JP6229437B2 - 復調方法、受信装置、及び通信システム - Google Patents

Description

本発明は、ＪＴ６５通信プロトコルに基づいて、送信された送信信号を受信して復調する復調方法、受信装置、並びに通信システムに関するものである。

従来から、ＪＴ６５通信プロトコルに基づいて複数のシンボルを、通信帯域内に複数設定した通信周波数それぞれに割り当てたうえで、前記シンボルを、時系列に沿って順次変更しながら所定の時間周期で送信したうえで、送信した送信信号を受信して復調する通信システムが知られている（非特許文献１、２参照）。

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ところで、ＪＴ６５通信プロトコルでは、図３（ａ）に示すように、１分（６０秒）毎に送信と受信を繰り返すことが規定されており、最初に送信を行う通信装置（以下、第１の通信装置という）では、送信開始から４８秒経過するまでの送信期間Ｔ１（０〜４８秒の期間）で往信メッセージを送信したのち、１２秒間（４８〜６０秒の期間）の送信待機期間Ｗ１が経過すると（送信開始から６０秒経過すると）、返信メッセージを受信する受信状態に切り替わる。

一方、最初に受信を行う通信装置（以下、第２の通信装置という）では、リアルタイムに復調を行わず、受信開始から４８秒経過するまでの受信期間Ｒ１に受信データを受信してメモリに貯め込んだ後、受信期間Ｒ１が経過した時点（受信開始から４８秒経過した時点）から一括して受信データの復調／復号処理を開始する。以下、復調／復号に要する期間を復調／復号期間Ｄ１と称す。復調／復号期間Ｄ１は、一定期間として設定されておらず、逐次、復調／復号処理が完了した時点で復調／復号期間Ｄ１は終了する。復調／復号処理が完了すると（復調／復号期間Ｄ１が終了すると）、第２の通信装置は復調／復号結果（アルファベットと数字を組み合わせた往信メッセージ）をディスプレイに表示したのち、受信開始から１分（＝６０秒）経過する時点まで待機する。以下、復調／復号期間終了時点から受信開始後６０秒経過時点までの期間を受信待機期間Ｗ２と称す。受信待機期間Ｗ２は最大１２秒間になる。第２の通信装置の操作者は、受信待機期間Ｗ２において装置のディスプレイに表示された復調結果（往信メッセージ）を目視確認したのち、往信メッセージに対する返信メッセージを第２の通信装置の入力装置（キーボード等）に入力する。

受信待機期間Ｗ２が終了した時点で（受信開始から６０秒経過した時点で）、第２の通信装置は、受信状態から送信状態に切り替わる。送信状態に切り替わった第２の通信装置は、受信待機期間Ｗ２に入力された返信メッセージを次の送信期間Ｔ１で送信する。

以上の送受信動作を行うため、第２の通信装置の操作者は、受信待機期間Ｗ２中に、往信メッセージに対する返信メッセージを第２の通信装置の入力装置（キーボード等）に素早く入力する必要がある。しかしながら、その時間的猶予（受信待機期間Ｗ２）は最大１２秒間と比較的短く、ＪＴ６５通信システムの操作に不慣れな操作者にとってはこの短い受信待機期間Ｗ２で入力操作を行うことが困難なものとなっている。

さらには、ＪＴ６５通信システムでは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）にシステムの制御部をインストールする第１のシステム構成の他に、制御部を含めて全ての構成を無線機に格納する第２のシステム構成が汎用されている。第１のシステム構成では、パーソナルコンピュータに搭載されているＣＰＵの演算能力が比較的高いために復調結果（往信メッセージ）は一瞬で表示されるので、上述した時間的猶予は可及的に１２秒間に近い時間長になる。しかしながら、第２のシステム構成では、無線機に搭載されているＣＰＵの演算能力が比較的低く復調処理に時間がかかるため、上述した時間的余裕はさらに短くなってしまう。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、ＪＴ６５通信プロトコルに基づいた通信システムにおいて、送信操作のために時間的余裕を可及的に増加させて操作性を向上させることを目的としている。

本発明の受信方法は、
ＪＴ６５通信プロトコルに基づいて６５値ＦＳＫ変調されて送信された送信信号を受信して復調する受信方法であって、
前記送信信号を受信して受信信号を生成する受信ステップと、
ＪＴ６５通信プロトコルで規定された通信データの全てを受信する期間よりも短い予め設定された受信期間が終了した時点において、前記受信信号を復調して復調データを生成する復調ステップと、
前記復調データの符号誤りを訂正する訂正ステップと、
符号誤り訂正後の復調データに符号誤りが残存するか否かを判断する誤り残存判断ステップと、
前記誤り残存判断ステップで、前記符号誤り訂正後の復調データに符号誤りが残存しないと判断されると、前記符号誤り訂正後の復調データをメッセージ復号して出力する出力ステップと、
前記受信ステップで受信した前記受信信号がＪＴ６５通信プロトコルで規定された通信データを全て含むか否かを判断する受信信号判断ステップと、
前記受信信号判断ステップにおいて前記受信信号が前記通信データを全て含まないと判断され、かつ前記誤り残存判断ステップにおいて前記符号誤り訂正後の復調データに誤りが残存すると判断されたことを確認すると、前記出力ステップによるメッセージ復号処理を実行することなく、前記受信期間の時間長を再設定したうえで前記復調ステップに戻る受信期間長再設定ステップと、
を含むことを特徴とする。

