JP2018129836A

JP2018129836A - スマートユーティリティネットワークのためのｄｓｓｓ反転拡散

Info

Publication number: JP2018129836A
Application number: JP2018050538A
Authority: JP
Inventors: エムシュミーデルティモシー; M Schmidl Timothy; ジーダバックアナンド; G Dabak Anand
Original assignee: Texas Instruments Japan Ltd; Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Japan Ltd; Texas Instruments Inc
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2033-07-15
Also published as: CN104412514B; WO2014014804A1; CN110429955B; CN104412514A; JP6503488B2; US9077442B2; US9831909B2; JP6310912B2; JP2015528254A; CN110429955A; US20140016675A1; US9319095B2; US20150256217A1; US20160191111A1

Abstract

【課題】トランスミッタを動作させる方法を提供する。【解決手段】方法は、データビット（ＤＡＴＡ）のシーケンスを受け取る工程５００を含む。各データビットは、それぞれのシーケンス番号を有する。シーケンスの第１のデータビットが、第１のデータビットのシーケンス番号によって決まる５０２第１の拡散符号５０４で拡散される５０８。シーケンスの第２のデータビットが、第２のデータビットのシーケンス番号によって決まる５０２第１の拡散符号の逆数５０６で拡散される５０８。第１及び第２のデータビットは、変調され５１０、遠隔レシーバに送信される５１６。【選択図】図５Ａ

Description

本願は、ワイヤレス通信システムに関し、更に特定して言えば、ダイレクトシーケンススペクトル拡散（ＤＳＳＳ）スマートユーティリティネットワーク（ＳＵＮ）の反転拡散に関連する。

スマートユーティリティネットワーク（ＳＵＮ）は、低速（４０ｋｂ／ｓ〜１Ｍｂ／ｓ）で低電力のワイヤレス技術であり、具体的には、電気、ガス、又は水使用量データを、顧客敷地のメーターから、ユーティリティのために動作されるデータ収集地点（ハブ）へ送信することなど、ユーティリティメータリング応用例において用いられるように設計される。例えば、メーターは、住宅地の各戸に対して設置され得、データは、１５分毎に各メーターからポールトップデータ収集地点へ送られ得る。このデータ収集地点は、ファイバ、銅線、又は無線により、或る領域の全データを収集するセントラルオフィスに接続され得る。データは、各メーターから収集地点へ直接的に送られ得る（スター構成）か、又はデータが収集地点に達するまでメーターからメーターへホップされ得る（メッシュ構成）。

ＦＳＫ（周波数シフトキーイング）、ＤＳＳＳ（ダイレクトシーケンススペクトル拡散）、及びＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）を含むＳＵＮのために用いることができる異なる物理層（ＰＨＹ）がある。クローズドユーティリティネットワークに用いられ得るデバイスは、ユーティリティ又はネットワークオペレータによって制御され得る。或るスマートユーティリティネットワーク（ＳＵＮ）規格仕様が、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇ仕様としても知られており、これは全体として参照のためこの出願に組み込まれている。

ネットワークはメッシュ構成で設定され得、メッシュ構成では、デバイスが、ハブとのみではなく近隣のデバイスとも通信し得る。これは、たとえハブへの直接的なリンクが良好ではなくても通信が達成され得るため、カバレッジを増大させる助けとなる。しかし、これは、幾つかのデバイスを通って進むトラフィックの量を増大させ得る。というのは、幾つかのデバイスは、それら自体のデータだけでなく、それらの近隣からのパケットデータを含む必要があるためである。メッシュネットワークは、メーター密度が高く、メーター間の見通し線がない状態であるために幾つかのメーターとハブとの間の通信リンクが良好ではない、都心又は郊外エリアに適切であり得る。

スター構成は、ハブが各メーターと直接通信する構成である。これは、メーター密度が低く、中間ホップとして用いるのに便利な近隣がない可能性がある、田舎の環境に適切であり得る。スター及びメッシュ構成を混合したものを、幾つかの配置例において用いることもできる。

メーターは２０年などの長寿命を有するため、或るユーティリティネットワークにおいて用いられるメーターには多くの世代があり得る。初期に配置されたメーターは、レガシー機器と呼ばれることがある。一実施例においてユーティリティネットワークにおける全てのレガシーデバイスは、大抵は、５０ｋｂ／ｓ、１００ｋｂ／ｓ、又は１５０ｋｂ／ｓなどの固定データレートで、ＦＳＫを用いて通信し得る。

