JPH0618363B2 - 水中音響バ−スト通信方式 - Google Patents
水中音響バ−スト通信方式Info
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- JPH0618363B2 JPH0618363B2 JP61001457A JP145786A JPH0618363B2 JP H0618363 B2 JPH0618363 B2 JP H0618363B2 JP 61001457 A JP61001457 A JP 61001457A JP 145786 A JP145786 A JP 145786A JP H0618363 B2 JPH0618363 B2 JP H0618363B2
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- signal
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- slot
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
- H04L7/0054—Detection of the synchronisation error by features other than the received signal transition
- H04L7/007—Detection of the synchronisation error by features other than the received signal transition detection of error based on maximum signal power, e.g. peak value, maximizing autocorrelation
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、海洋中を伝搬路とし、音波を伝送媒体として
デジタル変調した情報を伝送する水中音響バースト通信
方式に関するものである。
デジタル変調した情報を伝送する水中音響バースト通信
方式に関するものである。
（従来の技術） 一般にディジタル通信では、「０」と「１」の系列であ
るディジタル情報の２ビット以上の符号を振幅、周波
数、位相などに対応させ、符号に応じて振幅、周波数、
位相などを一定時間（タイムスロット）毎に変化させ
て、それにより搬送波を変調して伝送している。このよ
うなディジタル通信を、海洋中を伝搬路とし、音波を伝
送媒体として行う場合、海面・海底等の境界からの反射
波が直接伝搬する信号を妨害する、いわゆる、マルチパ
ス干渉が生ずることがある。マルチパス干渉の影響を受
けない通信方式として、信号の送出を断続的に行い、信
号の送出と休止を交互に繰り返すバースト通信方式があ
る。受信器に到達する直接伝搬信号と反射波とは、伝搬
経路長の差に相当する時間差が生ずるので、直接伝搬信
号と反射波とが時間軸上で分離するように、信号の送出
時間と休止時間を選択することにより、マルチパス干渉
を受けない直接伝搬信号の受信が可能となる。浅海域で
は、マルチパス干渉波が長時間に渡り受信されるので、
信号の送出時間を短く、休止時間を長くとることでマル
チパス干渉の影響が除去できる。
るディジタル情報の２ビット以上の符号を振幅、周波
数、位相などに対応させ、符号に応じて振幅、周波数、
位相などを一定時間（タイムスロット）毎に変化させ
て、それにより搬送波を変調して伝送している。このよ
うなディジタル通信を、海洋中を伝搬路とし、音波を伝
送媒体として行う場合、海面・海底等の境界からの反射
波が直接伝搬する信号を妨害する、いわゆる、マルチパ
ス干渉が生ずることがある。マルチパス干渉の影響を受
けない通信方式として、信号の送出を断続的に行い、信
号の送出と休止を交互に繰り返すバースト通信方式があ
る。受信器に到達する直接伝搬信号と反射波とは、伝搬
経路長の差に相当する時間差が生ずるので、直接伝搬信
号と反射波とが時間軸上で分離するように、信号の送出
時間と休止時間を選択することにより、マルチパス干渉
を受けない直接伝搬信号の受信が可能となる。浅海域で
は、マルチパス干渉波が長時間に渡り受信されるので、
信号の送出時間を短く、休止時間を長くとることでマル
チパス干渉の影響が除去できる。
デジタル情報をバースト通信する場合、受信器では、タ
イムスロットの周期と等しい時間間隔で、かつ理想的に
はアイの開口が最大となるタイムスロットの中心で、受
信信号をサンプリングするために、タイムスロット同期
信号が必要となる。一般に、デジタル通信システムにお
けるタイムスロット同期の方法は、 送信側と受信側の双方で、高精度の時計をもつ。
イムスロットの周期と等しい時間間隔で、かつ理想的に
