JP2000295159A

JP2000295159A - スタガを用いた処理衛星通信システムにおける誤り同一チャネル・アップリンク受信の緩和

Info

Publication number: JP2000295159A
Application number: JP2000072187A
Authority: JP
Inventors: David A Wright; デイヴィッド・エイ・ライト
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2000-10-20
Anticipated expiration: 2020-03-15
Also published as: EP1037400A3; EP1037400A2; EP1037400B1; DE60024161T2; JP3476734B2; CA2300657C; US6507926B1; DE60024161D1; ATE311046T1; CA2300657A1

Abstract

(57)【要約】【課題】ショースルー信号を復号する可能性を低減す
る。【解決手段】アップリンクＡスタガ値を選択し４０
２、アップリンクＢスタガ値を選択し、アップリンクＡ
データをコード化してコード化されたアップリンクＡデ
ータを発生し４０４、アップリンクＢデータをコード化
してコード化されたアップリンクＢデタを発生する４０
６。続いて、アップリンクＡステップ値によりスタガさ
れた、コード化されたアップリンクＡデータをアップリ
ンクＡで送信し４１２、更にアップリンクＢステップ値
によりスタガされた、コード化されたアップリンクＢデ
ータをアップリンクＢで送信する４１４。コーディング
４０４，４０６中に、ｔ個の誤りを訂正することができ
る全長誤り訂正コードを用い得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の背景

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明は、衛星通信システム
における誤り同一チャネル・アップリンク受信（「ショ
ースルー（透き通し）（ｓｈｏｗ−ｔｈｒｕ）」として
も知られている）の緩和に関する。とりわけ、本発明
は、受信する衛星がショースルー信号を信頼性良く廃棄
するのを可能にするためアップリンク・ビームでのデー
タ送信をスタガリングすることに関する。

【０００３】

【従来の技術】マルチビーム衛星システムは、ビームに
存在する信号の周波数及び偏波により区別される多数の
ビームを送信及び受信し得る。同じ周波数、同じ偏波ビ
ーム（即ち、同じ「色」ビーム）は、アンテナ・パター
ンの中で再使用され、しばしば直径数百マイルのカバレ
ージエリアにわたり通信サービスを与え得る。

【０００４】しかしながら、ビーム再使用は、同じ色ビ
ームに同一チャネル干渉を受け易くし、それによりビー
ムＢからの信号の一部がビームＡの中に観測される。そ
のような同一チャネル干渉（ＣＣＩ）は、アンテナ・シ
ステムの実行に関しての実際的制限の故に主に生じ、ア
ンテナ・システムは、理想的には、所望のビームより他
のビームからの同じ色信号の完全な拒否を与えるであろ
う。しかしながら、実際には、ビームＡに対して与えら
れるカバレージは、アンテナ・システムの物理的実現に
おける現実の制限に起因してビームＢから生じる信号に
対する幾つかの応答を不可避的に与える。更に、典型的
な周波数再使用システムにおいては、同じ色の１２個、
１６個あるいはそれより多くのビームがカバレージエリ
アを超えて再使用され得て、対応してビームのいずれの
ものにおいてＣＣＩに対する潜在力を増大させる。

【０００５】処理衛星システムは更に、割り当てられた
タイム・スロットの中で短いトラフィック・バーストを
送ることにより幾つかのユーザ地上端末装置が周波数チ
ャネルを時分割するのを可能にするＴＤＭＡ（時分割多
元接続）を採用し得る。これらのバーストは、通常強力
な誤り訂正コードを利用して、伝送されつつあるトラフ
ィックの保全性を保証する。しかしながら、２つの同じ
色ビームＡ及びＢの中のタイム・スロットが時間的に整
列させられるとき、ショースルーとして知られている現
象が起こり得る。

【０００６】特に、ショースルーは、バーストがビーム
Ａの中のタイム・スロット内に存在しないがしかしバー
ストがビームＢの中の整合チャネル（周波数）及びタイ
ム・スロット内に存在するとき起こり得る。ＣＣＩの結
果として、ビームＢからのバーストは、ビームＡのため
の受信電子機器の中に（たとえ減衰した形であるにせ
よ）結合する。この偶然に結合された信号の信号対雑音
比は全く低いかも知れないとはいえ、ビームＢの中のバ
ーストに作用される誤り訂正コードは、Ｂからのバース
トがビームＡのためプロセッサにより有効であると見な
される可能性を改善する。

【０００７】ＡＴＭ（非同期転送モード）プロトコルと
の使用を意図されるシステムにおいて、（ショースルー
に起因した）見かけ上有効であるがしかし実際には誤挿
入されたセルが偶然に存在するのは有害である。それ
は、セル誤挿入率（ＣＭＲ）は、ＡＴＭ通信プロトコル
のより高い層における混乱の潜在性を最小にするため非
常に低く保たねばならないからである。更に、ショース
ルーは、一般に、ビームＢのためのアップリンク・バー
ストの中の情報に対する安全性の脅威を与える。換言す
ると、隣接の静止チャネルは、完全に異なる受信機に向
けられたアップリンク・バーストを実際に復号し（そし
て最終的に意図しない受信者に送り）得る。従って、シ
ョースルーは、衛星資源を不所望にかつ不必要に使用
し、アップリンク・ビームの許可されてない使用を許
し、送信されたデータの安全性を損なう。

【０００８】従って、前述し先に経験した欠点を克服す
る改善された衛星通信システムに対する必要性が産業界
に存在する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ショ
ースルー信号を復号する可能性を著しく低減することに
ある。