ＤＳＳＳ（ダイレクトシーケンススペクトル拡散）ＰＨＹ（物理層）は、１００ｋｃｈｉｐ／ｓ、１０００ｋｃｈｉｐ／ｓ、又は２０００ｋｃｈｉｐ／ｓのチップ速度の、オフセットＱＰＳＫ（Ｏ−ＱＰＳＫ）変調を用いる。オフセットという用語は、同相（Ｉ）及び直交（Ｑ）チャネルが、１チップ時間、オフセットされることを意味する。１００ｋｃｈｉｐ／ｓモードでは、３２のゼロのプリアンブルがあり、各ビットが長さ３２の拡散符号により拡散される。この結果、３２０マイクロ秒の反復期間で、長さ１０２４０マイクロ秒のプリアンブルとなる。１０００ｋｃｈｉｐ／ｓモードでは、５６のゼロのプリアンブルがあり、各ビットが長さ６４の拡散符号により拡散される。この結果、６４マイクロ秒の反復期間で、長さ３５８４マイクロ秒のプリアンブルとなる。２０００ｋｃｈｉｐ／ｓモードでは、５６のゼロのプリアンブルがあり、各ビットが長さ１２８の拡散符号により拡散される。この結果、６４マイクロ秒の反復期間で、長さ３５８４マイクロ秒のプリアンブルとなる。

ＤＳＳＳパケットが、プリアンブル及び開始フレームデリミタ―（ＳＦＤ）を含む同期化ヘッダー（ＳＨＲ）と、物理層ヘッダー（ＰＨＲ）と、物理層ペイロード（ＰＳＤＵ）とで構成される。１０００ｋｃｈｉｐ／ｓモードでは、ＳＦＤは、長さ６４の拡散符号で拡散される１６ビットで構成される。ＭＡＣヘッダー、ペイロード、及びＣＲＣは、全てＰＳＤＵ内に含まれる。ＳＦＤビットシーケンスは１１１０１０１１０１１０００１０である。

ＰＨＹヘッダーは、下記に示すような２４ビットで構成される。

ＤＳＳＳがＰＳＤＵ拡散に用いられるとき、拡散モード（ＳＭ）フィールドは０に設定される。ＤＳＳＳに対し４つのレートモードがある。レートモード０は、１６の拡散係数及び３１．２５ｋｂ／ｓのデータレートを有する。レートモード１は、４の拡散係数（これは（１６、４）拡散符号で実装される）及び１２５ｋｂ／ｓのデータレートを有する。レートモード２は、２の拡散係数（これは（８、４）拡散符号で実装される）及び２５０ｋｂ／ｓのデータレートを有する。レートモード３は、拡散を用いず、５００ｋｂ／ｓのデータレートを有する。全てのレートモードに対し、ＰＳＤＵは、レート１／２、ｋ＝７畳み込み符号で符号化される。

リザーブされたビットは０に設定され、これらは規格の将来の進化を許容するために後に用いられ得る。フレーム長はＰＳＤＵのオクテッドでの長さであり、そのためＰＳＤＵは、最大で２０４７オクテッド（バイト）を含み得る。ヘッダーチェックシーケンスは、ヘッダーのための８ビットＣＲＣチェックである。

ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇ仕様からとられたトランスミッタチェーンの構造を図１に示す。９０２〜９２８ＭＨｚ帯域では、ＳＨＲは、「全て０」の５６のプリアンブルビット及び１６のＳＦＤビットを含む。ビット差動符号化（ＢＤＥ）が印加されるが、プリアンブルでは、「０」ビットは、前のビットとは差動的に符号化された後「０」ビットのままであるため、効果はない。その後、６４チップ拡散がＳＨＲに印加される。上記２４ビットのＰＨＲは、付加された６のテールビットを有し、レート１／２、ｋ＝７畳み込み符号が印加され、その後インターリーバが続く。その後、長さ１６の拡散符号が印加される。ＰＳＤＵでは、付加された６のテールビット、及び恐らくは幾つかのパッドビットがあり、処理する整数のブロックをインターリーバが有するようにする。そして、ＰＨＲに対して成されたように、同じレート１／２、ｋ＝７畳み込み符号が印加される。インターリーブ後、用いられ得る４つの候補となるレートモードがある。レートモード０は、ＰＨＲに用いられるものと同じ拡散である。レートモード３では拡散はない。レートモード１は、各４つの入力ビットに対し生成される１６のチップがあるように、（１６、４）拡散を用いる。

Ｏ−ＱＰＳＫ変調器のためのチップタイミングを図２に示す。同相（Ｉ）及び直交（Ｑ）ビットは、時間Ｔｃ、オフセットされ、２Ｔｃは各ビットの時間での時間期間である。

９０２〜９２８ＭＨｚ帯域では、Ｏ−ＱＰＳＫパルス形状は、下記式１に示すように半正弦波パルスである。

ＩＥＥＥ８０２．１５．４gにおいて規定される先のアプローチは、スマートユーティリティネットワークのためのワイヤレス通信を提供するが、本願発明者らは更なる改善が可能であることを認識している。２ビットを拡散するための（８、４）符号又は４ビットを拡散するための（１６、４）符号などのブロック符号を用いることに関する問題点の１つは、ビタビデコーダのために必要となる軟判定の生成が演算的に複雑であることである。例えば、ＢＰＳＫシンボルに対する硬判定は、単に＋１又は−１である。しかし、軟判定は、恐らくは＋１を示す一層正の値及び恐らくは−１を示す一層負の値を有する小数値である。この軟判定は、演算的に難しいだけでなく、所望であるほど正確ではない。従って、これ以降に述べる好ましい実施例は、この問題、及び従来技術に対して改善することに向けられている。

