JPH088857A - 副搬送波通信システム - Google Patents

副搬送波通信システム

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JPH088857A
JPH088857A JP7034716A JP3471695A JPH088857A JP H088857 A JPH088857 A JP H088857A JP 7034716 A JP7034716 A JP 7034716A JP 3471695 A JP3471695 A JP 3471695A JP H088857 A JPH088857 A JP H088857A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 商用FMチャネル内の副搬送波を利用し信頼
性のあるデータを移動受信体に伝送する。 【構成】 前方誤り訂正符号を利用した符号器112で
符号化されたデータの系列はインターリーバ116内で
変更され、フレーム同期回路120内で多数のサブフレ
ームに分割されるが、この回路はチャネル状態ビットを
各サブフレームに加えている。フレーム化されたデータ
は差動直交位相シフトキーイング変調器130で副搬送
波を変調するが、この変調器の出力はラジオ局の送信機
のFM変調器に接続されている。送信されたラジオ周波
数の信号は車両のFM受信機により受信される。変調さ
れた副搬送波は受信機のFM復調器で復調され符号化さ
れたデジタルデータを復元する。データに含まれたチャ
ネル状態ビットはデジタルデータから取り出され、更に
符号化されたデータの各ビット用にデータの信頼性を形
成するため利用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフェージングのあるチャ
ネル環境の中で移動体にデータを伝送するための通信シ
ステムに関する。特に、本システムは前方誤り訂正符号
化技術、インターリーブ、チャネル状態情報の伝送を組
み合わせて利用し、商用FMチャネルの帯域内の副搬送
波を利用した通信システムに関する。より詳細には、本
発明は符号化されたデジタルデータが多数のフレームに
分割され、各フレームが多数のデータサブフレームと同
期サブフレームに再分割され、各サブフレームが移動体
の受信機で伝送チャネルに信頼性を得るため多数のビッ
トを含む通信システムに関する。更に、本システムは受
信機が受信されたチャネル状態を送信された既知のビッ
ト系列と相関をとり、その相関を計量(メトリック)に
変換し、予め量子化されたデータの信頼性を得るため各
データのフィールドにわたり補間を行い、更にデータの
各ビットに対しデータの信頼性を得るため補間を量子化
するが、各ビットに対する信頼性はデータのデインター
リーブの後にビタービのアルゴリズムの復号器を使用す
ることにより行なわれている通信システムに関してい
る。
【0002】
【従来の技術】交通情報を伝送する通信システムおよび
フェージングのあるチャネル環境での通信用のシステム
は既知の技術である。出願者が知っている最良の従来の
技術には、現存のFMラジオ放送基盤を利用して自動車
運転者に交通関連情報を知らせるためヨーロッパで展開
されているヨーロッパ無線データシステム(RDS)が
ある。しかし、RDSシステムは、ほぼ8キロビット/
秒のユーザーデータ速度で動作するこの発明に対し、ほ
ぼ0.3キロビット/秒のユーザーデータ速度で動作す
るため種々の欠点がある。更に、RDSシステムには皮
相容量を増加させるため誤り訂正符号に加え交通メッセ
ージを符号化することが必要であり、これは装置の価格
を上昇させるが、この発明のデータ速度には達しない。
【0003】他の2つの交通情報システムは日本で最近
導入され、一方は8キロビット/秒のユーザーデータ速
度を有している副搬送波システムを利用しており、副搬
送波の注入レベルにダイナミックな制御を取り入れてい
る。副搬送波の注入レベルにダイナミックな制御を取り
入れるためには、システムの送信機の端により複雑で高
価な装置が必要であり、更に放送信号の強度が弱い状態
では性能がより一層悪く成りやすい。セイコーテレコミ
ュニケーション社により開発された他の日本のシステム
も、高速のデータ速度で働くが、帯域幅が広い弱いFS
K変調に基づいている。このように、このシステムの応
用分野では、6局から7局の異なるFM局が、この発明
のシステムでは1局のみのFM局が必要であるエリアに
サービスするため必要である。
【0004】フェージングのあるチャネル環境の中で補
償用としてチャネル状態の情報を使用することは知られ
た技術である。出願者が知っているこの分野の最良の従
来の技術には米国特許第4945549号および第45
19068号と、IEEEJournal on Se
lected Areas in Commun−ic
ationsの1987年2月、Vol.SAC−5,
No.2、ページ215から225に掲載のJ.ハーゲ
ンオイヤ(Hagenauer)他著の“移動衛星チャ
ネルにおけるフェージング補償用前方誤り訂正符号”
と、1980年チューリッヒセミナーデジタル通信、議
事録、IEEE Catalog,No.80CH 1
521−4 Com,ページG2.1−G2.7に掲載
のJ.ハーゲンオイヤ著“フェージングおよびバースト
チャネル用たたみこみ符号のビタービ復号法”がある。
従来の技術の文献のいずれにも、ソフト決定用復号器が
利用されている。しかし、この種のシステムでは各ビッ
トにデータの信頼性を得るのに対し、データビットのブ
ロックにチャネル状態を推測するチャネル状態情報を利
用している。米国特許第4945549号に開示された
システムでは、チャネル状態情報は伝送されたパイロッ
トトーンの電力から得られている。それ故、特別なビッ
ト系列にはデータフィールドのそれぞれの前または後に
データが加えられていないが、データの信頼性はこの発
明のように受信された全てのデータビットに対し得られ
る。
【0005】
【発明の概要】商用FMチャネル帯域内の副搬送波を使
用した通信システムが移動受信体にデータを伝送するた
め提供されている。この通信システムには商用放送局用
としてFM放送チャネルの副搬送波信号を定める所定の
周波数を有する信号を発生するための回路が含まれてい
る。この通信システムには更に入力で受け誤り訂正符号
を有するデジタルデータを符号化する符号化回路が含ま
れているが、このデジタルデータは多数の連続したビッ
トにより定められている。この通信システムにはデジタ
ルメッセージを形成するため所定の一番目の系列の多数
