JPS62189846A - デジタル信号伝送方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、市街地などにおける無線伝送のようなマルチ
パス伝送路において、デジタル信号を伝送するデジタル
信号伝送方法に関するものである。

従来の技術、 近年、移動通信の分野でも、秘話性の向上や通信の高度
化、あるいは周辺の通信網との整合性からデジタル化が
進みつつある。しかし、そのような需要が最も集中する
と考えられる市街地では、ビルなどの建造物による反射
や回折などによるマルチパスによって、通信品質が著し
く劣化する。

デジタル伝送の場合、マルチパスを構成するそれぞれの
波の伝播遅延時間差がデータタイムスロットに対して無
視できなくなると、波形歪や同期系の追従不良によって
、符号誤り率特性が著しく劣化する。

以下、図面を参照しながら、上述した従来のデジタル信
号伝送方法の一例について説明する。

第８図は従来のデジタル信号伝送方法の伝送信号の位相
遷移を示すものである。Ｔはデータの１タイムスロツト
を示している。データが１の時、位相が１８０”遷移し
、データが０の時は位相遷移を起さない。この信号様式
は差動符号化２相位相変調と呼ばれる。

このような伝送信号を検波するには、例えば１タイムス
ロツトの遅延線を有する遅延検波で行うことができる。

今、マルチパスの代表的な例として、タイムスロットに
比べて無視できない伝播遅延時間差τを持つ２波のマル
チパス下において、検波出力信号がどのようになるかを
考えてみる。

なお、時間的に先行して来る波を直接波、遅れてくる波
を遅延波と呼ぶことにする。

第９図は、２波マルチパス下において、第８図に示した
ような伝送信号が遅延検波された時、検波出力信号がど
のようになるかを説明した図である。第９図（ａ）は、
直接波の位相遷移を示したものである。これに対して、
伝播遅延時間差τだけ遅れて来た遅延波の位相遷移は、
第９図（ｂｌのようになる。ある時点の検波出力は、そ
の時の２波の合成位相と、ｌタイムスロット前の２波の
合成位相とのベクトル内積である。例えば、第参図（Ｃ
）において、Ｂの区間の検波出力は、Ｂ゛の時の２波合
成位相とＢの時のそれとのベクトル内積の値になる。

第１０図は、Ａ−Ｃの各時点における検波出力を求める
ため、直接波と遅延波の合成位相を図示したものである
。なお、直接波と遅延波の振幅比をρ、位相差をαとし
た。第１０図より、第９図ＩＣ）のＡ−Ｃの各時点の検
波出力は次のようになる。

Ａ・・・・・・不定 Ｂ　・・・・・・　１＋ρ２＋２ρｃｏｓαＣ・・・・
・・不定 区間ＡおよびＣでは、それぞれ前および後のタイムスロ
ットのデータ値によって不定゛になる。遅延検波後、通
常、不要な雑音成分を除去するため低域通過フィルタが
入るので、最終的な検波出力信号波形は、第９図（Ｃ）
の実線の波形にフィルタがか　□かり、第９図１０）の
点線で示したような波形になり、アイパターンの一部を
構成する。ところで、ρが１に近く、αが１８０”近辺
の場合、有効な検波出力であるＢの区間の検波出力は、
はぼ零になる。

従って、アイは閉じ、符号誤り率特性は劣化する。

また、この時、区間ＡおよびＣの無効な検波出力が、区
間Ｂの有効な検波出力よりはるかに大きいため、アイが
時間軸方向に大きく揺らぎ、再生クロックが追従できず
、符号誤り率はさらに著しく劣化する。（例えば、尾上
他、“伝播遅延時間差を有するレイリーフェージングに
おける符号誤り率特性１、信学技報、Ｃ５８ｌ−１６８
，１９８２、あるいは、高井他、“多重波伝搬による瞬
時符号誤りとビット同期系に基づく誤り発生機構の分析
”、信学技報、Ｃ３８３−１５８，１９８４）発明が解
決しようとする問題点 しかしながら上記のような方法では、前述のようにマル
チパスによる波形歪が著しく、符号誤り率の劣化が著し
い。特に、信号のＳ／Ｎ比と誤り率の関係を調べてみる
と、Ｓ／Ｎ比を向上させても誤り率が減少しない領域が
存在する。このような符号誤りは軽減不能誤りなどと呼
ばれている。