【００１０】本発明の別の目的は、ショースルー信号を
受信機で信頼性良く廃棄する単純かつ効果的な方法を提
供することにある。

【００１１】本発明の別の目的は、オーバヘッドをアッ
プリンク・バーストに加えることなくショースルー信号
を復号する可能性を著しく低減することにある。

【００１２】本発明の更に別の目的は、スタガされた伝
送システムにおける誤り訂正コードの周期的性質を用い
てショースルー信号を受信機で信頼性良く廃棄すること
にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前述の目的の１つ以上
は、全体的に又は部分的に、衛星へ送信されるアップリ
ンク・ビーム間のショースルーを防止するための方法及
び装置により達成される。その方法は、アップリンクＡ
スタガ値を選択するステップ、アップリンクＢスタガ値
を選択するステップ、アップリンクＡデータをコード化
してコード化されたアップリンクＡデータを発生するス
テップ、及びアップリンクＢデータをコード化してコー
ド化されたアップリンクＢデータを発生するステップを
含む。続いて、本方法は、アップリンクＡスタガ値によ
りスタガされた、コード化されたアップリンクＡデータ
をアップリンクＡで送信し、そして更にアップリンクＢ
スタガ値によりスタガされた、コード化されたアップリ
ンクＢデータをアップリンクＢで送信する。

【００１４】更に、所定の再使用計画における各同じ色
アップリンク・ビームに対する所定のセットのスタガ値
が、発生され得る。次いで、スタガ値は、再使用計画に
おけるアップリンクを発生するユーザ地上端末装置の間
に分配され得る。コード化中に、本方法は、ｔ個の誤り
を訂正することが可能な全長誤り訂正コードを使用し得
る。そのようなケースにおいて、本方法は、一般的にア
ップリンクＡスタガ値とはｔ個より多いコードワード・
シンボルだけ異なるアップリンクＢスタガ値を選択す
る。例えば、アップリンクＡスタガ値はゼロであり得
て、そしてアップリンクＢスタガ値はｔ＋１であり得
る。

【００１５】代替として、本方法は、ｔ個の誤りを訂正
することが可能な短縮（ｓｈｏｒｔｅｎｄ）誤り訂正コ
ードを使用し得る。そのようなケースにおいて、本方法
は、一般的にアップリンクＡスタガ値とは少なくとも１
つのコードワード・シンボルだけ異なるアップリンクＢ
スタガ値を選択する。しかしながら、ｔ個より多いコー
ドワード・シンボルのスタガ値の違いも適切である。本
方法は、いずれの特定数のアップリンク・ビームに制限
されず、従って、例えば、本方法はまた、アップリンク
Ａスタガ値とは異なりかつアップリンクＢスタガ値とは
異なるアップリンクＣスタガ値を選択し、アップリンク
Ｃデータをコード化し、及びアップリンクＣスタガ値に
よりスタガされたアップリンクＣデータを別個のアップ
リンクＣで送信し得る。

【００１６】

【発明の実施の形態】ここで図面を参照すると、図１
は、衛星１０４により発生された周波数再使用計画１０
２を含む衛星セルラー通信システムを図示する。周波数
再使用計画１０２は、多重周波数及び偏波（例えば、図
１における異なって色付けされたビームＡ及びＡ＊）を
利用してセル間の干渉を低減し得る。周波数再使用計画
１０２は、衛星１０４により別個に送信され（ダウンリ
ンクとして）そして受信され（アップリンクとして）か
つユーザ地上端末装置（ＵＥＴ）により受信されそして
送信されるスポット・ビームに対応する、例えば、複数
のセル１０６−１１２を含む。

【００１７】図１は、同一に色付けされた多重ビームが
周波数再使用計画１０２の中に存在し得ることを示す。
例えば、セル１０６（ビームＡによりサポートされてい
る）、及び１１０（ビームＢによりサポートされてい
る）は、同じ色を共有し、従ってＣＣＴ及びショースル
ーの候補者である。更に、多数の追加の同じ色セルが周
波数再使用計画１０２の中に存在し得ることに注目され
たい。例えば、セル１１４−１２２は全てセル１０８及
び１１０と同じ色を共有する。従って、以下の説明がビ
ームＡ及びＢを参照して進められるが、以下に説明の技
術はまた、いずれの周波数再使用計画における多数の追
加の同じ色ビームに適用可能であることに注目された
い。

【００１８】図２に進む前に、衛星通信信号は、通常、
非常に実効的な誤り訂正コードを採用することを注目さ
れたい。例えば、連結コードは、送信前の生のデータ・
ワードに適用し得る。連結コーディング・プロセスは、
通常、第２の（内側）畳込みコードが続く第１の（外
側）ブロック・コードを作用させる。ブロック・コード
は、例えば、リード−ソロモン・ブロック・コードであ
り得る。

【００１９】以下により詳細に説明されるように、本発
明は、フル・コードワードか短縮コードワードかのいず
れかを用いて、リード−ソロモン・コード又はいずれの
他の巡回コードと関係して有効である。リード−ソロモ
ン・コードは通常１対の数（ｎ，ｋ）を用いて指定され
る。なお、ｎは、コードワードの全長を表し（整数ｖに
対してｎ＝２＾ｖ−１）、そしてｋは、コードワードの
中の情報バイト数を表す（ｋ＝ｎ−２＊ｔであり、ここ
でｔは、コードが訂正することができる（バイト）誤り
数である。）。例として、本発明は、（２５５，２３
１）リード−ソロモン・コード又は短縮の（２３６，２
１２）リード−ソロモン・コードと用いられる得る。両
方のケースにおいて、ｔ＝１２である。

【００２０】本発明は、コードワードの巡回特性を利用
する。例えば、リード−ソロモン・コードワードを含む
巡回コードワードを用いて、１つのコードワードの中の
シンボルの巡回並べ換えは、新たなコードワードを発生
する。以下により詳細に説明されるように、巡回特性
は、ショースルーを著しく低減するため、全長コードワ
ード及び短縮コードワードの両方において用いられ得
る。

【００２１】ここで図２を参照すると、その図は、スタ
ガされたコードワードのアップリンクＡにおいてアップ
リンクＢからのショースルー受信のデータ図２００を示
す。次の表記法が、これ以降及び図面において用いられ
る。

