JP5868749B2

JP5868749B2 - 通信システム

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Publication number: JP5868749B2
Application number: JP2012064724A
Authority: JP
Inventors: 弘幸芥川
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2032-03-22
Also published as: JP2013198023A

Description

本発明は、有線を使用して通信を行う通信システムにおける有線区間の伝送に関し、特に、無線ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−ＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）技術として注目されているＤＳＴＢＣ（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｐａｃｅＴｉｍｅＢｌｏｃｋＣｏｄｉｎｇ；差動時空間符号化）方式を有線の低ビットレートのデータ伝送に適用することで、高品質なデータ通信を行うことを可能にする有線伝送方式に関する。

従来、有線を使用して通信を行う通信システムに関して、種々の発明が提案されている。
例えば、無線端末局と無線通信する複数の基地局と、基地局の各々に接続する光回線と、光回線に接続する上位局を有する通信システムにおいて、上位局から各々の基地局までの光回線の長さを同じにすることで、光回線における伝搬遅延の差をなくす技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−１９３２０５号公報

図２には、本発明を適用するモデルとなる従来の通信システムの系統図の例を示してある。この通信システムは、移動局２０１に入力された文字情報等を無線及び有線で伝送し、地上の表示装置２６１により表示させるものである。図２では、簡素化のために、移動局２０１から無線送信される信号の受信局として、２つの基地局２２１（第１の基地局２２１ａ及び第２の基地局２２１ｂ）を用いる例となっている。

図２に示した通信システムの動作を説明する。
移動局２０１は、データ入力端末２０２により文字情報等（以下、単に「文字情報」と記す）の入力を操作者から受け付けると、この文字情報の信号を移動局無線部２０３により無線送信する。
より具体的には、移動局無線部２０３は、データ入力端末２０２から出力される文字情報のビットデータを、ＭＳＫ変調部２０４にて例えば１２００ｂｐｓ（マーク：１２００Ｈｚ、スペース：１８００Ｈｚ）のビットレートでＭＳＫ（Ｍｉｎｉｍｕｍ−ＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調し、更に、このオーディオ帯域のＭＳＫ信号（見なし音声）をＦＭ変調部２０５にてＦＭ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調して無線周波数帯にアナログ変調し、アンテナから無線電波として出力する。

第１の基地局２２１ａは、移動局２０１からの無線電波を受信し、その受信電界強度が一定レベル以上の場合に内部のスケルチ回路が開き、ＦＭ検波部２２２ａにてＦＭ検波し、ＦＭ検波信号を出力する。
また、第２の基地局２２１ｂでも同様に、移動局２０１からの無線電波を受信し、その受信電界強度が一定レベル以上の場合に内部のスケルチ回路が開き、ＦＭ検波部２２２ｂにてＦＭ検波し、ＦＭ検波信号を出力する。
ここで、送信側である移動局無線部２０３では文字情報のビットデータをＭＳＫ変調して見なし音声として処理するため、受信側である基地局２２１の出力はオーディオ帯域のＭＳＫ信号（見なし音声）となる。なお、受信電界強度が低い（一定レベルに満たない）基地局２２１では、内部のスケルチ回路が動作しないので何も出力されない。

第１の基地局２２１ａから出力されるオーディオ帯域のＭＳＫ信号（見なし音声）は、有線回線２４１ａを介して、データ収集装置２５１へ伝送される。
また、第２の基地局２２１ｂから出力されるオーディオ帯域のＭＳＫ信号（見なし音声）は、有線回線２４１ｂ、中継増幅装置２４２、有線回線２４１ｃを介して、データ収集装置２５１へ伝送される。
なお、有線回線２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃとしては、例えば、電話回線に代表されるアナログ信号伝送用のメタリック回線が用いられる。また、中継増幅装置２４２は、有線回線の敷設距離が長い場合に、伝送による信号の減衰を補正するために信号増幅するアンプ回路２４３を有する。

データ収集装置２５１は、第１の基地局２２１ａからのＭＳＫ信号（見なし音声）と第２の基地局２２１ｂ側からのＭＳＫ信号（見なし音声）とを合成器２５２にて合成し、これをＭＳＫ検波部２５３にてＭＳＫ検波することでビットデータを復元し、表示装置２６１へ出力する。
表示装置２６１は、データ収集装置２５１から出力されるビットデータを文字情報に変換し、ディスプレイ等により表示する。

