JP3887830B2 - 副搬送波通信システム - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はフェージングのあるチャネル環境の中で移動体にデータを伝送するための通信システムに関する。特に、本システムは前方誤り訂正符号化技術、インターリーブ、チャネル状態情報の伝送を組み合わせて利用し、商用ＦＭチャネルの帯域内の副搬送波を利用した通信システムに関する。より詳細には、本発明は符号化されたデジタルデータが多数のフレームに分割され、各フレームが多数のデータサブフレームと同期サブフレームに再分割され、各サブフレームが移動体の受信機で伝送チャネルに信頼性を得るため多数のビットを含む通信システムに関する。更に、本システムは受信機が受信されたチャネル状態を送信された既知のビット系列と相関をとり、その相関を計量（メトリック）に変換し、量子化前のデータ信頼性係数を得るため各データのフィールドにわたり補間を行い、更にデータの各ビットに対しデータ信頼性係数を得るため補間された係数を量子化し、各ビットの信頼性係数をデータのデインターリーブに続くビタビアルゴリズム復号器に使用する通信システムに関している。
【０００２】
【従来の技術】
交通情報を伝送する通信システムおよびフェージングのあるチャネル環境での通信用のシステムは既知の技術である。出願者が知っている最良の従来の技術には、現存のＦＭラジオ放送基盤を利用して自動車運転者に交通関連情報を知らせるためヨーロッパで展開されているヨーロッパ無線データシステム（ＲＤＳ）がある。しかし、ＲＤＳシステムは、ほぼ８キロビット／秒のユーザーデータ速度で動作するこの発明に対し、ほぼ０．３キロビット／秒のユーザーデータ速度で動作するため種々の欠点がある。更に、ＲＤＳシステムには皮相容量を増加させるため誤り訂正符号に加え交通メッセージを符号化することが必要であり、これは装置の価格を上昇させるが、この発明のデータ速度には達しない。
【０００３】
他の２つの交通情報システムは日本で最近導入され、一方は８キロビット／秒のユーザーデータ速度を有している副搬送波システムを利用しており、副搬送波の注入レベルにダイナミックな制御を取り入れている。副搬送波の注入レベルにダイナミックな制御を取り入れるためには、システムの送信機の端により複雑で高価な装置が必要であり、更に放送信号の強度が弱い状態では性能がより一層悪く成りやすい。セイコーテレコミュニケーション社により開発された他の日本のシステムも、高速のデータ速度で働くが、帯域幅が広い弱いＦＳＫ変調に基づいている。このように、このシステムの応用分野では、６局から７局の異なるＦＭ局が、この発明のシステムでは１局のみのＦＭ局が必要であるエリアにサービスするため必要である。
【０００４】
フェージングのあるチャネル環境の中で補償用としてチャネル状態の情報を使用することは知られた技術である。出願者が知っているこの分野の最良の従来の技術には米国特許第４９４５５４９号および第４５１９０６８号と、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎ−ｉｃａｔｉｏｎｓの１９８７年２月、Ｖｏｌ．ＳＡＣ−５，Ｎｏ．２、ページ２１５から２２５に掲載のＪ．ハーゲンオイヤ（Ｈａｇｅｎａｕｅｒ）他著の“移動衛星チャネルにおけるフェージング補償用前方誤り訂正符号”と、１９８０年チューリッヒセミナーデジタル通信、議事録、ＩＥＥＥ Ｃａｔａｌｏｇ，Ｎｏ．８０ＣＨ １５２１−４ Ｃｏｍ，ページＧ２．１−Ｇ２．７に掲載のＪ．ハーゲンオイヤ著“フェージングおよびバーストチャネル用畳み込み符号のビタビ復号法”がある。従来の技術の文献のいずれにも、ソフト決定用復号器が利用されている。しかし、この種のシステムでは各ビットにデータの信頼性を得るのに対し、データビットのブロックにチャネル状態を推測するチャネル状態情報を利用している。米国特許第４９４５５４９号に開示されたシステムでは、チャネル状態情報は伝送されたパイロットトーンの電力から得られている。それ故、特別なビット系列にはデータフィールドのそれぞれの前または後にデータが加えられていないが、データの信頼性はこの発明のように受信された全てのデータビットに対し得られる。
【０００５】
【発明の概要】