はアイの開口が最大となるタイムスロットの中心で、受
信信号をサンプリングするために、タイムスロット同期
信号が必要となる。一般に、デジタル通信システムにお
けるタイムスロット同期の方法は、 送信側と受信側の双方で、高精度の時計をもつ。
情報とは別に、同期信号を同時に送信する。
受信信号から同期信号を作成する。
が考えられている。
（発明が解決しようとする問題点） 上記の方法で、 の方法は、信号の伝搬時間が常に一定であることが
条件で、水中のような伝搬媒質の変動が激しい場合や、
送信側と受信側の双方または一方が移動しながら通信を
行う場合には使えない。
条件で、水中のような伝搬媒質の変動が激しい場合や、
送信側と受信側の双方または一方が移動しながら通信を
行う場合には使えない。
の方法は、同期信号用の伝送帯域が必要となり、使
用する周波数が制限されている場合、情報の伝送帯域が
狭くなり、情報の伝送速度が遅くなる。
用する周波数が制限されている場合、情報の伝送帯域が
狭くなり、情報の伝送速度が遅くなる。
の方法として、自己同期コードの利用等の技術が、
一般に連続通信で用いられているが、同期がとれるまで
に相当な時間を必要とし、信号の送出期間を短くできな
い。また雑音等の影響で自己同期コードに符号誤りが生
ずると、正確な同期が得られない。
一般に連続通信で用いられているが、同期がとれるまで
に相当な時間を必要とし、信号の送出期間を短くできな
い。また雑音等の影響で自己同期コードに符号誤りが生
ずると、正確な同期が得られない。
という問題がある。
本発明は、以上に述べた 1) 伝搬媒質の状態の変動や送信器と受信器の相対位置
が変化すると同期がとれない。
が変化すると同期がとれない。
2) 使用する周波数が制限されている場合、情報の伝送
速度が遅くなる。
速度が遅くなる。
3) 信号の送出時間が長くなる。
の問題点を除去し、伝搬媒質の状態や送信器と受信器の
相対位置の変化に影響されず、限られた時間と周波数帯
域内で効率よく情報の伝送が可能な優れた水中音響バー
スト通信方式を提供することを目的とする。
相対位置の変化に影響されず、限られた時間と周波数帯
域内で効率よく情報の伝送が可能な優れた水中音響バー
スト通信方式を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、デジタル情報が音波を伝送媒体としてバース
ト伝送された信号を復調し、デジタル情報を復元する水
中音響通信器において、受信レベルが所定のレベル以上
となったとき、その時点から１バーストに相当する時間
にわたり、復調した信号をサンプリングして記憶装置に
記憶し、最初に記憶したデータの時刻を基準として、記
憶したデータを１タイムスロットに相当する時間単位で
順次前記記憶装置から読み出して１バースト内のタイム
スロット毎にそのタイムスロット内でサンプル値の絶対
値が最大となる確率の高い時刻を算出し、１バースト内
の各タイムスロット毎のサンプル値の絶対値が最大とな
る確率の高い時刻群と１タイムスロットの時間長から各
タイムスロット毎のアイの開口が最大となる確率の最も
高い時刻を算出し、算出したアイの開口が最大となる確
率が最も高い時刻に最も近い時刻のサンプル値を記憶装
置から復調信号として複号器に出力する水中音響バース
ト通信方式である。
ト伝送された信号を復調し、デジタル情報を復元する水
中音響通信器において、受信レベルが所定のレベル以上
となったとき、その時点から１バーストに相当する時間
にわたり、復調した信号をサンプリングして記憶装置に
記憶し、最初に記憶したデータの時刻を基準として、記
憶したデータを１タイムスロットに相当する時間単位で
順次前記記憶装置から読み出して１バースト内のタイム
スロット毎にそのタイムスロット内でサンプル値の絶対
値が最大となる確率の高い時刻を算出し、１バースト内
の各タイムスロット毎のサンプル値の絶対値が最大とな
る確率の高い時刻群と１タイムスロットの時間長から各
タイムスロット毎のアイの開口が最大となる確率の最も
高い時刻を算出し、算出したアイの開口が最大となる確
率が最も高い時刻に最も近い時刻のサンプル値を記憶装
置から復調信号として複号器に出力する水中音響バース
ト通信方式である。
（作用） 本発明は復調信号からタイムスロット同期信号を生成
し、該タイムスロット同期信号により前記復調信号のア
イの開口の最大点における信号レベルを得るものであ
る。すなわち受信した１バースト波の復調信号を波形整
形した後、サンプリングして記憶装置に記憶する。１バ
ーストに渡る受信信号のエンベロープがタイムスロット
毎にピークを持ち、理想的な条件ではエンベロープのピ
ークとなる時刻でアイの開口が最も大きくなることに着
目し、まず、該記憶装置に記憶したサンプル値を用いて
１バーストに渡るエンベロープのサンプル値を求め、タ
