JPH04290316A - ビット誤り低減方式 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無線回線を介して所定
のフレーム構成でディジタルデータを授受する通信シス
テムにおいて、受信データのビット誤り率を低減するビ
ット誤り低減方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】衛星回線その他の無線回線を介してディ
ジタルデータを授受する通信システムでは、無線回線に
おけるフェージングその他の伝搬状態の変動に伴って生
じるビット誤りを訂正して伝送品質を向上させるために
、ランダムビット誤りに対して高い確度で訂正を行うこ
とができる誤り訂正符号が用いられる。

【０００３】図８は、従来のディジタルデータ通信シス
テムの構成例を示す図である。図において、送信装置８
１と受信装置８２とは、無線回線を介して対向して配置
される。送信装置８１では、送信データは、これに所定
の誤り訂正符号の符号化処理を施すＦＥＣ（Ｆｏｒｗａ
ｒｄ　Ｅｒｒｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ）　符号化部
８３を介して、所定のフレームを構成するフレーム生成
部８４に与えられる。その出力に得られる各フレームは
、これらを所定の変調方式で上述の無線回線に送出する
変調器８５に与えられる。

【０００４】受信装置８２では、無線回線は上述の各フ
レームを含むビット列を復調出力として得る復調器８６
に接続され、そのビット列は上述の各フレームに対応し
たフレーム同期をとるフレーム同期制御部８７に与えら
れる。フレーム同期制御部８７から出力される各フレー
ムのデータは、送信装置８１のＦＥＣ符号化部８３の符
号化処理に対応した復号化処理を行うＦＥＣ復号化部８
８を介して、受信データとして出力される。

【０００５】このような構成のディジタル通信システム
では、無線回線を介して授受される各フレームは、その
先頭にフレーム同期検出に用いられるユニークワード（
以下、「ＵＷ」という。）が配置された所定長のフレー
ムで構成される（図９■）。また、フレーム同期制御部
８７は、無線回線の伝搬状態の変動に伴い復調器８６で
再生される搬送波あるいはクロックにサイクルスキップ
が生じる（図９■）と、同期状態が保持されないために
その発生タイミング以降の受信ビット（図９■）を正常
に出力できないが、次のフレームのＵＷがその特有のビ
ットパターンとの相関をとることにより検出される（図
９■）と再び同期状態となり、正常な内容のフレームを
出力する（図９■）。すなわち、再生された搬送波ある
いはクロックにサイクルスキップが生じても、次のフレ
ームのＵＷが確実に検出できる場合には、ビット誤りが
次のフレームに波及することはない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のディジタル通信システムでは、上述のようにサイ
クルスキップが発生しても、次フレームのＵＷが検出で
きる場合にはビット誤りは単一のフレーム内にのみ発生
するが、そのサイクルスキップによってＦＥＣの訂正能
力以上のビット誤りが生じるために、ＦＥＣ復号化部８
８は正常に復号化できず、正常に受信されたビットを含
む１フレーム長にわたるバースト状のビット誤りが生じ
た。

【０００７】このようなビット誤り率の劣化を回避する
方法としては、単位フレームに含まれるデータ量（ビッ
ト数）を少なくしてフレーム長を縮める方法もあるが、
このような方法はＵＷ長が一定である限り伝送効率が低
下するので適用できなかった。また、ＵＷ長を短縮する
と、フレーム同期制御部８７ではビットパターンの相関
をとることによりＵＷを検出するので、その検出誤り確
率が大きくなってビット誤り率が劣化した。