また、本発明の受信装置は、
ＪＴ６５通信プロトコルに基づいて６５値ＦＳＫ変調されて送信された送信信号を受信して復調する受信装置であって、
前記送信信号を受信して受信信号を生成する受信手段と、
ＪＴ６５通信プロトコルで規定された通信データの全てを受信する期間よりも短い予め設定された受信期間が終了した時点において、前記受信信号を復調して復調データを生成する復調手段と、
前記復調データの符号誤りを訂正する訂正手段と、
符号誤り訂正後の復調データに符号誤りが残存するか否かを判断する誤り残存判断手段と、
前記誤り残存判断手段で、前記符号誤り訂正後の復調データに符号誤りが残存しないと判断されると、前記符号誤り訂正後の復調データをメッセージ復号して出力する出力手段と、
前記受信手段で受信した前記受信信号がＪＴ６５通信プロトコルで規定された通信データを全て含むか否かを判断する受信信号判断手段と、
前記受信信号判断手段において前記受信信号が前記通信データを全て含まないと判断され、かつ前記誤り残存判断手段において前記符号誤り訂正後の復調データに誤りが残存すると判断されたことを確認すると、前記出力手段によるメッセージ復号処理を実行することなく、前記受信期間の時間長を再設定したうえで前記復調手段による前記復調データの生成操作を再実行させる受信期間長再設定手段と、
を備えることを特徴とする。

上述した構成を備えることで本発明では、受信期間として、符号誤り訂正が可能な最低限のデータを含んだ受信信号を受信可能な時間長を予め設定しておけば、復調データのメッセージ復号の劣化を招くことなく、受信／復調に要する時間長を短縮することが可能となる。

また上述した構成を備える本発明では、受信期間として設定した時間長が想定外に短いために、十分なデータ量の受信信号が得られず、そのために復調データのメッセージ復号の劣化を招いたとしても、再受信を実施する際に受信期間を修正することで、再受信により得られる再受信信号では、十分なデータ量を有する受信信号を得ることが可能になり、その結果、復調データのメッセージ復号の劣化が防止される。

なお、前記受信期間長再設定ステップ（手段）には、前記受信信号の復調、復号処理を実行するＣＰＵの能力に応じた時間長で前記受信期間を再設定する、という態様がある。

また、前記受信期間長再設定ステップ（手段）には、受信信号のＳＮＲに応じて、前記受信期間の時間長を再設定するという態様がある。これらの態様によれば、最低限の期間延長によって、早期にメッセージを出力することができ、最悪でも全データを受信し終わってから復調するのと同じタイミングで出力することが可能となる。

本発明の受信方法には、
前記受信信号判断ステップで、前記受信信号は前記通信データを全て含まないと判断されると不足するデータとして任意のデータ値を前記復調データに補完し、前記受信信号は前記通信データを全て含むと判断されると前記復調データの補完を行わない補完ステップを、
さらに含み、
前記訂正ステップは、前記補完ステップを経た前記復調データの符号誤りを訂正する、
という態様がある。

本発明の受信装置には、
前記受信信号判断手段で、前記受信信号は前記通信データを全て含まないと判断されると不足するデータとして任意のデータ値を前記復調データに補完し、前記受信信号は前記通信データを全て含むと判断されると前記復調データの補完を行わない補完手段と、
をさらに備え、
前記訂正手段は、前記補完手段から出力された前記復調データの符号誤りを訂正する、
という態様がある。

これらの態様によれば、補完ステップ（手段）によって、受信信号を擬似的に全データ受信状態にしたうえで復調データの符号誤りを訂正するので、復調データの符号誤り訂正を精度高く行うことが可能となる。

本発明の受信方法には、
前記受信信号判断ステップにおいて前記受信信号が前記通信データを全て含むと判断し、かつ前記誤り残存判断ステップにおいて前記符号誤り訂正後の復調データに誤りが残存すると判断すると、前記出力ステップによるメッセージ復号処理を実行することなく処理を終了する、
という態様がある。

本発明の受信装置には、
前記受信信号判断手段において前記受信信号が前記通信データを全て含むと判断し、かつ前記誤り残存判断手段において前記符号誤り訂正後の復調データに誤りが残存すると判断すると、前記出力手段によるメッセージ復号処理を実行することなく処理を終了する、
という態様がある。

これらの態様によれば、受信信号が通信データを全て含むにも拘わらず、符号誤り訂正後の復調データに誤りが残存する、という受信信号の受信結果が非常に悪い通信状態では、劣悪な通信状態を検知した時点で直ちに一連の処理を終了することで無用な処理の実施を未然に防止することが可能となる。

本発明の受信方法には、
前記復調ステップでは、前記受信期間を、前記訂正ステップにおける前記復調データの符号誤り訂正が所望の精度で実施可能となる最小データ量を含んだ前記受信信号を受信可能な時間長に設定する、
という態様がある。

本発明の受信装置には、
前記復調手段は、前記受信期間を、前記訂正手段における前記復調データの符号誤り訂正が所望の精度で実施可能となる最小データ量を含んだ前記受信信号を受信可能な時間長に設定する、
という態様がある。

これらの態様によれば、前記受信期間が必要最小限の時間長に設定される結果、復調データのメッセージ復号の劣化を確実に防止した状態で、受信／復調に要する時間長を必要最小限に短縮させることが可能となる。

本発明によれば、受信／復調に要する時間長を必要最小限に短縮させることが可能となる。これにより、受信後に実施する送信操作のための時間的余裕を可及的に増加させて送信操作性を向上させることができる。