トランスミッタを動作させる例示の方法が開示される。この方法は、データビットのシーケンスを受け取ることを含む。シーケンスの各データビットは、それぞれのシーケンス番号を有する。シーケンスの第１のデータビットが、第１のデータビットのシーケンス番号によって決まる第１の拡散符号で拡散される。シーケンスの第２のデータビットが、第２のデータビットのシーケンス番号によって決まる第１の拡散符号の逆数で拡散される。第１及び第２のデータビットは、変調され、遠隔レシーバに送信される。

ＩＥＥＥ８０２．１５．４g仕様に開示されるような従来技術のスマートユーティリティネットワーク（ＳＵＮ）トランスミッタの図である。

図１のＳＵＮトランスミッタと共に用いられ得るＯ−ＱＰＳＫ変調器のチップタイミング図である。

本発明のワイヤレストランスミッタの種々の実施例のブロック図である。本発明のワイヤレストランスミッタの種々の実施例のブロック図である。本発明のワイヤレストランスミッタの種々の実施例のブロック図である。本発明のワイヤレストランスミッタの種々の実施例のブロック図である。

本発明のワイヤレスレシーバの種々の実施例のブロック図である。本発明のワイヤレスレシーバの種々の実施例のブロック図である。本発明のワイヤレスレシーバの種々の実施例のブロック図である。

図３Ａのトランスミッタのオペレーションを示すフローチャートである。図３Ｂのトランスミッタのオペレーションを示すフローチャートである。

図４Ａのレシーバのオペレーションを示すフローチャートである。図４Ｂのレシーバのオペレーションを示すフローチャートである。

標準的なブロックコーディングを（８、４）拡散のための本発明に従った反転拡散と比較するパケット誤り率図である。

標準的なブロックコーディングを（１６、４）拡散のための本発明に従った反転拡散と比較するパケット誤り率図である。

スマートユーティリティネットワーク内の通信は、都心のネットワークだけでなく田舎のネットワークのための多くの異なる構成に対して信頼性が高くなければならない。既存のユーティリティハードウェアが長寿命であるため、既存の仕様に対する任意の改変が既存のハードウェアとの下位互換性を有するべきである。従って、本発明の実施例は、既存のトランスミッタ及びレシーバにおいて容易に用いられ得るダイレクトシーケンススペクトル拡散（ＤＳＳＳ）通信システムの改善されたコーディングに向けられている。また、本発明は、レガシーＤＳＳＳシステムにおけるトランスミッタにおける簡略化された符号化だけでなくレシーバにおける簡略化されたデコーディングにも向けられている。特に、本発明は反転された拡散に向けられ、反転された拡散では、１つの拡散シーケンスが偶数のビットに用いられ、反転された拡散シーケンスが奇数のビットに用いられる。本発明の別の実施例において、交互のビットが反転され得、同じ拡散符号が全てのビットに印加され得る。