ここで、以下の事項を前提条件として想定する。
即ち、第１の基地局２２１ａからデータ収集装置２５１までの有線伝送距離は比較的短く、第２の基地局２２１ｂからデータ収集装置２５１までの有線伝送距離は長いものとし、ここでの信号減衰を補正するために、第２の基地局２２１ｂとデータ収集装置２５１との間にのみ中継増幅装置２４２が設置されているケースである。また、これら地上の有線回線のインフラ網は事前に準備されているものとし、更に、中継増幅装置２４２内のアンプ回路２４３の位相特性に対する仕様が明確でないものとする。
以下では、最悪のケースとして、中継増幅装置２４２内のアンプ回路２４３は単純な反復増幅回路であり、入力に対する増幅出力の位相が１８０°反転するケースを例にして説明する。

まず、移動局２０１が第１の基地局２２１ａの近傍にて情報配信するケースでは、移動局２０１のデータ入力端末２０２への文字情報は、移動局無線部２０３により無線送信され、無線回線を経由して第１の基地局２２１ａで受信される。第１の基地局２２１ａでは、受信電界強度が十分なため、スケルチ回路が開き、ＦＭ検波して再生されたＭＳＫ信号（見なし音声）を有線回線２４１ａへ出力する。
このとき、第２の基地局２２１ｂでは移動局２０１からの電波が到達せず、第２の基地局２２１ｂからは何も出力されない。
データ収集端末２５１は、有線回線経由で入力された第１の基地局２２１ａ側からの信号と第２の基地局２２１ｂ側からの信号とを合成してＭＳＫ検波するが、第２の基地局２２１ｂ側からの入力が無いため、結果として第１の基地局２２１ａで受信した信号のみをＭＳＫ検波し、文字情報として出力して表示装置２６１で表示することになる。

また、移動局２０１が第２の基地局２２１ｂの近傍にて情報配信するケースでも上記と同様の動作（ただし、第１の基地局２２１ａと第２の基地局２２１ｂが逆）となるが、第２の基地局２２１ｂとデータ収集装置２５１の間は中継増幅装置２４２を経由した接続となる。ここで、上記の前提条件のとおり、中継増幅装置２４２で位相反転することとするが、第１の基地局２２１ａからの信号が無いため、データ収集装置２５１のＭＳＫ検波部２５３による検波結果には影響を与えない。

次に、移動局２０１が第１の基地局２２１ａと第２の基地局２２１ｂの中間地点にて情報配信するケースを考える。この場合、移動局２０１から送信される電波は、第１の基地局２２１ａと第２の基地局２２１ｂの両方で受信される。このため、第１の基地局２２１ａと第２の基地局２２１ｂの両方でスケルチ回路が開き、それぞれでＦＭ検波したＭＳＫ信号（見なし音声）が出力される。

このとき、上記の前提条件により、第２の基地局２２１ｂの出力は中継増幅装置２４２で信号増幅及び位相反転される。したがって、データ収集装置２５１では第１の基地局２２１ａからの信号と第２の基地局２２１ｂからの信号が位相反転した信号とが合成されるため、合成器２５２の出力は２つの信号同士で相殺され、ＭＳＫ検波部２５３の入力はゼロとなる。これにより、表示装置２６１には何も表示されなくなる。

この様子を波形で表したものを図３に示す。
図３（ａ）は、第１の基地局２２１ａから入力される波形の一例である。
図３（ｂ）は、第２の基地局２２１ｂから入力される波形の一例である。
図３（ａ）に対して、図３（ｂ）は位相が反転している。これは、中継増幅装置２４２内のアンプ回路２４３の特性によるものである。
この場合、データ収集装置２５１内の合成器２５２の出力は図３（ｃ）のようになる。即ち、図３（ａ）と（ｂ）の波形が相殺されてゼロとなり、このときのデータ収集装置２５１の出力は受信なしと同じであり、表示装置２６１へ何も表示されないことになる。

上記のような問題が発生した場合の最もシンプルな解決方法としては、更にもう一段、どちらか片方の有線回線に反転増幅器を挿入することであるが、測定器等で有線回線の位相特性を事前に調査することは困難であり、原因究明のための切り分け作業に膨大な時間を要することになる。

本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、同一の信号を受信し得る複数の装置を有線回線によりデータ収集装置に接続し、データ収集装置で合成して出力する通信システムに関し、有線区間の伝送特性（位相特性や減衰特性など）に左右されることなく、高品質なデータ伝送を実現することを可能にする技術を提案することを目的とする。

本発明では、上記の課題を解決するために次のような構成とした。
即ち、無線通信におけるＭＩＭＯ技術として注目されている差動時空間符号化（ＤＳＴＢＣ）方式を有線区間のデータ伝送に適用する。

