JP2800855B2 - ディジタル無線通信方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル無線通信方
式に関し、特に衛星通信で用いられるたたみ込み符号を
用いた誤り訂正が適用されるディジタル無線通信方式に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、衛星通信システムに於いて、小容
量通信方式が、ＶＳＡＴシステムやＩＢＳ／ＩＤＲ等を
中心として活発になってきた。これらのシステムではた
たみ込み符号化を用いた強力な誤り訂正方式が導入され
ている。また、衛星系で生ずる周波数変動に対する通信
側での周波数追従は、装置の小型化及び機器コスト低減
の面から、パイロット受信装置等が省かれ、復調器自身
での捕捉および追従が要求されている。従来より、復調
器自身で衛星系の周波数変動を捕捉および追従する場
合、復調器内部にある局部発振器の周波数を掃引し、復
調信号を観測して復調が正しく行われていると判定され
た時点で掃引を停止する事により周波数誤差を補正して
いた。復調が正しく行われている状態を復調器の同期が
確立されている状態という。

【０００３】前述した復調器制御方式をブロック図で表
わしたものが図２である。図２において、２０１は周波
数誤差を含んだ受信変調波、２０２は周波数を外部より
制御出来る可変局部発振器、２０３は受信変調波２０１
を中間周波数に変換するミキサ、２０４は周波数誤差が
補正された中間周波数に変換された変調波、２０５はデ
ータを復調する復調部、２０６は復調データ、２０７は
復調器の同期確立を判定する判定部、２０８は判定部２
０７からの判定結果により可変局部発振器２０２の発振
周波数を制御する掃引制御部である。

【０００４】この動作を簡単に説明すると、受信変調波
２０１は可変局部発振器２０２により中間周波数に変調
される。復調部２０５は、前記中間周波数の変調波２０
４を入力し、復調動作を行う。このとき復調部２０５か
らのデータ２０６が正しい復調データか否か、即ち復調
器２０５の同期が確立したか否かの判定を判定部２０７
により行い、復調器２０５の同期が確立していない時は
可変局部発振器２０２の周波数を掃引し、かつ、同期が
確立した時は掃引を停止して復調を続ける。

【０００５】前述した動作のうち、復調器２０５の同期
確立を復調器２０５単独で行うのは極めて難しい。この
ような場合、通常は文献「衛星通信用符号化率可変誤り
訂正装置のＬＳＩ化」（大谷他：信学技報ＩＴ８７−１
９）に示されているように、後続する誤り訂正回路の同
期状態を用いて同期確立の判断をする方式が優れてい
る。

【０００６】図３は、図２における復調器の同期確立を
判定する判定部２０７の構成に前記文献での方式を用い
た従来例である。図３において、３０１は復調データ、
３０２は誤り訂正復号器、３０３は復号データ、３０４
は復号データを再度たたみ込み符号化する再符号化器、
３０５は復調データ３０１を誤り訂正復号器３０２の復
号遅延分だけ遅延させる遅延回路、３０６は再符号化デ
ータ、３０７は復調遅延データ、３０８は再符号化デー
タ３０６と復調遅延データ３０７とを比較するＥＯＲ回
路、３０９は推定エラー、３１０は推定エラーを一定時
間内積分しビットエラーレイトを算出するＢＥＲ測定回
路、３１１はＢＥＲ情報、３１２はＢＥＲ情報があるス
レッショルドよりも大きいか否かを判定して、大きけれ
ば非同期、小さければ同期の判断をする同期判定回路で
ある。

【０００７】復調データ３０１は、ビタービ復号器や逐
次復号器などで代表される誤り訂正復号器３０２により
情報源である復号データ３０３に復号される。この復号
データ３０１は伝送路での誤りが訂正されているので、
これを再符号化器３０４で符号化すると伝送路での誤り
がほとんど除去された伝送データになる。誤り訂正復号
器３０２の復号に要する遅延分だけ遅延した復調遅延デ
ータ３０７には、伝送路での誤りが含まりており、前記
再符号化データ３０６とＥＯＲ回路３０８で比較するこ
とによって伝送路上での誤りが推定できる。この推定エ
ラー３０９をカウントしてビットエラーレイトを測定
し、あるスレッショルドと比較することによって誤り訂
正回路の同期および非同期を判定する。この同期および
非同期の情報はそのまま図２における復調器の同期およ
び非同期の情報として用いられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述したような誤り訂
正復号回路の同期を用いた方式では、復調部の搬送波再
生回路の擬似同期に起因する誤り訂正回路の擬似同期と
いう問題があった。これは、搬送波再生回路が擬似同期
したときに再生された復調データが間違った符号語とな
り、間違った伝送データとして誤り訂正復号器が復号す
るため、あたかも誤り訂正回路の同期が確立したかに振
る舞う状態である。以下に、これを詳述する。