【００２２】

【表１】

【００２３】図２は、各々の長さがｎバイトであるアッ
プリンクＡ復号ウインドウｚ−１（参照番号２０２）、
ｚ（参照番号２０４）及びｚ＋１（参照番号２０６）を
図示する。図２はまた、アップリンクＢ送信エポックｚ
−１（参照番号２０８）、ｚ（参照番号２１０）及びｚ
＋１（参照番号２１２）を図示する。見失ったコードワ
ード・シンボル２１４及び置換されたコードワード・シ
ンボル２１６がまた、図示されている。エポックｚ中に
アップリンクＡで受信されたデータは、観察可能物２１
８及びコードワード＋誤り２２０の双方として示されて
いる。スタガにより誘発された結果生じた誤りパターン
・シンドローム２２２がまた図示されている。

【００２４】図２において、アップリンクＢコードワー
ドがアップリンクＡコードワードからのコードワード・
シンボルによりスタガされることに注目されたい。換言
すると、アップリンクＢコードワードは、送信中遅延さ
れる（即ち、アップリンクＡ用の受信機においてショー
スルー中「遅れて」到達する）。アップリンクＡコード
ワードは、むしろ、アップリンクＢコードワードに対し
て早いとも言い得る一方、主に重要なことは、「早い」
又は「遅い」のような相対的言い方にあるのではなく、
（任意の数のビームの間の）アップリンク・コードワー
ドが同一の広がりを持つ復号ウインドウの中に到達する
のを防止するためスタガリングの概念の中にあることで
ある。換言すると、アップリンクＡ観察可能物２１８
は、ビームＢからの２つのコードワードの部分を包含す
るであろう。

【００２５】最初に、例えば、１のスタガを考えると
し、その１のスタガにおいて、アップリンクＢコードワ
ードは、アップリンクＡ復号ウインドウｚに関して１コ
ード・シンボル遅れて到達する。従って、Ａに対するｚ
番目の復号エポックにおいて、デコーダへの入力は、ア
ップリンクＢの（ｚ−１）エポック・コードワードから
の最後のシンボルと、アップリンクＢのエポックｚコー
ドワードからのそれに続く（ｎ−１）個のシンボルとを
含む。次いで、ｚ番目のエポックのためのアップリンク
Ａデコーダに与えられた観察可能物は、次のような多項
形式で表され得る。

【００２６】

【数１】

【００２７】上記式（１）の右辺の第１項は、アップリ
ンクＢエポック（ｚ−１）コードワードの最後の成分
（即ち、高い次数項）がアップリンクＡ復号ウインドウ
の中の低い次数項として見えることを示す。右辺の最後
の項は、アップリンクＢエポックｚコードワードの高い
次数項を相殺し、（従って、その高い次数項は、アップ
リンクＡエポック（ｚ＋１）復号ウインドウ２０６の中
に現れるであろう）。

【００２８】式（１）の中間項は、Ｘによる乗算により
１位置だけシフトアップされるアップリンクＢエポック
ｚコードワードＢ_z（Ｘ）である。リード−ソロモン・
コードは巡回的であるので、１だけのシフトは、低次の
位置への高次の項Ｂ_z,n-1の巡回キャリーと一緒に、新
しいコードワードを形成する。即ち、

【００２９】

【数２】

【００３０】は、コードワードである。従って、式
（１）は、次のように書き直し得る。

【００３１】

【数３】

【００３２】式（３）は、アップリンクＢコードワード
がアップリンクＡコードワードに対して遅い１コードワ
ード・シンボルだけスタガされるとき、その結果がアッ
プリンクＡデコーダに対して位置０に有り得る誤りを有
するコードワードとして見えることを表明している。換
言すると、Ａ_z（Ｘ）は、スタガされたＢ_z（Ｘ）（これ
らは別のコードワードと整合する。）の（ｎ−１）個の
コードワード・シンボル、及び低次のコードワード・シ
ンボルの中の潜在的誤りから形成される。誤りは（Ｂ
_z-1,n-1〇＋Ｂ_z,n-1）の大きさを有し（なお、「〇＋」
は本明細書において排他的論理和の演算記号である〇の
中に＋を記した記号を意味する。）、それは、アップリ
ンクＢエポック（ｚ−１）番目のコードワードとアップ
リンクＢエポックｚ番目のコードワードとの高次成分の
ＸＯＲ（排他的論理和）である。誤りが有り得るとはい
え、誤りは、Ｂ_z-1,n-1及びＢ_z,n-1が等しくてよい（そ
の場合Ｂ_z-1,n-1〇＋Ｂ_z,n-1＝０）ということに起因し
て必ず存在するということではない。Ｂ_z-1,n-1とＢ
_z,n-1とが独立でかつ等しくありそうなランダム変数で
あると仮定すると、それらが等しい確率は、２＾（−
ｖ）だけであり、即ちｖ＝８の場合に対して２５６分の
１である。

【００３３】Ｂ_z-1,n-1及びＢ_z,n-1が等しいか否かに拘
わらず、観察可能物Ａ_z（Ｘ）はせいぜい１個の誤りを
含むので、その観察可能物Ａ_z（Ｘ）は誤り訂正リード
−ソロモン・デコーダにおいて十分に復号を行われるで
あろう。換言すると、１バイトが多くのビットで誤りで
あり得るにも拘わらず、せいぜい、その１バイトが、
（雑音及び干渉の他のソースを無視して）誤りである。

【００３４】再び図２を参照して、ここで、アップリン
クＢコードワードがアップリンクＡコードワードに対し
てｓ個のコードワード・シンボル遅くスタガされる場合
を考える。式（１）は次のように書き直し得る。