具体的には、端末局から無線により送信された信号を受信する第１の基地局及び第２の基地局と、それぞれ異なる有線伝送路により第１の基地局及び第２の基地局と接続されたデータ収集装置と、を有する通信システムにおいて、以下のように処理する。
即ち、第１の基地局は、端末局から受信した信号のビットデータを複素シンボルに変換して差動時空間符号化することで、互いに直交する第１系列の信号と第２系列の信号を生成し、そのうちの第１系列の信号を直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出する。また、第２の基地局は、端末局から受信した信号のビットデータを複素シンボルに変換して差動時空間符号化することで、互いに直交する第１系列の信号と第２系列の信号を生成し、そのうちの第２系列の信号を直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出する。そして、データ収集装置は、各々の有線伝送路により伝送された伝送波を合成し、合成波を直交検波して得られる信号を差動時空間復号化し、復号された信号をビットデータに変換する。

このように、本発明では、各基地局が、差動時空間符号化方式により互いに直交する２つの系列の信号を生成し、各系列の信号をそれぞれ異なる有線伝送路に送出してデータ収集装置へ伝送するようにした。このため、それぞれの有線伝送路により伝送されてきた各系列の信号をデータ収集装置で合成しても、信号同士が互いに干渉し合うことがないので、高品質なデータ伝送を実現することができる。更に、差動時空間符号化方式では、伝送路の伝送特性を表す情報が復号の演算式に含まれないながらも、伝送路の伝送特性による影響を反映させた復号を行うことができるので、各々の有線伝送路の伝送特性を事前に把握しておく必要がない。

ここで、本発明に係る通信システムは、第１の基地局と第２の基地局を交互に複数設ける構成としてもよい。これにより、複数の基地局によって幅広い無線通信エリアを確保したうえで、各基地局とデータ収集装置との間の有線伝送路において高品質なデータ伝送を実現することができ、しかも、各々の有線伝送路の伝送特性を事前に把握しておく必要がない。

また、本発明は、同一信号を受信し得る第１の装置及び第２の装置と、それぞれ異なる有線伝送路により第１の装置及び第２の装置と接続されたデータ収集装置と、を有する通信システムにおいて、第１の装置は、受信した信号のビットデータを複素シンボルに変換して差動時空間符号化することで、互いに直交する第１系列の信号と第２系列の信号を生成し、そのうちの第１系列の信号を直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出し、第２の装置は、受信した信号のビットデータを複素シンボルに変換して差動時空間符号化することで、互いに直交する第１系列の信号と第２系列の信号を生成し、そのうちの第２系列の信号を直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出し、データ収集装置は、各々の有線伝送路により伝送された伝送波を合成し、合成波を直交検波して得られる信号を差動時空間復号化し、復号された信号をビットデータに変換することを特徴としている。

本発明によれば、各基地局または各装置が差動時空間符号化方式により互いに直交する２つの系列の信号を生成し、各系列の信号をそれぞれ異なる有線伝送路へ送出するようにしたことから、それぞれの有線伝送路により伝送されてきた各系列の信号をデータ収集装置で合成しても、信号同士が互いに干渉し合うことがないので、高品質なデータ伝送を実現することができる。更に、差動時空間符号化方式では、伝送路の伝送特性を表す情報が復号の演算式に含まれないながらも、伝送路の伝送特性による影響を反映させた復号を行うことができるので、各々の有線伝送路の伝送特性を事前に把握しておく必要がない。

本発明の一実施形態に係る通信システムの系統図の例を示す図である。従来の通信システムの系統図の例を示す図である。図２の構成における波形の例を示す図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る通信システムの系統図の例を示してある。
本例の通信システムは、データ入力端末１０２及び移動局無線部１０３を含む端末局としての移動局１０１と、第１の基地局１２１ａ及びこれに付設された変換装置１３１ａと、第２の基地局１２１ｂ及びこれに付設された変換装置１３１ｂと、中継増幅装置１４２と、データ収集装置１５１及びこれに接続された表示装置１６１とを有する。

また、第１の基地局１２１ａ側の変換装置１３１ａとデータ収集装置１５１とが有線回線１４１ａにより接続され、第２の基地局１２１ｂ側の変換装置１３１ｂと中継増幅装置１４２とが有線回線１４１ｂにより接続され、中継増幅装置１４２とデータ収集装置１５１とが有線回線１４１ｃにより接続されている。
即ち、第１の基地局１２１ａ側の変換装置１３１ａとデータ収集装置１５１とを結ぶ伝送路が有線回線１４１ａによって構成され、第２の基地局１２１ｂ側の変換装置１３１ｂとデータ収集装置１５１とを結ぶ伝送路が有線回線１４１ｂ及び中継増幅装置１４２及び有線回線１４１ｃによって構成されている。