本発明の実施形態に通信システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態の通信システムにおける受信／復調／復号処理を示すフローチャート図である。 実施の形態の通信システムと従来例における受信／送信処理のタイムチャートであり、（ａ）は従来例のタイムチャートであり、（ｂ）は実施の形態のタイムチャートである。 受信信号におけるＳＮＲとシンボル誤り率Ｐ_ｅとの間の関係を示すグラフである。 ９９％の復号成功率Ｐ_Ｋを達成するのに必要となる受信信号のＳＮＲと復調開始シンボル数Ｋとの間の関係を示すグラフである。 ＪＴ６５通信プロトコルにおけるデータとパイロット信号の出力パターンを示す図である。 ９９％の復号成功率Ｐ_Ｋを達成するのに必要となる受信信号のＳＮＲと復調開始シンボル数Ｋと実際の復号開始シンボル数との間の関係を示す表である。 ９０％の復号成功率Ｐ_Ｋを達成するのに必要となる受信信号のＳＮＲと復調開始シンボル数Ｋとの間の関係を示すグラフである。 ５０％の復号成功率Ｐ_Ｋを達成するのに必要となる受信信号のＳＮＲと復調開始シンボル数Ｋとの間の関係を示すグラフである。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態に係る通信システム１を説明する。図１は、通信システム１の構成を示すブロック図である。

通信システム１は、ＪＴ６５通信プロトコルに基づいて６５値ＦＳＫ変調された信号を相互通信する通信システムであって、送信装置２と受信装置３とを備える。送信装置２は、入力器４と、２進変換器５と、ビット分割器６と、ＲＳ符号器７と、インターリーバー８と、グレイ符号器９と、同期信号生成器１０と、６５値ＦＳＫ変調器１１と、送信器１２とを備える。受信装置３は、受信器１３と、６５値ＦＳＫ復調器１４と、グレイ復号器１６と、デインターリーバー１７と、ＲＳ復号器１８と、ビット分割器１９と、キャラクタ変換器２０と、出力器２１とを備える。同期信号生成器１０は、ＰＮ符号器１０ａと、合成器１０ｂとを備える。

次に、通信システム１の送受信動作の概略を説明する。まず、送信装置２による送信信号の生成動作並びに送信動作の概略を説明する。入力器４は、送信装置２を操作する操作者によって入力される入力データを受け付ける装置であって、キーボード等から構成される。ここで、入力データは、例えば、Digit[0-9], Letter[A-Z], Space characterから構成される。

２進変換器５は、入力器４に入力された入力データを２進法データに変換する。ここで、ＪＴ６５通信プロトコルでは、コールサインの局数が最大２^２８であり、グリットロケータ（運用地域を識別する符号）が最大２^１５であると想定しているため、１回の送信メーセージには、７２ビット（＝２８＋２８＋１５）のデータが必要となる。そのため、２進変換器５は、入力器４に入力された入力データを７２ビットの２進法データに変換する。

ビット分割器６は、２進変換器５によって７２ビットデータに変換された入力データを分割する。具体的には、ビット分割器６は、例えば、７２ビットの入力データを、６ビット毎に１２個に分割する。

ＲＳ符号器７は、ビット分割器６で６ビット毎に１２分割された入力データに誤り訂正符号を付加する。具体的には、入力された１２個の６ビット情報を誤り訂正符号化することにより、新たに５１個の６ビット情報が付加されて６３個の６ビット情報となる。すなわち、合計３７８ビットの情報となる。なお、この６３個の６ビット情報を以下の説明ではビット情報６３という。

インターリーバー８は、ＲＳ符号器７から出力されるビット情報６３を、複行複列のマトリクスに順次入力したうえで、入力時とは異なる方向で読み出すことでビット情報６３の配列変換を行う。インターリーバー８によって配列変換されたビット情報６３はバイナリーコードであることが維持されている。グレイ符号器９は、インターリーバー８によって配列変換されたビット情報６３をグレイコードに変換する。以下、グレイコードに変換されたビット情報６３をビット情報６３（グレイコード）という。

同期信号生成器１０は、ＰＮ符号器１０ａと合成器１０ｂとを用いて以下のようにして同期用の基準信号を生成する。すなわち、ＪＴ６５通信プロトコルは、１分間の送受信シーケンスを使用して送信装置２と受信装置３との間で通信を行うために、精度の高い同期を要求する。そこで、ＰＮ符号器１０ａは、まず擬似ランダム信号を用いて系列長１２６を有するＰＮ符号を生成し、生成したＰＮ符号を合成器１０ｂに供給する。具体的には、図６に示すように、ＰＮ符号器１０ａは、"１"の数６３個、"０"の数６３個からなる系列長１２６を有するＰＮ符号を生成する。ＰＮ信号は、ビット情報６３（グレイコード）を構成する各ビット情報の出力タイミングの同期を取るための同期信号として機能する。したがって、このＰＮ信号を同期信号として出力される送信信号は、系列長１２６で規定される時間周期の１／１２６の時間間隔で計１２６個のシンボルが順次送信される信号形態となる。

合成器１０ｂは、グレイ符号器９から出力されるビット情報６３（グレイコード）に、ＰＮ符号器１０ａから供給されるＰＮ符号を合成する。以下、ＰＮ符号が合成されたビット情報６３（グレイコード）をビット情報６３・ＰＮ符号という。

６５値ＦＳＫ変調器１１は、同期信号生成器１０から出力されるビット情報６３・ＰＮ符号をもとに、６５値ＦＳＫ変調された送信信号Ｒｔを生成する。具体的には、６５値ＦＳＫ変調器１１は、ＰＮ符号の”１”の出力タイミングでは、パイロット信号として基準周波数（１２７０．５Ｈｚ）を発振周波数に設定し、ＰＮ符号の”０”の出力タイミングでは、ビット情報６３（グレイコード）を構成する各６ビット情報に応じて、６４種類からなる変調周波数群の何れかを発振周波数に設定し、送信信号Ｒｔを生成する。

