JPH06237243A - ビットエラーレート推定装置 - Google Patents

ビットエラーレート推定装置

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JPH06237243A
JPH06237243A JP4583793A JP4583793A JPH06237243A JP H06237243 A JPH06237243 A JP H06237243A JP 4583793 A JP4583793 A JP 4583793A JP 4583793 A JP4583793 A JP 4583793A JP H06237243 A JPH06237243 A JP H06237243A
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JP
Japan
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error rate
bit error
correlation
signal
extraction points
Prior art date
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Pending
Application number
JP4583793A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Wada
善生 和田
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toyo Communication Equipment Co Ltd filed Critical Toyo Communication Equipment Co Ltd
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】送信側で情報以外の特定のデータ列を挿入する
必要がなく、通信効率の劣化を極限したビットエラーレ
ート推定装置を提供することを目的とする。 【構成】変調波を所定の検波手段により検波して復調す
るディジタル復調装置のビットエラーレート推定装置に
於いて、復調過程の信号を単位データ周期(シンボル周
期)毎に予め設定した複数個の抽出ポイントにてサンプ
リングし相隣接する2つの抽出ポイント毎の相関を検出
すると共に検出した相関の分布に基づいてビットエラー
レートを推定するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディジタル信号により変
調した変調波を復調するディジタル復調装置に用いるビ
ットエラーレート推定装置、殊にディジタル移動通信の
分野に適したビットエラーレート推定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電話回線等の有線によるデータ伝送、基
地局間のマイクロ波通信あるいは光通信と云った技術分
野においては、すでに通信のディジタル化が研究され実
現化されつつある。近年、これまで比較的遅れ気味であ
った自動車電話あるいは携帯電話等の移動通信のディジ
タル化についても盛んに研究が進められている。移動通
信の場合、所定のエリア毎に基地局を配置し、移動局は
この基地局を介して通信を行なうのが一般的である。
【0003】例えば、図5に示す如く移動局1は近傍の
基地局A、BおよびCの中から最も回線状態の良好な1
局を選択して通信を行なう。このとき、回線状態の良、
不良を判断するための手段としては、各基地局から伝送
される電波の電解強度を比較する方式、あるいは雑音等
の回線状態はもちろん復調装置の同期状態等をも検知で
きるビットエラーレート(BER)を測定する方式とが
あり、そのいずれか又は双方を組み合わせて用いるのが
一般的であった。ビットエラーレートの測定方法として
は、図6(a)の如く送信側で音声等の情報をディジタ
ル化した情報データ列に、予め所定の間隔毎に特定のビ
ットエラーレート測定用のデータ列(Nビット)を挿入
し、受信側で復調したとき前記ビットエラーレート測定
用のデータ列より誤って受信されたビット数(n)を検
出しビットエラーレート(n/N)を算出する方法、あ
るいは同図(b)に示す如く情報データ列を復数ビット
毎(図においては8ビット)の組として各組毎にパリテ
ィビットを挿入し、受信側でパリティチェックを行なう
ことによりビットエラーレートを推定する方法の2つの
方法が一般的であった。
【0004】しかしながら、上述の如きビットエラーレ
ート測定方法では情報データ列のほかにビットエラーレ
ート測定専用のデータ列あるいはパリティビットを挿入
しなければならず通信効率が劣化するという欠陥があ
り、殊に前者の方法ではビットエラーレート測定用のデ
ータ列を送信している間は情報データ列が中断されると
いう欠点があった。
【0005】
【発明の目的】本発明は上述した如き従来のディジタル
復調装置に用いるビットエラーレート推定装置の欠点を
除去するためになされたものであって、送信側で情報以
外の特定のデータ列を挿入する必要がなく、通信効率の
劣化を極限したビットエラーレート推定装置を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【発明の概要】上述の目的を達成するため本発明は、変
調波を所定の検波手段により検波して復調するディジタ
ル復調装置のビットエラーレート推定装置に於いて、復
調過程の信号を単位データ周期(シンボル周期)毎に予
め設定した複数個の抽出ポイントにてサンプリングし相
隣接する2つの抽出ポイント毎の相関を検出すると共に
検出した相関の分布に基づいてビットエラーレートを推
定するものである。
【0007】
【実施例】以下、本発明を実施例を示す図面に基づいて
詳細に説明する。それに先立ち本発明の理解を助けるた
めに本発明の基本となる考え方について簡単に説明す
る。図7はディジタル復調装置の復調過程にある検波信
号を複数回重ね書きしたことにより得られたアイパター
ンを模式的に示したものであって、アイの最も開いたポ
イント(タイミングポイント)2に於ける信号レベルを
各シンボルの復調データとして識別する。一般にビット
エラーレートは同期のとれた状態即ちタイミングポイン
トにて測定し評価するものであるが、図8に示すように
1シンボル周期毎に所定の抽出ポイント(同図に於いて
は1シンボル当たり8ポイント)を設定し、各抽出ポイ
ントについて復調を行なった場合のビットエラーレート
を測定すると図9(a)のようになる。ここで、横軸は
雑音のパワースペクトル密度N0と1ビット当たりの信
号のエネルギEbの比であって、縦軸はビットエラーレ
ートを対数表示したものである。
【0008】図中3はタイミングポイントP5、4はP4
あるいはP6、5はP3あるいはP7に於ける曲線であっ
て、当然のことながらタイミングポイントから離れるに
したがってビットエラーレートが大きくなり、各曲線と
も雑音の減少(Eb/N0の増大)に伴いビットエラーレ
ートが減少する右下がりの曲線を呈する。ここで、図9
(a)の曲線3と4に着目し、α、βおよびγの3点に
於けるビットエラーレートの差ΔBERを求めると、Δ
BERα>ΔBERβ>ΔBERγとなる。同図に於い
ては各ΔBER間に差が殆ど生じないように見えるが、
前述した如く縦軸のビットエラーレートは対数表示して
いるため実際には比較的大きな差が生じる。
【0009】Eb/N0がα、βおよびγの場合につい
て、抽出ポイントとビットエラーレートとの関係を示し
た図9(b)からも明らかな如く、ΔBERα、ΔBE
RβおよびΔBERγと、タイミングポイントに於ける
ビットエラーレートBERα、BERβおよびBERγ
とが夫々ほぼ1対1に対応し、ΔBERを測定すること
でタイミングポイントに於けるビットエラーレートを求
めることが可能となる。
【0010】一方、図7に示したアイパターンから明ら
かなようにアイが最も開いたタイミングポイント2に於
いては、検波信号のレベルが比較的高密度に集中するa
または−aとなり、その近傍に於いてはほとんどの場合
タイミングポイント2とほぼ同じレベルとなる。逆にタ
イミングポイント2から離れゼロクロスポイント6に近
づくに従ってレベルが一致しない確率は高くなる。そこ
で、図8で規定した抽出ポイントに関し隣り合う2つの
抽出ポイントの信号レベル同志について相関をとると、
図10に示す如く信号レベルの一致したタイミングポイ
ント2(P5)の近傍では相関が大きくなり、2つの抽
出ポイントの信号レベルが異なる場合相関が小さくなる
と云う図9(b)と極めて類似した曲線が描ける。
【0011】本発明は、上述した如く相関とビットエラ
ーレートが抽出ポイントに対して同様の分布を呈するこ
とに鑑み、復調過程にある信号について所定の抽出ポイ
ントを設定し、その相関を検出することによりタイミン
グポイントに於けるビットエラーレートを推定せんとす
るものである。
【0012】具体的には、図7にて設定した抽出ポイン
トに於いて信号のレベルをサンプリングし、隣り合った
抽出ポイントのサンプリングデータ同志、P1とP2、P
2とP3・・・と順次相互の相関を検出した後、この相関
データの大小を比較して相関が最大となる抽出ポイント
対およびこれと隣り合う相関が大きい方の抽出ポイント
対(同図に於いてはP4とP5の対およびP5とP6の対)
を求め、該抽出ポイント対が常に同じ値をとるよう同期
せしめ、双方の抽出ポイント対に属する抽出ポイント
(同図に於いてはP5)をタイミングポイントと設定す
る。さらに、同期がとれた状態に於いては前記抽出ポイ
ント対の相関値が前記ΔBERに相当する値となるか
ら、予め測定により求めた相関値とΔBERおよびΔB
ERとタイミングポイントに於けるビットエラーレート
の関係を与える統計値に基づき演算処理を行なうことに
よって前記相関値よりビットエラーレートを推定するこ
とができる。
【0013】図1は本発明に係るビットエラーレート推
定装置の一実施例を位相変調波をベースバンド遅延検波
するタイプのディジタル復調装置に適用したときの構成
を示したものである。位相変調波を搬送波と等しい周波
数の信号ωCおよびこれをπ/2シフトした信号によ
り、夫々IチャネルとQチャネルのベースバンド信号に
変換した後、このI信号とQ信号は夫々ローパスフィル
タ7、8およびアナログ/ディジタル変換器(A/D)
9、10を介して遅延検波回路11に入力され、検波信
号となる。該検波信号は、データ識別部12、13およ
びクロック再生回路14に出力されクロック再生回路1
4はタイミングポイントを決定し、これに基づいて1シ
ンボル周期毎にタイミングクロック信号をデータ識別部
12、13に供給する。データ識別部12、13は前記
タイミングクロック信号に基づき検波信号よりX、Yに
復号する。
【0014】クロック再生回路14は相関検出回路15
および相関判定回路16とから成り、相関検出回路15
は、遅延検波回路11より出力された検波信号X、Yの
レベルを、1シンボル周期毎に予め設定された複数個の
抽出ポイント(この例に於いては図8に基づき8ポイン
トとした)に於いて夫々サンプリングすると共に、相隣
接する2つの抽出ポイントを一組としてサンプリングし
た信号同志の相関を検出し、検出した相関をX、Y夫々
について対応する抽出ポイントの組毎に加算し、夫々を
復数シンボル分累積した上で相関判定回路16に出力す
るものである。
【0015】図2は相関検出回路15の具体的な構成例
を示すブロック図である。同図に於いて、遅延回路1
7、18は共に抽出ポイントの間隔に相当する遅延時間
τを有するものであり、XOR(排他的論理和)ゲート
19、20の一の入力端には直接、他の入力端には前記
遅延回路17、18を介して検波信号X、Yを入力せし
めることにより直前の抽出ポイントとの相関を検出する
ものである。而して、双方の相関データを加算し、これ
を周期τでデータを振り分けるマルチプレクサ21を介
してカウンタ1〜カウンタ8に出力し、各カウンタは所定
の複数シンボル分の相関データを蓄積する。
【0016】相関判定回路16は、各カウンタに蓄積さ
れた相関データの大小を比較して最も相関の大きくなる
抽出ポイント対およびおよびこれと隣り合う相関が大き
い方の抽出ポイント対を検出し、双方に属す抽出ポイン
トをタイミングポイントと判定すると共に該タイミング
ポイントに基づきタイミングクロック信号を生成しデー
タ識別部12、13に出力する。さらに、前記2つの抽
出ポイント対がカウンタ4およびカウンタ5と一致するよ
う位相シフタ22は復調過程の信号の位相を補正する。
尚、周知の通りXORゲートは図3に示す如き入出力特
性を有するから、相関が大きい場合(入力レベルが一致
したとき)には”0”を、小さい場合(入力レベルが不
一致のとき)には”1”を出力する。従って、カウンタ
に蓄積される数値が0に近いほど相関の大きいポイント
と云うことになるから、相関判定回路18は複数の入力
から最小値を示す抽出ポイント対を求めるよう構成すれ
ばよい。
【0017】このように同期をとったとき抽出ポイント
5がタイミングポイントであり、カウンタ4の出力は抽
出ポイントP4とP5についての相関を表し、前記ΔBE
Rに相当するから、ビットエラーレート推定部23はこ
のカウンタ4からの相関値に所定の演算を施すことによ
ってタイミングポイントに於けるビットエラーレートを
推定できる。推定されたビットエラーレートに基づき復
調装置の制御系は、複数の基地局から最も回線状態の良
好な電波を選択する。ここで、ビットエラーレート推定
部23は予め測定して求めておいた相関値とΔBERお
よびΔBERとタイミングポイントに於けるビットエラ
ーレートの関係を与える統計値に基づき変換を行なうも
のであれば何でもよく、前記統計値に基づきロジック回
路を構成してもよくマイコン等で数値演算してもよい。
【0018】図4はビットエラーレートの測定をシュミ
レーションした結果を示すグラフであって、白抜きの丸
印は変調されたデータ列に所定の雑音を加え、これを復
調回路にて復調したときのビットエラー数を全ビット数
で割り算した従来方式による測定結果であり、黒丸印は
同様の条件で本発明に係るビットエラーレート推定装置
を用いた場合の結果である。同図から明らかなように両
者の結果はほぼ一致しており、実用上十分な特性が得ら
れることを確認した。
【0019】尚、以上本発明を位相変調波をベースバン
ド遅延検波するタイプのディジタル復調装置に適用した
ものを例として説明したが、本発明はこれのみに限定さ
れるものではなく、ディジタル信号を変復調する系に用
いるディジタル復調装置であればどのような方式であっ
てもよく、例えば周波数変調方式あるいは振幅変調方式
の復調装置にも適用可能であり、変調波から復号までの
課程はどのような手法を用いたものであってもよく、例
えば、同期検波方式の復調装置に本発明を適用してもよ
いこと明白であろう。
【0020】また、実施例に於いては相関を検出する手
段としてXORゲートを用いたが、入力する2値が一致
した場合と一致しなかった場合とを区別するものであれ
ば、NXORゲート等の他の回路で構成したものであっ
てもよい。さらに、実施例に於いては検波され復号され
たディジタル信号(X、Y)について相関を検出しタイ
ミングポイントを決定していたが、例えば図1に於いて
LPF5、6を通過した信号を遅延検波した後にA/D
変換するような構成に変更した場合、ディジタル化して
いない遅延検波後の信号について相関を検出してもよ
く、この場合抽出ポイント毎のサンプリングデータ同志
を掛け算した結果の大小が相関のそれに対応するから、
相関検出手段としては乗算器を用いればよい。さらにま
た、実施例では抽出ポイントの数を1シンボル当たり8
ポイントとし、タイミングポイント近傍の2つの抽出ポ
イントの相関値よりビットエラーレートを推定するよう
構成したが、精度等を勘案して抽出ポイント数を増減す
ることは可能であり、タイミングポイント以外の抽出ポ
イントに於ける相関値の分布からビットエラーレートを
推定するよう構成することも可能である。
【0021】
【発明の効果】本発明は、以上説明した如く構成するも
のであるから、変調データに特定の信号を挿入する必要
がないため通信効率の劣化を伴うことなしに、しかも復
調には何ら影響を与えることなくビットエラーレートを
推定する上で極めて著しい効果を奏する。
【0022】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るビットエラーレート推定装置の一
実施例をディジタル復調装置に適用したときの構成を示
すブロック図。
【図2】相関検出回路15の具体的な構成例を示すブロ
ック図。
【図3】XORゲートの入出力特性を示す図。
【図4】ビットエラーレートの測定をシュミレーション
した結果を示すグラフ。
【図5】移動通信システムの模式図。
【図6】従来のビットエラーレートの測定方法を説明す
る図。
【図7】復調過程にある検波信号のアイパターン。
【図8】抽出ポイントの設定例を示す図。
【図9】(a)、(b)は夫々ビットエラーレートとE
b/N0あるいは抽出ポイントとの関係を示す図。
【図10】抽出ポイントに対する相関値の分布を示す
図。
【符号の説明】
2・・・タイミングポイント 11・・・遅延検波回路 15・・・相関検出回路 17、18・・・遅延回路 19、20・・・XORゲート 21・・・マルチプレクサ 23・・・ビットエラーレート推定部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】変調波を所定の検波手段により検波して復
    調するディジタル復調装置のビットエラーレート推定装
    置に於いて、 復調過程の信号を単位データ周期(シンボル周期)毎に
    予め設定した複数個の抽出ポイントにてサンプリングし
    相隣接する2つの抽出ポイント毎の相関を検出すると共
    に検出した相関の分布に基づいてビットエラーレートを
    推定することを特徴とするビットエラーレート推定装
    置。
  2. 【請求項2】変調波を所定の検波手段により検波して復
    調するディジタル復調装置のビットエラーレート推定装
    置に於いて、 復調過程の信号を単位データ周期(シンボル周期)毎に
    予め設定した複数個の抽出ポイントにてサンプリングし
    相隣接する2つの抽出ポイント毎の相関を検出すると共
    に少なくとも2の前記相関を取り出しその差に基づいて
    ビットエラーレートを推定することを特徴とするビット
    エラーレート推定装置。
JP4583793A 1993-02-10 1993-02-10 ビットエラーレート推定装置 Pending JPH06237243A (ja)

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