商用ＦＭチャネル帯域内の副搬送波を使用した通信システムが移動受信体にデータを伝送するため提供されている。この通信システムには商用放送局用のためにＦＭ放送チャネルの副搬送波信号として定められる所定の周波数を有する信号を発生するための回路が含まれている。この通信システムには更に入力で受信されたデジタルデータを誤り訂正符号で符号化する符号化回路が含まれているが、このデジタルデータは多数の連続したビットとして定義される。この通信システムにはデジタルメッセージを形成するため所定の第１の系列を持つ複数のビットを符号化されたデジタルデータに加え、符号化回路の出力に接続された回路が含まれている。デジタルメッセージを受けるため、複数のビットを加えるための回路の出力に接続された一番目の入力（１）と、デジタルメッセージを副搬送波信号で変調するための発生回路に接続された二番目の入力（２）を有する副搬送波変調器も設けられている。ＦＭ放送チャネルの搬送波信号で、変調された副搬送波信号を周波数変調するため、商用ＦＭ放送局のＦＭ送信機に変調された副搬送波信号を接続する回路が設けられている。この通信システムには更に、商用ＦＭ放送局が送信するＦＭ放送チャネルを受ける受信回路があり、この受信回路にはＦＭ変調された搬送波信号から変調された副搬送波信号を復元するＦＭ復調器が含まれている。副搬送波復調器も設けられているが、この副搬送波復調器は変調された副搬送波信号からデジタルメッセージを復元するためＦＭ復調器に接続されている。デジタルメッセージから符号化されたデジタルデータを取り出し、更に第２のビット系列を形成するため取り出し回路が副搬送波復調器に接続されている。取り出し回路に接続された復号回路は、データ信頼性係数を得るため第２のビット系列を所定の第１のビット系列と比較するため（１）と、デジタルデータを出力に与えるためデータ信頼性係数に対応して符号化されたデジタル信号を復号するため（２）に設けられている。復号回路の出力に接続された利用装置はデジタルデータを復号器から受け操作するため与えられている。
【０００６】
【実施例】
図１から図６には、商用ＦＭラジオ局５５の副搬送波を使用してデータを移動受信器に伝送する通信システム１００を示している。以下の記載で分かるように、この通信システム１００は、高信頼性のリアルタイムデータ伝送を行なうフェージングのある移動商用放送チャネルにわたり速いデータ速度でデータを伝送することに特に関している。いかなる特別なタイプのデータ伝送にも限定されないが、この通信システム１００は交通情報を多数の移動体１０に伝送するため、現在開発中のインテリジェント車両ハイウエイシステムの要素として特に使用される。特にシステム１００はフェージングのあるチャネル環境の中で、８キロビット／秒の比較的速いデータ速度で伝送を行なう交通情報を与えている。このように、このシステム１００では商用ＦＭシステムの現在の基盤を利用して、遅延なしに最新の交通メッセージを車両の表示ユニット９２に与えている。
【０００７】
図１には、商用ＦＭ放送局５５を示しているが、この放送局ではアナログ音声信号４０の形の従来のプログラム材料を従来のＦＭ送信機５０に加えており、この送信機５０の出力はラジオ局のアンテナ６０に接続されている。交通情報は交通情報プロセッサ７０により発生するが、このプロセッサ７０によりデジタルの形の交通情報が副搬送波交通情報チャネル（ＳＴＩＣ）変調器１１０に与えられている。ＳＴＩＣ変調器は放送局５５においてＦＭチャネル放送の副搬送波である信号についてプロセッサ７０からのデジタル情報を変調している。ＳＴＩＣからの出力はアナログ信号で変調するためＦＭ送信機５０に接続されている。商用局のＦＭチャネル帯域内の副搬送波のこの種の変調は、株相場、契約制音楽放送、外国語放送等のような内容を伝送する技術では良く知られている。副搬送波のこのような変調は当業者には良く知られているので、これに関連する方法および装置についてのこれ以上の記載は当業者がこの発明を全て完全に理解するのに必要であるとは考えられない。
【０００８】
移動体１０のそれぞれは、ＦＭ変調されたラジオ周波数の信号３０、３２を受信するため車両のアンテナ１２に接続された従来のＦＭ受信機８０を有する自動車である。ＦＭ受信機８０は受信したラジオ周波数信号を復調し、変調された副搬送波をＳＴＩＣ復調器に接続している。ＳＴＩＣ復調器１５０は変調された副搬送波からデジタル交通情報を復元し、そのデータを車両用交通コンピュータ９０に接続している。車両用交通コンピュータ９０により処理されるこの種の情報はコンピュータ９０に接続され車両内にあるディスプレイ９２に表示され、交通妨害および利用できる他のルートに関する情報を自動車運転手に与える。
【０００９】
移動体１０のそれぞれに役に立つデータを与える特別な重要性はフェージングのある場合においてシステム１００が高い正確性を有してデータを伝送できることである。図示のように、ラジオ周波数の信号は送信アンテナ６０から受信アンテナ１２に直接通る場合と、自然物またはビル２０のような人工の構造物から反射され間接的にアンテナ１２に接続される場合がある。ラジオ周波数の信号３２はビル構造物２０から反射される結果、信号３０に対し時間が遅延される、すなわち位相がシフトされる。このように、信号３０と信号３２はアンテナ１２で加法的に組み合わされるか、または反対に一方が他方から引かれるように組み合わされる。引算の結果による信号レベルの低下は一般にマルチパスフェイドと呼ばれている。このようなマルチパスによる信号の組合せはかなり位置に左右されるので、これにより移動体との通信には位置が絶えず変化する特別な問題が生ずる。以下の記載から分かるように、ＳＴＩＣ変調器１１０と復調器１５０は信頼性のあるデータを移動体１０に伝送するように、更に復調器１５０での信頼性を決めるためユニークな所定の系列を有しデジタルデータで伝送される多数のチャネル状態ビットを特に使用するように設計されている。