のビットを符号化されたデジタルデータに加える符号化
回路の出力に接続された回路が含まれている。デジタル
メッセージを受けるため多数のビットを加えるための回
路の出力に接続された一番目の入力(1)と、副搬送波
信号に対するデジタルメッセージを変調するための発生
回路に接続された二番目の入力(2)を有する副搬送波
変調器も加えられている。FM放送チャネルの搬送波信
号に対し変調された副搬送波信号で周波数変調するため
商用FM放送局のFM送信機に変調された副搬送波信号
を接続する回路が与えられている。この通信システムに
は更に、商用FM放送局が送信するFM放送チャネルを
受ける受信回路があり、この受信回路にはFM変調搬送
波信号から変調副搬送波信号を復元するFM復調器が含
まれている。副搬送波復調器も加えられているが、この
副搬送波復調器は変調副搬送波信号からデジタルメッセ
ージを復元するためFM復調器に接続されている。デジ
タルメッセージから符号化されたデジタルデータを取り
出し、更に二番目のビット系列を形成するため取り出し
回路が副搬送波復調器に接続されている。取り出し回路
に接続された復号回路は、データの信頼性を与えるため
二番目のビット系列を所定の一番目のビット系列と比較
するため(1)と、デジタルデータを出力に与えるため
データの信頼性に対応して復号化されたデジタル信号を
復号するため(2)に加えられている。復号回路の出力
に接続された利用装置はデジタルデータを復号器から受
け操作するため与えられている。
【0006】
【実施例】図1から図6には、商用FMラジオ局55の
副搬送波を使用してデータを移動受信器に伝送する通信
システム100を示している。以下の記載で分かるよう
に、この通信システム100は、高信頼性のリアルタイ
ムデータ伝送を行なうフェージングのある移動商用放送
チャネルにわたり速いデータ速度でデータを伝送するこ
とに特に関している。いかなる特別なタイプのデータ伝
送にも限定されないが、この通信システム100は交通
情報を多数の移動体10に伝送するため、現在開発中の
インテリジェント車両ハイウエイシステムの要素として
特に使用される。特にシステム100はフェージングの
あるチャネル環境の中で、8キロビット/秒の比較的速
いデータ速度で伝送を行なう交通情報を与えている。こ
のように、このシステム100では商用FMシステムの
現在の基盤を利用して、遅延なしに最新の交通メッセー
ジを車両の表示ユニット92に与えている。
【0007】図1には、商用FM放送局55を示してい
るが、この放送局ではアナログ音声信号40の形の従来
のプログラム材料を従来のFM送信機50に加えてお
り、この送信機50の出力はラジオ局のアンテナ60に
接続されている。交通情報は交通情報プロセッサ70に
より発生するが、このプロセッサ70によりデジタルの
形の交通情報が副搬送波交通情報チャネル(STIC)
変調器110に与えられている。STIC変調器は放送
局55においてFMチャネル放送の副搬送波である信号
についてプロセッサ70からのデジタル情報を変調して
いる。STICからの出力はアナログ信号で変調するた
めFM送信機50に接続されている。商用局のFMチャ
ネル帯域内の副搬送波のこの種の変調は、株相場、契約
制音楽放送、外国語放送等のような内容を伝送する技術
では良く知られている。副搬送波のこのような変調は当
業者には良く知られているので、これに関連する方法お
よび装置についてのこれ以上の記載は当業者がこの発明
を全て完全に理解するのに必要であるとは考えられな
い。
【0008】移動体10のそれぞれは、FM変調された
ラジオ周波数の信号30、32を受信するため車両のア
ンテナ12に接続された従来のFM受信機80を有する
自動車である。FM受信機80は受信したラジオ周波数
信号を復調し、変調された副搬送波をSTIC復調器に
接続している。STIC復調器150は変調された副搬
送波からデジタル交通情報を復元し、そのデータを車両
用交通コンピュータ90に接続している。車両用交通コ
ンピュータ90により処理されるこの種の情報はコンピ
ュータ90に接続され車両内にあるディスプレイ92に
表示され、交通妨害および利用できる他のルートに関す
る情報を自動車運転手に与える。
【0009】移動体10のそれぞれに役に立つデータを
与える特別な重要性はフェージングのある場合において
システム100が高い正確性を有してデータを伝送でき
ることである。図示のように、ラジオ周波数の信号は送
信アンテナ60から受信アンテナ12に直接通る場合
と、自然物またはビル20のような人工の構造物から反
射され間接的にアンテナ12に接続される場合がある。
ラジオ周波数の信号32はビル構造物20から反射され
る結果、信号30に対し時間が遅延される、すなわち位
相がシフトされる。このように、信号30と信号32は
アンテナ12で加法的に組み合わされるか、または反対
に一方が他方から引かれるように組み合わされる。引算
の結果による信号レベルの低下は一般にマルチパスフェ
イドと呼ばれている。このようなマルチパスによる信号
の組合せはかなり位置に左右されるので、これにより移
動体との通信には位置が絶えず変化する特別な問題が生
ずる。以下の記載から分かるように、STIC変調器1
10と復調器150は信頼性のあるデータを移動体10
に伝送するように、更に復調器150での信頼性を決め
るためユニークな所定の系列を有しデジタルデータで伝
送される多数のチャネル状態ビットを特に使用するよう
に設計されている。
【0010】次に図2には、STIC変調器110のブ
ロック図を示している。交通情報を示すデジタルデータ
は、交通情報プロセッサ70からデータ接続ライン72
により符号器112に接続されている。符号器112は
プロセッサ70から受けたデジタルデータを前方誤り訂
正符号を付けて符号化する。ブロック符号は良く知られ
た前方誤り訂正符号であり、特にリードソロモン符号は
符号器112に利用できる有益なブロック誤り訂正符号
である。たたみこみ符号は他の前方誤り訂正符号であ
り、この特許の出願の発明に利用されている。実際、実
用される実施例では、率がほぼ2分の1で拘束の長さが
7であるたたみこみ符号がうまく使用されている。符号
器112からの符号化されたデータはデータ接続ライン
114によりインターリーバ116に接続されている。
インターリーブは以下に更に記載するように、連続した
ビットを所定数のビットで分けるように、符号化された
デジタルデータのビットの順序を変える良く知られた手
段である。
【0011】図には示していないが、符号器112の出
力からのデータは、音声とパイロット信号の高調波と副
