JPH01221034A - ディジタル無線結合におけるフェージングの検出方法及び該方法を使用する受信ライン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、デジタル無線結合に影響を与えるフェージン
グの検出方法及び該方法を使用する受信ラインに係る。

本発明方法は、誤り訂正コードの使用によって、無線結
合に影響を与える故意または不測の妨害パルスに起因す
る支障を修正し得る。より詳細には本発明は、妨害を直
ちに検出し、これらの妨害によってデジタルストリーム
に発生したエラーパケットの所在を検出し得る。

一般に、妨害の活動期間中は結合が遮断されると考えら
れる。このとき、伝送デジタルストリームの処にはエラ
ーパケットが存在する。このような妨害を阻止する特に
有効な防御方法は、誤り訂正コード及び飛び越し走査の
使用である。デジタルストリーム中のエラーパケットの
所在を検出することができるならばコード化システムの
性能が更に向上する。このような情報を受信した復号器
はランダム誤りを訂正することなく局在フェージングを
復旧させることができ、性能はさらに向上する。

従って問題は、妨害に起因するフェージングの所在を検
出する方法を開発することである。これが本発明の目的
を成す。

この問題を解決するための現在公知の方法では、受信器
において処理可能な外部情報、例えば自動利得制御電圧
即ちＣＡＧと再生以前の復調器の出力の「目」のレベル
とをディジタルストリームに挿入する。妨害が活動中の
とき、受信エネルギは極めて大きい（一般に妨害のパワ
ーは有効信号のパワーより優勢である）が「目」のレベ
ルは極めて低い。

その理由は、妨害に起因するノイズによって信号が隠蔽
されるからである。　ＣＡＧ電圧のレベルとｒ目」のレ
ベルとの比較によって妨害の存在を検出できる。

この解決方法の重大な欠点は、応答時間にある。

ＣＡＧ電圧がループ電圧であり、この電圧の積分を行な
うので、妨害の存在の検出までに数ミリ秒、ときには数
１０ミリ秒の遅延が伴う、この間は妨害の影響を有効に
阻止できないので圧縮できないエラーパケットがストリ
ーム中に残存する。

本発明の目的は上記のごとき欠点を是正することである
。

このために本発明は、ディジタル無線結合におけるフェ
ージングの検出方法を提供する９本発明方法は、信号送
信段階で信号の変調以前にオーバーラツプ率の小さい誤
り訂正コードによって該信号をコード化する処理を含む
０本発明方法の特徴は、信号受信段階で信号の復調及び
復号後に、フェージング情報を得るために前記復号の容
量超過情報を発生し該容量超過情報を積分すること、及
び、使用されるコードが、 −復号容量の超過が生じる確率（Ｐｄ）が小さい、−妨
害存在下に非超過が生じる確率（Ｐｎｄ）が小さい、 一該コードの冗長性（ｒ）が小さい、 −該コードのオーバーラツプ率（Ｒｈｏ）が小さい、等
の特性をもつことである。

従って本発明は、オーバーラツプ率の小さい誤り訂正コ
ードによって復調ディジタルストリームを直接検査する
ことによって妨害を検出する。この解決方法の重要な利
点は、妨害出現と同時に妨害を直ちに検出できることで
ある。更に、完全にディジタルなこの解決方法は廉価で
信頼性が特に高い。

より詳細には本発明方法は、超過情報を積分するために
最大値ｑの可逆カウントを実行する。

その理由は、受信コードワードが多くの誤りを含むこと
によって別の送信ワードに近似し、その結果、復号器が
間違った復号を実行することがあり得るからである。

使用されるコードはＢＣＨコードが有利である。

復号の容量超過情報を発生するために、再生ワードの「
シンドローム」の計算を実行する。

好適具体例においては、Ｂｅ１１（２５５，２１５，５
）コードを使用する。ｑは３に等しい値でありオーバー
ラツプ率は≦１０−２である。

本発明方法を使用する受信ラインは好ましくは、復調器
と復号器と再生ワードのシンドロームの第１計算回路と
アップダウンカウンタとオアゲートと位相リセット回路
とを含み、復号器の出力信号が位相リセット回路にも供
給される。

復号器は、第２シンドローム計算回路とアルゴリズム計
算回路と訂正回路とを順次に含み、再生ワードのシンド
ロームの第１計算回路が、本来の計算回路と、シンドロ
ームを零に比較し全部のシンドロームが零でないときに
非零信号を送出する比較回路とを含む。