【００１０】
次に図２には、ＳＴＩＣ変調器１１０のブロック図を示している。交通情報を示すデジタルデータは、交通情報プロセッサ７０からデータ接続ライン７２により符号器１１２に接続されている。符号器１１２はプロセッサ７０から受けたデジタルデータを前方誤り訂正符号を付けて符号化する。ブロック符号は良く知られた前方誤り訂正符号であり、特にリードソロモン符号は符号器１１２に利用できる有益なブロック誤り訂正符号である。たたみこみ符号は他の前方誤り訂正符号であり、この特許の出願の発明に利用されている。実際、実用される実施例では、率がほぼ２分の１で拘束の長さが７であるたたみこみ符号がうまく使用されている。符号器１１２からの符号化されたデータはデータ接続ライン１１４によりインターリーバ１１６に接続されている。インターリーブは以下に更に記載するように、連続したビットを所定数のビットで分けるように、符号化されたデジタルデータのビットの順序を変える良く知られた手段である。
【００１１】
図には示していないが、符号器１１２の出力からのデータは、音声とパイロット信号の高調波と副搬送波の混合により生ずる相互変調積から生じ、ＦＭ搬送波帯域の音声帯域内に落ちるあらゆる妨害を軽減するため、符号器１１２とインターリーバ１１６の間で排他的論理和を利用し擬似ランダムパターンのビットと組み合わされる。擬似ランダム信号、符号化されたデータとの排他的論理和を利用することにより、可聴の相互変調積はビットの擬似ランダム組合せがない時生ずるトーン、ホイッスルまたはほえ声とは異なり白色雑音に聞こえる。受信機では符号化されたデータを復元するため排他的論理和が再び利用され、同一の擬似ランダムビット系列と復元されデインターリーブされたデータ信号とが組み合わせられる。
【００１２】
次に図３には、インターリーバ１１６の図的な表現を示している。インターリーバ１１６には符号化されたデータを記憶するためメモリ配列２００が含まれている。配列２００には１２９６個の列２１０と７２個の行２２０がある。符号化されたデータはライン１１４によりメモリ入力回路２３０に接続され、この入力回路２３０は一度に１列メモリ配列を満たすようにされている。このように、一番目の７２ビットは列０を満たし、７３番目のビットは位置０、１（０行１列）に記憶される。データで満たされた配列の後、データは一度に１行読み出される。このように、出力回路２４０は行０の全てのビット、すなわちビット０−１２９５を読み出し、次の行１から全てのビットを読み出すことが行なわれる。それ故、例えば一番目の列の最初の２行内で読み出された連続ビットは１２９５ビット離れて読み出されるが、これは入力が列毎に行なわれ、出力が行毎に行なわれるからである。出力回路２４０によりメモリ配列から読み出されたデータビットは、図２に示すようにフレーム同期回路１２０に接続するためデータライン１１８に出力される。インターリーブはフェージングチャネル環境で生ずるバースト誤りの影響を軽減するための良く知られた方法である。バースト誤りを受けにくい通信用のリンクを与えるためインターリーブ技術を使用することにより、所要の誤り訂正能力を有するが、他方従来の符号のようにバースト誤りがある時動作の悪い前方誤り訂正符号を使用することができる。
【００１３】
図２に示すように、インターリーブ１１６の出力はデータリンク１１８によりフレーム同期回路１２０に接続され、このデータリンク１１８によりメモリ出力回路２４０からインターリーブされたデータビットが与えられる。フレーム同期回路１２０はインターリーブされ符号化されたデータを多数のデータフレーム５１０に分割するが、各データフレーム５１０は図６に示すように多数のデータサブフレーム５１４に再び分割される。各フレーム５１０には同期サブフレーム５１２と１８個のサブフレーム５１４が含まれている。各同期サブフレーム５１２は時分割多重通信に従来から使用されている。同期サブフレーム５１２には５６ビットの相関ワードと、１６ビットのフレーム識別ワード５２２と、４チャネル状態ビットのフィールド５２４とが含まれている。１８個のデータサブフレーム５１４のそれぞれは７２データビットのフィールド５３０と、４チャネル状態ビットにより定められている。このように、全てのサブフレーム（同期およびデータ）には４チャネル状態ビットのフィールド５２４、５３２がそれぞれあるが、これらの機能は以下に記載する。発明の内容に対しては重要でないが、７２個のフレーム５１０を集めることにより１つのスーパーフレーム５００が定まるが、各スーパーフレームにより全てのデータビットが決まり、これには７２×１２９６のメモリ配列２００が入っている。
【００１４】