【０００８】本発明は、無線回線の変調方式に対応して
その伝送効率を低下させずに、受信時に再生される搬送
波・クロックのサイクルスキップによるバースト誤りを
低減できるビット誤り低減方式を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理ブ
ロック図である。本発明は、誤り訂正符号を用いて送信
データを符号化し、連続した所定数のビット単位に同期
用符号を付加したフレームを構成して多値伝送を行う変
調方式により無線回線に送信する送信部１１と、無線回
線から受信されて復調されたビット列にフレームおよび
符号化に対応したフレーム同期および復号化の処理を行
い、受信データを得る受信部１３とを備えたディジタル
データ通信システムにおいて、送信部１１には、複数の
連続したフレームをまとめてインタリーブブロックを構
成し、インタリーブブロック内で多値伝送の伝送単位と
なる連続ビット単位にビット配列を入れ替え、変調方式
の変調信号を与えるインタリーブ処理手段１５を備え、
受信部１３には、復調されたビット列からインタリーブ
ブロックを抽出し、ビット配列を復元して処理の被処理
データを得るデインタリーブ処理手段１７を備えたこと
を特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明は、インタリーブ処理手段１５が、複数
の連続したフレームをまとめてインタリーブブロックを
構成し、そのインタリーブブロック内で変調方式による
多値伝送の伝送単位となる連続ビット単位にビット配列
を入れ替えて変調信号を与える。デインタリーブ処理手
段１７は、無線回線から受信されて復調されたビット列
のビット配列をインタリーブブロック毎に復元し、フレ
ーム同期および復号化の被処理データを得る。

【００１１】このような受信動作の過程では、無線回線
における伝搬状態の変動その他に伴い受信部１３で再生
される搬送波あるいはクロックにサイクルスキップが発
生し、フレーム内に誤り訂正符号の復号化可能な最大誤
りビット数以上のバースト誤りが生じても、その誤りビ
ットは、デインタリーブ処理手段１７によるビット配列
の復元処理によりインタリーブブロック内の各フレーム
に拡散される。このようにして各フレームに配置される
誤りビットの数は、インタリーブブロックを構成するフ
レームの数をフレーム長に応じて大きく設定して、誤り
訂正符号の復号化可能な最大誤りビット数より小さくす
ることができる。

【００１２】したがって、各フレームの復号化処理では
、誤りビットが訂正されて正常なデータが得られるので
、ビット誤り率の劣化を低減することができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図２は、本発明の一実施例を示す図
である。図において、図８に示すものとその構成および
機能が同じものについては、同じ参照番号を付与して表
し、ここではその説明を省略する。

【００１４】本発明の特徴とする構成は、本実施例では
、送信装置８１のＦＥＣ符号化部８３とフレーム生成部
８４との間にインタリーブ処理部２１を設け、受信装置
８２の復調器８６とＦＥＣ復号化部８８との間に、フレ
ーム同期制御部８７に代わり同期制御を行う同期制御部
２２と、その同期制御の下に上述のインタリーブ処理部
２１と逆の処理を行うデインタリーブ処理部２３とを備
えた点にある。

【００１５】なお、本実施例と図１に示すブロック図と
の対応関係については、ＦＥＣ符号化部８３、フレーム
生成部８４および変調器８５は送信部１１に対応し、復
調器８６およびＦＥＣ復号化部８８を含む受信装置８２
は受信部１３に対応し、インタリーブ処理部２１はイン
タリーブ処理手段１５に対応し、同期制御部２２および
デインタリーブ処理部２３はデインタリーブ処理手段１
７に対応する。

【００１６】図３は、フレーム間インタリーブ処理の一
例を示す図である。図４は、インタリーブブロックの構
成例を示す図である。図５は、フレーム間デインタリー
ブ処理の一例を示す図である。以下、図２〜図５を参照
して、本実施例の動作について説明する。送信装置８１
のインタリーブ処理部２１では、図３に示すように、連
続した所定数（＝Ｎ）のフレーム（以下、「インタリー
ブブロック」という。）毎に送信されるデータの内容を
保持する２つのメモリ３１１　、３１２　を備える。こ
こに、各フレームは、図４に示すように、その先頭に配
置されたＵＷと所定数（＝Ｂ）のシンボルとから構成さ
れる。シンボルとは、変調器８５の変調方式の伝送単位
となる数の連続したビット列を示し、例えば、変調方式
が４相ＰＳＫの場合には連続した２ビット（ダイビット
）となり、８相ＰＳＫの場合には連続した３ビット（ト
リビット）となる。

【００１７】このようなインタリーブ処理部２１では、
ＦＥＣ符号化部８３によって符号化処理が施された送信
データを、例えば、図３に点線で示すように、一方のメ
モリ３１１（３１２）の列アドレスに応じてシンボル毎
に順次書き込む。さらに、インタリーブ処理部２１では
、このような書き込み動作と並行して、図３に実線で示
すように、他方のメモリ３１２（３１１）に先行するイ
ンタリーブブロックの送信時に同様にして書き込まれた
データをその行アドレスに応じて順次読み出してフレー
ム生成部８４に与える。インタリーブ処理部２１は、各
インタリーブブロックの周期毎に２つのメモリ３１１　
、３１２　を交互に切替えながら、上述の並行した書き
込み動作および読み出し動作を行う。