搬送波の混合により生ずる相互変調積から生じ、FM搬
送波帯域の音声帯域内に落ちるあらゆる妨害を軽減する
ため、符号器112とインターリーバ116の間で排他
的論理和を利用し擬似ランダムパターンのビットと組み
合わされる。擬似ランダム信号、符号化されたデータと
の排他的論理和を利用することにより、可聴の相互変調
積はビットの擬似ランダム組合せがない時生ずるトー
ン、ホイッスルまたはほえ声とは異なり白色雑音に聞こ
える。受信機では符号化されたデータを復元するため排
他的論理和が再び利用され、同一の擬似ランダムビット
系列と復元されデインターリーブされたデータ信号とが
組み合わせられる。
【0012】次に図3には、インターリーバ116の図
的な表現を示している。インターリーバ116には符号
化されたデータを記憶するためメモリ配列200が含ま
れている。配列200には1296個の列210と72
個の行220がある。符号化されたデータはライン11
4によりメモリ入力回路230に接続され、この入力回
路230は一度に1列メモリ配列を満たすようにされて
いる。このように、一番目の72ビットは列0を満た
し、73番目のビットは位置0、1(0行1列)に記憶
される。データで満たされた配列の後、データは一度に
1行読み出される。このように、出力回路240は行0
の全てのビット、すなわちビット0−1295を読み出
し、次の行1から全てのビットを読み出すことが行なわ
れる。それ故、例えば一番目の列の最初の2行内で読み
出された連続ビットは1295ビット離れて読み出され
るが、これは入力が列毎に行なわれ、出力が行毎に行な
われるからである。出力回路240によりメモリ配列か
ら読み出されたデータビットは、図2に示すようにフレ
ーム同期回路120に接続するためデータライン118
に出力される。インターリーブはフェージングチャネル
環境で生ずるバースト誤りの影響を軽減するための良く
知られた方法である。バースト誤りを受けにくい通信用
のリンクを与えるためインターリーブ技術を使用するこ
とにより、所要の誤り訂正能力を有するが、他方従来の
符号のようにバースト誤りがある時動作の悪い前方誤り
訂正符号を使用することができる。
【0013】図2に示すように、インターリーブ116
の出力はデータリンク118によりフレーム同期回路1
20に接続され、このデータリンク118によりメモリ
出力回路240からインターリーブされたデータビット
が与えられる。フレーム同期回路120はインターリー
ブされ符号化されたデータを多数のデータフレーム51
0に分割するが、各データフレーム510は図6に示す
ように多数のデータサブフレーム514に再び分割され
る。各フレーム510には同期サブフレーム512と1
8個のサブフレーム514が含まれている。各同期サブ
フレーム512は時分割多重通信に従来から使用されて
いる。同期サブフレーム512には56ビットの相関ワ
ードと、16ビットのフレーム識別ワード522と、4
チャネル状態ビットのフィールド524とが含まれてい
る。18個のデータサブフレーム514のそれぞれは7
2データビットのフィールド530と、4チャネル状態
ビットにより定められている。このように、全てのサブ
フレーム(同期およびデータ)には4チャネル状態ビッ
トのフィールド524、532がそれぞれあるが、これ
らの機能は以下に記載する。発明の内容に対しては重要
でないが、72個のフレーム510を集めることにより
1つのスーパーフレーム500が定まるが、各スーパー
フレームにより全てのデータビットが決まり、これには
72×1296のメモリ配列200が入っている。
【0014】図2に戻り、フレーム同期回路120はラ
イン118に接続されたデータが加わるインターリーバ
116から符号化されたデータを受ける入力と、ライン
124に接続されたデータを経由しチャネル状態ビット
発生器122からデータを受ける入力とがあるように示
されている。前に記載したように、4チャネル状態ビッ
トは各スーパーフレーム500を形成する各フレーム5
10の同期サブフレーム514、512とデータに付け
加えられている。チャネル状態ビットは通信リンクの信
頼性を評価する手段としてデータと共に伝送される所定
のビット系列である。チャネル状態ビット発生器は4ビ
ット系列をフレーム同期回路120に形成された各サブ
フレームに与えるためのハードワイヤ論理回路または読
み出し専用メモリである。
【0015】回路120からのフレームデータにより定
められるデジタルデータのメッセージはデータ接続ライ
ン126を通り変調器130に接続されている。多くの
変調方法がFM放送チャネルの副搬送波に対し符号化さ
れたデータを変調するため利用されている。種々のコヒ
ーレント、非コヒーレントまたは差動コヒーレント変調
方法が利用されている。トレリス(Trellis)符
号変調、ガウス性フィルタミニマムシフトキーイング、
レベルシフトミニマムシフトキーイング、更に差動直角
位相シフトキーイングが特に適切である。しかし、差動
直角位相シフトキーイング(DQPSK)はより好まし
く、実用的な実施例に上手く利用されている。DQPS
K変調の使用により変調過程が容易になり振幅変動の少
ない信号が得られる。
【0016】副搬送波信号源134は接続ライン136
により副搬送波信号を変調器130に供給する。副搬送
波信号は主搬送波信号から76kHzの近くに集中して
おりほぼ16kHzの公称帯域幅を有している。ほぼ1
9000ビット/秒の伝送速度を与える直角変調はほぼ
8キロビット/秒のユーザー速度を生ずる。変調された
副搬送波は従来のFM変調技術により商用プログラムで
変調するため変調器130からFM変調器52に接続ラ
イン32により出力されている。
【0017】次に図4については、FM受信機80のF
M復調器に接続されたSTIC復調器を示している。ア
ンテナ12により受信された信号はFM復調器84に接
続され、従来の方法で変調されたプログラムは車両のス
ピーカシステム(図示していない)に加えられるが、変
調された副搬送波データリンク82により副搬送波復調
器300に出力される。復調器300はSTIC変調器
110の変調器130を使用した変調方法を補完してい
る。このように、差動直角位相シフトキーイングが副搬
送波を変調するため利用されると、DQPSK復調器3
00はSTIC復調器150内に利用される。DQPS
K復調器には復調器技術で良く知られているように、副
搬送波の周波数のほぼ等しい周波数を有する周波数信号
源が含まれている。復調器300の出力はデータ接続ラ
イン302によりチャネル状態ビットの取り出し回路3