送信器１２は、６５値ＦＳＫ変調器１１が生成する送信信号Ｒｔを伝送路Ａに向けて送信する。周波数変調されて送信信号Ｒｔに重畳されたビット情報６３と基準周波数情報とは、ＪＴ６５通信プロトコルに基づいた通信システムにおける情報伝達の基本単位となる。

次にこの通信システム１における特徴となる受信装置３による受信動作並びに復調動作を、図２のフローチャートを参照して説明する。まずは、受信動作並びに復調動作の概略を説明する。受信器１３は送信装置２が伝送路Ａに向けて送信した送信信号Ｒｔを受信して、その受信信号Ｒｒを６５値ＦＳＫ復調器１４に出力する（受信ステップＳ２０１）。

６５値ＦＳＫ復調器１４は、受信器１３から供給される受信信号Ｒｒを６５値ＦＳＫ復調する。グレイ復号器１６は、６５値ＦＳＫ復調器１４によって６５値ＦＳＫ復調された受信信号Ｒｒをグレイコードからなるビット情報６３（グレイコード）に復号する。デインターリーバー１７は、インターリーバー８とは逆の処理を行うことで、ビット情報６３（グレイコード）を、バイナリーコードからなるビット情報６３に変換する。以上説明した６５値ＦＳＫ復調器１４とグレイ復号器１６とデインターリーバー１７の処理は、図２のフローチャートにおける復調ステップＳ２０４に相当する。

ＲＳ復号器１８は、３７８ビットのビット情報６３を誤り訂正復号することで、６ビット毎に１２分割された復号データに変換する（訂正ステップＳ２０５）。ビット分割器１９は、ＲＳ復号器１８が出力する６ビット毎に１２分割された復号データを７２ビットデータに変換する。キャラクタ変換器２０は、ビット分割器１９が出力する７２ビットデータを、例えば、Digit[0-9], Letter[A-Z], Space characterから構成されるキャラクターデータに変換する。出力器２１は、キャラクターデータを外部に出力するディスプレイ表示装置や印刷装置や発声装置等からなる出力装置であって、キャラクタ変換器２０から出力されるキャラクターデータを表示／印字／発声等の処理によって外部に出力する。以上説明したビット分割器１９とキャラクタ変換器２０と出力器２１の処理は図２のフローチャートにおける出力ステップＳ２０７に相当する。

受信／復調／復号処理をさらに詳細に説明する。この通信システム１が準拠しているＪＴ６５通信プロトコルで設定されている送信、受信時間長（送信期間Ｔ１、受信期間Ｒ１）は、従来では、図３（ａ）に示すように、固定値に設定されていた。従来においては、この時間長を、全ての送信信号を確実に送受信するために必要となる時間長に設定していた。具体的には、この時間長は４８秒に設定されていた。

一方、ＪＴ６５通信プロトコルで用いられている符号誤り訂正処理（訂正ステップＳ２０５）、すなわち、ＲＳ符号器７とＲＳ復号器１８とで実施される誤り訂正処理は、リード・ソロモンＲＳ（６３．１２）の符号を用いるために、高い誤り訂正能力を有している。本願の発明者は、ＪＴ６５通信プロトコルで用いられている符号誤り訂正処理を行うことを前提にしてシステムを再検討してみて、ＪＴ６５通信プロトコルで設定されている送信／受信時間長（４８秒）は、条件によっては必要以上に冗長であることを見出した。

以上の知見に基づき、この通信システム１では、ＪＴ６５通信プロトコルにおける高い誤り訂正能力を最大限に利用して、ＪＴ６５通信プロトコルにおける受信／復調処理のサイクルを改変して通信データを全て受信する前に復調ステップＳ２０４を開始することで、復号結果を早期に出力している。以下、説明する。

ＪＴ６５通信プロトコルに採用されている符号誤り訂正処理は、リード・ソロモンＲＳ（６３．１２）の符号を用いているために、全ての受信データ（６３シンボル）のうち誤データが２５シンボル含まれていても、正しい復号結果（メッセージ）を出力することが可能である。通信システム１ではこの高い誤り訂正能力を利用し、誤り訂正が可能な最小限のデータ数である３８シンボル（＝６３−２５）を受信したと想定される時点で、６５値ＦＳＫ復調器１４が受信信号Ｒｒの復調処理（復調ステップＳ２０４）を開始する。なお、ＪＴ６５通信プロトコルで規定される通信データはパイロットデータを含んでいるため、実際の受信信号Ｒｒを受信する受信装置３では、７８シンボルを受信した時点で６５値ＦＳＫ復調器１４が受信信号Ｒｒの復調処理を開始する。

ここで未受信データの存在が問題となる。すなわち、３８シンボルを受信したと想定される時点では、残余の２５シンボルの受信処理は完了していない。そのため、残余の２５ビット分のデータが含まれない３８シンボル分のビット情報６３では、６５値ＦＳＫ復調器１４、グレイ復号器１６、およびデインターリーバー１７による復調ステップ２０４や、ＲＳ復号器１８によるビット情報６３の訂正ステップＳ２０５が正常に実施されなくなる可能性がある。そこで、６５値ＦＳＫ復調器１４は、受信器１３から受信信号Ｒｒを受け取ると、復調処理を開始する前処理として、受け取った受信信号Ｒｒが６３シンボル分の全ての受信データを含んでいるかどうかを判断する（受信信号判断ステップＳ２０２）。受信信号判断ステップＳ２０２で、受信信号Ｒｒに全ての受信データが含まれていないと判断した場合、６５値ＦＳＫ復調器１４は、受信信号Ｒｒに任意のデータ値（例えば”０”）を補完することで、受信信号Ｒｒを、擬似的に６３シンボル分の全ての受信データが含まれている状態にしたうえで（補完ステップＳ２０３）、補完した受信信号Ｒｒを復調する。なお、６５値ＦＳＫ復調器１４は、受信信号Ｒｒに６３シンボル分の全ての受信データが含まれていると判断した場合には、補完ステップＳ２０３を実施することなく、受信器１３から受け取った受信信号Ｒｒをそのままの状態で復調する。