【０００９】一例として、拘束長７符号化率１／２のた
たみ込み符号を用いて説明する。タイム・スロットｎに
於ける送信符号語Ｃ_n,p ，Ｃ_n,q は、情報データをＤ_n
とすると、次の数１および数２で表わされる。

【００１０】

【数１】

【００１１】

【数２】

【００１２】一般に、搬送波再生に同期検波を用いる復
調器においては、受信搬送波ｆ_c と再生搬送波ｆ_rcとの
周波数誤差Δｆがシンボル・レイトｆ_s の整数分の１の
とき、即ち次の数３で表わされるとき搬送波再生回路が
擬似同期の状態になる。

【００１３】

【数３】

【００１４】この状態で再生された復調データはｎシン
ボル毎に極性反転を起こし位相がπシフトする。元来、
位相変化により情報を伝達するＰＳＫ方式などの通信方
式では位相のπシフトはΔｆによるものかどうかの判定
は復調器自身では行えない。

【００１５】さて、数１，数２で示された符号語
Ｃ_n,p ，Ｃ_n,q が入力されたＱＰＳＫにおいてΔｆ＝ｆ
_s ／２の搬送波再生回路の擬似同期によって生ずる復調
データは、次の数４および数５で表わされる。

【００１６】

【数４】

【００１７】

【数５】

【００１８】前記数４および数５の復調データ列は、次
の数６および数７で表わされる。

【００１９】

【数６】

【００２０】

【数７】

【００２１】これらの数６および数７は、次の数８を導
入すると、次の数９および数１０で表わされる。

【００２２】

【数８】

【００２３】

【数９】

【００２４】

【数１０】

【００２５】ところで、次の数１１および数１２の関係
を用いれば、数１を数９に代入して数１３を得る。

【００２６】

【数１１】

【００２７】

【数１２】

【００２８】

【数１３】

【００２９】同様にして、数２を数１０に代入して次の
数１４を得る。

【００３０】

【数１４】

【００３１】数１３および数１４より、Ｚ_n,p ，Ｚ_n,q
は、Ｄ_n ′を情報データとする符号語となる。従って、
このとき誤り訂正復号器は正常な復号を行い、誤り訂正
回路が同期したと判断し、その結果擬似同期が生ずる。

【００３２】ＢＰＳＫの場合、送信側の変調器の内部
で、入力された２系列のデータ列がパラレル／シリアル
変換されて、次の数１５で示すような１列のデータ列に
なる。

【００３３】

【数１５】

【００３４】受信側では、逆に復調器内部で数１５のデ
ータ列がシリアル／パラレル変換されて２系列のデータ
列にもどされる。従って前述してきたことがそのまま適
用できる。

【００３５】以上の例から類推しても分かるように、Ｑ
ＰＳＫの場合数１６で示すΔｆに対して、ＢＰＳＫの場
合数１７で示すΔｆに対して誤り訂正回路の擬似同期が
生ずる。

【００３６】

【数１６】

【００３７】

【数１７】

【００３８】このような場合、図２において、判定部２
０７は掃引制御部２０８に掃引停止の命令を出すので復
号データは永久に間違ったデータとなる。即ちＤ_n を送
っているにも係わらず、Ｄ_n ′として復号する。

【００３９】本発明の課題は、復調器の擬似同期に起因
する誤り訂正回路の擬似同期を防止することができるデ
ィジタル無線通信方式を提供することにある。

【００４０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、送信機
は、送信情報データを入力してこれをたたみ込み符号化
して２系列のたたみ込み符号を出力するたたみ込み符号
化器と、前記２系列のたたみ込み符号のうち第１の系列
を入力してこの系列の和分をとる和分回路と、送信伝送
データとして第１のチャネルには前記２系列のたたみ込
み符号のうち第２の系列を入力すると共に第２のチャネ
ルには前記和分回路の出力系列を入力してこれらにディ
ジタル変調をかける変調器とを有し、かつ、受信機は、
前記変調器により変調された変調波を入力してこれを復
調して２系列の受信伝送データを出力する復調器と、前
記２系列の受信伝送データのうちの送信機の第２のチャ
ネルに対応するデータを入力してこのデータ列の差分を
とる差分回路と、前記２系列の受信伝送データのうちの
送信機の第１のチャネルに対応するデータと、前記差分
回路の出力とを入力として誤り訂正を行って受信情報デ
ータを出力する誤り訂正復号器とを有していることを特
徴とするディジタル無線通信方式が得られる。