このような、いわゆる軽減不能誤りのために、実際の市
街地でのデータ伝送速度は大きく制限を受け、高速伝送
は不可能である。

本発明は上記問題点に鑑み、市街地などのマルチパス伝
送路において、高速デジタル伝送の行なえるデジタル信
号伝送方法を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明のデジタ分と後半
部分の間に、複数種類の角度の位相遷移を有し、その位
相遷移の向きは、各タイムスロットにおいて、すべて進
相あるいはすべて遅相であり、任意のタイムスロット内
の位相遷移と、そのムスロットだけ離れた、これら両者
のタイムスロットのそれぞれ前半部分および後半部分ど
うしの間の位相差に伝送される情報がある伝送信号を伝
送信号として用いるものである。

作用 本発明は上記したような伝送信号を用いることにより、
遅延検波を行った時、タイムスロットごとに２種類の有
効な検波出力を得ることができる。

そして、これらの出力を合成することによる１種のダイ
バーシチ効果により、マルチパス下における符号誤り率
は著しく改善される。さらに、異なるタイムスロットに
、位相遷移角度の種類だけの、異なる２種類の有効な検
波出力の組を得ることができるので、バースト誤りが軽
減され、誤り訂正が簡略化でき、ひいてはマルチパス下
における符号誤り率はさらに改善される。以上のような
効果により、マルチパス伝送路において従来より高速の
デジタル伝送が可能になる。

実施例 以下本発明の一実施例のデジタル信号伝送方法について
、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明のデジタル信号伝送方法の伝送信号の位
相遷移を示す位相遷移図である。以下、第１図を用いて
本発明のデジタル信号伝送方法の伝送信号について説明
する。

第１図に示したように、データの１タイムスロツトは前
半部分と後半部分に分れる。１タイムスロツトの時間を
Ｔ、前半部分の時間をＴＩ、後半部分の時間をＴ２とし
て示した、そして、前半部分と後半部分の間には、φ１
〜φ３で示したような位相遷移が必ずある。これらの位
相遷移の向きは、すべてのタイムスロットで一定である
が、遷移量は、タイムスロットによって複数種類ある。

つまり、第１図において、位相軸の正は進相であっても
遅相であっても良く、位相遷移方向は常に進相あるいは
遅相である。一方、位相遷移量は、この例では、φ８、
φ２、φ、で示した３種類が存在する。なお、位相遷移
量の種類の数は、この例では３種類であるが、任意に選
ぶことができる。

従って、一部値の等しいものがあっても良い。ただし、
第１図に示したように、ｎタイムスロットだけ離れた、
両タイムスロット内の位相遷移量は等しくなければなら
ない。従って、ｎは位相遷移量の種類の数取上であれば
、任意に選ぶことができる。勿論、ｎは２以上の整数で
ある。また、Ｔ１およびＴｔの比率は任意にとって良い
。勿論、Ｔ１とＴ、が等しくても良い。

あるタイムスロットの前半部分とそのｎタイムスロット
だけ後の前半部分との位相差、および、同様に後半部分
どうしの位相差は、両タイムスロット内の位相遷移が同
量、同方向であるので等しい。第１図においては、例え
ば、第２タイムスロツトと第ｎ＋２タイムスロツトの位
相差は、図に示したようにθである。このようなｎタイ
ムスロットだけ離れたタイムスロット間の位相差θの値
によってデジタル情報が伝送される。例えば、θのとり
うる値として０°および１８０°の２相系を用いれば、
それぞれに対応して０と１を割り当てることにより、１
ビツトの情報が伝送される。また、θとして０°、９０
°、１８０°、２７０　”の４相系を用いれば、２ビ゛
ツトの情報が伝送される。さらに、θの値としては、０
°、４５°、９０°・・・・・・の８相系、同様に０°
、２２．５°、４５°、６７．５°・・・・・・の１６
相系などの２のべき乗の多相系のものや、以上の内の一
部の角度しか使わないものや、さらに２のべき乗でない
多相のもの、および、θのとりうる値の間隔が一定でな
いものでも良く、θの値は、その値と伝送される情報が
対応しておれば、任意の値で良い。

以上のように、本発明のデジタル信号伝送方法の伝送信
号の位相遷移は、Ｔ１　、Ｔｚ　、φ１・・・、θ、ｎ
の値により様々なものがあるが、以下、第２図から第４
図に例を示す。

第２図は、ｎ＝２、φ１＝４５°、φ２　＝　１３５゜
の時、θ＝０°、１８０°に対応して、ｌタイムスロッ
トについて１ビツトのデータを伝送する伝送信号の位相
遷移の例を示している。

第３図は、第２図の場合と同様にｎ＝２、φ。

＝４５°、φ！　＝　１３５°の時、θ＝ｏ’、１８０
”　ニ対応して、ｌタイムスロットについて１ビツトの
データを伝送する伝送信号の位相遷移の例を示している
。本発明のデジタル信号伝送方法の伝送信号においては
、隣合うタイムスロットの前半部分および後半部分どう
しの位相差、正確には初期位相差は、自由に選ぶことが
できる。第３図の場合の初期位相差は、第２図の場合の
初期位相差より、４５°あるいは１３５°ずれている。

第４図は、ｎ＝２、φ１＝４５°、φｚ　＝　１３５゜
の時、θ＝０°、９０°、１８０°、２７０”　ニ対応
して、それぞれ、（０，０）、（１，０）、（１，１）
、（０，ｌ）のように１タイムスロツトについて２ビツ
トのデータを伝送する伝送信号の位相遷移の例を示して
いる。なお、この場合、オフセット４相位相変調のよう
に、例えばθ＝０°、９ｏ°、２７０°のように４相系
の角度の一部しかとらないものであっても良い。

次に、本発明のデジタル信号伝送方法がマルチパス歪に
対して強い理由を例を用いて説明する。

以下の説明においては、本発明のデジタル信号伝送方法
の伝送信号の一例として、第２図あるいは第３図のよう
なθ＝０°、１８０”っまり２相系の伝送信号を用いて
説明する。また、マルチパスのモデルとしては、代表的
な２波モデルを考える。

時間的に先行して来る波を直接波、遅れてくる波を遅延
波と呼ぶことにする。

本発明のデジタル信号伝送方法は、ｎタイムスロットの
遅延線を用いた遅延検波によって検波される。検波回路
の構成の一例を第５図に示した。

ただし、第５図において、１は入力端子、２は乗算器、
３はｎタイムスロット遅延器、４は低域通過フィルタ、
５は検波出力端子である。

第６図は、２波マルチパス下において、これらの伝送信
号が第５図の検波回路で検波された時の検波出力信号が
どのようになるかを説明した図である。第６図（ａ）は
、直接波の任意のタイムスロットと、そのｎタイムスロ
ット後のタイムスロットの位相遷移の様子を示したもの
である。両タイムスロット内の位相遷移の大きさは等し
く、φで示した。これに対して、−タイムスロットに比
べて無視できない、伝播遅延時間差τだけ遅れて来た遅
延波の位相遷移は、第６図（ｂ）のようになる。ある時
点の検波出力は、その時の２波の合成位相と、ｎタイム
スロット前の２波の合成位相とのベクトル内積である。

例えば、第６図（Ｃ）において、Ｂの区間の検波出力は
、Ｂ”、の時の２波合成位相とＢの時のそれとのベクト
ル内積の値になる。

第７図は、Ａ−Ｅの各時点における検波出力を求めるた
め、直接波と遅延波の合成位相を図示したものである。

なお、直接波と遅延波の振幅比をρ、位相差をαとした
。また、第６図（ａ）および第６図（ｂ）の位相軸は、
正が進相であっても、遅相であっても良いが、進相方向
とした。第７図より、低域通過フィルタ４による波形の
変形がない、あるいは、遮断周波数がデータ伝送速度に
比べて充分高い場合、第６図（Ｃ）のＡ−Ｅの各時点の
復調出力は次のようになる。

Ａ・・・・・・不定 Ｂ　・・・・・・　１＋ρ２＋２ρｃｏＳα　　　・・
・・・・■Ｃ・・・・・・　ｌ＋ρ２＋２ρｃｏｓ　（
α±φ）・・・・・・■Ｄ　・・・・・・　１＋ρ２＋
２ρｃｏｓα　　　・・・・・・■Ｅ　・・・・・・　
不　定゛ 区間ＡおよびＥでは、それぞれ前および後のタイムスロ
ットのデータ値によって不定になる。ρおよびαの値に
より、Ｂ、ＤおよびＣの区間のいずれかの検波信号が零
になっても、他方は零になることはない。なお、０式の
接置は、位相遷移φが遅相の時十、進相の時−である。

例えば、第６図あるいは第７図においては、φは進相と
したので、この時は０式の復号は−である。

実際には、低域通過フィルタ４の遮断周波数は符号量干
渉が生じない程度に低く選ばれる。従って、低域通過フ
ィルタ４を通過した後の検波出力信号は、第６図（Ｃ）
の実線の波形にフィルタがかかり、第６図（Ｃ１の点線
に示したようにアイパターンの一部を形成する。前述の
ように、区間ＢおよびＤと区間Ｃは相補的な検波出力を
生じるので、アイが閉じることはない。また、これらの
有効な検波出力の少なくとも一方は、区間ＡまたはＥの
無効な検波出力に比べて小さくなることはないので、ア
イの時間軸方向の揺らぎは軽減され、再生クロックの追
従不良による符号誤り率の劣化も少ない。

以上のように、本発明のデジタル信号伝送方法は、区間
ＢおよびＤと区間Ｃの互いに異なった検波出力を合成す
ることによる、一種のダイバーシチ効果により、マルチ
パスによる波形歪は受けにくい。さらに、φの値は複数
種類あるので、区間Ｃの検波出力は同数の種類だけ存在
する。従って、特定の多重波条件において、例えばφ１
の位相遷移を持つタイムスロットの誤り率が劣化したと
しても、φ、以外の位相遷移φを持つタイムスロットの
誤り率は必ずしも劣化しない。つまり、送られてきたデ
ータ列にバースト的な誤りを生じることが少なく、誤り
訂正を簡易にすることができる。

以上のように、マルチパス伝送路において、従来の方法
より符号誤り率特性は著しく改善され、高速のデジタル
伝送が可能になる。

なお、この説明においては、第２図あるいは第３図のよ
うなθ＝θ°、１８０°などの２相系の伝送信号を例に
して説明したが、θの値として他の値を用いる伝送信号
においてもまったく同様な原理によって符号誤り率特性
は著しく改善される。

例えば、θが４相系、８相系など多相系の場合は、第５
図の１タイムスロツト遅延器３の出力にさらに９０″移
相器を接続し、この出力信号を参照信号として直交軸に
ついても遅延検波を行う必要がある。しかし、検波回路
の構成は複雑になるが、それぞれの検波軸の検波出力は
以上の説明とまったく同様、やはり、２種の有効な検波
出力を持ち、両者を合成することによる一種のダイバー
シチ効果により、符号誤り率特性は著しく改善される。

そして、この２種の有効な検波出力の組はφの種類だけ
存在し、バースト誤りが軽減される。Ｔ。

とＴ２の比率に関しても、区間ＢＸＣ，Ｄの長さが変化
するが、そのこと以外は以上の説明とまったく同様であ
る。

つまり、第１図に示したような位相遷移をする伝送信号
を用いる本発明のデジタル信号伝送方法は、Ｔ　Ｉ　％
　Ｔ　ｔ　％φ、・・・、θ、ｎの各値の違いにかかわ
らずすべて、互いに異なった２種の有効な検波出力を合
成することによる、一種のダイバーシチ効果、および、
タイムスロットによって複数種類の２種の有効な検波出
力の組を持つことによる、バースト誤り軽減効果により
、マルチパス伝送路において、従来の方法より符号誤り
率特性は著しく改善され、高速のデジタル伝送が可能に
なる。

発明の効果 以上のように本発明は、データの１タイムスロ相遷移を
有し、その位相遷移の向きは、各タイムスロットにおい
て、すべて進相あるいはすべて遅相であり、任意のタイ
ムスロット内の位相遷移と、タイムスロットだけ離れた
、これら両者のタイムスロットのそれぞれ前半部分およ
び後半部分どうしの間の位相差に伝送される情報がある
信号を伝送信号として用いることにより、マルチパス伝
送路において、従来より高速のデジタル伝送が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のデジタル信号伝送方法の伝送信何の位
相遷移図、第２図から第４図はその伝送信号の一例の位
相遷移図、第５図は第２図あるいは第３図に示したよう
な本発明のデジタル信号伝送方法の伝送信号に対応する
検波回路の一例の構成図、第６図と第７図は本発明のデ
ジタル信号伝送方法がマルチパス歪に強いことを説明す
る、検波出力信号の波形図およびマルチパス波の合成位
相を示すベクトル図、第８図は従来のデジタル信号伝送
方法の伝送信号の位相遷移図、第９図および第１０図は
従来のデジタル信号伝送方法がマルチパス歪に弱いこと
を説明する、検波出力信号の波形図およびマルチパス波
の合成位相を示すベクトル図である。 １・・・・・・入力端子、２・・・・・・乗算器、３・
・・・・・ｎタイムスロット遅延器、４・・・・・・低
域通過フィルタ、５・・・・・・検波出力端子。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名非 第２図 第３図 Ｊ６０’　−−−一−−−−−−−−−−−−−−−−
−−第４図 １−Ｔ−１）１）１） ，３１０’　−−−−−−−一−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−第５図 第６図 茅ｌ　　　　　　　享Ｆｌ トー■−→　　　ドー１→ □＃＠　／（５θ・」「 。、１・・・・−−「 ＋Ａ′ｌ　Ｂ’＋（：’ｌがｌＥ’ｌ　　ＩＡＩ　ａ　
１ｃｌｐｌＥｌ第７図 Ｃ′ 一σ゛ 子−タ列　　　−−−−−／　　　　　　　０　　　　
　　　θ　　−−−一−ｔ−１ｒ−＠ｌ　　　ｌ　　　
ｌ　　　ｌ第９図 Ｃ６）おじ瓦出刃

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）デジタルデータを伝送する伝送装置において、デ
   ータの１タイムスロットを所定の比率で前半部分と後半
   部分に分け、前記前半部分と後半部分の間に、複数種類
   の角度の位相遷移を有し、その位相遷移の向きは、各タ
   イムスロットにおいて、すべて進相あるいはすべて遅相
   であり、任意のタイムスロット内の位相遷移と、その所
   定のタイムスロットだけ後のタイムスロット内の位相遷
   移とはその大きさが等しく、前記所定のタイムスロット
   だけ離れた、これら両者のタイムスロットのそれぞれ前
   半部分および後半部分どうしの間の位相差に伝送される
   情報がある伝送信号を用いることを特徴とするデジタル
   信号伝送方法。
2. （２）所定の比率は、１対１であることを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項記載のデジタル信号伝送方法。
3. （３）所定の比率は、１対１でないことを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項記載のデジタル信号伝送方法。
4. （４）位相差は０°および１８０°のいずれかであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項から第（３）
   項のいずれかに記載のデジタル信号伝送方法。
5. （５）位相差は０°、９０°、１８０°、２７０°のい
   ずれかであることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項から第（３）項のいずれかに記載のデジタル信号伝送
   方法。
6. （６）位相差は３６０°を８分割した角度のいずれかで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項から第
   （３）項のいずれかに記載のデジタル信号伝送方法。
7. （７）位相差は３６０°を１６分割した角度のいずれか
   であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項から
   第（３）項のいずれかに記載のデジタル信号伝送方法。