添付図面に示す非限定具体例に基づく以下の記載より本
発明の特徴及び利点がより十分に理解されよう。

以下の記載では特にＢＣＨコードの場合を考察する。か
かるコードを使用する場合、復号演算は、使用されるコ
ードの従来のアルゴリズムを用いて行なわれる。復号さ
れ必要に応じて訂正された後に再生されたワードが間遠
−いなく該コードに所属するかことを検証するために再
生ワードを検査する。ＢＣＨコードにおいては、再生ワ
ードの「シンドローム」と指体される係数を使用する。

ワードが−間違いなく該コードに所属するときはシンド
ロームがすべて零になる。

Ｇ、　Ｃ，ＣＬＡＲＫ及びＪ、　Ｂ、　Ｃ＾ＩＮの著作
ｒＥｒｒｏｒ　ｃｏｒ−ｒｅｃＬｉｏｎ　　ｃｏｄｉｎ
ｇ　　ａｎｄ　　ｄｉｇｉｔａｌ　　ｃｏｍｍｕｎｉａ
ｃｔｉｏｎｓ」（Ｐｌｅｎｕｍ　Ｐｒｅｓｓ刊、Ｎｅｗ
−Ｙｏｒｋ、１８８〜２０８ページ）には、Ｂ、Ｃ，ｌ
Ｉ　、　（Ｂｏｓｅ−Ｃｈａｎｄｈｕｒｉ−Ｈｏｃｑｕ
ｅｎｇｈｅｍ）コードの復号アルゴリズム特にコードの
ワードのシンドロームの計算が記載されている。

第１図に概略図で示す送信ラインは、 −伝送すべき情報のソース１０と、 −符号器１１と、 一変調器１２と、 一コードされた変調信号Ｓを送信し得る送信アンテナ１
３とを順次に含む。

第２図に概略図で示す受信ラインは、 −変調信号Ｓと任意に妨害によって発信された信号Ｂと
を受信する受信アンテナ９と、 −復調器１４と、 一復号器１５と、 一再生ワードのシンドロームの第１計算回路１６と、−
アップダウンカウンタ１７と、 一オアゲート１８と、 一位相すセッＩ・回路１９と、 −かかる受信ラインに常用の種々の回路２ｏとを含む。

復号器の出力信号Ｓｏは位相リセット回路１９にも供給
される。

前述のごとく、復号器１５における復号演算は使用され
るコードの従来のアルゴリズムを用いて行なわれる。復
号され必要に応じて訂正された後に再生されたワードを
検査してコードに所属するか（妨害無）または所属しな
いか（妨害有）を検証する。

このためには、再生ワードの「シンドローム」を回路１
６で再計算するだけでよい、これらシンドロームがすべ
て零ならばワードはコードに所属する。

そうでないときは容量超過情報が発生する。

この情報は、最大値ｑのアップダウンカウンタ１７に送
られる。該カウンタの出力はオアゲート１８に供給され
、該オアゲートはカウンタ１７の出力が零でないときに
論理「１」を発生する。該信号は復号ワードによって位
相リセットされ、該復号ワードと共に受信ラインの残り
の部分に与えられフェージング情報として使用される。

復号器１５、第１シンドローム計算回路１６、アップダ
ウンカウンタ１７及びオアゲート１８の接続が第３図に
より詳細に示されている。

復号器１５は、 一第２シンドローム計算回路２１と、 −アルゴリズム計算回路例えばＢｅｒｌｅｋａｍｐ回路
２２と、 一訂正回路２３とを順次に含む。

再生ワードのシンドロームの第１計算回路１６は、−本
来の計算回路２４と、 一シンドロームを零と比較し全部のシンドロームが零で
ないときに非零信号を送出する比較回路２５とを順次に
含む。

従って、復号器の入力に信号チャネルＳとクロックチャ
ネル１１とが存在する。シンドローム計算回路２１．２
４の各々からＬ個のｐビットワードが得られる。復号器
１５の出力で訂正ワードが得られ、オアゲートの出力で
フェージング情報が得られる。

本発明方法は、オーバーラツプ率の低い内部コードの使
用に基づく、該コードの復号アルゴリズムは、復号操作
が成功した力枢誤り訂正及びコードワード再生が行なわ
れたか）または復号操作が失敗に帰着したか（コードに
所属しないワードが再生されたか）を判断し得る。

２進コード（ｎ、に、ｔ）で ｎ：コードワード当たりのビット数、 ｋ：コードワード当たりの情報ビット数、ｔ：各ワード
のｎビット中の訂正可能誤り数とすると、妨害の影響を
受けない正常結合の場合、誤り率は安全値例えば１０−
５よりもよい、ｎビット中にＬ以上の誤りが存在する確
率が任意に小さくなるようにコード（ｎ、に、ｔ）の値
を選択する。正常結合においては復号器の超過は決して
生じない。