10に接続しているように示されている。
【0018】チャネル状態ビットの取り出し回路310
はチャネル状態ビットフィールドを各フレーム510の
サブフレーム512、514のそれぞれから分離してい
る。データフィールド530およびチャネル状態ビット
524、532を識別するため同期フィールド520、
522を使用することにより、チャネル状態ビットの系
列は各サブフレームおよびデータ接続ライン314に対
する出力から取り出される。データフィールド530は
データ接続ライン312により取り出し回路310から
デインターリーブ回路360に出力される。取り出され
たチャネル状態ビットはデータの各ビットに対し信頼性
を確保するため利用されるが、この信頼性は“ソフト”
決定を行なうため復号器により利用される。従来から、
ビタービアルゴリズム復号器のような復号器用ソフト決
定アルゴリズムは復調されたデータビットの振幅に基づ
いている。しかし、FM復調器は信号内のあらゆる振幅
変動を取り除くためリミッタを利用している。このよう
に、復号されるあらゆるビットの“値”に対して確実な
決定を行なうため復号器により利用できる振幅変動はな
い。
【0019】データの各ビットの信頼性を測る他の方法
を与えるため、4チャネル状態ビットが各サブフレーム
に加えられている。チャネル状態ビットは既に記載した
ように送信機で与えられ、受信されたビットが伝送され
たビットと異なるかどうか決定するため受信機で分析す
るための周知のビット系列である。送信されたチャネル
ビット系列との違いの度合いにより通信チャネルの信頼
性を測定できる。以下に記載のように、データの信頼性
は伝送されるデータの各ビットに対し確立され、この信
頼性は復号された各ビットの状態を決定するため復号器
により利用される。
【0020】チャネル状態ビットを利用する一番目のス
テップは相関ブロック320で行なわれ、チャネル状態
ビットはSTIC変調器110内で利用された周知のチ
ャネルビット系列と相関が取られる。相関が取られたチ
ャネル状態ビットは次に計量(メトリック:metri
c)に変換され、相関ブロック320の出力は接続ライ
ン322により計量マッピングブロック330に接続さ
れる。ブロック330内で、チャネルビットの4ビット
系列の中の誤りの数は復号器の最尤法を満たすように選
択され、しかも便利な数値を与えるように目盛られた特
別な計量にマッピングされる。
【0021】図6に関連ししかも特に重要であることを
既に述べたように、全てのサブフレームには同期サブフ
レーム512を有するチャネルビットフィールドが含ま
れているが、チャネル状態ビットの系列は各データフィ
ールド530の前および後にある。チャネル状態の情報
は全てのデータフィールドの前および後にあるので、チ
ャネル状態ビットを利用してデータフィールドにわたり
補間することができる。このように、計量マッピングブ
ロック330から、データは全てのデータフィールド5
30の各ビットに非量子化データの信頼性を与えるため
接続ライン332により補間ブロック340に接続され
ている。
【0022】補間の後、各ビットに対し行なわれたデー
タの信頼性は接続ライン342により量子化器350に
接続される。ブロック350において、補間されたデー
タは復号器370が使用できる値に量子化される。実用
的な実施例では、9つの可能な値、即ち2つの2値状態
(“0”および“1”)のそれぞれに対し“良さ”の4
つのレベルと“消す”を示す1つの値を生ずるが、この
抹消の値はビットの正しい値が不確かであることを示し
ている。各ビットに対し量子化された値はデータリンク
352によりデインターリーバ360に伝えられるが、
これらの関連のあるデータビットを記憶している。
【0023】次の図5には、デインターリーバ360の
ブロック図を示している。デインターリーバ360には
並列状態で配置された402aから402nの多数の平
面が含まれているメモリ配列400がある。この発明の
内容には図示のようなマルチ平面、またはシングル2次
元配列として構成されるような特別な構造のメモリ配列
400は重要でない。シングル配列が使用されると、各
データビットは配列をブロックに分割すること、すなわ
ち記憶のため連続したメモリ位置を使用することによ
り、当該データの信頼性と関連づけられている。図示の
メモリ構造では、メモリ平面402のそれぞれには多数
の行420と多数の列410とがあり、ここにあるメモ
リ記憶セルはそれぞれの行と列の交点にある。チャネル
状態ビットはブロック310内で取り出されるので、デ
ータはデータリンク352によりメモリ入力回路430
に接続されている。
【0024】STIC変調器110のインターリーバ1
16により行なわれるビット系列の分離を戻すため、デ
インターリーバ360はインターリーバ116で行なわ
れる方法と反対の方法で記憶し、データをメモリ配列か
ら読み出す必要がある。それ故、入力回路430に加え
られたデータは行毎に記憶されるが、各行は1296個
の記憶位置を有しており、72個の行を有するインター
リーバ116と同じ数により配列の平面が定められてい
る。データの各ビットに関連のある量子化された判定の
信頼性の情報はデータ接続ライン352により入力回路
430に加えられている。量子化されたデータを定める
ビットのそれぞれはデータビットと並列に記憶され、量
子化された判定の信頼性の情報は402bから402n
のメモリ平面のそれぞれの行毎に記憶される。メモリ平
面は量子化されたデータの信頼性を表すビット数の関数
である。実用的な実施例では、3ビットが利用されてい
る。2ビットは“良さ”の4つの異なるレベルを表すた
めであり、1ビットは“消す”フラグとして使用されて
いる。
【0025】メモリ配列が一杯になると、配列はスーパ
ーフレーム500が加えられたデータを含んでおり、出
力回路440はデータを読み出す。符号器112からイ
ンターリーバ116に与えたように、符号化されたデー
タビットを元の系列で再配列することにより、データは
列毎に読み出される。メモリ平面402a内に記憶され
符号化されたデータビットはデータ接続ライン362に
より復号器370に出力されるが、402bから402
nのメモリ平面に記憶され量子化された判定の信頼性の
情報はデータリンク364を通り復号器370に出力さ
れる。
【0026】図4に示すように復号器370はデータリ
ンク362を通しデインターリーバ360からデータを
受け、出力ライン372に復号化されたデータを与える
ためデータリンク364に加えられ量子化された判定の
信頼性の情報を利用している。復号器370はビタービ