【００４１】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基いて詳細に説
明する。

【００４２】図１は本発明の１実施例を示すブロック図
である。

【００４３】図１（ａ）において、１は送信機を示して
おり、この中で２は送信情報データ、３はたたみ込み符
号化器、４と５は２系列のたたみ込み符号、６は和分回
路、７は第１のＥＯＲ回路、８は第１の１シンボル遅延
器、９は和分回路の出力、１０は変調器、１１は変調波
出力である。

【００４４】図１（ｂ）において、２０は受信機を示し
ており、この中で２１は変調波入力、２２は復調器、２
３と２４は２系列の受信伝送データである復調器の出
力、２５は差分回路、２６は第２のＥＯＲ回路、２７は
第２の１シンボル遅延器、２８は差分回路の出力、２９
は誤り訂正復号器、３０は受信情報データである。

【００４５】本発明は、従来たたみ込み符号化によって
生ずる２系列の符号列をそのまま伝送することによって
起こっていた問題を、２系列の符号列のうち１系列はそ
のまま伝送し、残る１系列に和分処理を加えて伝送する
ことにより解決する。

【００４６】以下図１を用いて説明する。伝送しようと
する送信情報データ２はたたみ込み符号化器３によって
たたみ込み符号化され、２系列のたたみ込み符号４と５
になる。これらは前記した例の中で数１，数２で示した
ものに相当する。仮に、たたみ込み符号４を数１のＣ
_n,p 、たたみ込み符号５を数のＣ_n,q とする。２つの入
力チャネルを持つ変調器１０には、これらの２系列のた
たみ込み符号４，５がそのまま入力されるのではなく、
一方にはＣ_n,p なるたたみ込み符号４がそのまま入力さ
れ、他方のチャネルにはＣ_n,q に和分回路６によって和
分処理をほどこしたＹ_n なる和分出力９が入力される。
和分出力９は次の数１８により表わされる。

【００４７】

【数１８】

【００４８】和分回路６は数１８を実現するものであ
り、１シンボル前の出力Ｙ_n-1 を１シンボル遅延器８で
遅延させ、たたみ込み符号化器の出力Ｃ_n,q とＥＯＲ回
路７で和分をとり、Ｙ_n を出力するものである。ここで
１シンボル遅延器８はＤフリップフロップで容易に実現
できる。

【００４９】変調器１０によってディジタル変調された
変調波は、伝送路を通って復調器２２に入力され、復調
された２系列の受信伝送データ２３，２４が復調器から
出力される。復調器の同期が確立し復調が正しく行われ
ていれば、受信伝送データ２３にはＣ_n,p が、そして受
信伝送データ２４には数１８で示されたＹ_n が表われ
る。さてここで、受信伝送データ２４のＹ_n なる系列を
差分回路２５に入力し差分処理を行うと、次の数１９に
従ってたたみ込み符号Ｃ_n,q が得られる。

【００５０】

【数１９】

【００５１】差分回路２５は、数１９を実現するもので
あり、１シンボル前の入力Ｙ_n-1 を１シンボル遅延器２
７で遅延させ、受信伝送データＹ_n とＥＯＲ回路２６で
差分をとりＣ_n,q を出力するものである。誤り訂正復号
器２９には、受信伝送データ２３であるＣ_n,p と、差分
回路２５の出力２８であるＣ_n,q が入力され正しい復号
器出力である受信情報データ３０が得られる。

【００５２】次に、復調器の搬送波再生回路が擬似同期
を起こし正しい復調が行われていない場合を考える。第
１の例として前述したΔｆ＝ｆ_s ／２でＱＰＳＫによる
伝送の場合について考える。このときの復調データ、即
ち２系列の受信伝送データ２３，２４はそれぞれ前述し
た如く次の数２０および数２１で示すようになる。

【００５３】

【数２０】

【００５４】

【数２１】

【００５５】ここで数２１で示される受信伝送データ２
４に着目する。差分回路２５に数２１で示されるデータ
系列が入力されると、その出力２８は、次の数２２で示
す値となる。