【００１８】インタリーブ処理部２１は、このような所
定のアルゴリズムに基づき各インタリーブブロックに含
まれる複数のフレーム相互間でビット配列をシンボル単
位で入れ替え（以下、このような処理を「フレーム間イ
ンタリーブ処理」という。）（図４■、■、…）、その
出力をフレーム生成部８４に与える。受信装置８２では
、同期制御部２２は、復調器８６が出力するシンボル（
ビット）列に対して所定のＵＷのビットパターンとの相
関をとることによりフレーム同期をとり、さらに各イン
タリーブブロックの先頭を検出する。

【００１９】デインタリーブ処理部２３は、送信装置８
１のインタリーブ処理部２１と同じ構成の２つのメモリ
５１１　、５１２　を備え、同期制御部２２の同期制御
の下に、図５に実線で示すようにフレーム毎に、復調器
８６から出力されるシンボル（ビット）を一方のメモリ
５１１（５１２）にその行アドレスに応じて順次書き込
む。さらに、デインタリーブ処理部２３は、このような
書き込み動作と並行して、図５に点線で示すように、他
方のメモリ５１２（５１１）に先行するインタリーブブ
ロックの受信時に同様にして書き込まれたデータをその
列アドレスに応じて順次読み出し（以下、このような処
理を「フレーム間デインタリーブ処理」という。）、Ｆ
ＥＣ復号化部８８に与える。

【００２０】このようにしてＦＥＣ復号化部８８に与え
られるシンボル（ビット）列は、送信装置８１のＦＥＣ
符号化部８３の出力と同じ順序に戻るので、ＦＥＣ復号
化部８８は従来と同様に復号化処理を行い、受信データ
を出力することができる。また、復調器８６で再生され
た搬送波あるいはクロックにサイクルスキップが発生し
た場合には、図４に示すように、従来と同様にその発生
タイミング以降に受信されるシンボル（ビット）にバー
スト状のビット誤りを生じるが、これらの誤りビットは
フレーム間デインタリーブ処理によりインタリーブブロ
ック内の複数のフレームに分散して配置される。このよ
うにして各フレームはフレーム間デインタリーブ処理に
より誤りビットを含むことになるが、その誤りビットの
数は、インタリーブブロックを構成するフレームの数を
フレーム長に応じて大きく設定して、ＦＥＣ復号化部８
８が復号化可能な最大誤りビット数より小さくすること
ができるので、復号化過程における誤り訂正処理によっ
て正常なシンボル（ビット）として受信され、従来例に
比べてビット誤り率が改善される。

【００２１】以下、このようにして改善されるビット誤
り率を定量的に検討する。従来例において、ＦＥＣ復号
化部８８を介して得られる受信データのビット誤り率（
以下、「総合ＢＥＲ」という。）ＰＢＥＲＣは、ＰＢＥ
ＲＣ＝（１−ＰＦＣＳ）・ＰＦＥＣ＋０．５・ＰＦＣＳ
　　　　・・・（１） の式で与えられる。ここにＰＦＣＳ　は１フレーム内で
サイクルスキップが発生する確率を示し、ＰＦＥＣ　は
サイクルスキップが発生しない場合にＦＥＣ復号化処理
部８８を介して得られる受信データのビット誤り率（Ｂ
ＥＲ）を示し、係数「　０．５」はサイクルスキップが
発生したフレームのビット誤り率の仮定値を示す。

【００２２】また、本実施例によって得られる総合ＢＥ
Ｒ（＝ＰＢＥＲ１）は、

【００２３】

【数１】

【００２４】の式で与えられる。ここにＰＦＥＣ（ｉ）
はＮフレーム中のｉ番目のフレームでサイクルスキップ
が起きた場合におけるＦＥＣ復号化処理部８８から出力
される受信データのビット誤り率を示し、ＮＣｉ　ＰＦ
ＣＳｉ・（１−ＰＦＣＳ）Ｎ−ｉはＮフレーム中のｉ番
目のフレームでサイクルスキップが起きる確率を示す。 ＰＦＣＳ　は１フレーム内でサイクルスキップが発生す
る確率を示し、その値は、１シンボル当たりのサイクル
スキップの発生確率をＰＣＳとし、１フレームに含まれ
るシンボル数をＢとすると、ＰＦＣＳ　＝１−（１−Ｐ
ＣＳ）Ｂ　　　　　　・・・（３）の式で与えられる。