グレイ復号器１６は、６５値ＦＳＫ復調器１４から供給される６５値ＦＳＫ復調された受信信号Ｒｒをビット情報６３（グレイコード）に復号し、さらにデインターリーバー１７は、ビット情報６３（グレイコード）をビット情報６３に変換してＲＳ復号器１８に供給する。

このようにしてＲＳ復号器１８に供給されるビット情報６３には、少なくとも誤り訂正可能な最小限のデータ（３８シンボル分のデータ）が含まれていると想定される。そのため、受信信号ＲｒのＳＮＲが十分に高くこれら３８シンボル分のデータの全てに誤りが無いという条件下では、ビット情報６３を確実に誤り訂正復号することができる。

誤り訂正復号が成功するかどうかは受信信号ＲｒのＳＮＲに左右される。受信信号ＲｒのＳＮＲが高く、受信信号Ｒｒの３８シンボル分のデータ全てに誤りが無ければＲＳ復号器１８による誤り訂正復号処理（訂正ステップＳ２０５）により確実に誤りが訂正されて即座に正しく受信メッセージが表示される。しかしながら、受信信号ＲｒのＳＮＲが低い場合、受信信号Ｒｒが３８シンボル分のデータを含んでいても、その受信信号Ｒｒの誤り訂正復号処理（訂正ステップＳ２０５）が失敗する可能性がある。

そこで、ＲＳ復号器１８は、訂正ステップＳ２０５が終了すると、誤り訂正復号処理が完了したビット情報６３に符号誤りが残存しているかどうかを判断する（誤り残存判断ステップＳ２０６）。復号処理が完了したビット情報６３に符号誤りが残存していないことを、誤り残存判断ステップＳ２０６で確認した場合、ＲＳ復号器１８は、受信信号Ｒｒに対する誤り訂正復号処理（訂正ステップＳ２０５）が成功していると判断して、誤り訂正復号処理が完了したビット情報６３を、ビット分割器１９に出力する。これにより、ビット分割器１９、キャラクタ変換器２０、および出力器２１は、上述した出力ステップＳ２０７を実行する。一方、復号処理が完了したビット情報６３に符号誤りが残存していることを、誤り残存判断ステップＳ２０６で確認した場合、ＲＳ復号器１８は、受信信号Ｒｒに対する誤り訂正復号処理（訂正ステップＳ２０５）が失敗したと判断して、誤り訂正復号処理が完了したビット情報６３をビット分割器１９に出力することなく受信信号判断ステップＳ２０２を再確認する処理（受信信号再確認ステップＳ２０８）を実行する。

受信信号再確認ステップＳ２０８において、受信信号判断ステップＳ２０２では受信信号Ｒｒに全ての受信データが含まれていると判断していたことを再確認すると、ＲＳ復号器１８は、次のように判断する。すなわち、受信信号Ｒｒに６３シンボル分の全ての受信データが含まれていたにも拘わらず、受信信号ＲｒのＳＮＲが低すぎて訂正ステップＳ２０５が成功しておらず、このことからみてこれ以上動作を継続しても正常な出力結果を得ることができないと判断する。このような判断を下したＲＳ復号器１８は、復号結果をビット分割器１９に出力することなく、すなわち出力ステップＳ２０７を実施することなく、一連の受信／復調／復号処理を終了する。

一方、受信信号再確認ステップＳ２０８において、受信信号判断ステップＳ２０２では受信信号Ｒｒに全ての受信データが含まれていないと判断していたことを再確認すると、ＲＳ復号器１８は次のように判断する。すなわち、ＳＮＲが十分に高い場合に誤り訂正復号が可能な最低限のシンボル（３８シンボル）を含んでいるものの、実際に受信した受信信号ＲｒのＳＮＲが低かったため、３８シンボル分のデータでは誤り訂正復号が失敗したと判断する。しかし、受信期間長を延長して受信するシンボル数を増やしていけば、ＳＮＲが低くても誤り訂正復号が成功する可能性がある。このような判断を下したＲＳ復号器１８は、受信器１３、６５値ＦＳＫ復調器１４等に指示を出すことで受信期間長再設定ステップＳ２０９を実行する。

受信期間長再設定ステップＳ２０９において、受信器１３と６５値ＦＳＫ復調器１４とは、受信時間長を再設定する。再設定には、大きく分けて、固定値再設定方法と、確率論に基づく再設定方法という二つの方法がある。

（固定値再設定方法）
固定値再設定方法で再設定される受信時間長の再設定方法としては、次の第１〜第３の再設定方法がある。

第１の再設定方法は、再設定した受信時間長で受信することで得られる再受信信号Ｒｒ’にパイロット信号を除く全ての受信データ（６３シンボル）が含まれていることが想定される期間長を、再受信時間長として設定する方法である。

第２の再設定方法は、６５値ＦＳＫ復調器１４を構成する制御部（ＣＰＵ）が、受信器１３にて再度受信した信号をＲＳ復号器１８で復号処理するまでに要する時間長以上、すなわち、誤り残存判断ステップＳ２０６を完了させるまでに要する時間長以上を再受信時間長として設定する方法である。

第１、第２の再設定方法によれば、受信信号ＲｒのＳＮＲが低い場合であっても、再設定した受信時間長で復調処理を繰り返す（受信するシンボル数を増やしていく）ことで、最悪でも全シンボルを受信し終わってから復調するのと同じタイミングでメッセージを出力することができる。