【００５６】

【数２２】

【００５７】ここで、次の数２３なる関係を用いると、
数２２は次の数２４となる。

【００５８】

【数２３】

【００５９】

【数２４】

【００６０】ここで前記数１９を数２４に代入すると、
数２５なる系列になる。

【００６１】

【数２５】

【００６２】さて、誤り訂正復号器２９には数２０で示
される系列と数２５で示される系列が入力されるが、こ
れら２系列のデータ列では原データが数２０と数２５に
対してそれぞれ前述したＤ_n ′とＤ_n となるために正し
い符号語とならず正常な復号は行えない。従って、復調
器の搬送波再生回路が擬似同期した場合でも誤り訂正回
路の擬似同期は生じない。

【００６３】第２の例としてＢＰＳＫによる伝送の場合
を示す。送信機１では前述した如く、たたみ込み符号化
器３の出力４であるＣ_n,p と和分回路６の出力９である
Ｙ_n が変調器内部でパラレル／シリアル変換されて次の
数２６で示すような系列として変調され伝送される。

【００６４】

【数２６】

【００６５】復調器の搬送波再生回路の擬似同期がΔｆ
＝ｆ_s ／８で起こり、正しい復調が行われていない場合
を考える。復調器の復調系列は、次の数２７となる。

【００６６】

【数２７】

【００６７】この復調器の復調系列がシリアル／パラレ
ル変換されて次の数２８、数２９で示す２系列の受信伝
送データ列が出力される。

【００６８】

【数２８】

【００６９】

【数２９】

【００７０】この数２９で示される系列が差分回路２５
に入力されると出力２８は次の数３０で示す値となる。

【００７１】

【数３０】

【００７２】さらに、前記数２３および次の数３１なる
関係を用いると、数３０は次の数３２となる。

【００７３】

【数３１】

【００７４】

【数３２】

【００７５】この数３２に数１９を代入すると、次の数
３３となる。

【００７６】

【数３３】

【００７７】誤り訂正回路２９には、数２８で示される
系列と数３３で示される系列が入力されるが、やはり正
しい符号語になり得ないので、正常な復号が行えず、誤
り訂正回路の擬似同期は生じない。

【００７８】

【発明の効果】本発明のディジタル無線通信方式は、復
調器の搬送波再生回路が擬似同期を起こしている場合で
も誤り訂正回路の擬似同期を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示すブロック図である。

【図２】従来の復調器制御方式を示すブロック図であ
る。

【図３】従来の誤り訂正回路の同期の確立を判定する回
路を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 送信機 ２ 送信情報データ ３ たたみ込み符号化器 ４，５ たたみ込み符号 ６ 和分回路 ７ 第１のＥＯＲ回路 ８ 第１の１シンボル遅延器 ９ 和分回路出力 １０ 変調器 １１ 変調波出力 ２０ 受信機 ２１ 変調波入力 ２２ 復調器 ２３，２４ 受信伝送データ ２５ 差分回路 ２６ 第２のＥＯＲ回路 ２７ 第２の１シンボル遅延器 ２８ 差分回路出力 ２９ 誤り訂正復号器 ３０ 受信情報データ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−268851（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−290231（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−218151（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−228354（ＪＰ，Ａ) 電子情報通信学会技術研究報告、ＶＯ Ｌ．88、ＮＯ．292、ＳＡＴ88−45、Ｐ. 37−41 1989年度電子情報通信学会春季全国大 会講演論文集、分冊２、Ｐ．２−214 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04L 27/18 H04L 1/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信機は、送信情報データを入力してこ
   れをたたみ込み符号化して２系列のたたみ込み符号を出
   力するたたみ込み符号化器と、前記２系列のたたみ込み
   符号のうち第１の系列を入力してこの系列の和分をとる
   和分回路と、送信伝送データとして第１のチャネルには
   前記２系列のたたみ込み符号のうち第２の系列を入力す
   ると共に第２のチャネルには前記和分回路の出力系列を
   入力してこれらにディジタル変調をかける変調器とを有
   し、かつ、受信機は、前記変調器により変調された変調
   波を入力してこれを復調して２系列の受信伝送データを
   出力する復調器と、前記２系列の受信伝送データのうち
   の送信機の第２のチャネルに対応するデータを入力して
   このデータ列の差分をとる差分回路と、前記２系列の受
   信伝送データのうちの送信機の第１のチャネルに対応す
   るデータと、前記差分回路の出力とを入力として誤り訂
   正を行って受信情報データを出力する誤り訂正復号器と
   を有していることを特徴とするディジタル無線通信方
   式。