【００２５】図６は、本実施例における総合ＢＥＲの改
善効果を説明する図である。図において、横軸は１ビッ
ト当たりの信号エネルギーＥｂ　と雑音電力スペクトル
密度Ｎｏ　との比で与えられる信号対雑音電力比（Ｅｂ
／Ｎｏ）を示し、縦軸はビット誤り率（ＢＥＲ）を示す
。ここに、インタリーブブロックに含まれるフレームの
数Ｎは２５とし、１フレーム当たりに含まれるシンボル
の数Ｂは１０００とする。また、１シンボル当たりのサ
イクルスキップの発生確率（＝ＰＣＳ）が信号対雑音電
力比（Ｅｂ／Ｎｏ）に対応して図６■に示すように推移
すると仮定すると、信号対雑音電力比（Ｅｂ／Ｎｏ）の
変化に対して誤り訂正符号を用いない場合のビット誤り
率は高い値のままで大きく変化しない（図６■）が、こ
れに比べて、サイクルスキップが生じない場合の誤り訂
正後のビット誤り率は信号対雑音電力比（Ｅｂ　／Ｎｏ
）に対する変化率が大きい（図６■）。なお、この特性
は、誤り訂正符号として符号化率１／２の畳み込み符号
を用いて拘束長７のビタビ復号を採用して実測したもの
である。

【００２６】また、従来例では、既述のようにサイルス
キップの発生タイミングに対応したフレームにバースト
状のビット誤りが生じ、ＦＥＣ復号化部８８ではその誤
りビットを訂正することが出来ないので、上式（１）　
で与えられるビット誤り率は、サイクルスキップが発生
しない場合のビット誤り率（図６■）に比較して劣化し
た値となる（図６■）。

【００２７】しかし、上式（２）、（３）に基づいて得
られるビット誤り率は、所定値より大きな信号対雑音電
力比（Ｅｂ／Ｎｏ）（図６■）において従来例より小さ
な値となり（図６■）、かつ信号対雑音電力比（Ｅｂ／
Ｎｏ）の値が大きくなるにしたがってサイクルスキップ
が生じない場合の値（図６■）に漸近する特性となる。 このように、本実施例によれば、信号対雑音電力比（Ｅ
ｂ／Ｎｏ）の値が実際にディジタルデータの授受が出来
ないほど小さな場合を除いて、ビット誤り率が従来例に
比べて大きく改善される。また、本実施例では、インタ
リーブブロック内の複数のフレームに対するフレーム間
デインタリーブ処理は、ＵＷの検出ができなかったため
にそのフレームの全てのシンボル（ビット）が正常に受
信できなかった場合にも行われるので、ビット誤り率が
同様に改善される。

【００２８】また、本発明は、例えば、ＴＤＭＡ（時分
割多元接続）方式やアロハ方式その他のように各データ
がバースト状に送出されるシステムにおいても、図７に
示すように、複数のバーストにより同様にインタリーブ
ブロックを構成し、かつ各バーストにインタリーブブロ
ック内でそのバーストを識別するバースト識別番号（１
、２、…、Ｎ）を付加して送出することにより、正常に
受信されなかったバーストを認識してこれに対応する疑
似データをメモリ５１１（５１２）上の領域５２に設定
し、その内容をフレーム間デインタリーブ処理の対象と
することができるので、適用可能である。

【００２９】なお、本発明では、受信時に各インタリー
ブブロックの先頭を検出する必要があるが、その方法と
しては、例えば、各インタリーブの先頭に配置されるフ
レームのＵＷにその他のフレームのＵＷと異なるビット
パターンを付加する方法、各インタリーブブロックにそ
の先頭を識別する制御ビット（先頭マーカ）を付加する
方法、各インタリーブブロックに含まれるフレームにそ
の識別番号を付加する方法その他多くの方法があるが、
各方法によって伝送効率その他の特性に得失があるので
、本発明を適用する通信システムに要求される同期特性
、伝送効率その他を考慮して最適なものを選択すればよ
い。

