JPS62193424A - 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（８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・ノドに対して
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タイムスロフト
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ｌタイムス
ロッ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（ａｌ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、１タイムスロツト前の２波の
合成位相とのベクトル内積である。例えば、第９図（Ｃ
１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１Ｏ図より、第９図（Ｃ）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　＋２ρｃｏｓ　　αＣ・
・・・・・　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（Ｃ）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
おける符号誤り特性”、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、Ｃ５８３−１５８，１９８４） 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、本発明のデジタル信号伝
送方法は、データの各タイムスロットを複数種類の比率
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、隣合うタイムスロ７）で交互に進相方向あるい
は遅相方向に複数種類の角度の位相遷移を有し、任意の
タイムスロット内の前半部分と後半部分の比率と、所定
の偶数タイムスロットだけ後のタイムスロット内の前半
部分と後半部分の比率とは等しく、前記所定の偶数タイ
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、各タイムスロットに、前
半部分と後半部分の比率の種類だけの、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タイムスロフトは前
半部分と後半部分に分れる。１タイムスロフトの時間を
Ｔ１前半部分の時間を’ｒ、、、’ｒ、い後半部分の時
間をＴ１□ｌ　Ｔ２□として示した。そして、前半部分
と後半部分の間には、φ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、隣合うタイムスロッ
トで進相、遅相が交互に現れる。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、
位相遷移方向は交互に現れる。なお、前半部分と後半部
分との比率、Ｔ、、：　Ｔ、、あるいはＴｔ＋　：　Ｔ
ｚ□は、この例では２種類しかないが、任意の種類の比
率を選ぶことができる。また、一部に重複するものがあ
っても良い。ただし、第１図に示したように、２ｎタイ
ムスロツトだけ離れた、両タイムスロット内の前半部分
と後半部分の比率は等しくなければならない。従って、
２ｎは比率の種類の数以上であれば、任意に選ぶことが
できる。勿論、ｎは自然数である。また、位相遷移量φ
は任意にとって良い。

あるタイムスロット内の位相遷移の場所と、その２ｎタ
イムスロツト後のタイムスロ・ノド内の位相遷移の場所
は、両タイムスロットの前半部分と後半部分の比率がそ
れぞれ等しいので、それぞれタイムスロット内の同位置
にある。また、両タイムスロットの前半部分どうし、お
よび、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１タイムスロツトと第２．−１＋
１タイムスロツトの位相差は、図に示したようにθであ
り、位相遷移の場所はそれぞれのタイムスロット内の同
位置にある。このような２ｎタイムスロツトだけ離れた
タイムスロット間の位相差ρ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Ｏ
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°１１８０°、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００．２２．５°、　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、Ｔ、、、Ｔ、！、Ｔ、、、Ｔ、、。

・・・、φ、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＝１．φ＝９０°で、前半部分と後半部分
の比率はＴＩｌ：ＴＩ□とＴ２．：Ｔｚ□の２種類の時
、θ−０”、１８０″に対応して、１タイムスロツトに
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＝１．φ＝９０°で
、前半部分と後半部分の比率はＴ、、：Ｔ、２とＴ２１
：　Ｔｚ□の２種類の時、θ＝Ｏ’、１８０°に対応し
て、１タイムスロツトについて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＝１．φ＝４５°で、前半部分と後半部分
の比率はＴ、１：Ｔ、ｚとＴｔ、：　Ｔ、、の２種類の
時、θ＝Ｏ’、９０°、１８０°、２７０　　°に対応
して、それぞれ、（０，Ｏ）、　　（１，Ｏ）、　　（
１゜１）、（Ｑ、１）のように１タイムスロフトについ
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・７ト４相位相
変調のように、例えばθ＝０°、９０’２７０　’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＝Ｑ’、１８０°つまり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、２ｎタイムスロツト
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２ｎタイムスロツト遅延器、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）、
直接波の任意のタイムスロットと、その２ｎタイムスロ
フ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。両タイムスロフト内の位相遷移の場所は、それ
ぞれのタイムスロット内の同位置にあり、また、それぞ
れの位相遷移の大きさおよび向きは等しく、大きさを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、伝播遅延時間差でだけ遅れて来た遅延波の位
相遷移は、第６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、２
ｎタイムスロツト前の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ボしたものである。