アルゴリズムの復号器である場合がある。実用的な実施
例において、ビタービアルゴリズムの復号器は前述の通
り、量子化された判定の信頼性の情報を示す3ビットを
使用している。復号器370からの出力はデータリンク
372により車両用交通コンピュータ90に接続されて
いる。車両用交通コンピュータ90は復号器370から
供給されるデータを処理し、ディスプレイ92によりユ
ーザーに便利な情報を表示するが、これはデータ接続ラ
イン94によりコンピュータに接続されているように示
されている。
【0027】このように、交通情報のデータは商用FM
チャネルの放送チャネルの副搬送波を利用し速いデータ
速度で移動体に通信できる。交通情報のデータは交通情
報プロセッサ70から多数の連続したビットの形でST
IC変調器110に加えられている。受信されたデジタ
ルデータは復号器112により、デジタルデータをたた
みこみ的に符号化する前方誤り訂正符号と共に符号化す
る。データの符号化の後、符号化されたデータのビット
系列はインターリーブされ、ビットの順序は符号化され
たデジタルデータの連続したビットが所定数のビットに
より分けられるように変えられる。インターリーブされ
符号化されたデータは多数のデータフレームに分割さ
れ、データフレーム510のそれぞれは多数のデータサ
ブフレーム514により形成されている。データフレー
ム510のそれぞれに対し同期サブフレーム512が付
け加えられている。符号化されたデジタルデータをデー
タフレーム510に分割するにはチャネルテストデータ
をサブフレーム512、514のそれぞれに加えること
が含まれているが、このチャネルテストワードは所定の
多数のビット系列により定められている。このように各
データフィールドはチャネルテストワードの前および後
にある。
【0028】チャネルテストワードをデータサブフレー
ムに加えることにより所定の周波数を有した信号と組み
合わせたメッセージサブフレームを形成するが、この周
波数は商用FMチャネルの副搬送波を定めている。副搬
送波は差動直角位相シフトキーイング変調器130を使
用した多数のメッセージサブフレームで変調されてい
る。変調された副搬送波はFM搬送波信号を変調するた
め、商用FMラジオ局55のFM変調器52に加えられ
ているが、この変調された信号は送信用アンテナ60に
加えられている。
【0029】周波数変調された搬送波信号は少なくとも
1つの移動受信体10で受信されるが、受信アンテナ1
2で受信されたラジオ周波数信号は受信体の復調器84
で復調される。FM復調器84は副搬送波を復調しメッ
セージサブフレームを復元するため、変調された副搬送
波を差動直角位相シフトキーイング復調器300に加え
られている。メッセージサブフレームは次の多数のチャ
ネルテストワードを形成するため、処理され多数のメッ
セージサブフレームから多数のデータサブフレームのそ
れぞれを取り出す。チャネルテストワードはデータの信
頼性を得るためデータと共に伝送された周知のビット系
列と比較される。比較は伝送された周知の所定の系列を
有した受信データから取り出された多数の連続したビッ
トの間の相関の形で行なわれる。この相関は計量に変換
され、更にこの計量はデータサブフレームの各ビットに
対し非量子化の信頼性を得るためデータのサブフレーム
の連続した組にわたり補間される。補間の段階の後、非
量子化のデータの信頼性は各ビットに対しデータの信頼
性を得るため量子化される。各ビットに対するデータの
信頼性は関連したデータビットに対応してデインターリ
ーバ360のメモリ配列内に記憶されている。
【0030】データは関連のある量子化されたデータの
信頼性に沿ってデータビットをデインターリーブするこ
とにより復号されるが、このデインターリーブの過程に
より符号化されたデータの元の連続したビットを予め分
けた所定数のインターリーブビットを取り除くことによ
り符号化されたデータの再配置が行なわれる。符号化さ
れたデータビットの現在の系列は、ビタービアルゴリズ
ム復号器である“ソフト”決定処理の復号器を利用して
関連のあるデータの信頼性と共に復号器370に送られ
る。次に、現在復号化されたデータはデータをユーザー
に示すためディスプレイ92を有している車両用交通コ
ンピュータ90のような利用装置に伝送される。
【0031】商用FMラジオ放送チャネルの副搬送波で
データを伝送するための通信システム100およびそれ
により定められる方法により、交通情報を自動車に与え
るための、容量が大きく耐久性があり性能が向上される
移動ラジオ周波数のデータ伝送が行なわれる。商用FM
放送チャネルはマルチパスフェージングを受けるが、シ
ステム100を定めるエレメントが連結されていること
により、他の妨害条件と同様に、これらのフェージング
条件下でも伝送誤りに対するシステムの影響を減少する
手段が得られる。システム100は交通情報を車両に直
接伝えるため高速道路の基盤に余分な増加を必要とする
ことなしに信頼性の高い通信を与えている。
【0032】本発明は特別な形態および実施例に関連し
て記載したが、本発明の内容および範囲から外れること
なしに前述の発明に種々の変更を行なうことができる。
例えば、同等なエレメントが前述の特別に示し記載した
ものから取り替えることができ、特にある場合には本発
明の内容または範囲から外れることなしにエレメントの
特別な位置を入れ替えまたは間に他のものを入れること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】通信システム全体のブロック図である。
【図2】通信システムの副搬送波変調部分のブロック図
である。
【図3】通信システムのインターリーバのブロック図で
ある。
【図4】通信システムの副搬送波復調部分のブロック図
である。
【図5】通信システムのデインターリーバのブロック図
である。
【図6】通信システムにより伝送されるデジタルメッセ
ージのフレーム構造図である。
【符号の説明】