チャネルの誤り確率をＰｅで示すと、容量超過の確率Ｐ
ｄは、 （（ｎ、ｊ）は二項係数＝　ｎｉ／ｊ！（ｎ　−ｊ）！
を示す〕で示される。

パルス妨害が発生したと想定すると、妨害活動期間中は
ラインの誤り率が顕著に増加する。　ｎ、ｋ。

ｔの値は、復号器の訂正容量の超過が常に生じるように
選択されている。アルゴリズムは容量超過を認識し飽和
情報を送出する。該情報が受信ラインの残りの□素子に
よってフェージング情報として使用され得る。

復号器の容量超過が生じない確率Ｐｎｄを任意に小さく
することができる。妨害によってパルス中に生じた誤り
率をｐｂとすると、確率Ｐｎｄは、で示される。

受信ワードが多数の誤りを含むことによって送信ワード
とは異なるワードに近似し、その結果復号器が誤った復
号を行なうこと即ち誤り訂正を間違って実行しコードの
別のワードを再生することも当然あり得る。従ってオー
バーラツプ率が極めて小さいコードを使用しかかる事態
が発生する確率を十分に小さくすることが必要である。

コードのオーバーラツプ率Ｒｈｏは、ｎビットワードの
総数に対するｎビットワードの訂正可能な数の比である
。コード（ｎ、に、ｔ）に関しては式、−ｎ Ｒｈｏ＝２　　（１＋（ｎ、１）＋（ｎ、２）＋、　、
　、　、　（ｎ、ｔ））で示される。

これは、任意のｎビットワードがコードのエレメントで
あるためまたは最大を位のコードのワードとは異なるワ
ードであるための確率を示す。

Ｒｈｏが十分に小さくないときは、妨害されたコードワ
ードが訂正可能ワードとして認識され、そのワードの間
違った復号が行なわれることもあり得る。これを回避す
るために、容量超過情報を例えばレベルｑで飽和する最
大値ｑのカウンタに導入することによって精分する。フ
ェージング情報はカウンタの全部の出力のオアによって
得られる。

シ 従って、間違った復号が発生する確率は（Ｒｈｏ）にな
り、この値が十分に小さくなるようにｑを選択するだけ
でよい。

従って可能な最適動作を得るためには、本発明のコード
が以下の特性をもつことが必要である。

−オーバーラツプ率Ｒｈｏが小さい。

−ｎ Ｒｈｏ　＝２　　（１＋（ｎ、１）＋（ｎ、２）＋、　
、　、　、　（ｎ、ｔ））例えば、ＢＣＨ（２５５，２
０７，６）コードの場合、Ｒｈｏは１０−’の近似値で
ある。これは、妨害の存在下に１０００個に１個の割合
でワードの復号が正しいと判断され間違った復号が生じ
ることを示す、ＢＣＩ＋コードのオーバーラツプ率は所
与の冗長度でｎに伴って急激に減少する。例えばＢＣＨ
（１０２３，９４３，８＞コードは１．０８の冗長度に
対しｉｏ−’のオーダのオーバーラツプ率をもつ。この
ようにオーバーラツプ率の小さいコードにおいては、２
つの間違った復号が連続して発生することは実際にはあ
り得ない。

−結合に妨害が存在しないときは復号器の超過が生じて
はならない、正常状態のラインの誤り率をＰｅとすると
、復号容量の超過が生じる確率Ｐｄを任意に小さくでき
ることが必要である。

例えばε＝　ｔｏ−’ 一活動期間中の誤り率Ｐｄの原因となる妨害の存在下で
はコードの超過が常に生じていなければならない。

ｐｎｄ＝妨害存在下の超過が生じない確率−最後に、結
合の機能に不利にならないようにコードの冗長性「が小
さくなければならない。

ｒ＝ｎ／に４）（例えばｒ＜１．１）。

既存のコードはこの条件を充足させる。

例えば以下の値を想定する。

Ｐｅ＝１０−’ Ｐｂ＝１０−２ ε＝　１０−’ ＢＣＨ（２５５，２１５，５）コード：Ｐｄ＝３．１０
−”Ｐｎｄ＝３．８に１Ｏ−７ Ｒｈｏ＝１０−２ カウンタのサイズ：ｑ−３ （Ｒｈｏ）’＜　ｅ　＝　１０−’。

本発明方法の実施例においては、 一信号伝送速度：２，３４０Ｍビット／秒（例えばマイ
クロ波中継回線）、 −ＢＣｌｌ（２５５，２１５）コード、−モジュール信
号の伝送速度ニ ー妨害（Ｂ）：５ミリ秒のパルス。