イムスロット毎にエンベロープのサンプル値から補間に
よりエンベロープのピークとなる時刻を求めていく。次
に、該ピーク時刻データから、既知であるタイムスロッ
ト幅Ｔを勾配とする１次回帰式をタイムスロット番号と
ピーク時刻との間で求め、該回帰式をもとに各タイムス
ロットのサンプリング時刻を算出する。さらに、記憶装
置に記憶されている復調信号のサンプル値を補間して該
サンプリング時刻における復調信号レベルを求め、復調
器に送出するものである。
し、該タイムスロット同期信号により前記復調信号のア
イの開口の最大点における信号レベルを得るものであ
る。すなわち受信した１バースト波の復調信号を波形整
形した後、サンプリングして記憶装置に記憶する。１バ
ーストに渡る受信信号のエンベロープがタイムスロット
毎にピークを持ち、理想的な条件ではエンベロープのピ
ークとなる時刻でアイの開口が最も大きくなることに着
目し、まず、該記憶装置に記憶したサンプル値を用いて
１バーストに渡るエンベロープのサンプル値を求め、タ
イムスロット毎にエンベロープのサンプル値から補間に
よりエンベロープのピークとなる時刻を求めていく。次
に、該ピーク時刻データから、既知であるタイムスロッ
ト幅Ｔを勾配とする１次回帰式をタイムスロット番号と
ピーク時刻との間で求め、該回帰式をもとに各タイムス
ロットのサンプリング時刻を算出する。さらに、記憶装
置に記憶されている復調信号のサンプル値を補間して該
サンプリング時刻における復調信号レベルを求め、復調
器に送出するものである。
（実施例） 以下では、位相変調信号をデジタル変調信号の一例とし
て、本発明の実施例を説明する。
て、本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の実施例を示す機能ブロック図であり、
１は受信信号の入力端子、２は直交復調器、３，４は低
域フィルタ、５，６，１０はサンプラー、７，８，１１
は記憶装置、９はエンベロープ算出器、１２はバースト
検出器、１３，１８はカウンタ、１４はサンプリング時
刻推定器、１５，１６は補間器、１７は位相推定器、１
９は復号器、２０は出力端子である。
１は受信信号の入力端子、２は直交復調器、３，４は低
域フィルタ、５，６，１０はサンプラー、７，８，１１
は記憶装置、９はエンベロープ算出器、１２はバースト
検出器、１３，１８はカウンタ、１４はサンプリング時
刻推定器、１５，１６は補間器、１７は位相推定器、１
９は復号器、２０は出力端子である。
以下の説明で、１タイムスロットの時間長をＴ、１バー
スト中のタイムスロット総数をＫ、１バーストの時間長
をＴＢ（ＴＢ＝Ｔ×Ｋ）、サンプラーのサンプリング時
間刻みをΔｔ、記憶装置７，８，１１の容量をＮ、とお
く。
スト中のタイムスロット総数をＫ、１バーストの時間長
をＴＢ（ＴＢ＝Ｔ×Ｋ）、サンプラーのサンプリング時
間刻みをΔｔ、記憶装置７，８，１１の容量をＮ、とお
く。
まず、入力端子１に入力された位相変調信号は、直交復
調器２に入り、互いに直交関係にある２つのベース・バ
ンド信号ｓＩ(t)とｓＱ(t)に変換され、さらに、低域フ
ィルタ３，４に入り、波形整形されてｘＩ(t)とｘＱ(t)
が出力される。低域フィルタ３，４は波形整形フィルタ
であり、出力信号のスペクトルが、いわゆる余弦二乗特
性となるような伝達関数を有する低域フィルタである。
低域フィルタ３，４で波形整形された２つのベース・バ
ンド信号ｘＩ(t)とｘＱ(t)は、サンプラー５，６と、エ
ンベロープ算出器９に対して出力される。
調器２に入り、互いに直交関係にある２つのベース・バ
ンド信号ｓＩ(t)とｓＱ(t)に変換され、さらに、低域フ
ィルタ３，４に入り、波形整形されてｘＩ(t)とｘＱ(t)
が出力される。低域フィルタ３，４は波形整形フィルタ
であり、出力信号のスペクトルが、いわゆる余弦二乗特
性となるような伝達関数を有する低域フィルタである。
低域フィルタ３，４で波形整形された２つのベース・バ
ンド信号ｘＩ(t)とｘＱ(t)は、サンプラー５，６と、エ
ンベロープ算出器９に対して出力される。
サンプラー５，６は、ベース・バンド信号ｘＩ(t)とｘ
Ｑ(t)とを時間間隔Δｔでサンプリングし、ベース・バ
ンド信号のサンプル値ｘＩ(n)とｘＱ(t)を記憶装置７，
８に出力する。記憶装置７，８は、１バースト分の信号
を十分に記憶できる容量Ｎを有し、古いデータを順次シ
フトして新しいデータを書き込んでいくように動作し、
書込み中止信号によって書込みを中止する。
Ｑ(t)とを時間間隔Δｔでサンプリングし、ベース・バ
ンド信号のサンプル値ｘＩ(n)とｘＱ(t)を記憶装置７，
８に出力する。記憶装置７，８は、１バースト分の信号
を十分に記憶できる容量Ｎを有し、古いデータを順次シ
フトして新しいデータを書き込んでいくように動作し、