【００３５】

【数４】

【００３６】図２において、従って、観察可能物Ａ
_z（Ｘ）２１８は、アップリンクＢ（ｚ−１）エポック
・コードワードからのｓ個のコードワード・シンボルか
ら形成され、それにアップリンクＢエポックｚコードワ
ードからの（ｎ−ｓ）個のコードワード・シンボルが続
く。換言すると、アップリンクＢエポックｚコードワー
ドからの高次のｓ個のコードワード・シンボルが失わ
れ、（そして例えば、見失ったコードワード・シンボル
２１４を表し、）そしてアップリンクＢエポック（ｚ−
１）からの高次のｓ個のコードワード・シンボルが、ア
ップリンクＡ観察可能物２１８の一部を形成する（、そ
して例えば、置換されたコードワード・シンボル２１６
を表す）。アップリンクＡ観察可能物Ａ_z（Ｘ）は、ア
ップリンクＡデコーダに与えられるコードワード＋誤り
２２０であって対応の誤りシンドローム２２２を有する
ものを表す。

【００３７】前述のｓ＝１の場合に用いられた論拠と似
た方針を用いると、次式が表される。

【００３８】

【数５】

【００３９】式（５）は、ｓシンボルのシフトに適用さ
れる巡回原理を示す。即ち、Ｂ_z（Ｘ）が循環桁上げを
有してｓ回シフトされるならば、その結果は別のコード
ワードとなる。従って、式（４）は次の形式に書き直し
得る。

【００４０】

【数６】

【００４１】従って、式（６）において、アップリンク
Ａ観察可能物２１８は、コードワード＋見かけの誤り項
Ｅ（Ｘ）（誤りシンドローム２２２）の形を取り、それ
は２バイト・セグメントの和であり、即ち、等価的に、
各々がｓより小さい次数の多項式である。

【００４２】

【数７】

【００４３】２つのセグメント多項式Ｂ_z-1,s（Ｘ）及
びＢ_z,s（Ｘ）が独立で等しい確率のコードワード・シ
ンボルから形成されるとき、その２つのセグメント多項
式Ｂ_z- _1,s（Ｘ）及びＢ_z,s（Ｘ）は、Ｅ（Ｘ）がｖ＝８
に対して確率１−２＾（−ｖ）又は２５５／２５６を有
する非ゼロである項を有するであろうことを指図する。
別の方法で述べると、ｓ個のコードワード・シンボル・
スタガの効果は、ショースルー中にｓ個の又はより少な
いシンボル見かけの誤りパターンをほぼ確実に生成する
ことである。

【００４４】ｓがｔより大きくない場合、コードの誤り
訂正特性は、アップリンクＡデコーダが見かけの誤りを
事前に削除するのを可能にする。しかしながら、ｓがｔ
を超えている場合、アップリンクＡデコーダは、非常に
高い確率で、誤り多項式を復号することができなく、デ
コーダ障害を断定するであろう。従って、デコーダ障害
を用いて、アップリンクＢからのショースルーに起因し
て存在するアップリンクＡ観察可能物を廃棄し得る。換
言すると、アップリンクＢがアップリンクＡを含む他の
アップリンクからのｔ個より多いコードワード・シンボ
ルによりスタガされるとき、ショースルーは、非常に高
い確率で防止される。

【００４５】量的例として、長さが２５５バイトであり
かついずれの１２バイト誤り（ｔ＝１２）を訂正するこ
とができるバイト・オリエンテッド・リード−ソロモン
・コードが用いられる（例えば、２５６エレメントのガ
ロア体ＧＦ（２５６）を超えている）ケースを考える。
潜在的ショースルー・アップリンクＢコードワード（ア
ップリンクＡ観察可能物として与えられる）は、スタガ
がアップリンクＡとアップリンクＢとの間で１３以上の
コードワードであるとき、潜在的ショースルー・アップ
リンクＢコードワードの２５５（バイト）シンボルのう
ちの１３以上を誤った状態でアップリンクＡデコーダに
到着する。１３以上の誤りがアップリンクＡ観察可能物
の中に存在するとき、アップリンクＡリード−ソロモン
・デコーダが復号障害を生成しない確率は、１．５ｐｐ
ｂ（なお、ｐｐｂは１０億分の１を表す。）より小さ
い。この確率は、ＡＴＭネットワークにおけるセル誤挿
入割合（ＣＭＲ）に対する通常の要件と一致し、その結
果、衛星がＡＴＭセルを信頼性良く受信して処理するの
を可能にする。

【００４６】前記の式（４）から（７）は、スタガが早
いケースに対して修正され得る。対応する式（８）から
（１１）は、以下のように表される。

【００４７】

【数８】

【００４８】式（８）は、アップリンクＡデコーダでの
観察可能物が、アップリンクＢエポック（ｚ＋１）コー
ドワードの最初のｓ個のコードワード・シンボル（Ｂ
_z+1,s（Ｘ）と示される）と一緒であるが、最初のｓ個
のコードワード・シンボル（それはＢ_z,s（Ｘ）と示さ
れる。）を除くアップリンクＢエポックｚコードワード
から成ることを示す。式（９）は、コードワード・シン
ボルにより循環してシフトされる（式（５）に関する先
の説明に対して反対方向である）Ｂ_z,s（Ｘ）もまたコ
ードワードであることを示す。式（１０）は、アップリ
ンクＡ観察可能物Ａ_z（Ｘ）が幾つかの追加の（誤りシ
ンドローム）成分をその上側のｓ個のコードワード・シ
ンボル位置に有するコードワードと見なされ得ることを
示す。式（１１）は、誤りシンドロームＥ（Ｘ）がｓ個
までのコードワード・シンボル誤りの誤りパターンとし
て分類され得る。

【００４９】従って、遅いスタガのケースに対して式
（４）から（７）に関して前述したように、アップリン
クＡデコーダに与えられるアップリンクＡ観察可能物
は、ｓ＞ｔである場合、Ｂからのショースルーが早いス
タガにより起こるときデコーダ障害を高い確率で誘発す
るであろう。

【００５０】スタガの量がｔ個のコードワード・シンボ
ルより多い場合、全長コードに対するその２つの結果を
組み合わせると、早いスタガと遅いスタガの両方がショ
ースルーを緩和することになる。ｓが増大するにつれ、
それは反対方向においてより少ない量のスタガと等価で
ある点を通過することに注目されたい。換言すると、例
えば、（２５５，２３１）コードの中の２００個のコー
ドワード・シンボルの遅いスタガは、５５個のコードワ
ード・シンボルの早いスタガと同じ利益を与える。