図３Ａは本発明のワイヤレストランスミッタの第１の実施例のブロック図である。このワイヤレストランスミッタは、データシーケンス（ＤＡＴＡ）を受け取るように結合される入力バッファ３００を含む。多重化回路３０４が、ストアされた拡散符号値を有するメモリ回路３０２に結合される。排他的論理和（ＸＯＲ）回路３０６が、入力バッファ３００からのデータビットのシーケンス及び多重化回路３０４を介する選択された拡散符号を受け取るように結合される。ＸＯＲ回路３０６は拡散データシーケンスを生成し、拡散データシーケンスは、それぞれの拡散符号との各ビットの排他的論理和（ＸＯＲ）である。拡散データシーケンスは、オフセット４位相シフトキーイング（Ｏ−ＱＰＳＫ）変調器３０８に及び、続いて、シェーピングフィルタ３１０に印加される。幾つかの実施例において、変調器及びシェーピングフィルタは、これら２つの機能の組み合わせを実装するためにルックアップテーブルを用いることにより組み合わされ得る。シェーピングフィルタ３１０からのデータシーケンスは、変調器回路３１２に印加され、そこで無線周波数（ＲＦ）キャリア（ＣＡＲＲＩＥＲ）により変調され、遠隔レシーバへの送信のためＲＦ増幅器（図示せず）に印加される。図３Ａのトランスミッタのオペレーションを、２チップ拡散符号に対する図５Ａのフローチャートを参照して説明する。トランスミッタは、入力バッファ３００でデータビット５００のシーケンスを受け取る。シーケンスの各ビットは、偶数又は奇数のいずれかであるそれぞれのシーケンス番号を有する。入力バッファ３００は、クロック信号ＣＬＫの各ハーフサイクルに対してシーケンスの１ビットを送信するように配される。クロック信号ＣＬＫの低ハーフサイクルが、メモリ回路３０２から拡散符号０１を選択する。同様に、クロック信号ＣＬＫの高ハーフサイクルが拡散符号１０を選択し、これは拡散符号０１の逆数である。このようにして、トランスミッタは、データビットシーケンスが偶数であるか又は奇数であるかを工程５０２で判定する。ＣＬＫの低ハーフサイクルの間、工程５０４で拡散符号０１が選択される。同様に、ＣＬＫの高ハーフサイクルの間、反転された拡散符号１０が工程５０６で選択される。その後ＸＯＲ回路３０６は、対応する拡散データシーケンスを工程５０８で生成する。Ｏ−ＱＰＳＫ回路３０８はその後、工程５１０で拡散データシーケンスを変調し、変調されたデータシーケンスを工程５１２でシェーピングフィルタ回路３１０に印加する。フィルタされたデータシーケンスはその後、工程５１４でＲＦＣＡＲＲＩＥＲにより変調され３１２、遠隔レシーバに送信される。下記の表１は、第１のローにおける対応するシーケンス番号０〜３を有する例示のデータシーケンス０１１０に対するトランスミッタのオペレーションを図示する。第２のローは、多重化回路３０４により選択された拡散符号を図示する。ここで、拡散符号０１が偶数のシーケンス番号０及び２に対して選択される。同様に、拡散符号１０が奇数のシーケンス番号１及び３に対して選択される。第３のローにおける拡散データシーケンスは、選択された拡散符号のそれぞれのチップとのシーケンスの各データビットのＸＯＲである。第１のコラムにおいて、例えば、拡散符号０１とのデータビット０のＸＯＲが、拡散データ０１を生成する。第２のコラムにおいて、拡散符号１０とのデータビット１のＸＯＲが、拡散データ０１を生成する。

図３Ｂは、本発明のワイヤレストランスミッタの第２の実施例のブロック図である。このワイヤレストランスミッタは、データシーケンス（ＤＡＴＡ）を受け取るように結合される入力バッファ３００を含む。スイッチング回路３２６が、ＣＬＫの各ハーフサイクルの間、バッファ３００からのデータビット又はインバータ３２４により生成される反転されたデータビットを受け取るように結合される。スイッチング回路は、当業界においてよく知られているように送信ゲート又は他の適切な論理回路であり得る。選択されたデータビット又は反転されたデータビットはその後、ＸＯＲ回路３０６に印加される。ＸＯＲ回路３０６は更に、拡散符号を受け取るように結合され、拡散符号は、選択された又は反転されたデータビットに印加される。ＸＯＲ回路３０６は、拡散符号との各ビットの排他的論理和（ＸＯＲ）である拡散データシーケンスを生成する。拡散データシーケンスは、Ｏ−ＱＰＳＫ変調器３０８に及び続いてシェーピングフィルタ３１０に印加される。シェーピングフィルタ３１０からのデータシーケンスは、変調器回路３１２に印加され、そこでキャリアにより変調され、遠隔レシーバへの送信のためＲＦ増幅器（図示せず）に印加される。

図３Ｂのトランスミッタのオペレーションを、２チップ拡散符号に対する図５Ｂのフローチャートを参照してこれ以降に説明する。トランスミッタは、入力バッファ３００でデータビット５００のシーケンスを受け取る。シーケンスの各ビットは、偶数又は奇数であるそれぞれのシーケンス番号を有する。入力バッファ３００は、クロック信号ＣＬＫの各ハーフサイクルに対するシーケンスの１ビットを送信するように配される。クロック信号ＣＬＫの低ハーフサイクルが、バッファ３００からのデータビットを、スイッチング回路３２６を介してＸＯＲ回路３０６に送信する。同様に、クロック信号ＣＬＫの高ハーフサイクルが、インバータ３２４からの反転されたデータビットをスイッチング回路３２６を介してＸＯＲ回路３０６に送信する。このようにして、トランスミッタは、データビットシーケンスが偶数であるか又は奇数であるかを工程５０２で判定する。ＣＬＫの低ハーフサイクルの間、データビットはＸＯＲ回路３０６に直に送信される。しかし、ＣＬＫの高ハーフサイクルの間、インバータ３２４からの反転されたデータビットは、工程５１８でＸＯＲ回路３０６に送信される。ＸＯＲ回路３０６はその後、単一の拡散符号を、選択されたデータビット又は反転されたデータビットのいずれかに印加することにより工程５２０で拡散データシーケンスを生成する。その後Ｏ−ＱＰＳＫ変調器３０８は、工程５０８で拡散データシーケンスを変調し、変調されたデータシーケンスを工程５１２でシェーピングフィルタ回路３１０に印加する。フィルタされたデータシーケンスはその後、工程５１４でＲＦＣＡＲＲＩＥＲにより変調され３１２、工程５１６で遠隔レシーバに送信される。下記の表２は、第１のローにおける対応するシーケンス番号０〜３を有する例示のデータシーケンス０１１０のためのトランスミッタのオペレーションを図示する。第２のローは、選択されたデータビットであり、これはスイッチング回路３２６を介してＸＯＲ回路３０６に送信される。第３のローは、第２のローにおける各選択されたデータビットに用いられる例示の拡散符号を示す。第４のローにおける拡散データシーケンスは、第３のローにおける拡散符号のそれぞれのチップとの第２のローの各選択されたデータビットのＸＯＲである。第１のコラムにおいて、例えば、拡散符号０１との選択されたデータビット０のＸＯＲが、拡散データ０１を生成する。第２のコラムにおいて、拡散符号１０との選択された反転されたデータビット０のＸＯＲも拡散データ０１を生成する。

図３Ｃは、複数の拡散符号を備えた通信システムまで拡張され得る本発明のワイヤレストランスミッタの第３の実施例を示す。図３Ｃのトランスミッタは図３Ａの実施例に類似する。メモリ回路３３４が、複数の拡散符号をストアするように配される。アドレスカウンタ３３０が、メモリ回路３３４における選択された拡散符号をアドレス指定し、多重化回路３３２が、選択された拡散符号をＸＯＲ回路３０６に印加する。

図３Ｃのトランスミッタのオペレーションを、上述のデータシーケンス及び４チップ拡散に対する下記の表３を参照して説明する。本明細書を参照し得る当業者であれば、図３Ｃの実施例が、任意の実際的なデータシーケンス及び拡散符号まで拡張され得ることが理解されよう。トランスミッタは、入力バッファ３０１でデータビットのシーケンスを受け取る。シーケンスの各データビットは、それぞれのシーケンス番号（０〜３）を有し、これは偶数又は奇数である。入力バッファ３０１は、クロック信号ＣＬＫの各サイクルに対してシーケンスの１ビットを送信するように配される。トランスミッタは、アドレスカウンタ３３０の最下位ビットからデータビットシーケンス番号が偶数であるか又は奇数であるかを判定し、表３の第２のローに示す適切な拡散符号を選択する。例えば、第１のコラムにおける拡散符号０１１０が、偶数のシーケンス番号０を有する第１のデータビットに対して選択される。０１１０の逆数である拡散符号１００１が、奇数のシーケンス番号１を有する第２のデータビットに対して第２のコラムにおいて選択される。その後ＸＯＲ回路３０６が、表３の第３のローに示す対応する拡散データシーケンスを生成する。その後Ｏ−ＱＰＳＫ回路３０８が、拡散データシーケンスを変調し、変調されたデータシーケンスをシェーピングフィルタ回路３１０に印加する。フィルタされたデータシーケンスはその後、ＲＦＣＡＲＲＩＥＲにより変調され３１２、遠隔レシーバに送信される。

図３Ｄは、本発明のワイヤレストランスミッタの第４の実施例のブロック図である。このワイヤレストランスミッタは、ＸＯＲ回路３０６と変調器回路３０８との間にＸＯＲ回路３４０が付加されることを除き、図３Ａのトランスミッタと同じである。代替の実施例において、ＸＯＲ回路３４０がバッファ３００の前に付加されてもよい。ＸＯＲ回路３４０は、スクランブル又はホワイトニング（ｗｈｉｔｅｎｉｎｇ）符号（ＣＯＤＥ）を受け取るように結合される。スクランブル符号は、好ましくは、線形フィードバックシフトレジスタ又は他の適切な手段により生成され得る擬似ランダムノイズ（ＰＮ）シーケンスである。例えば、遠隔レシーバ又はネットワークハブにレポートするネットワークにおいて多くのローカルユーティリティトランスミッタがあり得る。

図４Ａは、図３Ａのトランスミッタと共に用いられ得る、本発明のワイヤレスレシーバの第１の実施例のブロック図である。このワイヤレスレシーバは復調器回路４００を含み、復調器回路４００は、入力データシーケンス（ＩＮＰＵＴ）及びＲＦキャリア（ＣＡＲＲＩＥＲ）を受け取るように結合される。変調器回路４００は、シェーピングフィルタ４０２に印加されるベースバンド信号を生成する。フィルタされた入力データはその後、オフセット４位相シフトキーイング（Ｏ−ＱＰＳＫ）復調器４０８に印加される。復調された入力データはその後、乗算器回路４１０に印加される。乗算器回路４１０は、メモリ回路４０４からの選択された逆拡散符号を、マルチプレクス回路４０６を介して受け取り、結果の逆拡散信号を出力バッファ４１２に印加する。出力バッファ４１２はこれに応答して、出力データシーケンス（ＤＡＴＡ）を生成する。