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（ａｌおよび第６図（ｂｌ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。従って、奇数タイムスロットでは進相の位相遷
移があるとする。

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・・・・・・　１＋ρ２＋２ρｃｏｓ　（α
±φ）・・・・・・■Ｄ・・・・・・　１＋ρ２＋２ρ
ｃｏｓα　　　・・・・・・■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、■式の
復号は、位相遷移φが遅相の時ト、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■式の復号は−である。なお、偶数
タイムスロットについては、そのタイムスロット内の位
相遷移は遅相であるので、この場合は、■弐の復号が十
になるだけで、まったく同様である。

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）
の実線め波形にフィルタがかかり、第６図（Ｃ）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、再生クロンクの追
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、位相遷移の場
所を示す、タイムスロットの前半部分と後半部分の比率
は複数種類あるので、を効な検波出力を示している区間
Ｂ、　　Ｃ。

Ｄの構成比率は、同数の種類だけ存在する。この構成比
率が変化すると、伝播遅延時間差τに対する誤り率特性
が変化するので、特定の多重波条件において、ある比率
を持つタイムスロットの誤り率が劣化したとしても、こ
の比率以外の比率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、
主に、伝播遅延時間差τに対する誤り率特性を向上させ
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＝０°、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前半部分と後
半部分との比率の種類だけ存在し、バースト誤りが軽減
され、伝播遅延時間差τに対する特性が改善される。

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、Ｔｌｌ、　
ＴＩＺＩ　Ｔａ１ｌ　ＴＺＺ・・’＋　　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、一種ノタイバー
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、データの各タイムスロットを複
数種類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、隣合うタイムスロットで交互に進
相方向あるいは遅相方向に所定の角度の位相遷移を有し
、任意のタイムスロット内の前半部分と後半部分の比率
と、所定の偶数タイムスロットだけ後のタイムスロット
丙の前半部分と後半部分の比率とは等しく、前記所定の
偶数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号の位
相遷移図、第２図、第３図、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１
０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・
・・・・・２ｎタイムスロフト遅延器、４・・・・・・
低域通過フィルタ、５・・・・・・検波出力端子。 ＋５−１−偽− −痒年 第２図 ブーダ列−−−−−１０−一一一− ３６０’　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−一
−３ノ５゜ １丁１１４丁７２　ｊ　ＴＲＩ　１Ｔｚｚ−Ｔｏｊ　Ｔ
７２　（Ｔｚ１１Ｔ２２１第３図 デー９列−−ｒｏ　　　　−一−− ３６０’　　　　　　　　　　　　　　　＋−−−−−
−−−ｍ−−３１５゜ ｔＴｕ　ｔ　　Ｔ７２　　（Ｔ２／　　ｊ丁２２ｊＴ１
１：　　丁／２　’　　Ｔｚｔ　　）Ｔｚ２１第４図 Ｈ丁−＋１１１１１ 第５図 第６図 茅１　　　　　　　　　茅２７Ｌ＋７ ヒーＴ−←　←Ｔ−Ｈ ６，−コ「− −＋７＋ ０・　−２「− ｌＡ’ｌＢ’ＩＣ’１ＤＩＥ’ＩＩＡＩＢｌｃｌＤＩＥ
ｉデータ列　−−−−１００−−−− １−１丁−ｉ　　　　　１　　　　　）　　　　　１第
９図 第１０図

Claims (5)

【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
   ータの各タイムスロットを複数種類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、隣合
   うタイムスロットで交互に進相方向あるいは遅相方向に
   複数種類の角度の位相遷移を有し、任意のタイムスロッ
   ト内の前半部分と後半部分の比率と、所定の偶数タイム
   スロットだけ後のタイムスロット内の前半部分と後半部
   分の比率とは等しく、前記所定の偶数タイムスロットだ
   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）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）項記載のデジタ
   ル信号伝送方法。
3. （３）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）
   項記載のデジタル信号伝送方法。
4. （４）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）項記載の
   デジタル信号伝送方法。
5. （５）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）項記載
   のデジタル信号伝送方法。