【００５１】上記の展開は、スタガ量が十分である場
合、アップリンク・デコーダがスタガから生じる多数の
見かけの誤りに曝されることを確立する。なお、その多
数の見かけの誤りは、デコーダ障害をショースルー中に
非常に起こりそうにさせる。しかしながら、上記の記述
は、コードワードの長さがｎ＝（２＾ｖ）−１、即ち
（２＾ｖ）エレメント・ガロア体（ＧＦ（２＾ｖ））を
超えるリード−ソロモン・コードワードに対する最大長
さであることを仮定した。

【００５２】本発明はまた短縮コードに適用可能であ
る。短縮コードにおいては、ｎ＜（２＾ｖ）−１であ
る。例えば、１２個までの誤り（即ち、ｔ＝１２）を訂
正する（２３６，２１２）コードは、ｔ＝１２を有する
（２５５，２３１）コードの短縮・バージョンである。
情報バイトの高次の（２＾ｖ）−１−ｎ項をゼロで埋
め、その結果を符号化して全長コードワードを形成し、
かつゼロ充填を落とすことによりその結果を（短縮）長
さに切り捨てる（ｔｒｕｎｃａｔｅ）ことにより、短縮
コードワードが形成されたと考えられ得る。従って、後
続の復号プロセスにおいて、デコーダは、短縮コードワ
ードの（ゼロと想定される）高次の項を考慮に入れる必
要がない。

【００５３】アップリンク・デコーダでは、受信された
観察可能物は、ゼロで完全に充填され、復号され、次い
でその充填されたものが廃棄されると考えられ得る。短
縮コードの全てのコードワードはまた、全長コード中の
コードワードであるが、しかしながら、ｎ（例えば、２
３６）の短縮値に切り捨てられたとき、全長コードの中
の全てのコードワードが短縮コードの中のコードワード
であるわけではない。

【００５４】短縮のケースにおいて、スタガが導入さ
れ、従ってアップリンクＢコードワードがアップリンク
Ａコードワードに対して遅いｓ個のシンボルであると
き、アップリンクＡ観察可能物は再び次式により与えら
れる。

【００５５】

【数９】

【００５６】この式は式（４）と同じである。次に、短
縮コードワードＡ_z（Ｘ）に対する復号プロセスが示さ
れる。以下に説明する復号は、Ｃ．Ｃｌａｒｋ及びＪ．
ＢｉｂｂＣａｉｎ著「ディジタル通信のための誤り訂
正コーディング（Ｅｒｒｏｒ−Ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ
ＣｏｄｉｎｇｆｏｒＤｉｇｉｔａｌＣｏｍｍｕｎ
ｉｃａｔｉｏｎｓ）」（ＰｌｅｎｕｍＰｒｅｓｓ発
行、ニューヨーク）（１９８１年）を参照して補足され
ている。特に、Ｃｌａｒｋ及びＣａｉｎは、５章におい
て、シンドロームの形態、誤りロケータ多項式Λ（Ｘ）
及び誤りエバリュエータ（評価器）多項式Ω（Ｘ）を含
む復号技術の説明を与えている。Ｃｌａｒｋ及びＣａｉ
ｎは更に、チーエン（Ｃｈｉｅｎ）探索及びその実行の
説明を与えている。

【００５７】式（４ａ）の中間項Ｘ＾ｓ＊Ｂｓ（Ｘ）
は、それが循環桁上げにおけるゼロを有するＢ_z（Ｘ）
のシフトであるので、（短縮長コードとは異なる）全長
コードの中のコードワードであることに注目されたい。
しかしながら、短縮コードにおいては、Ｘ＾ｓ＊Ｂｓ
（Ｘ）のｓ個の高次係数は、シンドロームの決定の中に
入らない。それは、Ｘ＾ｓ＊Ｂｓ（Ｘ）のｓ個の高次係
数が次の復号ウインドウ（例えば、現在の復号ウインド
ウｚ２０４とは異なる復号ウインドウｚ＋１２０
６）の中に落ちるからである。

【００５８】従って、短縮・デコーダのための復号プロ
セス中に形成されるシンドロームは、観察可能物Ｘ＾ｓ
＊Ｂ_z（Ｘ）〇＋Ｂ_z,s（Ｘ）＊Ｘ＾ｎにより与えられる
とき全長・デコーダにより形成されるであろうものと同
じである。項Ｂ_z,s（Ｘ）＊Ｘ＾ｎは、Ｘ＾ｓ＊Ｂ
_z（Ｘ）が全長コードに対してゼロであるので、ｓ個の
高次項を除去するよう代数的に作用する。

【００５９】全長デコーダにおいて、シンドロームは、
ｓ個の位置ｎからｎ＋ｓ−１までにおける誤りの確率的
存在を表す誤りロケータ及び誤りエバリュエータ多項式
（Λ（Ｘ）及びΩ（Ｘ））をもたらす。Λ（Ｘ）及びΩ
（Ｘ）をシンドロームから形成するプロセスが全長・デ
コーダ及び短縮・デコーダにとって同じであるので、同
じ多項式がいずれのケースにおいても導出されるであろ
う。

【００６０】しかしながら、復号プロセスのチーエン探
索部分が、短縮コードワードに対する位置０からｎ−１
までに典型的に制限される。従って、ｎ以上の高い指数
（ｉｎｄｅｘ）を有する位置でのΛ（Ｘ）の関連の根
（ｒｏｏｔｓ）は、復号プロセスにおいて遭遇されな
い。デコーダ障害は、探索の中で見出されるΛ（Ｘ）の
根の数がΛ（Ｘ）の次数（ｄｅｇｒｅｅ）と一致しない
ため起こる。一般的に、デコーダ障害は、Ｂ_z,s（Ｘ）
のｓ個の項の全てがゼロであるわけではない限り、短縮
のケースにおいて起こるであろう。Ｂ_z,s（Ｘ）のｓ個
の係数が独立かつ等しくありそうなランダム変数である
ならば、全てのｓがゼロである確率は（２＾−ｖ）＾ｓ
であり、それは大きなｓに対して小さい。