図４Ａのレシーバのオペレーションを、２チップ逆拡散符号に対する図６Ａのフローチャートを参照して説明する。データビットのシーケンスが復調器回路４００で受信される（６００）。シーケンスの各ビットは、偶数又は奇数である、それぞれのシーケンス番号を有する。乗算器回路は、データシーケンスをＲＦＣＡＲＲＩＥＲで復調して（６０２）、シェーピングフィルタ４０２に印加されるベースバンド信号を生成する。シェーピングフィルタ４０２は、データシーケンスをフィルタする（６０４）。結果のデータシーケンスは、Ｏ−ＱＰＳＫ復調器４０８により復調されて（６０６）、下記の表４の第１のローにおけるデータシーケンスを生成する。これは、変調の後、論理０が−１であり論理１が＋１であることを除き、上記表１の第３のローで生成される同じデータシーケンスである。クロック信号ＣＬＫは、図３Ａのトランスミッタのクロック信号と同期して動作し、クロック信号ＣＬＫの各ハーフサイクルに対してデータシーケンスの１ビット又は２チップを受け取るように配される。クロック信号ＣＬＫの低ハーフサイクルが、メモリ回路４０４から逆拡散符号＋１−１を選択する。同様に、クロック信号ＣＬＫの高ハーフサイクルが、逆拡散符号−１＋１を選択し、これは逆拡散符号＋１−１の逆数である。このようにして、レシーバは、データシーケンスが偶数であるか又は奇数であるかを工程６０８で判定する。ＣＬＫの低ハーフサイクルの間、工程６１０で逆拡散符号＋１−１が選択される。同様に、ＣＬＫの高ハーフサイクルの間、反転された逆拡散符号−１＋１が工程６１２で選択される。選択された逆拡散シーケンスは、表４の第２のローに示されている。乗算器回路４１０はその後、下記の表４の第３のローに示すように、対応する逆拡散データシーケンスを工程６１４で生成する。第３のローにおける逆拡散データシーケンスは、第１のローにおける変調されたデータシーケンスの各チップと、第２のローにおける選択された逆拡散符号のそれぞれのチップとの積である。第１のコラムにおいて、例えば、データチップ−１＋１と逆拡散符号＋１−１との積は、逆拡散データビット−１−１を生成する。これは、−２の加算された値を有し、論理０として解釈される。第２のコラムにおいて、データチップ−１＋１と逆拡散符号−１＋１との積は、逆拡散データ＋１＋１を生成する。これは、＋２の加算された値を有し、論理１として解釈される。それに続いて出力バッファ４１２は、工程６１６でデータシーケンス（ＤＡＴＡ）を生成する。

例として、表４の第３のローの逆拡散データシーケンスを硬判定として示す。そのため、データビットの両チップに対する−１−１が論理０として解釈され、データビットの両チップに対する＋１＋１が論理１として解釈される。しかし、軟判定は、論理０チップをほぼ−１として及び論理１チップをほぼ＋１として受信することに基づく。各ビットの２チップは、逆拡散の後平均化されるか又は加算されることが好ましく、負の結果は論理０データビットとして解釈される。同様に、正の和又は平均が、論理１データビットとして解釈される。従って、図４Ａの２チップの例は、各データビットの２つの独立したサンプルを生成し、高いレベルのノイズ耐性を有利に提供する。図７を参照すると、従来の（８、４）データ信号を、図４Ａの本発明に従った反転された逆拡散を用いた（８、４）データ信号と比較するシミュレーションがある。図７のシミュレーションにおいて、２５０バイトのデータシーケンスが、速度１／２、ｋ＝７符号で畳み込み符号化される。畳み込み符号化の後、これらのデータビットは、５１１長ＰＮシーケンスでホワイトニングされる。（８、４）反転された拡散符号を用いた２チップ逆拡散でのパケット誤り率性能は、従来の（８、４）符号化よりも著しく良好である。反転された逆拡散は、１０％パケット誤り率で約０.３５ｄＢ良好な性能を有する。

図４Ｂは、図３Ｂのトランスミッタと共に用いられ得る本発明のワイヤレスレシーバの第２の実施例のブロック図である。図４Ｂのレシーバは、単一の２チップ逆拡散符号が乗算器回路４１０に印加されることを除き、図４Ａのレシーバに類似する。Ｏ−ＱＰＳＫ復調器４０８からの復調された入力データも乗算器回路４１０に印加される。乗算器回路４１０は、結果の逆拡散信号を出力バッファ４１２に印加する。出力バッファ４１２は応答して、出力データシーケンスをスイッチング回路４１６に及びインバータ４１４に印加する。スイッチング回路４１６はそれに続いて、出力バッファ４１２からデータシーケンスを又はインバータ４１４から反転されたデータシーケンスを生成する。スイッチング回路４１６は、当業界においてよく知られているように送信ゲート又は他の適切な論理回路であり得る。

図４Ｂのレシーバのオペレーションを、２チップ逆拡散符号に対する図６Ｂのフローチャートを参照して説明する。復調器回路４００でデータビットのシーケンスが受信される（６００）。シーケンスの各ビットは、偶数又は奇数である、それぞれのシーケンス番号を有する。乗算器回路は、データシーケンスをＲＦＣＡＲＲＩＥＲで復調して（６０２）、シェーピングフィルタ４０２に印加されるベースバンド信号を生成する。シェーピングフィルタ４０２は、データシーケンスをフィルタする（６０４）。結果のデータシーケンスは、Ｏ−ＱＰＳＫ復調器４０８により復調されて（６０６）、下記の表５の第１のローにおけるデータシーケンスを生成する。これは、上記表２の第４のローで生成される同じデータシーケンスである。表５の第２のローにおける逆拡散符号も乗算器回路４１０に印加されて、第３のローの逆拡散データシーケンスを生成する。クロック信号ＣＬＫは、図３Ｂのトランスミッタのクロック信号と同期して動作し、クロック信号ＣＬＫの各ハーフサイクルに対してデータシーケンスの１ビット又は２チップを出力バッファ４１２を介して送信するように配される。クロック信号ＣＬＫの低ハーフサイクルが偶数のデータビットを示す。同様に、クロック信号ＣＬＫの高ハーフサイクルが奇数のデータビットを示す。このようにして、レシーバは、データシーケンスが偶数であるか又は奇数であるかを工程６０８で判定する。ＣＬＫの低ハーフサイクルの間、出力バッファ４１２は、スイッチング回路４１６を介して出力データ６１６を生成する。ＣＬＫの高ハーフサイクルの間、インバータ４１４は、データビット６２０を反転し、反転された出力データ６１６を生成する。そのため、偶数のシーケンス番号を有する逆拡散データは、第４のローにおいて不変である。しかし、奇数のシーケンス番号を有する逆拡散データは、第４のローにおいて反転される。第５のローは、第４のローにおけるデータシーケンスの平均値を示す。表４に関連して上述したように、第５のローにおける負の値が論理０として解釈され、正の値が論理１として解釈される。

図４Ｃは、図３Ｄのトランスミッタと共に用いられ得る、本発明のワイヤレスレシーバの第３の実施例のブロック図である。このワイヤレスレシーバは、復調器回路４０８と乗算器回路４１０との間に乗算器回路４１８が付加されることを除き、上述の図４Ａのレシーバに類似する。乗算器回路４１８は、図３Ｄにおけるものなどの遠隔トランスミッタにより用いられるスクランブル又はホワイトニング符号（ＣＯＤＥ）を受け取るように結合される。代替の実施例において、逆拡散符号及び逆スクランブル符号は、ＸＯＲにより組み合わされ得、単一の乗算器回路と共に用いられ得る。例えば、図４Ｃのレシーバ又はネットワークハブにレポートするネットワークにおいて多くの遠隔ユーティリティトランスミッタがあり得る。

図８は、従来の（１６、４）データ信号を、上記の図３Ｃ及び表３の本発明に従った反転拡散を用いた（１６、４）データ信号と比較するシミュレーションを図示する。本明細書を参照し得る当業者であれば、反転拡散を用いた（１６、４）符号化だけでなく多くの他の符号化及び拡散シーケンスが、上述の図３Ａ〜３Ｄのトランスミッタ及び図４Ａ〜４Ｃのレシーバの任意のものに印加され得ることが理解されよう。図８のシミュレーションにおいて、２５０バイトのデータシーケンスが、レート１／２、ｋ＝７符号で畳み込み符号化される。畳み込み符号化の後、これらのデータビットは５１１長ＰＮシーケンスでホワイトニングされる。（１６、４）反転された拡散符号を用いた４チップ拡散でのパケット誤り率性能は、従来の（１６、４）符号化よりも著しく良好である。反転された拡散は、１０％パケット誤り率で約０．７ｄＢ良好な性能を有する。また、４チップ符号化は各データビットの４つの独立したサンプルを生成するため、図７のシミュレーションよりも著しく良好である。

本発明の利点は、改善されたパケット誤り率性能、トランスミッタ及びレシーバ設計の低減された複雑度、及び多くの他のエンコード方式、変調方式、及び通信システムまで拡張されるレガシーシステムとの下位互換性を含む。

Claims

トランスミッタを動作させる方法であって、
データビットのシーケンスを受け取る工程であって、各データビットがそれぞれのシーケンス番号を有する、前記受け取る工程、
前記シーケンスの第１のデータビットを前記第１のデータビットの前記シーケンス番号によって決まる第１の拡散符号で拡散する工程、
前記シーケンスの第２のデータビットを前記第２のデータビットの前記シーケンス番号によって決まる前記第１の拡散符号の逆数で拡散する工程、及び
前記第１及び第２のデータビットを変調する工程、
を含む、方法。
請求項１に記載の方法であって、
偶数のシーケンス番号を有する各データビットを前記第１の拡散符号で拡散すること、及び
奇数のシーケンス番号を有する各データビットを前記第１の拡散符号の前記逆数で拡散すること、
を含む、方法。
請求項１に記載の方法であって、
前記第１及び第２のデータビットをスクランブル符号でスクランブルすることを含む、方法。
請求項１に記載の方法であって、
変調する前記工程がオフセット４位相シフトキーイング（Ｏ−ＱＰＳＫ）変調を含む、方法。
請求項１に記載の方法であって、
前記第１の拡散符号が少なくとも４チップを含む、方法。
トランスミッタを動作させる方法であって、
データビットのシーケンスを受け取る工程であって、各データビットがそれぞれのシーケンス番号を有する、前記受け取る工程、
前記シーケンスの第１のデータビットを第１の拡散符号で拡散する工程、
前記シーケンスの第２のデータビットを、前記第２のデータビットの前記シーケンス番号に応答して反転する工程、
前記シーケンスの第２のデータビットを前記第１の拡散符号で拡散する工程、及び
前記第１及び第２のデータビットを変調する工程、
を含む、方法。
請求項６に記載の方法であって、
偶数のシーケンス番号を有する前記シーケンスの各データビットを前記第１の拡散符号で拡散すること、
奇数のシーケンス番号を有する前記シーケンスの各データビットを反転すること、及び
各反転されたデータビットを前記第１の拡散符号で拡散すること、
を含む、方法。
請求項６に記載の方法であって、
前記第１及び第２のデータビットをスクランブル符号でスクランブルすることを含む、方法。
請求項６に記載の方法であって、
変調する前記工程がオフセット４位相シフトキーイング（Ｏ−ＱＰＳＫ）変調を含む、方法。
請求項６に記載の方法であって、
前記第１の拡散符号が少なくとも４チップを含む、方法。
レシーバを動作させる方法であって、
データビットのシーケンスを受け取る工程であって、各データビットがそれぞれのシーケンス番号を有する、前記受け取る工程、
前記シーケンスの第１のデータビットを、前記第１のデータビットの前記シーケンス番号によって決まる第１の拡散符号で逆拡散する工程、及び
前記シーケンスの第２のデータビットを、前記第２のデータビットの前記シーケンス番号によって決まる前記第１の拡散符号の逆数で逆拡散する工程、
を含む、方法。
請求項１１に記載の方法であって、
偶数のシーケンス番号を有する各データビットを、前記第１の拡散符号で逆拡散すること、及び
奇数のシーケンス番号を有する各データビットを、前記第１の拡散符号の前記逆数で逆拡散すること、
を含む、方法。
請求項１１に記載の方法であって、
前記第１及び第２のデータビットを逆スクランブル符号で逆スクランブルすることを含む、方法。
請求項１１に記載の方法であって、
受け取る前記工程の後、データビットの前記シーケンスをオフセット４位相シフトキーイング（Ｏ−ＱＰＳＫ）復調することを含む、方法。
請求項１１に記載の方法であって、
前記第１の拡散符号が少なくとも４チップを含む、方法。
レシーバを動作させる方法であって、
データビットのシーケンスを受け取る工程であって、各データビットがそれぞれのシーケンス番号を有する、前記受け取る工程、
前記シーケンスの第１のデータビットを第１の拡散符号で逆拡散する工程、
前記シーケンスの第２のデータビットを前記第１の拡散符号で逆拡散する工程、及び
前記シーケンスの第２のデータビットを、前記第２のデータビットの前記シーケンス番号に応答して反転する工程、
を含む、方法。
請求項１６に記載の方法であって、
偶数のシーケンス番号を有する前記シーケンスの各データビットを前記第１の拡散符号で逆拡散すること、
各反転されたデータビットを前記第１の拡散符号で逆拡散すること、及び
奇数のシーケンス番号を有する前記シーケンスの各データビットを反転すること、
を含む、方法。
請求項１６に記載の方法であって、
前記第１及び第２のデータビットを逆スクランブル符号で逆スクランブルすることを含む、方法。
請求項１６に記載の方法であって、
受け取る前記工程の後、データビットの前記シーケンスをオフセット４位相シフトキーイング（Ｏ−ＱＰＳＫ）復調することを含む、方法。
請求項１６に記載の方法であって、
前記第１の拡散符号が少なくとも４チップを含む、方法。