（確率論に基づく再設定方法）
確率論に基づく再設定方法では、ＪＴ６５通信プロトコルにおけるシンボル誤り率Ｐ_ｅが重要となる。シンボル誤り率Ｐ_ｅとは、６３個のシンボルそれぞれが独立に誤りとなる確率のことである。図４は、ＪＴ６５通信プロトコルの復調シンボル誤り率を１ｄＢ毎に実測して作図したものであって、ＳＮＲが−１５〜−２４ｄＢを示す受信信号Ｒｒにおけるシンボル誤り率Ｐ_ｅを示している。図４において、縦軸はシンボル誤り率[Ｐ_ｅ]を示し、横軸は受信信号ＲｒのＳＮＲ[ｄＢ]を示している。

シンボル誤り率Ｐ_ｅで符号誤りが存在する各受信信号Ｒｒを、復調して復号（誤り訂正復号）してなる復号データにおいて、０〜Ｎ個のシンボル誤りが残存する確率Ｐ_Ｎは、下の（１）式で算出することができる。

ＪＴ６５通信プロトコルでは、前述したように、６３個のシンボルを含有する受信信号Ｒｒ中のシンボル誤りが２５個以下の場合は、誤り訂正復号処理によって確実に符号誤りを訂正することができる。すなわち、受信信号Ｒｒに、３８個（６３−２５）の正しいデータが存在しておれば、理論上、誤り訂正復号処理によって全ての符号誤りを訂正することが可能である。したがって、Ｋ個（Ｋ＞＝３８）のシンボルが存在する受信信号Ｒｒにおいては、符号誤りを示すシンボル数が（Ｋ−３８）個以下であれば、全てのシンボルの誤り訂正を行うことが可能となる。以上のことからみて、受信信号Ｒｒを誤り訂正復号した結果得られる復号データにおいて全ての符号誤りが訂正される確率（以下、復号成功率と称す）Ｐ_Ｋは、次の（２）式によって算出することができる。

したがって、例えば、９９％以上の復号成功率Ｐ_Ｋを保障したい場合、（２）式における左辺の値（Ｐ_Ｋ＞＝０．９９）を満足する右辺の各値（受信データにおける復調開始シンボル数Ｋ、受信信号ＲｒのＳＮＲ）を算出すれば良い。

算出した復調開始シンボル数Ｋと受信信号ＲｒのＳＮＲとは、互いに関連性を有しており、確率論に基づく再設定方法を実施する構成では、受信装置の内部の図示しないＲＯＭ等の記憶手段に、予めＳＮＲとＫの関係をテーブルデータとして記憶している。そして、図２のフローチャートにおける復調ステップＳ２０４で受信信号ＲｒのＳＮＲを検出しておいて、その検出されたＳＮＲの値を用いて、受信期間長再設定ステップＳ２０９で復調開始シンボル数Ｋを、記憶しているテーブルデータから選択する。そして、受信信号Ｒｒにおけるシンボル数が、選択した復調開始シンボル数Ｋに到達した時点で６５値ＦＳＫ復調器１４が復調を開始する。そうすれば、全シンボルを受信していない時点から復調を開始するにも拘わらず、復号成功率Ｐ_Ｋを理論上９９％以上にすることができる。なお、上述の復号成功率Ｐ_Ｋの設定方法としては、例えば、操作者による手入力がある。

図５は、復号開始シンボル数Ｋを示す受信信号Ｒｒを、９９％以上の復号成功率Ｐ_ｋで誤り訂正復号させることができるＳＮＲを、上述した（２）式から算出した結果を示している。図５において、縦軸がＳＮＲを示し、横軸がシンボル数ｋを示している。なお、図５は、ＳＮＲを１ｄＢステップで算出したものである。

図５から明らかなように、ＳＮＲが−１５ｄＢ以上であれば、３８シンボル目のデータを受信した時点で受信信号Ｒｒの復調を開始すれば、理論上、９９％以上の復号成功率Ｐ_ｋの実現が可能となる。同様にＳＮＲが−１７ｄＢ以上であれば、３９シンボル目のデータを受信した時点で受信信号Ｒｒの復調を開始すれば、理論上、９９％以上の復号成功率Ｐ_ｋの実現が可能となる。同様に、ＳＮＲが−１８ｄＢ以上であれば、４１シンボル目のデータを受信した時点で受信信号Ｒｒの復調を開始すれば、理論上、９９％以上の復号成功率Ｐ_ｋの実現が可能となる。

なお、受信信号Ｒｒに含まれるシンボルにはパイロット信号が含まれているため、上述した復調開始シンボル数Ｋの算定においては、パイロット信号をシンボルとしてカウントしていない。ＪＴ６５通信プロトコルでは、データとパイロット信号のパターンは、図６に示すように、"１"，"０"であらわされ、"０"の時にデータが出力されるため、上述した算定における復調開始シンボル数Ｋ（＝３８）が出力される時点は３８番目の０が出力された時点となる。このように、実際の受信信号Ｒｒでは、上述した算定上の復調開始シンボル数Ｋ（＝３８）にさらにパイロット信号をカウントする必要があり、そのため、実際の復調開始シンボル数Ｋ’は７８シンボルとなる。９９％の復号成功率Ｐ_ｋを条件としたＳＮＲとＫとＫ’との関係を図７に示す。

９０％、５０％の復号成功率Ｐ_Ｋを条件とした復調開始シンボル数ＫとＳＮＲの関係（テーブル）を図８、図９に示す。９０％、５０％の復号成功率Ｐ_Ｋの場合も、上述した９９％の復号成功率Ｐ_Ｋの場合と同様の方法によって、ＫとＳＮＲの関係（テーブル）を作成することができる。