【００６１】上記の説明において、式（４ａ）の中の項
Ｂ_z-1,s（Ｘ）＊Ｘ＾０の効果は無視された。実際上、
この項はまた、Λ（Ｘ）及びΩ（Ｘ）の計算に影響を与
え、短縮コードワードの低次のｓ個の位置における誤り
Ｂ_z-1,s（Ｘ）＊Ｘ＾０の見かけの存在を表す。同様
に、デコーダは、これらの誤りを事前削除しようとする
が、上記の説明において述べた理由に拘わらずデコーダ
障害を経験するであろう。

【００６２】一例として、（２３６，２１２）（短縮）
リード−ソロモン・コードを有するｓ＝４を仮定する。
すると、低次の位置（０，１，２，３）において４つの
見かけの誤りが典型的にあり、そしてシンドロームは、
高次の位置（２３６，２３７，２３８，２３９）におい
て別の４つの誤りを有する（２５５，２３１）コードに
対するシンドロームと同じである。従って、短縮コード
に対して形成されるシンドロームは、述べられた位置に
誤りを有する全長コードに対するシンドロームと一致す
るであろうし、そしてその結果生じたΛ（Ｘ）は、次数
８の多項式であろう。

【００６３】ｔ＝１２なので、Λ（Ｘ）により位置付け
られた誤りパターンは、通常コードの復号能力内に十分
にあるであろう。しかしながら、短縮コードのためのデ
コーダが短縮コードを復号しつつあることを知ってお
り、そのデコーダは、その根の探索を位置０から２３５
までに制限し、従って有効な復号に対して要求される上
記の８とは異なる４つの根のみを見出すであろう。これ
は、デコーダ障害、及びＢからのショースルーの廃棄を
もたらす。

【００６４】その状況は、スタガが反対の方向（ｓｅｎ
ｓｅ）を有する短縮コードに対しても同様である。換言
すると、アップリンクＢエポックｚコードワードがアッ
プリンクＡ復号ウインドウに対して早いシンボルである
とき、同じ結果が保たれる。

【００６５】本発明により与えられるショースルーに対
する保護の程度は、本質的にＣＣＩの量とは無関係であ
ることに注目ことは重要である。換言すると、本発明
は、ショースルーが小さいことに決して依存しないが、
しかしスタガリングがｔ個より多い誤りを観察可能物の
中に（、又は短縮コードに対してゼロと想定される高次
のコードワード・シンボル位置の中にまさに１個の誤り
を）高い確率で発生することのみに依存する。

【００６６】本発明は、衛星のカバレージエリアの同じ
色のアップリンク・ビームのみが相互に十分にスタガさ
れるバースト・ウインドウを用いる必要があるので、実
際に容易に実行され得る。各ビームのアップリンク・タ
イミングは全ての他のビームに対して独立に位相を調整
され得るので、これは衝撃が殆どないか全くない。更
に、衛星で、アップリンク・ビーム受信機は、スタガさ
れた受信ウインドウを与えるため地上での位相調整され
たタイミングと類似の位相調整されたタイミングを用い
得る。

【００６７】スタガをアップリンク・ビームに割り当て
る一例として、４つの色を有する６４ビームを用いる再
使用計画を考える。従って、４つの色の各々に対して１
６個の同じ色のビームがある。ｔ＝１２を有する前述の
（２３６，２１２）コードに対して、特定の色の各ビー
ムは、ショースルーを誘発し得るいずれの隣接のビーム
に関して（２３６／１６）＝１４コードワード・シンボ
ルだけスタガされ得る。上記に示したように、この量の
スタガにより、ショースルーが実効的に緩和される。

【００６８】ここで図３を参照すると、スタガリングを
実行するため用いられ得る通信システム３００が示され
ている。通信システム３００は、一般的に地上で、アッ
プリンクＡデータ入力３０２、アップリンクＡエンコー
ダ３０４、アップリンクＡ送信機３０６及びアップリン
クＡスタガ回路３０８を含む。同様に、アップリンクＢ
に対して、通信システムは、アップリンクＢデータ入力
３０２、アップリンクＢエンコーダ３０４、アップリン
クＢ送信機３１４及びアップリンクＢスタガ回路３１６
を含む。アップリンクＡのための受信機で、例えば、チ
ャネル３１８を介して送信された信号は、受信機３２
０、アップリンクＡデコーダ３２２、ゲート回路３２４
を用いて、そして受信機スタガ回路３２６により制御さ
れるように、受信され処理される。

【００６９】アップリンクＡ３２８に関して、アップリ
ンクＡデータ３０２は、送信のため到着し、バッファ又
は同種のものに記憶され得る。アップリンクＡコーダ３
０４、例えば（２３６，２１２）リード−ソロモン・コ
ーダ（随意に内部コーダが続く）は、アップリンクＡ送
信機３０６により送信のためのコード化されたアップリ
ンクＡデータを生成する。アップリンクＡスタガ回路３
０８は、例えば、所定量のスタガをアップリンクＡ３２
８に導入するため、データをアップリンクＡエンコーダ
３０４の中にクロッキング、アップリンクＡエンコーダ
３０４のクロッキング、又はアップリンクＡ送信機３０
６のクロッキングを制御するクロックを含み得る。

【００７０】スタガ回路３０８、３１６、３２６は、一
般に、多数の方法で実行され得る。前述したように、ス
タガ回路は、クロック信号を発生又は制御し得る。別の
例として、スタガ回路（又は図３に示される構成要素の
うちのいずれかのもの）は、単一のＤＳＰ、ＡＳＩＣ又
は同種のものに組み込まれ得て、そして、例えば適切な
スタガ値をアップリンクに導入するため、エンコーダ、
デコーダ、送信機又は受信機を制御する別個の回路を備
え得る。