ここで、有線回線１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃとしては、例えば、電話回線に代表されるアナログ信号伝送用のメタリック回線が用いられる。なお、これらの有線回路によって伝送される信号は、従来方式のようなＭＳＫ変調された信号ではなく、後述するように、ＤＳＴＢＣ符号化されたオーディオ帯域の信号となる。

移動局１０１は、データ入力端末１０２により文字情報の入力を操作者から受け付けると、この文字情報の信号を移動局無線部１０３により無線送信する。
より具体的には、移動局無線部１０３は、データ入力端末１０２から出力される文字情報のビットデータを、ＭＳＫ変調部１０４にて例えば１２００ｂｐｓ（マーク：１２００Ｈｚ、スペース：１８００Ｈｚ）のビットレートでＭＳＫ変調し、更に、このオーディオ帯域のＭＳＫ信号（見なし音声）をＦＭ変調部１０５にてＦＭ変調して無線周波数帯にアナログ変調し、アンテナから無線電波として出力する。

第１の基地局１２１ａは、移動局１０１からの無線電波を受信し、その受信電界強度が一定レベル以上の場合に内部のスケルチ回路が開き、ＦＭ検波部１２２ａにてＦＭ検波し、ＦＭ検波によって得られたＭＳＫ信号（見なし音声）を変換装置１３１ａへ出力する。
変換装置１３１ａは、第１の基地局１２１ａの直近に設置され、第１の基地局１２１ａから出力されるＭＳＫ信号を入力とし、ＭＳＫ信号を検波してビットデータに変換するＭＳＫ検波部１３２ａと、ＭＳＫ検波部１３２ａから出力されるビットデータを同ビットレートでＢＰＳＫ（ＢｉｎａｒｙＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調して複素シンボル（ＩＱ信号）に変換するＢＰＳＫ変調部１３３ａと、ＢＰＳＫ変調部１３３ａから出力されるＢＰＳＫの複素シンボルに対してＤＳＴＢＣ符号化処理を行うＤＳＴＢＣ符号器１３４ａを備える。
即ち、変換装置１３１ａは、第１の基地局１２１ａからのＭＳＫ信号に対し、ＭＳＫ検波、ＢＰＳＫ変調、ＤＳＴＢＣ符号化処理を順に施して、その結果の信号を有線回線１４１ａへ出力する。

第２の基地局１２１ｂは、移動局１０１からの無線電波を受信し、その受信電界強度が一定レベル以上の場合に内部のスケルチ回路が開き、ＦＭ検波部１２２ｂにてＦＭ検波し、ＦＭ検波によって得られたＭＳＫ信号（見なし音声）を変換装置１３１ｂへ出力する。
変換装置１３１ｂは、第２の基地局１２１ｂの直近に設置され、第２の基地局１２１ｂから出力されるＭＳＫ信号を入力とし、ＭＳＫ信号を検波してビットデータに変換するＭＳＫ検波部１３２ｂと、ＭＳＫ検波部１３２ｂから出力されるビットデータを同ビットレートでＢＰＳＫ変調して複素シンボル（ＩＱ信号）に変換するＢＰＳＫ変調部１３３ｂと、ＢＰＳＫ変調部１３３ｂから出力されるＢＰＳＫの複素シンボルに対してＤＳＴＢＣ符号化処理を行うＤＳＴＢＣ符号器１３４ｂを備える。
即ち、変換装置１３１ｂは、第２の基地局１２１ｂからのＭＳＫ信号に対し、ＭＳＫ検波、ＢＰＳＫ変調、ＤＳＴＢＣ符号化処理を順に施し、その結果の信号を有線回線１４１ｂへ出力する。

ここで、ＤＳＴＢＣ方式は、後述するように、直交する２つの系列（以下、Ａ系列、Ｂ系列と称す）を出力する符号方式である。ＤＳＴＢＣ符号器１３４ａ，１３４ｂは、Ａ系列とＢ系列のうち、互いに異なる片方の系列のみ出力することが事前に設定されているものとし、本例では、ＤＳＴＢＣ符号器１３４ａはＡ系列のみを出力し、ＤＳＴＢＣ符号器１３４ｂはＢ系列のみを出力するものとする。