図２に戻り、フレーム同期回路１２０はライン１１８に接続されたデータが加わるインターリーバ１１６から符号化されたデータを受ける入力と、ライン１２４に接続されたデータを経由しチャネル状態ビット発生器１２２からデータを受ける入力とがあるように示されている。前に記載したように、４チャネル状態ビットは各スーパーフレーム５００を形成する各フレーム５１０の同期サブフレーム５１４、５１２とデータに付け加えられている。チャネル状態ビットは通信リンクの信頼性を評価する手段としてデータと共に伝送される所定のビット系列である。チャネル状態ビット発生器は４ビット系列をフレーム同期回路１２０に形成された各サブフレームに与えるためのハードワイヤ論理回路または読み出し専用メモリである。
【００１５】
回路１２０からのフレームデータにより定められるデジタルデータのメッセージはデータ接続ライン１２６を通り変調器１３０に接続されている。多くの変調方法がＦＭ放送チャネルの副搬送波に対し符号化されたデータを変調するため利用されている。種々のコヒーレント、非コヒーレントまたは差動コヒーレント変調方法が利用されている。トレリス（Ｔｒｅｌｌｉｓ）符号変調、ガウス性フィルタミニマムシフトキーイング、レベルシフトミニマムシフトキーイング、更に差動４相位相変調が特に適切である。しかし、差動４相位相変調（ＤＱＰＳＫ）はより好ましく、実用的な実施例に上手く利用されている。ＤＱＰＳＫ変調の使用により変調過程が容易になり振幅変動の少ない信号が得られる。
【００１６】
副搬送波信号源１３４は接続ライン１３６により副搬送波信号を変調器１３０に供給する。副搬送波信号は主搬送波信号から７６ｋＨｚの近くに集中しておりほぼ１６ｋＨｚの公称帯域幅を有している。ほぼ１９０００ビット／秒の伝送速度を与える直角変調はほぼ８キロビット／秒のユーザー速度を生ずる。変調された副搬送波は従来のＦＭ変調技術により商用プログラムで変調するため変調器１３０からＦＭ変調器５２に接続ライン３２により出力されている。
【００１７】
次に図４については、ＦＭ受信機８０のＦＭ復調器に接続されたＳＴＩＣ復調器を示している。アンテナ１２により受信された信号はＦＭ復調器８４に接続され、従来の方法で変調されたプログラムは車両のスピーカシステム（図示していない）に加えられるが、変調された副搬送波データリンク８２により副搬送波復調器３００に出力される。復調器３００はＳＴＩＣ変調器１１０の変調器１３０を使用した変調方法を補完している。このように、ＤＱＰＳＫが副搬送波を変調するため利用されると、ＤＱＰＳＫ復調器３００はＳＴＩＣ復調器１５０内に利用される。ＤＱＰＳＫ復調器には復調器技術で良く知られているように、副搬送波の周波数のほぼ等しい周波数を有する周波数信号源が含まれている。復調器３００の出力はデータ接続ライン３０２によりチャネル状態ビットの取り出し回路３１０に接続しているように示されている。
【００１８】
チャネル状態ビットの取り出し回路３１０はチャネル状態ビットフィールドを各フレーム５１０のサブフレーム５１２、５１４のそれぞれから分離している。データフィールド５３０およびチャネル状態ビット５２４、５３２を識別するため同期フィールド５２０、５２２を使用することにより、チャネル状態ビットの系列は各サブフレームおよびデータ接続ライン３１４に対する出力から取り出される。データフィールド５３０はデータ接続ライン３１２により取り出し回路３１０からデインターリーブ回路３６０に出力される。取り出されたチャネル状態ビットはデータの各ビットに対し信頼性を確保するため利用されるが、この信頼性は“ソフト”決定を行なうため復号器により利用される。従来から、ビタビアルゴリズム復号器のような復号器用ソフト決定アルゴリズムは復調されたデータビットの振幅に基づいている。しかし、ＦＭ復調器は信号内のあらゆる振幅変動を取り除くためリミッタを利用している。このように、復号されるあらゆるビットの“値”に対して確実な決定を行なうため復号器により利用できる振幅変動はない。
【００１９】
データの各ビットの信頼性を測る他の方法を与えるため、４チャネル状態ビットが各サブフレームに加えられている。チャネル状態ビットは既に記載したように送信機で与えられ、受信されたビットが伝送されたビットと異なるかどうか決定するため受信機で分析するための周知のビット系列である。送信されたチャネルビット系列との違いの度合いにより通信チャネルの信頼性を測定できる。以下に記載のように、データの信頼性は伝送されるデータの各ビットに対し確立され、この信頼性は復号された各ビットの状態を決定するため復号器により利用される。
【００２０】
チャネル状態ビットを利用する一番目のステップは相関ブロック３２０で行なわれ、チャネル状態ビットはＳＴＩＣ変調器１１０内で利用された周知のチャネルビット系列と相関が取られる。相関が取られたチャネル状態ビットは次に計量（メトリック：ｍｅｔｒｉｃ）に変換され、相関ブロック３２０の出力は接続ライン３２２により計量マッピングブロック３３０に接続される。ブロック３３０内で、チャネル状態ビットの４ビット系列中の誤り数は、復号器での最尤法を満たし、かつ復号法に応じた処理しやすい値に変換される。