書込み中止信号によって書込みを中止する。
エンベロープ算出器９では、ベース・バンド信号の同相
成分ｘＩ(t)を実数部、直交成分ｘＱ(t)を虚数成分とす
る複素信号の包絡線（エンベロープ）ｚ(t)が、 ｚ(t)＝〔xI 2(t)＋xQ 2(t)〕１／２ …(1) で与えられるので、(1)式を用いてエンベロープ(t)を計
算する。エンベロープｚ(t)は、サンプラー１０により
時間間隔Δｔでサンプリングされ、記憶装置１１で記憶
される。記憶装置１１は、上記の記憶装置７，８と同様
に、容量Ｎを有し、古いデータを順次シフトして新しい
データを書き込み、書込み中止信号によって書込みを中
止する。
成分ｘＩ(t)を実数部、直交成分ｘＱ(t)を虚数成分とす
る複素信号の包絡線（エンベロープ）ｚ(t)が、 ｚ(t)＝〔xI 2(t)＋xQ 2(t)〕１／２ …(1) で与えられるので、(1)式を用いてエンベロープ(t)を計
算する。エンベロープｚ(t)は、サンプラー１０により
時間間隔Δｔでサンプリングされ、記憶装置１１で記憶
される。記憶装置１１は、上記の記憶装置７，８と同様
に、容量Ｎを有し、古いデータを順次シフトして新しい
データを書き込み、書込み中止信号によって書込みを中
止する。
一方、エンベロープｚ(t)はバースト検出器１２にも出
力され、バースト検出器１２では、ｚ(t)のレベルを常
時モニターしており、ｚ(t)のレベルが所定のレベルを
越えると、バースト検出信号ＴＳを出力する。カウンタ
１３はバースト検出信号ＴＳを受け取ると、初期値
“１”から時間Δｔ毎にカウント・アップしていき、一
定数ＮＤＬＹに達すると、記憶装置７，８，１１に対し
て、書込み中止信号ＴＤＬＹを出力する。すなわち、カ
ウンタ１３はバーストを検出した時刻から時間ｔＤＬＹ
＝Δｔ×ＮＤＬＹ遅延した時刻に書込み中止信号Ｔ
ＤＬＹを出力する。遅延時間ｔＤＬＹは、記憶装置７，
８，１１の記憶時間（Δｔ×Ｎ）より短く、１バースト
の時間長ＴＢより長くなるように設定されている。
力され、バースト検出器１２では、ｚ(t)のレベルを常
時モニターしており、ｚ(t)のレベルが所定のレベルを
越えると、バースト検出信号ＴＳを出力する。カウンタ
１３はバースト検出信号ＴＳを受け取ると、初期値
“１”から時間Δｔ毎にカウント・アップしていき、一
定数ＮＤＬＹに達すると、記憶装置７，８，１１に対し
て、書込み中止信号ＴＤＬＹを出力する。すなわち、カ
ウンタ１３はバーストを検出した時刻から時間ｔＤＬＹ
＝Δｔ×ＮＤＬＹ遅延した時刻に書込み中止信号Ｔ
ＤＬＹを出力する。遅延時間ｔＤＬＹは、記憶装置７，
８，１１の記憶時間（Δｔ×Ｎ）より短く、１バースト
の時間長ＴＢより長くなるように設定されている。
以上により、バーストが検出されると、受信したバース
ト信号の前後に余裕をもって、１バーストの時間長ＴＢ
より長い時間に渡り、ベース・バンド信号ｘＩ(t)，ｘ
Ｑ(t)およびエンベロープｚ(t)のサンプル値が、記憶装
置７，８，１１にそれぞれ記憶される。第２図は以上の
動作を説明する各部の波形で、ａ，ｂは、ベース・バン
ド信号ｘＩ(t)、ｘＱ(t)、ｃはエンベロープｚ(t)、ｄ
はバースト検出器１２からの出力されるバースト検出信
号ＴＳ、ｅはカウンタ１３から出力されるバースト検出
時刻からｔＤＬＹ遅延した記憶装置７，８，１１の書込
み中止信号ＴＤＬＹである。記憶装置７，８，１１は、
それぞれ、第２図上部に示した と の区間内のベース・バンド信号ｘＩ(t)、ｘＱ(t)のサン
プル値ＸＴ(n)、ＸＱ(n)〔ｎ＝１，２，…，Ｎ〕および
エンベロープｚ(t)のサンプル値Ｚ(n)〔ｎ＝１，２，
…，Ｎ〕を記憶することになる。
ト信号の前後に余裕をもって、１バーストの時間長ＴＢ
より長い時間に渡り、ベース・バンド信号ｘＩ(t)，ｘ
Ｑ(t)およびエンベロープｚ(t)のサンプル値が、記憶装
置７，８，１１にそれぞれ記憶される。第２図は以上の
動作を説明する各部の波形で、ａ，ｂは、ベース・バン
ド信号ｘＩ(t)、ｘＱ(t)、ｃはエンベロープｚ(t)、ｄ
はバースト検出器１２からの出力されるバースト検出信
号ＴＳ、ｅはカウンタ１３から出力されるバースト検出
時刻からｔＤＬＹ遅延した記憶装置７，８，１１の書込
み中止信号ＴＤＬＹである。記憶装置７，８，１１は、
それぞれ、第２図上部に示した と の区間内のベース・バンド信号ｘＩ(t)、ｘＱ(t)のサン
プル値ＸＴ(n)、ＸＱ(n)〔ｎ＝１，２，…，Ｎ〕および
エンベロープｚ(t)のサンプル値Ｚ(n)〔ｎ＝１，２，
…，Ｎ〕を記憶することになる。
次にタイムスロット毎に、アイの開口が最大となる確率
の高い時刻を検出するサンプリング時刻推定器１４につ
いて説明する。該サンプリング時刻推定の原理は、ま
ず、１バーストの各タイムスロット毎に復調信号のピー
クを検出し、その時刻ｔｐ(k)（ｋ＝１，２，３，…