10 移動体 12 受信アンテナ 20 ビル 30、32 ラジオ周波数の信号 40 アナログ音声信号 50 FM送信機 52 FM変調器 55 商用FMラジオ 60 アンテナ 70 交通情報プロセッサ 72 データ接続ライン 80 FM受信機 82 副搬送波データリンク 84 FM復調器 90 車両用交通コンピュータ 92 車両の表示ユニット 94 データ接続ライン 100 通信システム 110 副搬送波交通情報チャネル(STIC)変調器 112 符号器 114 データ接続ライン 116 インターリーバ 118 データライン 120 フレーム同期回路 122 チャネル状態ビット発生器 126 データ接続ライン 130 変調器 134 副搬送波信号源 150 STIC復調器 200 メモリ配列 210 列 220 行 230 入力回路 240 出力回路 300 副搬送波復調器 302 データ接続ライン 310 取り出し回路 312、314 データ接続ライン 320 相関ブロック 330 計量マッピングブロック 332、342 接続ライン 340 補間ブロック 350 量子化器 352 データリンク 360 デインターリーブ回路 362 データ接続ライン 364 データリンク 370 復号器 400 メモリ配列 402a,…402n メモリ平面 410 列 420 行 430 メモリ入力回路 440 出力回路 500 スーパーフレーム 510 データフレーム 512 同期サブフレーム 514 データサブフレーム 522 フレーム識別ワード 524 4チャネル状態ビット 530 72データビット 540 4チャネル状態ビット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハワード エイチ. マ アメリカ合衆国, マサチューセッツ 02173, レキシントン, ソロモン ピ アス ロード 37番地 (72)発明者 フランク ジェイ. ママノ アメリカ合衆国, メリーランド 20747, フォレストビル, ラコナ ストリート 6517番地 (72)発明者 ジェイムス ダブリュ. マーシャル アメリカ合衆国, ヴァージニア 20164, スターリング, エス. カルペパー ロード 1004番地 (72)発明者 ビジャイクマール エム. パテル アメリカ合衆国, ヴァージニア 22032, フェアファックス, レイブリー コー ト 5115番地 (72)発明者 ライル ジー. サクストン アメリカ合衆国, ヴァージニア 22014, ブロード ラン, ボックス 60エー, ルート 1 (番地なし)

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 データを移動受信体に伝送するため、商
    用FMチャネルの帯域内の副搬送波を使用し、 FM放送チャネルの副搬送波信号を商用FM放送局用と
    して定める所定の周波数を有する信号を発生する手段
    と、 多数の連続したビットにより定まり入力で受信されるデ
    ジタルデータを誤り訂正符号と共に符号化するための符
    号化手段と、 デジタルメッセージを形成するため、所定の一番目の系
    列にある多数のビットを前記の符号化されたデジタルデ
    ータに加えるための前記符号化手段の出力に接続された
    手段と、 前記デジタルメッセージを受けるため前記多数のビット
    を加えるための前記手段の出力に接続された一番目の入
    力(1)と、前記副搬送波信号に関する前記デジタルメ
    ッセージを変調するため前記の信号発生手段に接続され
    た二番目の入力(2)とを有する副搬送波変調手段と、 前記FM放送チャネルの搬送波信号に対し前記の変調さ
    れた副搬送波信号で周波数変調を行なうため、前記の商
    用FM放送局のFM送信機に前記の変調された副搬送波
    信号を接続するための手段と、 前記商用FM放送局が送信する前記FM放送チャネルを
    受け、更に前記の変調された搬送波信号から前記の変調
    された副搬送波信号を復元するためのFM復調手段を含
    んでいる手段と、 前記の変調された副搬送波信号から前記のデジタルメッ
    セージを復元するため前記搬送波復調手段に接続された
    副搬送波復調手段と、 前記の符号化されたデジタルデータを前記のデジタルメ
    ッセージから取り出し、更に二番目のビット系列を形成
    するために前記の副搬送波復調手段に接続された取り出
    し手段と、 データに信頼性を得るため前記の所定の一番目のビット
    系列と前記の二番目のビット系列を比較し(1)、更に
    前記のデジタルデータを出力に与えるため前記のデータ
    の信頼性に対応して前記の符号化されたデジタルデータ
    を復号化するため(2)、前記の取り出し手段に接続さ
    れた復号化手段と、 前記デジタルデータを受信し更に操作を行なうために前
    記復号化手段の前記出力に接続された利用手段と、を備
    えた通信システム。
  2. 【請求項2】 前記符号化手段が、前記デジタルデータ
    をたたみこみ的に符号化する手段(1)と、前記の符号
    化されたデジタルデータの連続したビットが所定の数の
    ビットに分けられるように前記の符号化されたデジタル
    データのビットの順序を変えるため前記のたたみこみ符
    号化手段の出力に接続されたインターリーブ手段(2)
    とを含んでいる請求項1に記載の通信システム。
  3. 【請求項3】 前記のインターリーブ手段が、多数の行
    と列を有する一番目のメモリ配列(1)と、前記たたみ
    こみ符号化手段の前記出力に接続された前記一番目のメ
    モリ配列の列内に前記の符号化されたデジタルデータを
    書き込む手段(2)と、前記一番目のメモリ配列の行か
    ら前記の符号化されたデジタルデータを読み出す手段
    (3)とを含む請求項2に記載の通信システム。
  4. 【請求項4】 前記多数のビットを加える前記手段が、
    前記の符号化されたデジタルデータから多数のデータフ
    レームを形成するフレーム手段を含み、前記の多数のデ
    ータフレームのそれぞれが多数のデータサブフレームに
    より構成され、更に前記所定の一番目のビット系列が前
    記多数のデータのサブフレームに加えられている請求項
    2に記載の通信システム。
  5. 【請求項5】 前記副搬送波変調手段が差動直角位相シ
    フトキーイング変調器である請求項1に記載の通信シス
    テム。
  6. 【請求項6】 前記副搬送波復調手段が差動直角位相シ
    フトキーイング復調器である請求項1に記載の通信シス
    テム。
  7. 【請求項7】 前記復調手段が、前記取り出し手段の一
    番目の出力に接続された前記所定の一番目のビット系列
    と前記二番目のビット系列との間に相関を形成する手段
    を含む請求項4に記載の通信システム。
  8. 【請求項8】 前記の復号化手段が、前記相関を計量
    (メトリック)に変換するため前記相関手段の出力に接
    続された変換手段を含む請求項7に記載の通信システ
    ム。