復号成功率Ｐ_Ｋが高いテーブルを使用すると、復調したものの復号が失敗する可能性が低くなって、無駄になる計算量を削減することができる。一方、成功率Ｐ_Ｋが低いテーブルを使用すると、復調したものの復号が失敗に終わる可能性が高くなって無駄になる計算量が増大するものの、出力結果を表示するまでに要する処理時間を短縮させることが可能になる。

したがって、復調／復号処理を可能な限り減らしたい場合は、復号成功率Ｐ_Ｋが高いテーブルを使用すると良い。一方、演算能力に余裕がある場合は、復号成功率Ｐ_Ｋが低いテーブルを使用する、若しくはテーブルを無視して復調に必要な時間間隔で復調を行えば良い。

次に、本実施の形態の通信システム１におけるメッセージ入力操作の優位性について説明する。ＪＴ６５通信プロトコルでは、１分毎に送信と受信を繰り返すことが規定されており、図３（ｂ）に示すように、最初に送信を行う第１の通信装置では、送信開始から４８秒経過するまでの送信期間Ｔ１（０〜４８秒の期間）で往信メッセージを送信したのち、１２秒間（４８〜６０秒の期間）の送信待機期間Ｗ１を経過すると（送信開始から６０秒経過すると）、返信メッセージを受信する受信状態に切り替わる。

一方、最初に受信を行う第２の通信装置では、リアルタイムに復調を行わず、受信開始時点からｔ（ｔ＜４８）秒経過するまでの受信期間Ｒ２中に受信データを受信してメモリに貯め込んだ後、受信期間Ｒ２が経過した地点から一括して受信データの復調処理を開始する。

復調が完了すると第２の通信装置は復調結果（アルファベットと数字を組み合わせた往信メッセージ）をディスプレイに表示したのち、受信開始から１分（＝６０秒）経過する時点まで待機する。受信開始から１分経過後、第２の通信装置は、受信状態から送信状態に切り替わる。以下、表示開始から送信開始時点までを受信待機期間Ｗ３という。受信待機期間Ｗ３は最大（６０−ｔ）秒間になる。第２の通信装置の操作者は、受信待機期間Ｗ３において装置のディスプレイに表示された復調結果（往信メッセージ）を目視確認したのち、往信メッセージに対する返信メッセージを第２の通信装置の入力装置（キーボード等）に入力する。送信状態に切り替わった第２の通信装置は、受信待機期間Ｗ３に入力された返信メッセージを次の０〜４８秒の送信期間Ｒ１で送信する。

本通信システム１では、受信期間Ｒ２の時間設定に特徴がある。以下、説明する。図３（ａ）に示す従来における受信期間Ｒ１は、条件によっては冗長となる時間長（４８秒）に固定的に設定されている。これに対して、本通信システム１における受信期間Ｒ２は、受信信号ＲｒのＳＮＲが十分高い場合に誤り訂正が可能な最小限のデータ数である３８シンボル（＝６３−２５）を受信したと想定される時間長に設定されており、受信期間Ｒ２では、従来における受信期間Ｒ１の冗長性が排除されている。これにより、本通信システム１における受信期間Ｒ２の時間長は、冗長性を排除した分だけ、従来における受信期間Ｒ１の時間長より短くなっている。

一方、第１の通信装置と第２の通信装置との間で、送信状態／受信状態を切り替えるタイミング（受信期間Ｗ３が終了するタイミング）は、両装置の間で通信が開始されてから６０秒後であって、このタイミングはＪＴ６５通信プロトコルで規定されているために変動させることができない。したがって、受信操作を行っている通信装置１における一連の処理（受信／復調／復号／表示／返信メッセージ入力待ち）に費やすことができる時間長は６０秒であって、もし返信メッセージの入力が遅れると、遅れた分の返信メッセージが欠けた状態で送信信号Ｒｔが生成されてしまう。そのような条件下で本通信システム１では、受信処理に費やす受信期間Ｒ２の冗長性を排除してその時間長を可及的に短くしている。これにより、図３（ａ）と図３（ｂ）との比較により明らかなように、受信期間Ｒ２の時間長を短くした分だけ、第２の通信装置の操作者が、往信メッセージに対する返信メッセージを通信装置１の入力装置（キーボード等）に入力することができる受信待機期間Ｗ３の時間長を長くすることができて、その操作性が向上する。

制御部を含めて全ての構成が無線機の装置内に格納された通信装置の構成では、無線機に搭載されているＣＰＵの演算能力が比較的低く復調処理に時間がかかるため、上述した時間的余裕に起因する操作性の向上効果はさらに顕著なものになる。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々適宜に変更可能である。

１ 通信システム
２ 送信装置
３ 受信装置
４ 入力器
５ ２進変換器
６ ビット分割器
７ ＲＳ符号器
８ インターリーバー
９ グレイ符号器
１０ 同期信号生成器
１０ａ ＰＮ符号器
１０ｂ 合成器
１１ ６５値ＦＳＫ変調器
１２ 送信器
１３ 受信器
１４ ６５値ＦＳＫ復調器
１６ グレイ復号器
１７ デインターリーバー
１８ ＲＳ復号器
１９ ビット分割器
２０ キャラクタ変換器
２１ 出力器
Ａ 伝送路
Ｒｔ 送信信号
Ｒｒ 受信信号
Ｓ シンボル
Ｄ１ 復調／復号期間
Ｒ１、Ｒ２ 受信期間
Ｔ１ 送信期間
Ｗ１ 送信待機期間
Ｗ２、Ｗ３ 受信待機期間

Claims (13)