有線回線１４１ａは、第１の基地局１２１ａ側の変換装置１３１ａから出力されるＡ系列の信号をデータ収集装置１５１へ伝送する。
有線回線１４１ｂは、第２の基地局１２１ｂ側の変換装置１３１ｂから出力されるＢ系列の信号を中継増幅装置１４２へ伝送する。
中継増幅装置１４２は、有線回線１４１ｂによって伝送されたＢ系列の信号を内部のアンプ回路１４３にて反転増幅し、有線回線１４１ｃへ出力する。
有線回線１４１ｃは中継増幅装置１４２から出力される反転増幅後のＢ系列の信号をデータ収集装置１５１へ伝送する。

データ収集装置１５１は、第１の基地局１２１ａ側から伝送されたＡ系列の信号と第２の基地局１２１ｂ側から伝送されたＢ系列の信号を合成する合成器１５２と、合成器１５２から出力される合成信号に対してＤＳＴＢＣ復号処理を行ってＢＰＳＫの複素シンボルを復元するＤＳＴＢＣ復号器１５３と、ＤＳＴＢＣ復号器１５３から出力される複素シンボルをＢＰＳＫ検波してビットデータを復元するＢＰＳＫ検波部１５４を備える。
即ち、データ収集装置１５１は、第１の基地局１２１ａ側から伝送されたＡ系列の信号と第２の基地局１２１ｂ側から伝送されたＢ系列の信号を合成し、ＤＳＴＢＣ復号処理、ＢＰＳＫ検波を順に施し、その結果のビットデータを表示装置１６１へ出力する。
表示装置１６１は、データ収集装置１５１から出力されるビットデータを文字情報に変換し、ディスプレイ等により表示する。

次に、従来方式で問題となったケースについて取り上げる。
即ち、移動局１０１が第１の基地局１２１ａと第２の基地局１２１ｂの中間地点にて情報配信するケースを考える。この場合、移動局１０１から送信される電波は第１の基地局１２１ａと第２の基地局１２１ｂの両方で受信される。このため、第１の基地局１２１ａと第２の基地局１２１ｂの両方でスケルチ回路が開き、それぞれでＦＭ検波したＭＳＫ信号（見なし音声）が出力される。ここまでの動作は従来方式と同じである。

本例の通信システムでは、第１の基地局１２１ａの出力が変換装置１３１ａに接続され、第２の基地局１２１ｂの出力が変換装置１３１ｂに接続されている。
変換装置１３１ａにおいては、第１の基地局１２１ａから入力されるＭＳＫ信号（見なし音声）をＭＳＫ検波部１３２ａにてビットデータに変換し、ＢＰＳＫ変調部１３３ａにて同ビットレートでＢＰＳＫ変調して複素シンボル（ＩＱ信号）に変換し、ＤＳＴＢＣ符号器１３４ａにてＤＳＴＢＣ符号化処理して直交する２系列の信号を生成し、そのうちの片方の系列（本例では、Ａ系列）のみを出力する。
また、変換装置１３１ｂにおいては、第２の基地局１２１ｂから入力されるＭＳＫ信号（見なし音声）をＭＳＫ検波部１３２ｂにてビットデータに変換し、ＢＰＳＫ変調部１３３ｂにて同ビットレートでＢＰＳＫ変調して複素シンボル（ＩＱ信号）に変換し、ＤＳＴＢＣ符号器１３４ｂにてＤＳＴＢＣ符号化処理して直交する２系列の信号を生成し、変換装置１３１ａとは異なる系列（本例では、Ｂ系列）のみを出力する。
ここで、ＤＳＴＢＣ符号器１３４ａ，１３４ｂはそれぞれ直交変調器を含んでいることする。なお、直交変調器としては、例えば、１５００Ｈｚの発振周波数を有するオーディオ帯発振器が用いられる。

このような構成により、第１の基地局１２１ａに直結する変換装置１３１ａからは、Ａ系列の信号が有線回線１４１ａを伝送路としてデータ収集装置１５１へ入力される。
また、第２の基地局１２１ｂに直結する変換装置１３１ｂからは、Ｂ系列の信号が有線回線１４１ａ及び中継増幅装置１４２及び有線回線１４１ｃを経由してデータ収集装置１５１へ入力される。
このとき、第１の基地局１２１ａ側の変換装置１３１ａから出力される信号系列（Ａ系列）と、第２の基地局１２１ｂ側の変換装置１３１ｂから出力される信号系列（Ｂ系列）は、同一の内容（移動局１０１から無線送信された文字情報）を表す一方で、互いに相関が無く直交性を有する。