【００３０】また、フレーム間インタリーブ処理および
フレーム間デインタリーブ処理の方式については、図３
および図５に示す方法に限定されるものではなく、ビッ
ト誤りを伴うシンボルを複数のフレームに拡散させる効
率、その処理を実現するハードウエア規模その他を考慮
して通信システムに最適なものを採用すればよい。さら
に、本実施例では、ビット誤りを伴うシンボルを多くの
フレーム（バースト）に拡散して配置し、各フレーム（
バースト）に含まれる誤りビット数を復号化可能な最大
誤りビット数以下とするために、インタリーブブロック
のサイズが長大となって受信時にそのサイズに応じた遅
延時間を伴う。しかし、本発明では、送信時に伝送効率
を著しく低下させるような大きな情報を付加しないので
、伝送ビットレートが一定値以上であれば、上述の遅延
時間を伴うことが問題となることはない。

【００３１】また、例えば、データ同報システムのよう
な片方向通信システムでは、上述の遅延時間が長くても
その運用上に支障はなく、ビット誤りを低減することを
重視して本発明を適用することが可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、無線回
線の伝搬状態の変動その他に伴い再生される搬送波ある
いはクロックにサイクルスキップが発生しても、これに
伴ってバースト状に発生する誤りビットは、インタリー
ブブロックを構成するフレームの数をフレーム長に応じ
て大きく設定できるので、デインタリーブ処理手段によ
るビット配列の復元処理により、インタリーブブロック
内の各フレームに誤り訂正符号の復号化可能な最大誤り
ビット数未満ずつに拡散して配置される。また、フレー
ムの構成上では、大きな情報は付加されない。

【００３３】したがって、伝送効率の低下を伴わずに、
従来例で発生したフレーム単位でのバースト誤りの発生
確率が低減され、無線回線の伝搬状態の変動に対して通
信品質を良好に保持することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例を示す図である。

【図３】フレーム間インタリーブ処理の一例を示す図で
ある。

【図４】インタリーブブロックの構成例を示す図である
。

【図５】フレーム間デインタリーブ処理の一例を示す図
である。

【図６】本実施例における総合ＢＥＲの改善効果を説明
する図である。

【図７】バースト送信に対応したインタリーブブロック
の構成例を示す図である。

【図８】従来のディジタルデータ通信システムの構成例
を示す図である。

【図９】従来のサイクルスキップに伴うビット誤りの低
減方法を説明する図である。

【符号の説明】

１１　　送信部 １３　　受信部 １５　　インタリーブ処理手段 １７　　デインタリーブ処理手段 ２１　　インタリーブ処理部 ２２　　同期制御部 ２３　　デインタリーブ処理部 ３１１　，３１２　，５１１　，５１　　メモリ５２　
　領域 ８１　　送信装置 ８２　　受信装置 ８３　　ＦＥＣ符号化部 ８４　　フレーム生成部 ８５　　変調器 ８６　　復調器 ８７　　フレーム同期制御部 ８８　　ＦＥＣ復号化部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　誤り訂正符号を用いて送信データを符
   号化し、連続した所定数のビット単位に同期用符号を付
   加したフレームを構成して多値伝送を行う変調方式によ
   り無線回線に送信する送信部（１１）と、前記無線回線
   から受信されて復調されたビット列に前記フレームおよ
   び前記符号化に対応したフレーム同期および復号化の処
   理を行い、受信データを得る受信部（１３）とを備えた
   ディジタルデータ通信システムにおいて、前記送信部（
   １１）には、複数の連続した前記フレームをまとめてイ
   ンタリーブブロックを構成し、前記インタリーブブロッ
   ク内で前記多値伝送の伝送単位となる連続ビット単位に
   ビット配列を入れ替え、前記変調方式の変調信号を与え
   るインタリーブ処理手段（１５）を備え、前記受信部（
   １３）には、前記復調されたビット列から前記インタリ
   ーブブロックを抽出し、前記ビット配列を復元して前記
   処理の被処理データを得るデインタリーブ処理手段（１
   ７）を備えたことを特徴とするビット誤り低減方式。