  9. 【請求項9】 前記復号化手段が、前記計量を一組の連
    続データのサブフレームにわたり補間するため、前記変
    換手段の出力に接続された補間手段を含む請求項8に記
    載の通信システム。
  10. 【請求項10】 前記復号化手段が、前記の復号化され
    たデジタルデータの各ビットに対し前記データの信頼性
    を形成するため、前記補間手段の出力に接続された量子
    化手段を含む請求項9に記載の通信システム。
  11. 【請求項11】 前記データの信頼性が多数のビットか
    ら形成される請求項10に記載の通信システム。
  12. 【請求項12】 前記復号化手段が、前記の復号化され
    たデジタルデータの連続ビットの間から所定数のビット
    を取り除き、更にそれぞれのデータの信頼性を各ビット
    と関連づけるため、前記取り出し手段の二番目の出力に
    接続された一番目の入力と前記量子化手段の出力に接続
    された二番目の入力とを有するデインターリーブ手段を
    含む請求項10に記載の通信システム。
  13. 【請求項13】 前記デインターリーブ手段が、 多数の行と列を有する二番目のメモリ配列(1)と、 前記取り出し手段の二番目の出力に接続された一番目の
    入力、および前記量子化手段の出力に接続された二番目
    の入力、および行の各ビットに対し前記の符号化された
    デジタルデータと前記の関連データの信頼性とを記憶す
    るため、前記二番目のメモリ配列に接続された出力とを
    有する書き込み手段(2)と、 更に前記の符号化されたデジタルデータと前記二番目の
    メモリ配列の列から各ビットに対し前記の関連データの
    信頼性とを読み出すための手段(3)と、を含んでいる
    請求項12に記載の通信システム。
  14. 【請求項14】 前記復号化手段が、前記のデジタルデ
    ータの各ビットを前記関連データの信頼性に対応して前
    記の符号化されたデジタルデータから復元するため、前
    記のデインターリーブ手段の出力に接続されたビタービ
    タイプの復号器を含む請求項12に記載の通信システ
    ム。
  15. 【請求項15】 前記の利用手段が、前記のデジタルデ
    ータを蓄積し表示するため、前記のビタービタイプの復
    号器の出力に接続されたプロセッサを含む請求項14に
    記載の通信システム。
  16. 【請求項16】 商用FMチャネルの帯域内の副搬送波
    を使用し、 商用FM放送局用としてFM放送チャネルの副搬送波信
    号を定める所定の周波数を有する信号を発生する手段
    と、 多数の連続したビットにより定められ、入力で受信され
    たデジタルデータを誤り訂正符号により符号化する手段
    と、 前記の符号化されたデジタルデータの連続ビットが所定
    数のビットに分けられるように前記の符号化されたデジ
    タルデータのビットの順序を変えるため前記の符号化手
    段の出力に接続されたインターリーブ手段と、 デジタルメッセージを形成するため、所定の一番目の系
    列内の多数のビットを前記の符号化されたデジタルデー
    タに加えるための前記のインターリーブ手段の出力に接
    続された手段と、 前記デジタルメッセージを受けるため前記の多数のビッ
    トを加える前記手段の出力に接続された一番目の入力
    (1)、および前記副搬送波信号についての前記デジタ
    ルメッセージを変調するため前記発生手段に接続された
    二番目の入力(2)を有する副搬送波変調手段と、 前記のFM放送チャネルの搬送波信号に対し前記の変調
    された副搬送波信号で周波数変調を行なうため前記の商
    用FM放送局のFM送信機に前記の変調副搬送波信号を
    接続するための手段と、 前記商用FM放送局の送信する前記FM放送チャネルを
    受け、更に前記の変調された搬送波信号から前記の変調
    された副搬送波信号を復元するためFM復調手段を含ん
    でいる手段と、 前記の変調された副搬送波信号から前記のデジタルメッ
    セージを復元するため前記搬送波復調手段に接続された
    副搬送波復調手段と、 前記の符号化されたデジタルデータを前記のデジタルメ
    ッセージから取り出し、更に二番目のビット系列を形成
    するために前記の副搬送波復調手段に接続された取り出
    し手段と、 前記の符号化されたデジタルデータの各ビットにデータ
    の信頼性を得るため前記の所定の一番目のビット系列と
    前記の二番目のビット系列を比較し(1)、更に前記の
    デジタルデータを出力に与えるために前記のデータの信
    頼性に対応して前記の符号化されたデジタルデータを復
    号化するため(2)、前記の取り出し手段に接続され、
    前記の符号化されたデジタルデータの連続ビットの間か
    ら前記所定のビット数を復元し、更にそれぞれのデータ
    の信頼性を各ビットと関連させるために前記取り出し手
    段の出力に接続された入力を有するデインターリーブ手
    段を含んでいる復号化手段と、 前記デジタルデータを受信し更に操作を行なうために前
    記復号化手段の前記出力に接続された利用手段と、を備
    えた高速のデータ速度を有する通信システム。
  17. 【請求項17】 前記インターリーブ手段が、多数の行
    と列を有する一番目のメモリ配列(1)と、前記一番目
    のメモリ配列の列内に前記の符号化されたデジタルデー
    タを書き込む手段(2)と、前記一番目のメモリ配列の
    行から前記の符号化されたデジタルデータを読み出す手
    段(3)とを含む請求項16に記載の通信システム。
  18. 【請求項18】 前記多数のビットを加える前記手段
    が、多数のデータフレームを形成するため符号化された
    デジタルデータを読み出す前記手段に接続されたフレー
    ム手段を含み、前記多数の前記データフレームのそれぞ
    れが多数のデータサブフレームにより構成されており、
    前記所定の一番目のビット系列が前記多数のデータサブ
    フレームのそれぞれに加えられている請求項17に記載
    の通信システム。
  19. 【請求項19】 前記復調手段が、前記取り出し手段の
    一番目の出力に接続された前記所定の一番目のビット系
    列と前記二番目のビット系列との間に相関を形成する手
    段を含む請求項18に記載の通信システム。
  20. 【請求項20】 前記の復号化手段が、前記相関を計量