データ収集装置１５１は、第１の基地局１２１ａ側からの信号と第２の基地局１２１ｂ側からの信号を合成器１５２で合成する。これらの信号はＤＳＴＢＣ方式におけるＡ系列の信号とＢ系列の信号であり、互いに相関が無く直交性を有することから、各々の信号の伝送路がいかなる伝送特性を有しようとも、合成によって従来方式のように信号同士が相殺し合ってゼロになるということはない。
合成器１５２による合成後の信号は、ＤＳＴＢＣ復号器１５３及びＢＰＳＫ検波部１５４によってビットデータに変換され、表示装置１６１で元の文字情報が表示されることになる。

このように、２つの基地局で同一信号を受信する場合に、一方の基地局（本例では、第１の基地局１２１ａ）にＤＳＴＢＣ方式のＡ系列を出力する変換装置１３１ａを設け、他方の基地局（本例では、第２の基地局１２１ｂ）にＤＳＴＢＣ方式のＢ系列を出力する変換装置１３１ｂを設けることで、両者の信号がデータ収集装置１５１の合成器１５２で干渉することがないような構成をとることが可能である。

ここで、変換装置１３１ａとデータ収集装置１５１の動作について更に説明する。
なお、変換装置１３１ｂは出力する系列が異なる点を除いて変換装置１３１ａと同様であるため、変換装置１３１ｂについては説明を割愛する。

まず、変換装置１３１ａの動作について説明する。
変換装置１３１ａは、ＭＳＫ検波部１３２ａ、ＢＰＳＫ変調部１３３ａ、ＤＳＴＢＣ符号器１３４ａを用いて、以下の処理を行う。
ＭＳＫ検波部１３２ａは、第１の基地局１２１ａから出力されるＭＳＫ信号を検波してビットデータに変換する。本例では、変換結果として、時刻ｍ（ｍは０以上の整数）において、２ビットのビットデータｂ_2m，ｂ_2m+1を出力するものとする。
ＢＰＳＫ変調部１３３ａは、ＭＳＫ検波部１３２ａから入力される２ビットのビットデータｂ_2m，ｂ_2m+1のうち、前半１ビットｂ_2mをＢＰＳＫのシンボルｘ_2nに変換し、後半１ビットｂ_2m+1をＢＰＳＫのシンボルｘ_2n+1に変換する。ここで、ｎは２シンボル時間毎に変化する時系列番号であり、ｎ＝ｍとなる。また、シンボルｘ_2n，ｘ_2n+1は複素数であり、同相値Ｉ（Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ）と直交値Ｑ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−Ｐｈａｓｅ）を用いてＩＱ信号（＝Ｉ＋ｊＱ（ｊは虚数単位））として表現できる。

ＤＳＴＢＣ符号器１３４ａは、差動符号化部と時空間符号化部と直交変調器を用いて構成されている。
差動符号化部は、時刻ｎにおいて、ＢＰＳＫ変調部１３３ａから入力されるＢＰＳＫの複素シンボルｘ_2n，ｘ_2n+1と、時刻ｎ−１での差動符号化部からの出力ｓ_2n-2，ｓ_2n-1を用いて、（式１）の演算を行なって、その結果ｓ_2n，ｓ_2n+1を出力する。なお、＊は複素共役を表す。

ここで、（式２）に示される変換行列Ｍ_2nはユニタリ行列である必要があり、そのためには、（式１）に与える初期値ｓ_-2，ｓ_-1が（式３）を満たし、且つ、ＢＰＳＫ変調部１３３ａからの出力ｘ_2n，ｘ_2n+1が（式４）を満たすことが必要である。

時空間符号化部は、差動符号化部から入力されるｓ_2n，ｓ_2n+1に対して時空間符号化処理を行い、シンボル番号２ｎのタイミングでｓ_2nを出力してシンボル番号２ｎ＋１のタイミングで−ｓ_2n+1 ^＊を出力するＡ系列、又は、シンボル番号２ｎのタイミングでｓ_2n+1を出力してシンボル番号２ｎ＋１のタイミングでｓ_2n ^＊を出力するＢ系列のいずれか一方を出力する。本例においては、第１の基地局１２１ａ側ではＡ系列を出力し、第２の基地局１２１ｂ側ではＢ系列を出力する。
直交変調器は、時空間符号化部から出力される信号系列（Ａ系列又はＢ系列）を例えば１５００Ｈｚの発振周波数で直交変調し、オーディオ帯域の信号として出力する。