ｋ）をピーク時刻（タイムスロット毎のサンプリングタ
イミング）の標本値とする。次に、ピーク時刻の標本値
から、横軸（ｘ軸）にタイムスロット番号ｋ（＝１，
２，３，…ｋ）、縦軸（ｙ軸）にタイムスロットの中心
時刻の推定値 を取った座標系において、二乗誤差が最小となる１次回
帰直線を求め、この１次回帰直線により、タイムスロッ
ト毎にサンプリング時刻の推定値 （ｋ＝１，２，３，…ｋ）を求めるものである。これに
より、バースト内で誤差が最小のタイムスロット毎のサ
ンプリングタイミングが求まる。第３図はサンプリング
時刻推定器１４の機能を説明するための機能ブロック図
で、２１は最大点検出器、２２はカウンタ、２３は最大
点補間器、２４は記憶装置、２５はサンプリング時刻算
出器である。
の高い時刻を検出するサンプリング時刻推定器１４につ
いて説明する。該サンプリング時刻推定の原理は、ま
ず、１バーストの各タイムスロット毎に復調信号のピー
クを検出し、その時刻ｔｐ(k)（ｋ＝１，２，３，…
ｋ）をピーク時刻（タイムスロット毎のサンプリングタ
イミング）の標本値とする。次に、ピーク時刻の標本値
から、横軸（ｘ軸）にタイムスロット番号ｋ（＝１，
２，３，…ｋ）、縦軸（ｙ軸）にタイムスロットの中心
時刻の推定値 を取った座標系において、二乗誤差が最小となる１次回
帰直線を求め、この１次回帰直線により、タイムスロッ
ト毎にサンプリング時刻の推定値 （ｋ＝１，２，３，…ｋ）を求めるものである。これに
より、バースト内で誤差が最小のタイムスロット毎のサ
ンプリングタイミングが求まる。第３図はサンプリング
時刻推定器１４の機能を説明するための機能ブロック図
で、２１は最大点検出器、２２はカウンタ、２３は最大
点補間器、２４は記憶装置、２５はサンプリング時刻算
出器である。
最大点検出器２１は、記憶装置１１に記憶されているエ
ンベロープのサンプル値Ｚ(n)〔ｎ＝１，２，…，Ｎ〕
を指定されたアドレスＪＳから１タイムスロット長に相
当するＭ〔Ｍ＝Ｔ／Δｔ〕個のデータを読み、この区間
内で、エンベロープのサンプル値が最大となるアドレス
Ｉを探す。カウンタ２２の値が初期値“１”のとき、す
なわち、第１番目のタイムスロット内の最大点のアドレ
スＩ(I)を検出する場合、第１番目のタイムスロットの
開始点ＪＳ(I)は、記憶装置１１ではデータ書き込みが
バーストを検出してからＬサンプルで停止するように動
作するので、記憶装置の容量をＮサンプルとすると、Ｊ
Ｓ(I)＝（Ｎ−Ｌ）となる。タイムスロッ幅はＭ個のサ
ンプルであるので、記憶装置１１のアドレスＪＳ(I)か
らＪＳ(I)＋Ｍのエンベロープサンプル値を第１番目の
タイムスロットのデータとして読み込む。次に、第１番
目のタイムスロットのサンプル値の中から最大値を探
し、そのアドレスＩ(I)を求める。さらに、ピーク値の
アドレスＩ(I)を中心に数個（本実施例では５個）のエ
ンベロープのサンプル値を最大点補間器２３に送出す
る。ここで求めたサンプル値のピーク時刻は、サンプル
間隔Δｔとすると、±Δｔ／２の曖昧さをもっており、
次の最大点補間器２３において、補間処理によりさらに
精度の良いピーク時刻が求められる。カウンタ２２の値
が“ｋ”のとき、すなわち、第ｋ番目のスロット内の最
大値を検出するとき、アドレスＪＳは、第（ｋ−１）番
目のフレーム内の最大点のアドレスＩ(k-1)から１／２
タイムスロット長だけ遅延した点、すなわち、ＪＳ(k)
＝Ｉ(k-1)＋Ｍ／２が指定される。カウンタ２２の値が
“ｋ”のときを例にすると、第ｋ番目のフレーム内の最
大点のアドレスＩ(k)は次式で算出される。
ンベロープのサンプル値Ｚ(n)〔ｎ＝１，２，…，Ｎ〕
を指定されたアドレスＪＳから１タイムスロット長に相
当するＭ〔Ｍ＝Ｔ／Δｔ〕個のデータを読み、この区間
内で、エンベロープのサンプル値が最大となるアドレス
Ｉを探す。カウンタ２２の値が初期値“１”のとき、す
なわち、第１番目のタイムスロット内の最大点のアドレ
スＩ(I)を検出する場合、第１番目のタイムスロットの
開始点ＪＳ(I)は、記憶装置１１ではデータ書き込みが
バーストを検出してからＬサンプルで停止するように動
作するので、記憶装置の容量をＮサンプルとすると、Ｊ
Ｓ(I)＝（Ｎ−Ｌ）となる。タイムスロッ幅はＭ個のサ
ンプルであるので、記憶装置１１のアドレスＪＳ(I)か
らＪＳ(I)＋Ｍのエンベロープサンプル値を第１番目の
タイムスロットのデータとして読み込む。次に、第１番
目のタイムスロットのサンプル値の中から最大値を探
し、そのアドレスＩ(I)を求める。さらに、ピーク値の
アドレスＩ(I)を中心に数個（本実施例では５個）のエ
ンベロープのサンプル値を最大点補間器２３に送出す
る。ここで求めたサンプル値のピーク時刻は、サンプル
間隔Δｔとすると、±Δｔ／２の曖昧さをもっており、
次の最大点補間器２３において、補間処理によりさらに