    に変換するため前記相関手段の出力に接続された変換手
    段を含む請求項19に記載の通信システム。
  21. 【請求項21】 前記復号化手段が、前記計量を一組の
    連続データのサブフレームにわたり補間するため、前記
    変換手段の出力に接続された補間手段を含む請求項20
    に記載の通信システム。
  22. 【請求項22】 前記復号化手段が、前記の復号化され
    たデジタルデータの各ビットに対し前記データの信頼性
    を形成するため、前記補間手段の出力に接続された量子
    化手段を含む請求項21に記載の通信システム。
  23. 【請求項23】 前記データの信頼性が多数のビットか
    ら形成される請求項22に記載の通信システム。
  24. 【請求項24】 前記復号化手段が、前記のデジタルデ
    ータの各ビットを前記関連データの信頼性に対応して前
    記の符号化されたデジタルデータから復元するため、前
    記のデインターリーブ手段の出力に接続されたビタービ
    タイプの復号器を含む請求項21に記載の通信システ
    ム。
  25. 【請求項25】 前記の利用手段が、前記のデジタルデ
    ータを蓄積し表示するため、前記のビタービタイプの復
    号器の出力に接続されたプロセッサを含む請求項24に
    記載の通信システム。
  26. 【請求項26】 商用FMラジオ局の商用FMチャネル
    帯域内の副搬送波を使用し、次の各ステップ: a.データソースからの多数の連続したビットにより定
    められるデジタルデータを受信すること; b.前記のデジタルデータを誤り訂正符号を用いて符号
    化すること; c.前記の符号化されたデジタルデータを多数のデータ
    フレームに分割することで、前記のデータフレームのそ
    れぞれは多数のデータサブフレームにより形成されてい
    る; d.多数の当該メッセージサブフレームを形成するため
    一番目のチャネルのテストワードを前記多数のデータサ
    ブフレームのそれぞれに加えることで、前記の一番目の
    テストワードは所定の系列内の多数のビットにより定め
    られている; e.前記の副搬送波を定めるため所定の周波数を有する
    一番目の信号を与えること; f.前記の副搬送波を前記の多数のメッセージサブフレ
    ームで変調すること; g.前記の商用FMラジオ局の商用FMチャネル用とし
    て搬送波信号を定める所定の周波数を有する二番目の信
    号を与えること; h.前記の搬送波信号に対し前記の変調された副搬送波
    を周波数変調することで、前記の周波数変調された搬送
    波信号はシステムを受信する多数の移動体に放送するた
    めのアンテナに接続されている; i.システムを受ける少なくとも1つの前記の移動体が
    前記の周波数変調された搬送波信号を受けること; j.前記の変調された副搬送波を復元するため前記の受
    信された周波数変調搬送波信号を復調すること; k.前記のメッセージサブフレームを復元するため前記
    のサブキャリアを復調すること; l.前記の多数のメッセージサブフレームから前記の多
    数のデータサブフレームのそれぞれを取り出し、更に多
    数の二番目のチャネルのテストワードを形成すること
    で、前記の二番目のチャネルのテストワードのそれぞれ
    は多数の連続したビットにより形成されている; m.前記の多数の取り出されたデータサブフレームのそ
    れぞれの各ビットに対しデータの信頼性を与えるため、
    前記二番目のチャネルのテストワードのそれぞれの前記
    多数の連続ビットを前記一番目のチャネルのテストワー
    ドの前記所定のビット系列と比較すること; n.前記データの信頼性に対応して前記のデジタルデー
    タを前記の取り出されたデータサブフレームのそれぞれ
    から系列的に復元すること; o.前記の復号化されたデジタルデータを利用装置に伝
    送すること;を備え、速いデータ速度でデータを通信す
    る方法。
  27. 【請求項27】 前記符号化のステップが前記デジタル
    データのたたみこみ符号化のステップを含む請求項26
    に記載の通信方法。
  28. 【請求項28】 前記の符号化されたデータを分割する
    前記のステップが前記データフレームのそれぞれに同期
    サブフレームを加えるステップを含む請求項26に記載
    の通信方法。
  29. 【請求項29】 前記副搬送波を変調する前記のステッ
    プが差動直角位相シフトキーイング変調器を使用して前
    記副搬送波を変調するステップを含む請求項26に記載
    の通信方法。
  30. 【請求項30】 前記副搬送波を復調する前記のステッ
    プが差動直角位相シフトキーイング復調器を使用して前
    記副搬送波を復調するステップを含む請求項26に記載
    の通信方法。
  31. 【請求項31】 符号化の前記ステップが前記符号化デ
    ジタルデータのステップの後に行なわれる請求項26に
    記載の通信方法。
  32. 【請求項32】 比較の前記ステップが次のステップ: a.前記二番目のチャネルのテストワードのそれぞれの
    多数の連続したビットの間の相関を前記一番目のチャネ
    ルのテストワードの前記の所定のビット系列で形成する
    こと; b.前記相関を計量に変換すること; c.前記データサブフレームの各ビットに対し非量子化
    データの信頼性を形成するため、連続したデータサブフ
    レームのそれぞれの連続した組にわたり前記の計量を補
    間すること; d.各ビットに対し前記データの信頼性を形成するた
    め、前記データのサブフレームの各ビットに対し前記非
    量子化データの信頼性を量子化すること; を含む請求項31に記載の通信方法。
  33. 【請求項33】 復号化の前記ステップが次の各ステッ
    プ: a.前記の符号化されたデジタルデータをデインターリ
    ーブすること; b.前記デジタルデータの各ビットをそれぞれのデータ
    の信頼性と関連づけること; の前に行なわれる請求項32に記載の通信方法。
  34. 【請求項34】 復号化の前記ステップが前記の符号化
    されたデジタルデータをビタービタイプの復号器で復号
    化するステップを含む請求項33に記載の通信方法。
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