【００７１】同様に、アップリンクＢコーダ３１２は、
アップリンクＢ送信機３１４により送信のためのコード
化されたアップリンクＢデータを生成する。アップリン
クＢスタガ回路３１６は、所定量のスタガをアップリン
クＢ３３０に導入するため、データをアップリンクＢエ
ンコーダ３１２の中に入れるクロッキング、アップリン
クＢエンコーダ３１２のクロッキング、又はアップリン
クＢ送信機３１４のクロッキングを制御し得る。前述し
たように、アップリンクＡスタガ及びアップリンクＢス
タガは、ショースルー・データを復号するのを殆ど確実
に防止するためｔ個より多いコードワード・シンボルだ
け異なることが好ましい。

【００７２】アップリンクＡ３２８及びアップリンク
Ｂ３３０がチャネル３１８を介して走行した後、一方
又は両方は受信機３２０により受信される。図３におい
て、受信機３２０は、アップリンクＡと関連されると想
定される。従って、受信機スタガ回路３２６は、地上の
アップリンクＡと関連したスタガを導入し得る。これ
は、例えば、アップリンクＡのため適切な復号ウインド
ウを生成又は復号するため、アップリンクＡデコーダ３
２２又はアップリンクＡ受信機３２０をクロッキングす
ることにより達成され得る。

【００７３】アップリンクＡデコーダ３２２はデコーダ
障害出力３２８を含むことに注目されたい。デコーダ障
害出力３２８は、デコーダ障害中に断定され、他の場合
は断定されない。従って、ゲート回路３２４は、デコー
ダ障害入力を含み、デコーダ障害信号の状態に応じて復
号されたアップリンクＡデータを通すか又は廃棄する。

【００７４】ここで図４を参照すると、その図面は、本
発明に従ったスタガリング方法の一実行の高レベル・フ
ロー図４００を図示する。図４は、全体的に、スタガ確
立ステップ４０２、コーディング・ステップ４０４、４
０６、スタガリング・ステップ４０８、４１０及び送信
ステップ４１２、４１４を含む、地上で実行されるステ
ップを示す。

【００７５】図４００はまた、ウインドウ確立ステップ
４１６、受信ステップ４１８、４２０、復号ステップ４
２２、４２４及びデコーダ結果ステップ４２６、４２８
を含む、受信機（例えば、衛星）で生じるステップを示
す。廃棄ステップ４３０、４３２及び再送信ステップ４
３４及び４３６がまた示されている。

【００７６】スタガ確立ステップ４０２において、スタ
ガ値は、例えば、ネットワーク操作及び制御センタ（Ｎ
ＯＣ）で決定される。次いで、ＮＯＣは、アップリンク
・クロック又は他のアップリンク制御回路における実行
のため、スタガ値を個々のＵＥＴに分配する。コーディ
ング・ステップ４０６及び４０８において、１つ以上の
ＵＥＴは、例えば、内部コードが随意に続くリード−ソ
ロモン・コードを用いてアップリンクＡデータ及びアッ
プリンクＢデータを符号化する。スタガリング・ステッ
プ４０８及び４１０において、スタガリング関係は、例
えば、各所与のアップリンクに対してスタガ値の初期遅
延を実行することにより、各アップリンクに対して確立
される。続いて、スクランブルされたアップリンクＡ及
びＢのデータが、送信ステップ４１２及び４１４のそれ
ぞれでアップリンクＡ及びアップリンクＢにおいて送信
される。

【００７７】受信機で、適切なアップリンク復号ウイン
ドウが、前述のスタガ値に従って確立される。アップリ
ンクＡ及びアップリンクＢは、ステップ４１８、４２０
で（、例えば、衛星に搭載された１つ以上のアンテナに
より）受信される。典型的には、アップリンクＡ及びＢ
において受信された信号は、復調及び追加の処理（図示
せず）を受けて、ベースバンドのアップリンクＡデータ
及びアップリンクＢデータを発生する。

【００７８】アップリンクＡデータ及びアップリンクＢ
データは、復号ステップ４２２及び４２４においてデコ
ーダに印加される。その復号ステップ４２２及び４２４
は、復号されたＡデータ及び復号されたＢデータのそれ
ぞれを発生する。前述したように、デコーダ障害は、シ
ョースルー中（、かつ、一般に、ｔ個より多い誤りがデ
コーダへのデータ入力の中に存在するときは常に）スタ
ガリングのため、非常に高い確率で結果として生じる。
判断ステップ４２６及び４２８において、受信機は、デ
コーダ障害を検査し、そして、断定されている場合、復
号されたＡ又はＢのデータを廃棄する。処理は、受信ス
テップ４１６、４１８において継続する。

【００７９】他方、デコーダ障害の不存在は、場合によ
り、復号されたＡデータ又は復号されたＢデータがアッ
プリンクＡ受信機又はアップリンクＢ受信機により受信
されるのを意図される正しいデータであることの極めて
良い指示である。従って、再送信ステップ４３４におい
て、結果として生じた正しい復号されたＡデータが、切
り替えられ、記録され、再変調され、いずれの適切な宛
先に再送信され得る。同様に、再送信ステップ４３６に
おいて、結果として生じた正しい復号されたＢデータ
は、切り替えられ、記録され、再変調され、いずれの適
切な宛先に再送信され得る。

【００８０】アップリンクＡのための復号ウインドウ
が、雑音、又はショースルーであるアップリンクＢにお
けるバーストのオーバヘッド部分の一部又は全部を部分
的に含み得ることに注目されたい。アップリンクＡ復号
ウインドウの一部が雑音又はバースト・オーバヘッドに
より重ねられるケースは類似しており、そして完全に重
なる関係において有効である同じコーディング特性が前
述したように適用可能である。本発明の実効性は、（そ
の結果生じた信号対雑音割当て量の点から）ショースル
ーのレベルに依存しない。それは、本発明の実効性が、
リード−ソロモン誤り制御システムの復号能力を超えた
シークエンスを高い確率で認識するためそのリード−ソ
ロモン誤り制御システムの特性のみに依存するからであ
る。上記において明示的に取り扱っていないにも拘わら
ず、雑音は存在するであろう。しかしながら、ショース
ルーの確率は雑音レベルの増大と共に低減するので、上
記に開示されたスタガ方法は、雑音が存在するときショ
ースルーを緩和することに関して全く実効性がある。