【００２１】
図６に関連ししかも特に重要であることを既に述べたように、全てのサブフレームには同期サブフレーム５１２を有するチャネルビットフィールドが含まれているが、チャネル状態ビットの系列は各データフィールド５３０の前および後にある。チャネル状態の情報は全てのデータフィールドの前および後にあるので、チャネル状態ビットを利用してデータフィールドにわたり補間することができる。このように、計量マッピングブロック３３０から、データは全てのデータフィールド５３０の各ビットに非量子化データの信頼性を与えるため接続ライン３３２により補間ブロック３４０に接続されている。
【００２２】
補間の後、各ビットに対し行なわれたデータの信頼性は接続ライン３４２により量子化器３５０に接続される。ブロック３５０において、補間されたデータは復号器３７０が使用できる値に量子化される。実用的な実施例では、９つの可能な値、即ち２つの２値状態（“０”および“１”）のそれぞれに対し“良さ”の４つのレベルと“消す”を示す１つの値を生ずるが、この抹消の値はビットの正しい値が不確かであることを示している。各ビットに対し量子化された値はデータリンク３５２によりデインターリーバ３６０に伝えられるが、これらの関連のあるデータビットを記憶している。
【００２３】
次の図５には、デインターリーバ３６０のブロック図を示している。デインターリーバ３６０には並列状態で配置された４０２ａから４０２ｎの多数の平面が含まれているメモリ配列４００がある。この発明の内容には図示のようなマルチ平面、またはシングル２次元配列として構成されるような特別な構造のメモリ配列４００は重要でない。シングル配列が使用されると、各データビットは配列をブロックに分割すること、すなわち記憶のため連続したメモリ位置を使用することにより、当該データの信頼性と関連づけられている。図示のメモリ構造では、メモリ平面４０２のそれぞれには多数の行４２０と多数の列４１０とがあり、ここにあるメモリ記憶セルはそれぞれの行と列の交点にある。チャネル状態ビットはブロック３１０内で取り出されるので、データはデータリンク３５２によりメモリ入力回路４３０に接続されている。
【００２４】
ＳＴＩＣ変調器１１０のインターリーバ１１６により行なわれるビット系列の分離を戻すため、デインターリーバ３６０はインターリーバ１１６で行なわれる方法と反対の方法で記憶し、データをメモリ配列から読み出す必要がある。それ故、入力回路４３０に加えられたデータは行毎に記憶されるが、各行は１２９６個の記憶位置を有しており、７２個の行を有するインターリーバ１１６と同じ数により配列の平面が定められている。データの各ビットに関連のある量子化された判定の信頼性の情報はデータ接続ライン３５２により入力回路４３０に加えられている。量子化されたデータを定めるビットのそれぞれはデータビットと並列に記憶され、量子化された判定の信頼性の情報は４０２ｂから４０２ｎのメモリ平面のそれぞれの行毎に記憶される。メモリ平面は量子化されたデータの信頼性を表すビット数の関数である。実用的な実施例では、３ビットが利用されている。２ビットは“良さ”の４つの異なるレベルを表すためであり、１ビットは“消す”フラグとして使用されている。
【００２５】
メモリ配列が一杯になると、配列はスーパーフレーム５００が加えられたデータを含んでおり、出力回路４４０はデータを読み出す。符号器１１２からインターリーバ１１６に与えたように、符号化されたデータビットを元の系列で再配列することにより、データは列毎に読み出される。メモリ平面４０２ａ内に記憶され符号化されたデータビットはデータ接続ライン３６２により復号器３７０に出力されるが、４０２ｂから４０２ｎのメモリ平面に記憶され量子化された判定の信頼性の情報はデータリンク３６４を通り復号器３７０に出力される。
【００２６】
図４に示すように復号器３７０はデータリンク３６２を通しデインターリーバ３６０からデータを受け、出力ライン３７２に復号化されたデータを与えるためデータリンク３６４に加えられ量子化された判定の信頼性の情報を利用している。復号器３７０はビタビアルゴリズムの復号器である場合がある。実用的な実施例において、ビタビアルゴリズムの復号器は前述の通り、量子化された判定の信頼性の情報を示す３ビットを使用している。復号器３７０からの出力はデータリンク３７２により車両用交通コンピュータ９０に接続されている。車両用交通コンピュータ９０は復号器３７０から供給されるデータを処理し、ディスプレイ９２によりユーザーに便利な情報を表示するが、これはデータ接続ライン９４によりコンピュータに接続されているように示されている。
【００２７】