精度の良いピーク時刻が求められる。カウンタ２２の値
が“ｋ”のとき、すなわち、第ｋ番目のスロット内の最
大値を検出するとき、アドレスＪＳは、第（ｋ−１）番
目のフレーム内の最大点のアドレスＩ(k-1)から１／２
タイムスロット長だけ遅延した点、すなわち、ＪＳ(k)
＝Ｉ(k-1)＋Ｍ／２が指定される。カウンタ２２の値が
“ｋ”のときを例にすると、第ｋ番目のフレーム内の最
大点のアドレスＩ(k)は次式で算出される。
Ｉ(k)＝Max｛Ｚ(z)｝｜n=I(k) …(2) ただし、ＪＳ(k)≦ｎ≦ＪＳ(k)＋Ｍ， ｋ＝１，２，…，Ｋ〔Ｋは１バースト中の スロット総数。〕 で算出される。第４図は最大点検出器２１の動作をさら
に詳細に説明するための図で、ｆはカウンタ２２の値が
“ｋ”のときのエンベロープのサンプル値Ｚ(n)を実線
で描いたものである。ｇはデータの読み込み開始のアド
レスＪＳ(k)の位置を記号↑で示したもので、ｈは最大
点検出器２１で検出された各スロットの最大値のアドレ
スＩ(k)を記号↑で示したものである。
に詳細に説明するための図で、ｆはカウンタ２２の値が
“ｋ”のときのエンベロープのサンプル値Ｚ(n)を実線
で描いたものである。ｇはデータの読み込み開始のアド
レスＪＳ(k)の位置を記号↑で示したもので、ｈは最大
点検出器２１で検出された各スロットの最大値のアドレ
スＩ(k)を記号↑で示したものである。
最大点補間器２３は記憶装置１１の先頭アドレスを時刻
の基準として、補間処理によりエンベロープのピーク時
刻を求める。第１番目のタイムスロットの場合、最大点
検出器２１から受け取ったアドレスＩ(I)を中心に数個
のエンベロープのサンプル値Ｚ（ｎ′）［ｎ′＝…，Ｉ
(I)−１，Ｉ(I)，Ｉ(I)＋１，…］は明細書第５図に示
すような二次曲線（放物線）に近似できるので、最大点
補間器２３は、最小二乗法によりサンプル値Ｚ（ｔ′）
（ｔ′＝Δｔ×ｎ′）を近似する二次曲線を求める。こ
の二次曲線を最大とする時刻ｔｐ(I)が第１番目のタイ
ムスロットのサンプリング時刻の補間値ｔｐ(I)であ
る。最大点補間器２３はサンプリング時刻の補間値ｔｐ
(I)を記憶装置２４に送出するとともに、カウンタ２２
の値を１加算する。以上の操作は、カウンタ２２の値が
１バーストのスロット総数Ｋに等しくなるまで繰り返さ
れる。以上の操作によって、記憶装置２４のアドレス１
からアドレスＫに、第１スロットから第Ｋスロットの最
大値の補間値ｔｐ(k)〔ｋ＝１，２，…，Ｋ〕の値が記
憶される。
の基準として、補間処理によりエンベロープのピーク時
刻を求める。第１番目のタイムスロットの場合、最大点
検出器２１から受け取ったアドレスＩ(I)を中心に数個
のエンベロープのサンプル値Ｚ（ｎ′）［ｎ′＝…，Ｉ
(I)−１，Ｉ(I)，Ｉ(I)＋１，…］は明細書第５図に示
すような二次曲線（放物線）に近似できるので、最大点
補間器２３は、最小二乗法によりサンプル値Ｚ（ｔ′）
（ｔ′＝Δｔ×ｎ′）を近似する二次曲線を求める。こ
の二次曲線を最大とする時刻ｔｐ(I)が第１番目のタイ
ムスロットのサンプリング時刻の補間値ｔｐ(I)であ
る。最大点補間器２３はサンプリング時刻の補間値ｔｐ
(I)を記憶装置２４に送出するとともに、カウンタ２２
の値を１加算する。以上の操作は、カウンタ２２の値が
１バーストのスロット総数Ｋに等しくなるまで繰り返さ
れる。以上の操作によって、記憶装置２４のアドレス１
からアドレスＫに、第１スロットから第Ｋスロットの最
大値の補間値ｔｐ(k)〔ｋ＝１，２，…，Ｋ〕の値が記
憶される。
サンプリング時刻算出器２５は、全ての最大点の補間値
ｔｐ(k)〔ｋ＝１，２，…，Ｋ〕を記憶装置２４から読
み込み、第６図のように最小二乗法により、次式で与え
られる直線のｙ軸の切片の値 を推定する。
ｔｐ(k)〔ｋ＝１，２，…，Ｋ〕を記憶装置２４から読
み込み、第６図のように最小二乗法により、次式で与え
られる直線のｙ軸の切片の値 を推定する。
ここで、ｋはスロットの番号、直線の勾配Ｔは既知であ
る１スロットの時間長、ｙ軸の切片 は仮想の第０スロット目の中心の時刻の推定値である。
(3)式を用いて、推定した と１スロットの時間長Ｔとから、サンプリング時刻算出
器２５は、スロットの最大点の推定値、すなわちアイの
開口が最大となる確率の最も高いサンプリング時刻の推
定値 〔ｋ＝１，２，…，Ｋ〕を順次、算出し、第１図の補間
器１５，１６に出力する。
る１スロットの時間長、ｙ軸の切片 は仮想の第０スロット目の中心の時刻の推定値である。
(3)式を用いて、推定した と１スロットの時間長Ｔとから、サンプリング時刻算出
器２５は、スロットの最大点の推定値、すなわちアイの
開口が最大となる確率の最も高いサンプリング時刻の推
定値 〔ｋ＝１，２，…，Ｋ〕を順次、算出し、第１図の補間