【００８１】本発明は、同じ色ビームに対するアップリ
ンク処理回路とアップリンク送信回路との間にスタガさ
れたクロックを実際に用いて能率良く実行され得る。更
に、入手可能なＵＥＴにおけるエンコーダ及び衛星にお
ける整合（ｍａｔｃｈｉｎｇ）デコーダは、修正なしに
用いることができ、従って本発明のスクランブリング及
びスクランブル解除を継ぎ目無しに混合し得る。デコー
ダ障害インディケータに応答するゲート回路の追加によ
り、本発明は、通信システムのコスト又は複雑さに関し
て最小の衝撃でショースルーを著しく低減する。

【００８２】本発明の特定の構成要素、実施形態及び適
用が示され記載されたが、変更が当業者により、特に前
述の教示に照らしてなし得るので、本発明はそれらに限
定されないことを理解すべきである。従って、そのよう
な変更をカバーし、また本発明の精神及び範囲内に入る
それらの特徴を組み込むことが、頭書の特許請求の範囲
により企図されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ショースルーを受け易い周波数再使用
計画の一例を図示する。

【図２】図２は、スタガされたアップリンクＢコードワ
ードのショースルー受信に起因したアップリンクＡ復号
エポック中に処理されたコードワードを図示する。

【図３】図３は、本発明に従ってスタガされたアップリ
ンクを実行するための高レベル送信機及び受信機ハード
ウエアブロック図を図示する。

【図４】図４は、本発明に従ったアップリンク送信及び
受信の高レベルフロー図を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】衛星に送信されたアップリンク・ビーム
間のショースルーを防止する方法において、アップリンクＡスタガ値を選択するステップと、アップリンクＢスタガ値を選択するステップと、アップリンクＡデータをコード化して、コード化された
アップリンクＡデータを発生するステップと、アップリンクＢデータをコード化して、コード化された
アップリンクＢデータを発生するステップと、前記アップリンクＡスタガ値によりスタガされた、前記
コード化されたアップリンクＡデータを、前記アップリ
ンクＡで送信するステップと、前記アップリンクＢスタガ値によりスタガされた、前記
コード化されたアップリンクＢデータを、前記アップリ
ンクＢで送信するステップとを備える方法。
【請求項２】所定の再使用計画において各同じ色のア
ップリンク・ビームに対して所定のセットのスタガ値を
発生するステップを更に備える請求項１記載の方法。
【請求項３】前記復号するステップの各々は、ｔ個の
誤りを訂正することが可能な全長誤り訂正コードでコー
ド化するステップを更に備える請求項１記載の方法。
【請求項４】アップリンクＢスタガ値を選択する前記
ステップが、Ｔ個より多いコードワード・シンボルだ
け、前記アップリンクＡスタガ値と異なるアップリンク
Ｂスタガ値を選択するステップを更に備える請求項３記
載の方法。
【請求項５】前記アップリンクＡとはｔ個より多いコ
ードワード・シンボルだけ異なりかつ前記アップリンク
Ｂとはｔ個より多いコードワード・シンボルだけ異なる
アップリンクＣを選択するステップと、アップリンクＣデータを前記誤り訂正コードでコード化
して、コード化されたアップリンクＣデータを生成する
ステップと、前記アップリンクＣスタガ値によりスタガされた、前記
コード化されたアップリンクＣデータをアップリンクＣ
で送信するステップとを更に備える請求項４記載の方
法。
【請求項６】前記コード化するステップの各々が、全
長リード−ソロモン・コードでコード化するステップを
備える請求項４記載の方法。
【請求項７】衛星受信機においてアップリンクＢに起
因するアップリンクＡにおけるショースルーを検出する
方法において、アップリンクＡスタガ値を含む、個々のアップリンクと
関連した複数のスタガ値を記憶するステップと、前記アップリンクＡスタガ値に従ってアップリンクＡを
復号するウインドウを確立するステップと、存在するアップリンクＡ信号をアップリンクＡ受信機で
受信するステップと、前記アップリンクＡ信号を復号して、復号されたアップ
リンクＡデータを発生するステップとを備える方法。
【請求項８】前記復号するステップが更に、デコーダ
障害信号を発生するステップを備える請求項７記載の方
法。
【請求項９】前記デコーダ障害信号と断定されたとき
前記復号されたアップリンクＡデータを廃棄するステッ
プを更に備える請求項８記載能動方法。
【請求項１０】前記デコーダ障害信号と断定されない
とき前記復号されたアップリンクＡデータを受け入れか
つ先へ中継するステップを更に備える請求項９記載の方
法。
【請求項１１】前記復号するステップが、ｔ個の誤り
を訂正することができるリード−ソロモン復号を行うス
テップを備える請求項９記載の方法。
【請求項１２】ショースルーに対する増大した耐性を
与える衛星通信システムにおいて、コード化されたアップリンクＡデータを生成するアップ
リンクＡコーダと、コード化されたアップリンクＢデータを生成するアップ
リンクＢコーダと、アップリンクＡスタガ値に従ってアップリンクＡの中に
スタガを含むアップリンクＡスタガ回路と、アップリンクＢスタガ値に従ってアップリンクＢの中に
スタガを含むアップリンクＢスタガ回路と、前記コード化されたアップリンクＡデータを前記アップ
リンクＡで、かつ前記コード化されたアップリンクＢデ
ータを前記アップリンクＢで送信する送信機とを備える
衛星通信システム。
【請求項１３】アップリンクＡ受信機、アップリンク
Ａデコーダ及びアップリンクＡ受信機スタガ回路を更に
備える請求項１２記載の衛星通信システム。