次に、データ収集装置１５１の動作について説明する。
データ収集装置１５１は、合成器１５２、ＤＳＴＢＣ復号器１５３、ＢＰＳＫ検波部１５４を用いて、以下の処理を行う。
合成器１５２は、第１の基地局１２１ａ側から伝送されるＡ系列の信号と第２の基地局１２１ｂ側から伝送されるＢ系列の信号を合成して出力する。ここで、Ａ系列の信号とＢ系列の信号は互いに相関が無く直交性を有するため、伝送過程で位相変動などが生じる場合でも、合成によって各々の信号成分が干渉し合うということはない。

ＤＳＴＢＣ復号器１５３は、直交検波器と時空間復号部と判定部を用いて構成されている。
直交検波器は、合成器１５２から入力される合成信号を検波し、その結果を出力する。
時空間復号部は、時刻ｎにおいて、時刻ｎの時点での直交検波器からの出力ｒ_2n，ｒ_2n+1と、時刻ｎ−１の時点での直交検波器からの出力ｒ_2n-2，ｒ_2n-1を用いて、（式５）の演算を行なって、その結果ｙ_2n，ｙ_2n+1を出力する。ここで、ｎは２シンボル時間毎に変化する時系列番号である。

ここで、復号の演算式である（式５）には、伝送路の伝送特性を表す情報が含まれていない。これは、時刻ｎの時点と時刻ｎ−１の時点では伝送路の伝送特性の変動が少ないと推定されることを利用したものであり、時刻ｎの時点の受信内容（ｒ_2n，ｒ_2n+1）と時刻ｎ−１の時点の受信内容（ｒ_2n-2，ｒ_2n-1）を用いた演算を行うことで、伝送路の伝送特性が不明なままで、各々の伝送路の伝送特性による影響を反映させながら受信内容を復号することができる。

判定部は、時空間復号部からの出力ｙ_2n，ｙ_2n+1に対して硬判定或いは軟判定を行い、その結果として得られるＢＰＳＫの複素シンボル（ＩＱ信号）をＢＰＳＫ検波部１５４へ出力する。
ＢＰＳＫ検波部１５４は、ＤＳＴＢＣ復号器１５３から出力される複素シンボルをＢＰＳＫ検波して、元の入力情報を表すビットデータを復元して出力する。

以上のように、本例では、第１の基地局１２１ａ及び第２の基地局１２１ｂの各々が、移動局１０１から受信した信号のビットデータを複素シンボルに変換して差動時空間符号化することで、互いに直交する第１系列の信号と第２系列の信号を生成し、第１の基地局１２１ａは、第１系列の信号のみを直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出し、第２の基地局１２１ｂは、第２系列の信号のみを直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出し、データ収集装置１５１が、各々の有線伝送路により伝送された伝送波を合成し、合成波を直交検波して得られる信号を差動時空間復号化することで、各々の有線伝送路の伝送特性による影響を反映させた復号を行い、復号された信号をビットデータに変換するようにした。

このように、第１の基地局１２１ａ側及び第２の基地局１２１ｂ側の各々が、ＤＳＴＢＣ方式により互いに直交する２つの系列（Ａ系列及びＢ系列）の信号を生成し、各系列の信号をそれぞれ異なる有線伝送路に送出してデータ収集装置１５１へ伝送するようにしたことから、それぞれの有線伝送路により伝送されてきた各系列の信号をデータ収集装置１５１で合成しても、信号同士が互いに干渉し合うことがないので、高品質なデータ伝送を実現することができる。更に、ＤＳＴＢＣ方式では、伝送路の伝送特性を表す情報が復号の演算式に含まれないながらも、伝送路の伝送特性による影響を反映させた復号を行うことができるので、各々の有線伝送路の伝送特性を事前に把握しておく必要がない。

なお、これまで、第１の基地局１２１ａと第２の基地局１２１ｂを１つずつ設けた通信システムを例に説明したが、これらの基地局を複数設けた構成としてもよい。
例えば、第１の基地局１２１ａと第２の基地局１２１ｂを直線状に交互に複数設ける構成としてもよい。これにより、線路に沿って複数の基地局を配置する列車無線システムのように、所定の軌道に沿った無線通信エリアを確保したうえで、各基地局とデータ収集装置との間の有線伝送路において高品質なデータ伝送を実現することができ、しかも、各々の有線伝送路の伝送特性を事前に把握しておく必要がない。
例えば、第１の基地局１２１ａと第２の基地局１２１ｂを格子状に交互に複数設ける構成としてもよい。これにより、２次元的な広がりを持った面状の無線通信エリアを確保したうえで、各基地局とデータ収集装置との間の有線伝送路において高品質なデータ伝送を実現することができ、しかも、各々の有線伝送路の伝送特性を事前に把握しておく必要がない。
また、本例では、ＢＰＳＫ方式により複素シンボルに変換しているが、ＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）方式等の他の変調方式により複素シンボルへの変換を行ってもよい。