1. ＪＴ６５通信プロトコルに基づいて６５値ＦＳＫ変調されて送信された送信信号を受信して復調する受信方法であって、
   前記送信信号を受信して受信信号を生成する受信ステップと、
   ＪＴ６５通信プロトコルで規定された通信データの全てを受信する期間よりも短い予め設定された受信期間が終了した時点において、前記受信信号を復調して復調データを生成する復調ステップと、
   前記復調データの符号誤りを訂正する訂正ステップと、
   符号誤り訂正後の復調データに符号誤りが残存するか否かを判断する誤り残存判断ステップと、
   前記誤り残存判断ステップで、前記符号誤り訂正後の復調データに符号誤りが残存しないと判断されると、前記符号誤り訂正後の復調データをメッセージ復号して出力する出力ステップと、
   前記受信ステップで受信した前記受信信号がＪＴ６５通信プロトコルで規定された通信データを全て含むか否かを判断する受信信号判断ステップと、
   前記受信信号判断ステップにおいて前記受信信号が前記通信データを全て含まないと判断され、かつ前記誤り残存判断ステップにおいて前記符号誤り訂正後の復調データに誤りが残存すると判断されたことを確認すると、前記出力ステップによるメッセージ復号処理を実行することなく、前記受信期間の時間長を再設定したうえで前記復調ステップに戻る受信期間長再設定ステップと、
   を含むことを特徴とする受信方法。
2. 前記受信期間長再設定ステップでは、前記受信信号の復調、復号処理を実行するＣＰＵの能力に応じた時間長で前記受信期間を再設定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の受信方法。
3. 前記受信期間長再設定ステップでは、受信信号のＳＮＲに応じて、前記受信期間の時間長を再設定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の受信方法。
4. 前記受信信号判断ステップで、前記受信信号は前記通信データを全て含まないと判断されると不足するデータとして任意のデータ値を前記復調データに補完し、前記受信信号は前記通信データを全て含むと判断されると前記復調データの補完を行わない補完ステップを、
   さらに含み、
   前記訂正ステップは、前記補完ステップを経た前記復調データの符号誤りを訂正する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の受信方法。
5. 前記受信信号判断ステップにおいて前記受信信号が前記通信データを全て含むと判断し、かつ前記誤り残存判断ステップにおいて前記符号誤り訂正後の復調データに誤りが残存すると判断すると、前記出力ステップによるメッセージ復号処理を実行することなく処理を終了する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の受信方法。
6. 前記復調ステップでは、前記受信期間を、前記訂正ステップにおける前記復調データの符号誤り訂正が所望の精度で実施可能となる最小データ量を含んだ前記受信信号を受信可能な時間長に設定する、
   
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の受信方法。
7. ＪＴ６５通信プロトコルに基づいて６５値ＦＳＫ変調されて送信された送信信号を受信して復調する受信装置であって、
   前記送信信号を受信して受信信号を生成する受信手段と、
   ＪＴ６５通信プロトコルで規定された通信データの全てを受信する期間よりも短い予め設定された受信期間が終了した時点において、前記受信信号を復調して復調データを生成する復調手段と、
   前記復調データの符号誤りを訂正する訂正手段と、
   符号誤り訂正後の復調データに符号誤りが残存するか否かを判断する誤り残存判断手段と、
   前記誤り残存判断手段で、前記符号誤り訂正後の復調データに符号誤りが残存しないと判断されると、前記符号誤り訂正後の復調データをメッセージ復号して出力する出力手段と、
   前記受信手段で受信した前記受信信号がＪＴ６５通信プロトコルで規定された通信データを全て含むか否かを判断する受信信号判断手段と、
   前記受信信号判断手段において前記受信信号が前記通信データを全て含まないと判断され、かつ前記誤り残存判断手段において前記符号誤り訂正後の復調データに誤りが残存すると判断されたことを確認すると、前記出力手段によるメッセージ復号処理を実行することなく、前記受信期間の時間長を再設定したうえで前記復調手段による前記復調データの生成操作を再実行させる受信期間長再設定手段と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
8. 前記受信期間長再設定手段は、前記受信信号の復調、復号処理を実行するＣＰＵの能力に応じた時間長で前記受信期間を再設定する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の受信装置。
9. 前記受信期間長再設定手段は、受信信号のＳＮＲに応じて、前記受信期間の時間長を再設定する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の受信装置。
10. 前記受信信号判断手段で、前記受信信号は前記通信データを全て含まないと判断されると不足するデータとして任意のデータ値を前記復調データに補完し、前記受信信号は前記通信データを全て含むと判断されると前記復調データの補完を行わない補完手段と、
    をさらに備え、
    前記訂正手段は、前記補完手段から出力された前記復調データの符号誤りを訂正する、
    ことを特徴とする請求項７に記載の受信装置。
11. 前記受信信号判断手段において前記受信信号が前記通信データを全て含むと判断し、かつ前記誤り残存判断手段において前記符号誤り訂正後の復調データに誤りが残存すると判断すると、前記出力手段によるメッセージ復号処理を実行することなく処理を終了する、
    ことを特徴とする請求項７に記載の受信装置。
12. 前記復調手段は、前記受信期間を、前記訂正手段における前記復調データの符号誤り訂正が所望の精度で実施可能となる最小データ量を含んだ前記受信信号を受信可能な時間長に設定する、
    ことを特徴とする請求項７ないし１１のいずれかに記載の受信装置。
13. ＪＴ６５通信プロトコルに基づいて複数のシンボルを６５値ＦＳＫ変調して送信する送信装置と、前記送信装置が送信する送信信号を受信して復調する受信装置とを備える通信システムであって、
    前記受信装置として、請求項７ないし１２のいずれかに記載の受信装置を備える、
    ことを特徴とする通信システム。

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