このように、交通情報のデータは商用ＦＭチャネルの放送チャネルの副搬送波を利用し速いデータ速度で移動体に通信できる。交通情報のデータは交通情報プロセッサ７０から多数の連続したビットの形でＳＴＩＣ変調器１１０に加えられている。受信されたデジタルデータは復号器１１２により、デジタルデータをたたみこみ的に符号化する前方誤り訂正符号と共に符号化する。データの符号化の後、符号化されたデータのビット系列はインターリーブされ、ビットの順序は符号化されたデジタルデータの連続したビットが所定数のビットにより分けられるように変えられる。インターリーブされ符号化されたデータは多数のデータフレームに分割され、データフレーム５１０のそれぞれは多数のデータサブフレーム５１４により形成されている。データフレーム５１０のそれぞれに対し同期サブフレーム５１２が付け加えられている。符号化されたデジタルデータをデータフレーム５１０に分割するにはチャネルテストデータをサブフレーム５１２、５１４のそれぞれに加えることが含まれているが、このチャネルテストワードは所定の多数のビット系列により定められている。このように各データフィールドはチャネルテストワードの前および後にある。
【００２８】
チャネルテストワードをデータサブフレームに加えることにより所定の周波数を有した信号と組み合わせたメッセージサブフレームを形成するが、この周波数は商用ＦＭチャネルの副搬送波を定めている。副搬送波は差動直角位相シフトキーイング変調器１３０を使用した多数のメッセージサブフレームで変調されている。変調された副搬送波はＦＭ搬送波信号を変調するため、商用ＦＭラジオ局５５のＦＭ変調器５２に加えられているが、この変調された信号は送信用アンテナ６０に加えられている。
【００２９】
周波数変調された搬送波信号は少なくとも１つの移動受信体１０で受信されるが、受信アンテナ１２で受信されたラジオ周波数信号は受信体の復調器８４で復調される。ＦＭ復調器８４は副搬送波を復調しメッセージサブフレームを復元するため、変調された副搬送波をＤＱＰＳＫ復調器３００に加えている。メッセージサブフレームは次の多数のチャネルテストワードを形成するため、処理され多数のメッセージサブフレームから多数のデータサブフレームのそれぞれを取り出す。チャネルテストワードはデータの信頼性を得るためデータと共に伝送された周知のビット系列と比較される。比較は伝送された周知の所定の系列を有した受信データから取り出された多数の連続したビットの間の相関の形で行なわれる。この相関はメトリックに変換され、更にこのメトリックは、データサブフレームの各ビットに対し量子化前の信頼性係数を得るため、データサブフレームの連続した組にわたり補間される。補間の段階の後、量子化されていないデータ信頼性係数は各ビットに対してのデータ信頼性係数を得るため量子化される。各ビットに対するデータ信頼性係数は関連したデータビットに対応してデインターリーバ３６０のメモリ配列内に記憶されている。
【００３０】
データは関連のある量子化されたデータ信頼性係数に沿ってデータビットをデインターリーブすることにより復号されるが、このデインターリーブの過程により符号化されたデータの元の連続したビットを予め分けた所定数のインターリーブビットを取り除くことにより符号化されたデータの再配置が行なわれる。符号化されたデータビットの現在の系列は、ビタビアルゴリズム復号器である“ソフト”決定処理の復号器を利用して関連のあるデータの信頼性と共に復号器３７０に送られる。次に、現在復号化されたデータはデータをユーザーに示すためディスプレイ９２を有している車両用交通コンピュータ９０のような利用装置に伝送される。
【００３１】
商用ＦＭラジオ放送チャネルの副搬送波でデータを伝送するための通信システム１００およびそれにより定められる方法により、交通情報を自動車に与えるための、容量が大きく耐久性があり性能が向上される移動ラジオ周波数のデータ伝送が行なわれる。商用ＦＭ放送チャネルはマルチパスフェージングを受けるが、システム１００を定めるエレメントが連結されていることにより、他の妨害条件と同様に、これらのフェージング条件下でも伝送誤りに対するシステムの影響を減少する手段が得られる。システム１００は交通情報を車両に直接伝えるため高速道路の基盤に余分な増加を必要とすることなしに信頼性の高い通信を与えている。
【００３２】
本発明は特別な形態および実施例に関連して記載したが、本発明の内容および範囲から外れることなしに前述の発明に種々の変更を行なうことができる。例えば、同等なエレメントが前述の特別に示し記載したものから取り替えることができ、特にある場合には本発明の内容または範囲から外れることなしにエレメントの特別な位置を入れ替えまたは間に他のものを入れることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 通信システム全体のブロック図である。
【図２】 通信システムの副搬送波変調部分のブロック図である。
【図３】 通信システムのインターリーバのブロック図である。
【図４】 通信システムの副搬送波復調部分のブロック図である。
【図５】 通信システムのデインターリーバのブロック図である。
【図６】 通信システムにより伝送されるデジタルメッセージのフレーム構造図である。
【符号の説明】
１０ 移動体
１２ 受信アンテナ
２０ ビル
３０、３２ ラジオ周波数の信号
４０ アナログ音声信号
５０ ＦＭ送信機
５２ ＦＭ変調器
５５ 商用ＦＭラジオ
６０ アンテナ
７０ 交通情報プロセッサ
７２ データ接続ライン
８０ ＦＭ受信機
８２ 副搬送波データリンク
８４ ＦＭ復調器
９０ 車両用交通コンピュータ
９２ 車両の表示ユニット
９４ データ接続ライン
１００ 通信システム
１１０ 副搬送波交通情報チャネル（ＳＴＩＣ）変調器
１１２ 符号器
１１４ データ接続ライン
１１６ インターリーバ
１１８ データライン
１２０ フレーム同期回路
１２２ チャネル状態ビット発生器
１２６ データ接続ライン
１３０ 変調器
１３４ 副搬送波信号源
１５０ ＳＴＩＣ復調器
２００ メモリ配列
２１０ 列
２２０ 行
２３０ 入力回路
２４０ 出力回路
３００ 副搬送波復調器
３０２ データ接続ライン
３１０ 取り出し回路
３１２、３１４ データ接続ライン
３２０ 相関ブロック
３３０ 計量マッピングブロック
３３２、３４２ 接続ライン
３４０ 補間ブロック
３５０ 量子化器
３５２ データリンク
３６０ デインターリーブ回路
３６２ データ接続ライン
３６４ データリンク
３７０ 復号器
４００ メモリ配列
４０２ａ，…４０２ｎ メモリ平面
４１０ 列
４２０ 行
４３０ メモリ入力回路
４４０ 出力回路
５００ スーパーフレーム
５１０ データフレーム
５１２ 同期サブフレーム
５１４ データサブフレーム
５２２ フレーム識別ワード
５２４ ４チャネル状態ビット
５３０ ７２データビット
５４０ ４チャネル状態ビット

Claims (17)

1. 商用ＦＭチャネルの帯域内の副搬送波を使用し、
   商用ＦＭ放送局用のＦＭ放送チャネルの副搬送波信号として定められた所定の周波数を有する信号の発生手段と、
   複数の連続したビットとして定義されるデジタルデータを入力とし、入力デジタルデータを誤り訂正符号により符号化する符号化手段と、
   前記符号化手段の出力に接続され、前記符号化されたデジタルデータをインターリーブするインターリーブ手段と、
   前記インターリーブ手段の出力に接続され、デジタルメッセージを形成するため、第１のビット系列を構成する予め定められた複数のビットを前記符号化されたデジタルデータのフレームの各サブフレームに追加する追加手段と、
   前記デジタルメッセージを受けるため、前記追加手段の出力に接続された第１の入力と、前記デジタルメッセージにより、副搬送波信号を変調するため、前記発生手段に接続された第２の入力を有する副搬送波変調手段と、
   前記ＦＭ放送チャネルの搬送波信号を、前記変調された副搬送波信号により周波数変調を行うため、前記商用ＦＭ放送局のＦＭ送信機に前記変調された副搬送波信号を接続する手段と、
   前記商用ＦＭ放送局が送信する前記ＦＭ放送チャネルの受信手段であって、前記変調された搬送波信号から、前記変調された副搬送波信号を復元するＦＭ復調手段と、
   前記ＦＭ復調手段に接続され、前記変調された副搬送波信号から前記デジタルメッセージを復元する副搬送波復調手段と、
   前記副搬送波復調手段に接続され、前記復元したデジタルメッセージの前記符号化されたデジタルデータの各サブフレームから前記第１のビット系列を取り出す抽出手段と、
   前記抽出手段に接続され、前記第１のビット系列と受信機も保有している前記予め定められた複数のビットとを比較して、両者の違いの度合いにより、前記符号化されたデジタルデータの各ビットに対する信頼性を示すデータ信頼性係数を生成し、データ信頼性係数に応じ、それぞれのビットにデータ信頼性係数を関連付けつつ、前記符号化されたデジタルデータをデインターリーブするデインターリーブ手段と、
   前記デインターリーブ手段に接続され、前記デインターリーブされたデジタルデータを復号する復号手段と、
   前記復号手段の出力に接続され、前記デジタルデータを受信し、利用する利用手段と、
   を備えた通信システム。
2. 前記インターリーブ手段は、（１）多数の行と列を有する第１のメモリ配列と、（２）前記第１のメモリ配列に対して列ごとに前記符号化されたデジタルデータを書き込む手段と、（３）前記第１のメモリ配列から行ごとに前記符号化されたデジタルデータを読み出す手段とを含む請求項１に記載の通信システム。
3. 前記追加手段は、前記符号化されたデジタルデータを読み出す手段に接続され、それぞれが複数のサブフレームより構成されるデジタルデータのフレームを形成するフレーム手段を含み、前記所定の第１のビット系列を構成する予め定められた複数のビットを前記各サブフレームに追加する請求項２に記載の通信システム。
4. 前記デインターリーブ手段は、前記抽出手段の第１の出力に接続され、前記取り出した第１のビット系列と、前記予め定められた複数のビットとの相関を形成する相関手段を含む請求項３に記載の通信システム。
