＲＦタグを備え、第１メッセージ信号は、ダウンリンク信号を備え、第２メッセージは、アップリンク信号を備える請求項６に記載の方法。
【請求項８】
符号化を行う工程は、レーダーとタグの両方に共通であるシードを有する擬似ランダム雑音符号を生成する工程を含む請求項６に記載の方法。
【請求項９】
符号化を行う工程は、
タグからの送信の初期検知を行うためのプリアンブルパルス系列を生成し、
タグからレーダーに送り返されることが望まれるメッセージ内容を含むメッセージシンボルの１つ以上のパルス系列を生成し、
ＲＦタグからの送信を終えるための最終シンボルパルス系列を生成する工程を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
メッセージシンボルは、シンボル境界で硬判定が必要とされないソフトシンボルを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ソフトシンボルのそれぞれは、所定のメッセージ内容を有する関連するメッセージパルスの系列を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ソフトシンボルのメッセージ内容は、前のソフトシンボルのメッセージ内容に依存し、
復号化の工程は、ソフトシンボルのメッセージ内容の仮説ツリーの順次デプルーニング(depruning)を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
デプルーニングは、関連するソフトシンボルメッセージパルスの全てで分岐するトレリスネットワークを通じてソフトシンボルのそれぞれの関連するメッセージパルスの系列を提供することを備える請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
トレリスネットワークは、それぞれが相互に異なるフィルタ特性を有する一組の整合フィルタによって構築され、ありそうにない仮説がソフトシンボル境界で廃棄される請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つのＲＦタグによって用いられる変調されたＲＦパルスの系列からなるダウンリンク信号をレーダーによって生成する手段と、
ダウンリンク信号をＲＦタグに送信する手段とを備え、
ダウンリンク信号は、ＲＦタグをウエークアップさせるように作用すると共にダウンリンク信号を送信するレーダーの身元証明とタグからのアップリンク信号用信号パラメータを提供し、
ＲＦタグによってダウンリンク信号を受信する手段と、
レーダーに送信するメッセージ信号を生成する手段と、
角度方向でのランダムシフトを提供するために、受信したダウンリンク信号の１つおきのＲＦパルスのそれぞれに対してレンジホッピングを提供する擬似ランダム時間遅延と擬似ランダム位相シフトを適用することによって、１つおきのＲＦパルス内にメッセージ信号を符号化する手段と、
ダウンリンクメッセージのＲＦパルスの１つおきのパルスの間の介在パルス時に比較的低い出力レベルのスペクトラム拡散アップリンク信号としてメッセージ信号を含む符号化された１つおきのＲＦパルスをレーダーに返信する手段とを備え、
レーダーは、
アップリンク信号中の、メッセージ信号を含む符号化された１つおきのＲＦパルスを受信する手段と、
メッセージ信号を含む符号化されてＲＦパルスを復号化する手段と、
復号化されたメッセージ信号を表示する手段をさらに備える
車両に搭載されたレーダーと少なくとも１つのＲＦタグの間のスペクトラム拡散通信を提供するシステム。
【請求項１６】
レーダーは、航空機に搭載された空中レーダーを備え、前記少なくとも１つのＲＦタグは、地上に基礎を置くデジタルＲＦタグを含む請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのＲＦタグは、複数のＲＦタグを備え、ＲＦタグから送信されたＲＦパルスは、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）法でレーダーに送信される請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
タグのそれぞれは、ダウンリンク信号中の１つおきのＲＦパルスを捕捉するためのデジタルＲＦメモリを含む請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
ＲＦタグのそれぞれは、レーダーとＲＦタグの両方に共通の、信号相関を可能にするシードを有する擬似ランダム雑音符号のための手段を含む請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
シードは、ランダムに選択されたシードである請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
メッセージ信号は、
初期検知を行うためのプリアンブルパルス系列と、
レーダーに送り返されるメッセージ内容の複数のメッセージシンボルパルス系列と、
メッセージ信号を終えるための最終シンボルパルス系列とを含む請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
メッセージシンボル系列は、ソフトシンボルを備える請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
ソフトシンボルのそれぞれは、所定のメッセージ内容を有する関連するメッセージパルスの系列を含む請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
ソフトシンボルのメッセージ内容は、前のソフトシンボルのメッセージ内容に依存する請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
復号化のための手段は、ソフトシンボルのメッセージ内容をデプルーニングするための仮説ツリーを構築するトレリスネットワークを含む請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
トレリスネットワークは、連続するソフトシンボルメッセージパルスの全てのパルスにおいて分岐する請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
トレリスネットワークは、それぞれが相互に異なるフィルタ特性を有する一組の整合フィルタを備える請求項２６に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【公表番号】特表２００７−５３０９５２（Ｐ２００７−５３０９５２Ａ）
【公表日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５０５２５０（Ｐ２００７−５０５２５０）
【出願日】平成１７年３月２５日（２００５．３．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０１０２２２
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０９８４７２
【国際公開日】平成１７年１０月２０日（２００５．１０．２０）
【出願人】（３９７０１７１９１）ノースロップ グラマン コーポレーション (30)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２５日（２００５．３．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０１０２２２
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０９８４７２
【国際公開日】平成１７年１０月２０日（２００５．１０．２０）
【出願人】（３９７０１７１９１）ノースロップ グラマン コーポレーション (30)
【Ｆターム（参考）】
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