器１５，１６に出力する。
第１図の補間器１５，１６は、記憶装置７，８に記憶さ
れているベース・バンド信号のサンプル値を補間して、
サンプリング時刻推定器１４で推定したアイの開口が最
大となる確率の最も高いサンプリング時刻におけるベー
ス・バンド信号のレベルを、各スロットについて順次算
出する。説明を簡単にするために、第ｋ′スロットでの
処理を例にすると、サンプリング時刻推定器１４で推定
したアイの開口が最大となる確率の最も高いサンプリン
グ時刻推定値 に最も近い時刻に相当するアドレスｎｋ′は、 与えられる。ｎｋ′の前後ｍ個のデータから時刻 を補間するには、次の補間公式を用いると算出できる。
れているベース・バンド信号のサンプル値を補間して、
サンプリング時刻推定器１４で推定したアイの開口が最
大となる確率の最も高いサンプリング時刻におけるベー
ス・バンド信号のレベルを、各スロットについて順次算
出する。説明を簡単にするために、第ｋ′スロットでの
処理を例にすると、サンプリング時刻推定器１４で推定
したアイの開口が最大となる確率の最も高いサンプリン
グ時刻推定値 に最も近い時刻に相当するアドレスｎｋ′は、 与えられる。ｎｋ′の前後ｍ個のデータから時刻 を補間するには、次の補間公式を用いると算出できる。
ここで、 ｍ１＝ｎｋ′−ｍ ｍ２＝ｎｋ′＋ｍ …(7) 補間器１５，１６は、(4)〜(7)式を用いて、アイの開口
が最大となる確率の最も高いサンプリング時刻 〔ｋ＝１，２，…，Ｋ〕におけるベース・バンド信号の
同相成分の補間値 と直交成分の補間値 〔ｋ＝１，２，…，Ｋ〕を、順次位相推定器１７に出力
する。位相推定器１７では、ベース・バンド信号の同相
成分 と直交成分 から、スロット毎に位相φ(k)を推定し、１スロット推
定する毎にカウンタ１８を１加算していくとともに、復
号器１９に位相φ(k)を出力する。復号器１９では、位
相φ(k)に対応した２進符号を出力する。
が最大となる確率の最も高いサンプリング時刻 〔ｋ＝１，２，…，Ｋ〕におけるベース・バンド信号の
同相成分の補間値 と直交成分の補間値 〔ｋ＝１，２，…，Ｋ〕を、順次位相推定器１７に出力
する。位相推定器１７では、ベース・バンド信号の同相
成分 と直交成分 から、スロット毎に位相φ(k)を推定し、１スロット推
定する毎にカウンタ１８を１加算していくとともに、復
号器１９に位相φ(k)を出力する。復号器１９では、位
相φ(k)に対応した２進符号を出力する。
カウンタ１８は、初期値が“１”であり、サン 算されていき、カウンタの値が１バースト中のスロット
総数Ｋに達すると、記憶装置７，８，１１に対して、書
込み開始信号ＴＲＳＴを出力する。記憶装置７，８，１
１は書込み開始信号ＴＲＳＴにより、書込みを開始し、
再びバースト信号の検出に備える。
総数Ｋに達すると、記憶装置７，８，１１に対して、書
込み開始信号ＴＲＳＴを出力する。記憶装置７，８，１
１は書込み開始信号ＴＲＳＴにより、書込みを開始し、
再びバースト信号の検出に備える。
（発明の効果） 以上に説明したように、本発明によれば、直交復調した
信号をサンプリングし、１バーストに相当する時間に渡
り記憶し、まず、タイムスロット毎にデータの絶対値が
最大、すなわち、アイの開口が最大となる確率の最も高
い時刻を推定し、次に、その時刻における信号のレベル
を補間によって求めるようにしたので、 1) タイムスロット同期のための同期コードを送信する
必要がなく、従って、同期コードを送信する通信方式に
比べて、時間効率がよくなる。
信号をサンプリングし、１バーストに相当する時間に渡
り記憶し、まず、タイムスロット毎にデータの絶対値が
最大、すなわち、アイの開口が最大となる確率の最も高
い時刻を推定し、次に、その時刻における信号のレベル
を補間によって求めるようにしたので、 1) タイムスロット同期のための同期コードを送信する
必要がなく、従って、同期コードを送信する通信方式に
比べて、時間効率がよくなる。
2) 数タイムスロットからなる極短いバースト信号で
も、サンプリング時刻をアイの開口が最も大きくなるエ
ンベロープのピーク時刻に基づいて設定するとともにタ
イムスロット毎に求めたエンベロープのピーク時刻の全
てを用いて統計的手法により設定しているので、雑音の
影響を受けにくく、アイの開口が最大となる確率の最も
高い時刻での復調信号のレベルが求めることが可能であ
る。
も、サンプリング時刻をアイの開口が最も大きくなるエ
ンベロープのピーク時刻に基づいて設定するとともにタ
イムスロット毎に求めたエンベロープのピーク時刻の全
てを用いて統計的手法により設定しているので、雑音の
影響を受けにくく、アイの開口が最大となる確率の最も
高い時刻での復調信号のレベルが求めることが可能であ
る。
などの効果が期待できる。
また、本発明の方法は、 3) ベース・バンド信号に対して、処理を行うのである