5. 前記デインターリーブ手段は、前記相関手段の出力に接続され、前記相関をメトリックに変換する変換手段を含む請求項４に記載の通信システム。
6. 前記デインターリーブ手段は、前記相関手段の出力に接続され、前記メトリックを一組の連続するサブフレームにわたり補間する補間手段を含む請求項５に記載の通信システム。
7. 前記デインターリーブ手段は、前記補間手段の出力に接続され、前記符号化されたデジタルデータの各ビットの前記データ信頼性係数を形成するための量子化手段を含む請求項６に記載の通信システム。
8. 前記データ信頼性係数は、複数のビットから形成される請求項７に記載の通信システム。
9. 前記復号手段は、前記デインターリーブ手段の出力に接続され、前記関連付けられたデータ信頼性係数に応じて、前記符号化されたデジタルデータから、前記デジタルデータの各ビットを復元するためのビタビタイプ復号器を含む請求項６に記載の通信システム。
10. 前記利用手段は、前記ビタビタイプ復号器の出力に接続され、前記デジタルデータを蓄積し表示するプロセッサを含む請求項９に記載の通信システム。
11. 商用ＦＭラジオ局の商用ＦＭチャネル帯域内の副搬送波を使用し、
    データソースから、複数の連続したビットとして定義されるデジタルデータを受信し、；
    符号化手段において、前記のデジタルデータを誤り訂正符号により符号化し、；
    インターリーブ手段において、前記符号化されたデジルデータをインターリーブし、；
    追加手段において、インターリーブ後に、前記符号化されたデジタルデータを、複数のデータサブフレームからなる複数のデータフレームに分割し、複数のメッセージサブフレームを形成するために、予め定められた複数のビット系列により定義される第１のチャネルテストワードを、前記複数のデータサブフレームのそれぞれに追加し、；
    副搬送波変調手段において、前記複数のメッセージサブフレームで、前記副搬送波を変調し、；
    前記変調された副搬送波により、商用ＦＭラジオ局の商用ＦＭチャネル用に定められた所定の周波数を有する搬送波信号を周波数変調し、前記周波数変調された搬送波信号を複数の移動体に放送するためのアンテナに接続し、；
    前記少なくとも１つの移動体が前記周波数変調された搬送波信号を受信し、；
    ＦＭ復調手段において、前記変調された副搬送波を復元するため、前記の受信した周波数変調搬送波信号を復調し、；
    副搬送波復調手段において、前記メッセージサブフレームを復元するため前記変調された副搬送波を復調し、；
    抽出手段において、各メッセージサブフレームから、第１のチャネルテストワードを抽出し、；
    デインターリーブ手段において、前記抽出した第１のチャネルテストワードと、前記予め定められた複数のビット系列とを比較して、両者の違いの度合いにより、前記符号化されたデジタルデータの各ビットに対する信頼性を示すデータ信頼性係数を生成し、前記各ビットとデータ信頼性係数を関連付けつつ、前記符号化されたデジタルデータをデインターリーブし、；
    復号手段において、前記データ信頼性係数に応じて、前記デインターリーブされたデジタルデータを連続して復号し、；
    前記の復号化されたデジタルデータを利用装置に伝送する、；
    ステップを備え、データを通信する方法。
12. 前記符号化のステップは、前記デジタルデータの畳み込み符号化のステップを含む請求項１１に記載の通信方法。
13. 前記追加手段におけるデータフレームに分割するステップは、前記データフレームのそれぞれに同期サブフレームを加えるステップを含む請求項１１に記載の通信方法。
14. 前記副搬送波を変調するステップは、差動４相位相変調器を使用して前記副搬送波を変調するステップを含む請求項１１に記載の通信方法。
15. 前記副搬送波を復調するステップは、差動４相位相復調器を使用して前記副搬送波を復調するステップを含む請求項１１に記載の通信方法。
16. 前記デインターリーブ手段における、抽出した第１のチャネルテストワードと、前記予め定められた複数のビット系列との比較は、：
    前記第１のチャネルテストワードと、前記予め定められた複数のビット系列の相関を形成し、；
    前記相関をメトリックに変換し、；
    前記データサブフレームの各ビットに対し、量子化されていないデータ信頼性係数を形成するため、前記メトリックを一組の連続するデータサブフレームにわたり補間し、；
    各ビットに対し前記データ信頼性係数を形成するため、前記データサブフレームの各ビットに対し、量子化されていないデータの信頼性係数を量子化する；
    ステップを含む請求項１１に記載の通信方法。
17. 前記復号化のステップは、前記の符号化されたデジタルデータをビタビタイプ復号器で復号化するステップを含む請求項１１に記載の通信方法。

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