この結果、１３８７５ビツトのフェージングが生じると
１３８７５／２５５　＝　５５ワードのフェージングが
生じる。

−例えば最大値３のダウンカウンタを使用する。

第４Δ図、第４Ｂ図、第４Ｃ図及び第４Ｄ図は第２図及
び第３図に示す受信ラインの種々の点に出現する４つの
信号の概略図である。

信号Ｂは妨害の存在（時点ｔ１とｔ２との間の高レベル
ｈ）または非存在（低レベルｂ）を概略的に示す。

信号Ｓ１は容量超過情報（高レベルｈ）または容量非超
過情報（低レベルｂ）を示す。

信号Ｓ２は最大値３のカウンタの出力に対応する。

信号Ｓ３はフェージング情報（高レベルｈ）または非フ
ェージング情報（低レベルｂ）を示す。

この図において、時間を示す横軸上の矩形は伝送された
コードワードに対応する。

妨害によって発生した信号Ｂが存在すると、容量超過情
報Ｓ１が発生するが、信号Ｂの存在が維持されていると
きに信号Ｓ１が零になると間違った復号３０が生じる。

アップダウンカウンタ１７の出力に信号Ｓ２が発生しオ
アゲート１８の出力に信号Ｓ３が発生する。信号Ｓ３は
間違った復号３０が訂正された信号である。

位相リセット回路１９によって、送信ビットワードに対
する信号の位相リセットが行なわれる。

本発明を好適具体例に基づいて上記に説明した。

本発明の範囲内で構成素子を等価の素子で代替し得るこ
とは理解されよう。

また、ＢＣＩＩコード以外のコードを使用することが可
能であることも理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を使用する送信ラインの概略図、第
２図は本発明方法を使用する受信ラインの概略図、第３
図は第２図の受信ラインの複数回路の詳細図、第４図は
本発明方法の動作を示す複数の信号の概略図である。 ９・・・・・・アンテナ、１０・・・・・・情報ソース
、１１・・・・・・符号器、１２・・・・・・変調器、
１３・・・・・・アンテナ、１４・・・・・・復調器、
１５・・・・・・復号器、１６・・・・・・第１シンド
ローム計算回路、１フ・・・・・・アップダウンカウン
タ、１８・・・・・・オアゲート、１９・・・・・・位
相リセット回路、２１・・・・・・第２シンドローム計
算回路、２２・・・・・・アルゴリズム計算回路、２３
・・・・・・訂正回路、２４・・・・・・計算回路、２
５・・・・・・比較回路。 代理人弁理士　船　　山　　　武

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）信号送信段階で信号の変調以前にオーバーラップ
   率の小さい誤り訂正コードによって該信号をコード化す
   る処理を含むディジタル無線結合におけるフェージング
   の検出方法であって、信号受信段階で信号の復調及び復
   号後に、フェージング情報を得るために前記復号の容量
   超過情報を発生し該容量超過情報を積分すること、及び
   、使用されるコードが、 −復号容量の超過が生じる確率（Ｐｄ）が小さい、−妨
   害存在下に非超過が生じる確率（Ｐｎｄ）が小さい、 −該コードの冗長性（ｒ）が小さい、 −該コードのオーバーラップ率（Ｒｈｏ）が小さい、等
   の特性をもつことを特徴とするフェージング検出方法。
2. （２）超過情報を積分するために最大値ｑの可逆カウン
   トを実行することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. （３）コードが１０＾−＾２以下のオーバーラップ率を
   もつことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. （４）復号容量の超過が生じる確率が１０＾−＾６未満
   であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項
   に記載の方法。
5. （５）妨害存在下に非超過が生じる確率が１０＾−＾６
   未満であることを特徴とする請求項１から４のいずれか
   一項に記載の方法。
6. （６）コードが１．１未満の冗長性をもつことを特徴と
   する請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. （７）使用されるコードがＢＣＨコードであり、復号の
   容量超過情報を発生するために再生ワードのシンドロー
   ムの計算を実行することを特徴とする請求項１から６の
   いずれか一項に記載の方法。
8. （８）使用されるコードがＢＣＨ（２５５，２１５，５
   ）コードであり、ｑが３に等しい値であることを特徴と
   する請求項７に記載の方法。
9. （９）復調器と復号器と第１シンドローム計算回路とア
   ップダウンカウンタとオアゲートと位相リセット回路と
   を含み、復号器の出力信号Ｓ＿ｏが位相リセット回路に
   も供給されることを特徴とする請求項１から８のいずれ
   か一項の方法を実施する受信ライン。
10. （１０）復号器が、第２シンドローム計算回路とアルゴ
    リズム計算回路と訂正回路とを順次に含み、第１シンド
    ローム計算回路が、本来の計算回路と、シンドロームを
    零に比較し全部のシンドロームが零でないときに非零信
    号を送出する比較回路とを含むことを特徴とする請求項
    ９に記載の受信ライン。