ここで、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。
例えば、上述した実施例では、本発明の通信システムが、端末局として移動局１０１を備えた例をあげて説明した。しかし、本発明において基地局１２１ａ、１２１ｂと無線通信を行う端末局は移動局に限定されるものではなく、固定して設置される固定局も含まれる。
さらに、上述した実施例では、本発明の通信システムが、第１、２の装置として基地局１２１ａ、１２１ｂを例にあげ、無線により他の装置（実施例では移動局１０１）からデータを受信する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、第１、２の装置は、他の装置から同一信号（ビットデータ等）を受信し得るものであればよく、また、無線ではなく有線でデータを受信するものであってもよい。この場合であっても上述した実施例と同様の作用効果を得ることができる。

また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々なシステムや装置として提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウェア資源においてプロセッサがＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウェア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。

１０１：移動局、１０２：データ入力端末、１０３：移動局無線部、１０４：ＭＳＫ変調部、１０５：ＦＭ変調部、１２１ａ，１２１ｂ：基地局、１２２ａ，１２２ｂ：ＦＭ検波部、１３１ａ，１３１ｂ：変換装置、１３２ａ，１３２ｂ：ＭＳＫ検波部、１３３ａ，１３３ｂ：ＢＰＳＫ変調部、１３４ａ，１３４ｂ：ＤＳＴＢＣ符号器、１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ：有線回線、１４２：中継増幅装置、１４３：アンプ回路、１５１：データ収集装置、１５２：合成器、１５３：ＤＳＴＢＣ復号器、１５４：ＢＰＳＫ検波部、１６１：表示装置、
２０１：移動局、２０２：データ入力端末、２０３：移動局無線部、２０４：ＭＳＫ変調部、２０５：ＦＭ変調部、２２１ａ，２２１ｂ：基地局、２２２ａ，２２２ｂ：ＦＭ検波部、２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ：有線回線、２４２：中継増幅装置、２４３：アンプ回路、２５１：データ収集装置、２５２：合成器、２５３：ＭＳＫ検波部、２６１：表示装置

Claims

端末局から無線により送信された信号を受信する第１の基地局及び第２の基地局と、それぞれ異なる有線伝送路により第１の基地局及び第２の基地局と接続されたデータ収集装置と、を有する通信システムにおいて、
第１の基地局は、端末局から受信した信号をビットデータに変換し、変換したビットデータを所定の変調方式で変調して複素シンボルに変換し、変換した複素シンボルに対して差動時空間符号化することで、互いに直交する第１系列の信号と第２系列の信号を生成し、そのうちの第１系列の信号を直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出し、
第２の基地局は、端末局から受信した信号をビットデータに変換し、変換したビットデータを所定の変調方式で変調して複素シンボルに変換し、変換した複素シンボルに対して差動時空間符号化することで、互いに直交する第１系列の信号と第２系列の信号を生成し、そのうちの前記第１の基地局の第１系列とは異なる第２系列の信号を直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出し、
データ収集装置は、各々の有線伝送路により伝送された伝送波を合成し、合成波を直交検波して得られる信号を差動時空間復号化し、復号された信号をビットデータに変換する、
ことを特徴とする通信システム。
請求項１に記載の通信システムにおいて、
第１の基地局と第２の基地局を交互に複数設けた、
ことを特徴とする通信システム。
同一信号を受信し得る第１の装置及び第２の装置と、それぞれ異なる有線伝送路により第１の装置及び第２の装置と接続されたデータ収集装置と、を有する通信システムにおいて、
第１の装置は、受信した信号をビットデータに変換し、変換したビットデータを所定の変調方式で変調して複素シンボルに変換し、変換した複素シンボルに対して差動時空間符号化することで、互いに直交する第１系列の信号と第２系列の信号を生成し、そのうちの第１系列の信号を直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出し、
第２の装置は、受信した信号をビットデータに変換し、変換したビットデータを所定の変調方式で変調して複素シンボルに変換し、変換した複素シンボルに対して差動時空間符号化することで、互いに直交する第１系列の信号と第２系列の信号を生成し、そのうちの前記第１の装置の第１系列とは異なる第２系列の信号を直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出し、
データ収集装置は、各々の有線伝送路により伝送された伝送波を合成し、合成波を直交検波して得られる信号を差動時空間復号化し、復号された信号をビットデータに変換する
ことを特徴とする通信システム。