から、復調方式を選ぶことにより、位相変調方式以外の
変調方式にも適用可能である。
から、復調方式を選ぶことにより、位相変調方式以外の
変調方式にも適用可能である。
第１図は本発明の実施例のブロック図、第２図は第１図
の各部波形図、第３図はサンプリング時刻推定器のブロ
ック図、第４図は最大点検出器の動作説明図、第５図は
サンプリング時刻算出器の動作説明図Ｉ、第６図はサン
プリング時刻算出器の動作説明図IIである。 ２……直交復調器、３，４……低域フィルタ、５，６，
１０，１３，１８……カウンタ、７，８，１１……記憶
装置、９……エンベロープ算出器、１２……バースト検
出器、１４……サンプリング時刻推定器、１５，１６…
…補間器、１７……位相推定器、１９……復号器、２１
……最大点検出器、２２……カウンタ、２３……最大点
補間器、２４……記憶装置、２５……サンプリング時刻
算出器。
の各部波形図、第３図はサンプリング時刻推定器のブロ
ック図、第４図は最大点検出器の動作説明図、第５図は
サンプリング時刻算出器の動作説明図Ｉ、第６図はサン
プリング時刻算出器の動作説明図IIである。 ２……直交復調器、３，４……低域フィルタ、５，６，
１０，１３，１８……カウンタ、７，８，１１……記憶
装置、９……エンベロープ算出器、１２……バースト検
出器、１４……サンプリング時刻推定器、１５，１６…
…補間器、１７……位相推定器、１９……復号器、２１
……最大点検出器、２２……カウンタ、２３……最大点
補間器、２４……記憶装置、２５……サンプリング時刻
算出器。
Claims (1)
- 【請求項１】デジタル情報が音波を伝送媒体としてバー
スト伝送された信号を復調し、デジタル情報を復元する
水中音響通信受信器において、 (a) 受信レベルが所定のレベル以上となったとき、その
時点から１バーストに相当する時間にわたり、復調した
信号をサンプリングして記憶装置に記憶し、 (b) 最初に記憶したデータの時刻を基準として、記憶し
たデータを１タイムスロットに相当する時間単位で順次
前記記憶装置から読み出して１バースト内のタイムスロ
ット毎にそのタイムスロット内でサンプル値の絶対値が
最大となる確率の高い時刻を算出し、 (c) １バースト内の各タイムスロット毎のサンプル値の
絶対値が最大となる確率の高い時刻群と１タイムスロッ
トの時間長から各タイムスロット毎のアイの開口が最大
となる確率の最も高い時刻を算出し、 (d) 算出したアイの開口が最大となる確率が最も高い時
刻に最も近い時刻のサンプル値を記憶装置から復調信号
として復号器に出力することを特徴とする水中音響バー
スト通信方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61001457A JPH0618363B2 (ja) | 1986-01-09 | 1986-01-09 | 水中音響バ−スト通信方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61001457A JPH0618363B2 (ja) | 1986-01-09 | 1986-01-09 | 水中音響バ−スト通信方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62159932A JPS62159932A (ja) | 1987-07-15 |
| JPH0618363B2 true JPH0618363B2 (ja) | 1994-03-09 |
Family
ID=11501980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61001457A Expired - Lifetime JPH0618363B2 (ja) | 1986-01-09 | 1986-01-09 | 水中音響バ−スト通信方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0618363B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2415113B (en) * | 2004-06-12 | 2006-10-18 | Sonardyne Internat Ltd | Robust underwater communication system |
-
1986
- 1986-01-09 JP JP61001457A patent/JPH0618363B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62159932A (ja) | 1987-07-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |