JPH0756945B2 - ディジタル通信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波帯域内の無線通
信、ことに高周波搬送波の側波帯において４００Hzない
し2.７KHz の間のいくつかの周波数で伝送される無線周
波信号を送受信するモデムに関する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】高周波（ＨＦ）通信性能
は、３つの本質的な原因により低下させられる。第１に
伝搬条件は、送信の時間及び周波数と、又送信機及び受
信機の地理的位置とに従って変る。第２に周波数選択性
フェージング及び符号間干渉は、多重通路伝搬における
電離層誘導変動によってＨＦ帯域を横切って起る。これ
は、見通し距離を越える高周波送信が得られる電離層反
射の結果として生ずる。複数の電離層反射モードが存在
し、この場合多重通路受信が生じさせられる。伝送デー
タに著しいゆがみが認められ、そして通常無視される帯
域内騒音又は干渉が、信号フェージングの期間中に顕著
な要因になる。これ等の条件は、周波数変更により始め
て完全に避けることができるが、これは通常実行不可能
である。多重通路伝搬の望ましくない影響は、送信の前
後に適当な信号処理を使うことによりうち消すことがで
きる。これは通常信号（スペクトル）広がりの測定を使
って行う。性能低下の第３の原因は干渉である。ＨＦ帯
域で出会うこの干渉の多くは、狭い帯域干渉であり、送
信周波数を変えることにより避けることができる。この
ことは、信号トーンの帯域内周波数可変能力を使える場
合にはチャネル変更の必要はないが、別のチャネル周波
数に変えることにより行なわれる。広帯域干渉は、この
干渉が専用チャネルへの周波数変更によってだけ避けら
れるから、つねにやっかいである。しかし広帯域干渉が
衝撃的であるときは、この干渉は送信信号フォーマット
への時間分散コーディングを採用することにより避ける
ことができる。

【０００３】

【発明の目的】本発明の目的は、ＨＦ通信で遭遇する不
利な受信の問題をうち消すために、周波数ダイバーシチ
及び時間ダイバーシチを共に使うディジタル通信装置を
提供しようとするにある。

【０００４】本発明ディジタル通信装置は、メッセージ
・エンコーディング手段と、コード化されたメッセージ
の各ビットを、互に異るチャネルにおいて１連の逐次信
号トーンとして送信する送信手段とを備えている。

【０００５】本発明ディジタル通信装置はまた、メッセ
ージの各データビットを互に異なるチャネルにおいて１
連の逐次信号トーンとして伝送するディジタル通信メッ
セージを受け取る受信機を備えている。この受信機は、
それぞれ各トーン周波数に対応する複数個のチャネルト
ーン周波数検出器〔以下、この検出器を単にチャネル検
出器と呼ぶ〕を備え、さらにこの検出器の出力を逐次に
走査し各別の信号を識別するようにする走査手段と、各
チャネル検出器からの出力信号を、所定のメッセージ・
ビット時間間隔の直前のビット間隔（プリ・データ・ビ
ット間隔）と所定のメッセージ・ビット時間間隔と、所
定のメッセージ・ビット時間間隔の直後のビット間隔
（ポスト・データ・ビット間隔）とにおいて標本抽出す
るサンプリング手段と、抽出した標本を所定のしきい値
レベルと比較し雑音レベルに関連する重みづけ係数を定
め、前記所定のメッセージ・ビット時間間隔における信
号と雑音レベルに関連して定めた上記重みづけ係数との
積を算出して重み付き信号を与える手段と、異なるチャ
ネルの重み付き信号の中から所定の基準に従って採用す
べきメッセージ・ビットを判定する手段とを備えてい
る。

【０００６】各チャネルは２トーン周波数チャネルとす
るのが有利である。第１のトーン周波数はメッセージ
を、第２のトーン周波数はメッセージ信号の補数を同時
に選ぶ。この構成により送信機は、メッセージの送信中
に一度に一方のトーン周波数だけを送信する。そしてこ
の送信は一定の速度である。逐次の信号を次々に送信す
ることにより送信機からの電力出力を一定に保つことが
できる。

【０００７】送信機は、独自にコード化したメッセージ
開始（ＳＯＭ）信号を発生する回路手段を備え、そして
受信機は、受信するＳＯＭ信号に応答してこの受信信号
の走査のために正確なタイミング信号を与える回路手段
とを備えるのがよい。有利な実施例においては、ＳＯＭ
信号は２８ディジット・バーカー（Barker）・コード化
信号である。

【０００８】チャネル検出器出力を走査するために、受
信機は、ＳＯＭタイミング信号を受け取るときに、ビッ
ト・タイミング・パルスを発生し、各チャネル検出器出
力の標本抽出を、データビットに対し所定の時間間隔で
行なうことのできるようにしたクロック発生手段を備え
ている。検出したデータビットに重みづけ係数を割当て
るために、クロック・タイミング信号を使い、データ・
ビット時間間隔の直前直後の時間間隔中に各チャネル検
出器出力中の雑音信号の標本抽出をする。このようにし
て標本抽出された各時間間隔における雑音信号は、雑音
信号のレベルが所定のしきい値レベルより高いか低いか
に従って雑音信号を含むか含まないか判定される。この
ようにして得られる標本は、以下プリ・データ・ビット
（pre-data bit)及びポスト・データ・ビット（Post-da
ta bit)（チェック・ビット）と称する。第１の実施例
においてはプリ・データ・ビット及びポスト・データ・
ビットのいずれかに雑音信号を含む場合に重みづけ係数
を０％とし、いずれにも雑音信号を含まない場合に重み
づけ係数を１００％とし、この重みづけ係数とデータ・
ビットとの積を算出して重み付き信号を得る。重みづけ
係数が０％すなわち重み付き信号が零のものを除き、重
みづけ係数が１００％すなわち雑音がなく状態良好なデ
ータ・ビットについてのみ、以下多数決判定方式と称す
る単一の多数決を基準として、採用すべきデータ・ビッ
トを判定する。しかしこの方法では、関連するチェック
・ビットの一方（又は両方）が不正である場合に、一方
のチャネルに良好なすなわち不正でない検出されたデー
タ・ビットが得られていても無視される結果となる。第
２の実施例においては、重みづけ係数を、プリ・データ
・ビット及びポスト・データ・ビットのサンプリングの
結果、雑音により不正にならなかった信号トーンの数の
２乗に基いて算出する。各信号トーンの検出されたデー
タ・ビットとこの重みづけ係数との積を算出して重み付
き信号を得、各チャネルの重み付き信号の和を、所定の
しきい値と比較し、その和がしきい値レベルを越えると
きにだけ情報データ・ビットの評価を許容する。単一の
情報データ・ビットに対しプリ・データ・ビット及びポ
スト・データ・ビットを検査することにより重みづけ係
数を割当てる前記の最良評価の判定方法の１変型におい
ては、利用できる最も古いデータ・ビットに適用する重
みづけ係数を誘導するために、これに続く若干のデータ
・ビットからのチェック・ビットを使って、観察される
雑音内容の経時的な変化を取入れることができる。受信
されるデータ・ビットの信頼性が前もって選定したしき
い値以下のときに、全部の受信チャネルを解析した後、
受信されるメッセージに誤り記号を挿入することができ
る。

【０００９】有利な構成において、送信機はコード化さ
れたメッセージの終り（ＥＯＭ）信号を発生する回路手
段を備え、受信機はＥＯＭ信号に応答して受信機を待機
状態にもどす回路手段を備えている。これにより受信さ
れるメッセージの自動処理が容易になる。

【００１０】本発明ディジタル通信装置は送信機及び受
信機を含む高周波モデムを提供するから有利である。メ
ッセージの送信中に、受信サーキットリーを送信機出力
に接続して送信誤りを検査することができる。

【００１１】又本発明ディジタル通信装置は、以下の次
次の工程を含む高周波通信方法に用いることができる。
すなわち、 1.メッセージのディジタルコード化を行ない、 2.各ディジットを高周波スペクトル中のある帯域内に配
分した周波数チャネルにおいて連続的に送信し、 3.送信された信号を検出し、 4.雑音を検出するように各周波数チャネルを走査し、 5.検出された各周波数信号に雑音による誤りの確率を割
り当て、 6.各チャネルからの信号を組合わせて送信されたメッセ
ージを再構成する ことから成る高周波通信方法に用いることができる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面により単に例
示して説明する。図１は、（イ）メッセージ生成兼制御
用のキーボード１と、（ロ）メッセージを送信フォーマ
ットに翻訳する送信モデム２と、（ハ）受信されたメッ
セージを復号する受信モデム３と、（ニ）受信されたメ
ッセージの表示と送信用のメッセージの前処理の補助と
のための表示装置４とを備えたディジタル通信装置のブ
ロック線図を示す。データ・キー５及び制御キー６を備
えたキーボード１は、全装置の管理を制御する中央処理
装置（ＣＰＵ）７に接続されている。送信用のメッセー
ジは、ＣＰＵ７を経て送信メッセージ記憶装置８に径路
指定される。又ＣＰＵ７にはメッセージの終り／メッセ
ージの開始 （ＥＯＭ／ＳＯＭ）信号発生器９が接続さ
れている。送信を必要とするときは、ＣＰＵ７は、信号
発生器９からＳＯＭ信号を生ずる。信号発生器９は、Ｃ
ＰＵ７により制御される２極スイッチ１１の第１の極１
０を経て送信モデム２に接続されている。送信モデム２
からの出力は、中央タップ付き変成器１２により送信線
路１３に結合されている。送信メッセージ記憶装置８か
らの出力は、２極スイッチ１１の第２の極１４に接続さ
れている。先ず２極スイッチ１１により第１の極１０を
ＳＯＭ信号用に送信モデム２に接続し、次いで第２の極
１４を送信モデム２に接続することにより、送信メッセ
ージ記憶装置８に記憶されたメッセージを送信モデム２
に送ることができるようにし、最後に送信モデム２をＥ
ＯＭ信号用にスイッチ１１の第１の極１０にふたたび接
続するようにＣＰＵ７は、メッセージの送信を制御す
る。

【００１３】伝送メッセージを受け取るときは、受信線
路１５の受信された信号は、中心タップ付き変成器１６
により、２極スイッチ１７の第１の極１７Ａを経てＥＯ
Ｍ／ＳＯＭ検出器１８の入力と、受信モデム３の第１の
入力１９とに結合される。ＥＯＭ／ＳＯＭ検出器１８
は、受信モデム３の第２の入力２１に接続された出力２
０にタイミング信号を生ずることにより、受信されたＳ
ＯＭ信号に応答する。タイミング信号は、受信モデム３
を、メッセージを容易に受け入れるように促進し、後述
のようにメッセージの処理を行なうことができるよう
に、受信モデムの動作を同期させる。受信モデム３から
の処理されたメッセージは、記憶のために２極スイッチ
２３を経て受信メッセージ記憶装置２２に接続され、又
ＶＤＵ表示装置４に接続される。適当な制御キーを押す
ときは、受信メッセージ記憶装置２２の内容は、変成器
２４及び回線２５を経て局部複写出力ソケットに７５ボ
ーで読み出される。

【００１４】図示していないが、送信モデム２からの出
力は送信線路１３の先で高周波搬送波と混合され送信さ
れる。また逆に受信信号は高周波搬送波を取除く復調の
後に受信線路１５に到達する。

【００１５】好適とする構成においては本発明ディジタ
ル通信装置は、オンライン機能を持ち、このモードでは
ＣＰＵ７は、ＶＤＵ表示装置４を自動的にクリアし、Ｓ
ＯＭ順序を送信するようにプログラムされる。キーボー
ド１は、この場合無線送信線路１３及びＶＤＵ表示装置
４にオンライン接続されている。このモードでは適当な
緩衝記憶装置（図示してない）を、キーボード１及び送
信モデム２の間に設けてこれ等の間に存在するデータ・
レート差を補償しなければならない。送信されるメッセ
ージは、ＥＯＭを送信し終るまでＶＤＵ表示装置４に表
示される。この送信終り時には表示を消去し、本発明デ
ィジタル通信装置は待機状態にもどる。この待機状態に
おいては、受信メッセージは、受信メッセージ記憶装置
２２に自動的に記憶され、ＶＤＵ表示装置４に表示され
る。正常な送信モードで使うときは、受信線路１５は、
スイッチ１７の第２の極１７Ｂを介して送信線路１３に
クロス接続されオンライン自動検査機能を提供する。こ
のモードにおいては受信信号は、受信モデム３により復
号される。２極スイッチ２３の接続を変えることによ
り、受信信号は、受信メッセージ記憶装置２２及びＶＤ
Ｕ表示装置４からしゃ断され、送信比較回路２６の一方
の入力２６Ａに接続される。誤り警報ランプ（図示して
ない）は送信比較回路２６に接続され、検出される任意
の送信ビット誤りを指示するようにする。

【００１６】図２及び図３は、搬送波周波数を混合する
前にメッセージの送信のために送信モデム２により採用
される信号フォーマットを線図的に表わしてある。メッ
セージの各データ・ビットは、５条の２トーン振幅シフ
ト・キー（ＡＳＫ）変調チャネル２７、２８、２９、３
０、３１を経て次次に送信される。これ等の各チャネル
は高周波搬送波の側波帯において４００Hzないし2.７KH
z の間に配分された１０個の周波数ｆ１〜ｆ１０の全部
を含む。送信モデム２の情報伝送速度は１０ビット／se
c である。そして各チャネルは、たとえばＳ信号がＭ信
号の補数である場合に、第１のチャネル２７のそれぞれ
周波数ｆ２、ｆ１で専用のマーク（Ｍ）トーン３２又は
スペース（Ｓ）トーン３３を生ずるように配置されると
きに、各２トーン周波数チャネル２７、２８、２９、３
０、３１の伝送速度は５０ボーであり、１度に１つの信
号トーンだけしか動作させられない。図３に明らかなよ
うに送信メッセージは、各チャネル２７〜３１の時間３
４、３５、３６、３７、３８中に送信される独得のＳＯ
Ｍ信号で始まる。ＳＯＭ信号は、信号を受け取るモデム
で正しいチャネル及びビットの同期を確実にするように
フレーム同期に使う２８ビット・バーカー・コード化信
号である。受信モデムにおいてはＳＯＭ信号は、整合フ
ィルタ検出器を使いＭ及びＳのチャネル検出器出力で検
出され、１つの信号周波数だけしか動作していないとき
にも確実に同期できるようにする。すなわち時間間隔３
９は、全ＳＯＭフレーム同期時間を表わす。５０ボーの
データ・レートではＳＯＭ信号は±１０ミリ秒よりよい
タイミングが得られる。

【００１７】ＳＯＭ信号の送信後にコード化データ・プ
リアンブル４０を伝送する。データ・プリアンブルは、
図３に示すように２つのＭトーンの続く１つのＳトーン
から成り、Ｓトーン及びＭトーンは５条の各チャネル２
７〜３１に次次に伝送される。モデムの５０ボーの伝送
速度では各パルス４１は、長さが１００ミリ秒である。
データ・プリアンブルは、フレーム同期後に、かつ送信
メッセージを受け取る前に安定期間を提供するように伝
送される。このことは、受信モデムがそれぞれ受信信号
により定まる回路定数を持つ信号しきい値回路、タイミ
ング回路及び検出回路を備える場合に重要である。この
目的のために図３に示したような一定のプリアンブル・
パターンが使用される。なぜならば、これ等の回路の回
路定数が、この場合プリアンブル内の関連時間において
適当に設定することができるからである。各メッセージ
の終りにＥＯＭキーを押すことにより時間間隔４３中に
次次の各２トーン周波数チャネル２７〜３１でメッセー
ジの終り（ＥＯＭ）信号が送信される。適宜な形ではＥ
ＯＭ信号はＳＯＭ信号の逆であり、単一のＥＯＭ／ＳＯ
Ｍ発生器９を使うことができる（図１）。ＥＯＭメッセ
ージ４３は、受信中にメッセージの処理及び制御を簡単
にし、モデムが受信モードで自動的に動作でき又或る程
度の不在時操作ができる。

【００１８】受信モデムにおいては、搬送波周波数を分
離した後に各トーンに対し整合フィルタを設けてある。
この場合、独得のコード化を行ったＳＯＭ信号を受け取
るときに、出力信号を発生する。この場合１０の各トー
ンｆ１ないしｆ１０は、ＳＯＭ信号の受信時に出力信号
を発生する。

【００１９】ひとたびチャネル及びビットの同期が完了
するときは、チャネル信号は、デマルチプレクスされ、
各２トーン周波数チャネルはしきい値検出される。この
ようにして検出された個個のデータ・ビットの状態は、
試験され、存在する干渉又は雑音のレベルに従って状態
条件によって修飾される。図４は受信信号を簡略化のた
めに示した１つだけのトーンｆ１に対するサーキットリ
ーで、受信信号を処理する１つの回路構成を示す。受信
モデム３への入力４４は、中心タップ付き変成器４５を
介し自動利得制御（ＡＧＣ）ループ４７を持つ増幅器４
６に接続され、モデム３が４００Hzないし2.７KHz の周
波数帯域で０dB mの公称の入力レベルで動作できるよう
にしてある。増幅器４６からの出力４８は、各単一トー
ン回路の帯域フィルタ４９に接続されている。帯域フィ
ルタ４９からの出力は、ＡＧＣ接続増幅器５２を含む回
路５１に接続したチャネル検出器５０に接続されてい
る。回路５１には、第１のチャネル２７で情報を伝送す
る時間に、接続時間が対応するゲート信号パルスを供給
するチャネル・タイミング信号Ｓ１が接続される。チャ
ネル・タイミング信号Ｓ１と、他のチャネル２８〜３１
に対するチャネル・タイミング信号Ｓ２〜Ｓ５とは、図
５に示したフォーマットに従って受信クロック（図示し
てない）により生ずる。各チャネル・タイミング・パル
スは、幅が４０ミリ秒で２００ミリ秒ごとに繰返され
る。従って、チャネル・タイミング・パルスＳ１〜Ｓ５
は、時間的にＳ１で始まり、次次に反復してＳ５まで続
く。又１群の３つのパルス５２ａ、５３ａ、５４ａを周
期的に発生するＳ１クロックからの出力５１ａを示して
ある。この群のパルスのうち第１のパルス５２ａは、Ｓ
１パルスの直前に生じ、第２のパルス５３ａはＳ１パル
ス中に生じ、第３のパルス５４ａはＳ１パルスの直後に
発生する。チャネル・タイミング・パルスＳ１はＡＧＣ
回路５１の入力５３に加えられ、第１のトーンｆ１信号
データが存在するＳ１時間間隔中に優先的に動作する。
チャネル検出器５０の出力からの代表的な信号Ｓｄは、
図６の電圧−時間線図５４として示してある。電圧−時
間線図５４は、平均雑音レベル５６のまわりのランダム
雑音揺らぎ５５を示し、存在する信号５７は振幅

【外１】 を持つ。信号Ｓｄは、Ｓｄ信号５４から平均雑音レベル
５６を差引く回路５９の入力５８に加えられる。信号Ｓ
ｄは、差動増幅器６１の極性非反転入力６０に加えられ
る。信号Ｓｄは又差動増幅器６１の極性反転入力６２に
スイッチ６３及び抵抗器６４を介して送る。スイッチ６
３は、これに信号Ｓ１の補数であるタイミング信号Ｓ１
が加えられることにより、信号Ｓ１のないときはつねに
閉じ、信号Ｓ１が存在するときは開くようにしてある。
すなわち信号Ｓ１のないときは、差動増幅器６１の極性
反転入力６２に加えられる信号Ｓｄが、接地コンデンサ
６５を充電し、極性反転入力端子６２の電圧が平均雑音
レベルの電圧レベル５６に対応するようにする。タイミ
ング信号Ｓ１が存在するときは、スイッチ６３が開き、
信号Ｓｄに存在する任意の信号データは、差動増幅器６
１の極性非反転入力端子６０に加えられる。差動増幅器
６１からの出力Ｓｎは、図６に示すように平均雑音レベ
ルが零である信号６６ａである。信号Ｓｎは、結線６６
を介しフレーム同期回路に加える。このフレーム同期回
路は、ＳＯＭ信号３９を検出し、この検出時には正確な
フレーム同期出力信号を生ずるように構成された整合フ
ィルタ回路である。このフレーム同期出力信号は、受信
モデムにおいてクロックタイミング順序を開始するのに
使用される。

【００２０】信号Ｓｎは又、信号Ｓｎが1/2

【外２】 に等しいしきい値６７ａを越えるときに、信号Ｓｎを増
幅する査定しきい値回路６７の入力に加えられる。この
場合

【外３】 は、平均雑音レベル以上のピーク信号である。信号Ｓｎ
は、第２の差動増幅器６９の極性非反転入力６８と、又
差動増幅器６９の極性反転入力７０とに、分圧器用抵抗
器７１、７２及びスイッチ７３を介して接続される。抵
抗器７１、７２は、大地と、差動増幅器６１の出力との
間に直列に接続され、両抵抗器７１、７２の接続点７４
はスイッチ７３に接続してある。各抵抗値を互いに等し
くすることにより、スイッチ７３を経て差動増幅器６９
の極性反転入力７０に加えられる信号はＳｎ／２であ
る。コンデンサ７５は、大地と、極性反転入力７０との
間に接続してある。スイッチ７３は、このスイッチがＳ
１時間間隔中だけ閉じ、すなわちピーク振幅の信号

【外４】 が差動増幅器６１の出力信号Ｓｎ中に存在するときに、
コンデンサ７５が

【外５】 ／２の電圧まで充電されるようにＳ１タイミング信号が
加えられる。そして差動増幅器６９が、

【外６】 ／２を越えて信号を増幅するしきい値増幅器として作用
する。差動増幅器６９からの出力は、ランダム雑音揺ら
ぎ５５の存在しないデータ信号７６（図６）として現わ
れる。データ信号７６は、ビット・タイミング回路への
入力７７として使用され、各チャネル・タイミング信号
を正確に同期した状態に保ち、又３段シフト・レジスタ
７８に接続される。３段シフト・レジスタ７８の目的
は、データ・ビットが存在しなければならない時間Ｓ１
にしきい値検出信号を標本抽出し、又時間Ｓ１の直前及
び直後の短い時間間隔中にこの信号を標本抽出すること
にある。入力信号にまちがいのない場合には、以下プリ
・データ・ビット及びポスト・データ・ビットと称する
これ等の付加的なサンプルには信号が存在しない。ディ
ジタル論理装置により、データ・ビットは論理値１又は
論理値０を示す。受信信号のまちがいが生じないとき
は、プリ・データ・ビット及びポスト・データ・ビット
は論理値０である。任意の１つのトーンにおいてデータ
・ビットの直前又は直後にはデータが伝送されないか
ら、検出されるデータ・ビットの信頼度を、状態の良好
なことを表わす２つの論理値０でプリ・データ・ビット
及びポスト・データ・ビットを観察することにより、明
示することができる。シフト・レジスタ７８に対するク
ロック・シフト・パルスは、シフト・レジスタ７８の各
段８０、８１、８２への結線７９を経てＳ１クロックに
より供給される。Ｓ１クロックパルス５２、５３、５４
（図５）のタイミングは、サンプルが従って０でなけれ
ばならないＳ１チャネル・タイミング間隔に先だってパ
ルス５２により定められる時間に、差動増幅器６９から
の出力を先ず標本抽出するように構成される。次いでＳ
１時間間隔中のタイミング・パルス５３は、データ信号
を標本抽出し従ってデータ１又はデータ０を与える。次
いでＳ１時間間隔後に生ずるタイミング・パルス５４
は、データ信号時間間隔後に差動増幅器６９からの出力
を標本抽出する。すなわちＳ１クロック・パルス５４の
後に、シフト・レジスタ７８に段８２でプリ・データ・
ビットを、段８１でデータ・ビットを、そして段８０で
ポスト・データ・ビットをそれぞれ充てんする。データ
信号は、シフト・レジスタ７８の第２の段８１の出力８
３から取り出される。雑音又は干渉信号の存在しない場
合には、段８２のプリ・データ・ビットと、段８０のポ
スト・データ・ビットとは共に０である。これ等の各段
からの出力８４、８５は、ＮＡＮＤゲートへの入力とし
て供給される。ＮＡＮＤゲートからの出力８６はこの場
合、良好なデータ・ビットを表わす１と、多分まちがっ
たデータ・ビットを表わすプリ・データ・ビット又はポ
スト・データ・ビット（或はこれ等の両方）における１
に起因する０とにより、データ・ビットの状態を修飾す
るのに使うことができる。トーンの伝送中に高レベルの
干渉又は雑音が同じ信号帯域に存在する場合に、プリ・
データ・ビット及びポスト・データ・ビットがおそらく
データ・ビットと同じ程度にまちがうことになる。各チ
ャネルＦ１ないしＦ１０は同様に処理され、従って最良
評価デコーダにより処理することのできる状態条件と共
に１０のデータ出力が生ずる。

【００２１】図７は最良評価デコーダにより解析のため
にチャネル信号を組合わせる方式を示す。ｆ１トーン検
出器（Ｓ１）からのデータ出力８３は、８０ミリ秒遅延
装置８８の入力８７に、次いで最良評価デコーダ８９に
接続される。第２のトーン周波数ｆ２において第１チャ
ネルからの補数出力Ｍ１も又、最良評価デコーダ８９に
接続される前に第２の８０ミリ秒遅延装置９１の入力９
０に接続される。同様に他の４条のチャネルのＭ及びＳ
の各トーンは、１０の信号の全部が同時に最良評価デコ
ーダ８９に達するように適当な遅延装置を介し最良評価
デコーダ８９に接続される。従って第２のチャネル信号
Ｍ２、Ｓ２は、６０ミリ秒だけ遅延し、第３のチャネル
信号Ｍ３、Ｓ３は４０ミリ秒だけ遅延し、第４のチャネ
ル信号Ｍ４、Ｓ４は２０ミリ秒だけ遅延し、第５のチャ
ネル信号Ｍ５、Ｓ５は最良評価デコーダ８９に直接接続
される。これ等の１０のトーン信号のほかに、たとえば
ｆ１トーンからの出力８６のような１０の各状態信号も
又最良評価デコーダに接続される。最良評価デコーダ８
９は、５条の２トーン周波数チャネル各各に情報データ
・ビットを受け取ると、プリ・データ・ビット及びポス
ト・データ・ビットの状態検査を通るトーンだけを使う
ようにプログラムされている。次いで情報データ・ビッ
トに１又は０を割り当てるのに各データ・ビットについ
て単純な多数決判定方式を適用する。受信信号の翻訳に
対するこれ等の基準では最良評価データは、最良評価デ
コーダ８９からの出力９２として得られ、文字記憶装置
９３に接続される。文字記憶装置９３は、メッセージ文
字に対応するデータ・ビットの全部すなわちおそらくは
５ビットを記憶することができる。もしもプリ・データ
・ビット間隔又はポスト・データ・ビット間隔での標本
抽出により各チャネルが雑音で汚濁されていることが解
った場合には、最良評価デコーダ８９からの誤り出力９
４の誤り信号により、文字記憶装置９３に入力９５を介
し誤り記号を入れ、送信機／受信機のＶＤＵ表示装置４
に隣接する誤り指示器を、結線９６を介して動作させ
る。文字記憶装置９３からの出力は、受信メッセージ記
憶装置２２に接続される。文字記憶装置９３からの受信
文字は、図１の配置に示すように２極スイッチ２３を介
し送信比較器２６に接続される。送信比較器２６におい
てこの受信文字は、本発明装置を送信モードで使うとき
に、送信文字と比較される。送信メッセージの各文字の
前後に各各スタート・ビット及びストップ・ビットを加
え、誤り率の測定、受信メッセージに対する受信機の同
期の誤りの検出、回路の故障の検出等を可能にすること
ができる。スタート／ストップ検出回路９７は、最良評
価デコーダ８９からのデータ出力９２に接続されてい
る。スタート／ストップ検出回路９７により検出したス
タート及びストップ信号は、マスタ・クロック回路９８
により生ずる信号と比較される。検出されたスタート信
号又はストップ信号がマスタ・クロックと同期していな
ければ、同期誤り警報器に接続された出力９９に信号が
生じ、そして送信機／受信機は待機モードに自動的にも
どる。スタート／ストップ・ビットは、スタート／スト
ップ検出器９７から文字記憶装置９３への結線９９によ
りふたたび生じ、これ等の素子のまちがいにより生ずる
受信メッセージのその後の取扱い中に文字同期の損失を
防ぐようにする。マスタ・クロック回路のタイミング
は、入力１００へのフレーム同期信号により、又各信号
トーン検出回路のトーン増幅器６９からの出力に接続さ
れたビット・タイミング回路からの入力１０１へのクロ
ック補正信号によりそれぞれ制御される。

【００２２】各チャネル検出器５０からの信号出力内の
プリ・データ・ビット及びポスト・データ・ビットの各
時間間隔を解析する図４に示した回路構成に対する変型
による回路構成を図８に示してある。図８では同様な部
品を示すのに同様な参照数字を使ってある。チャネル検
出器５０からの出力信号５４は、この信号から平均雑音
を差引く差動増幅回路の入力５８に接続される。図４の
回路構成の場合と同様に平均雑音レベル信号は、差動増
幅器６１の極性反転入力６２に接続したコンデンサ６５
を充電するように、

【外７】 タイミング信号を使って誘導される。雑音レベル信号５
５に重ねられるＳ１時間間隔内のデータ・ビット５７を
含む出力信号５４は、差動増幅器６１の極性非反転入力
６０に直接加えられる。差動増幅器６１からの出力信号
６６ａは、図４に示した回路６７の変型である査定しき
い値回路１０２に加えられる。信号６６ａは、差動増幅
器１０３の極性非反転入力６８に加えられる。そして信
号６６ａのピーク電圧の半分に等しい1/2

【外８】 １の電圧は、差動増幅器１０３の極性反転入力７０に加
えられる。従って差動増幅器１０３は、信号６６ａの電
圧1/2

【外９】 １を越えるときだけ、応答する。前記の場合と同様に差
動増幅器６１の出力端子に接続した分圧用抵抗器７１、
７２は、スイッチ７３を閉じたＳ１時間間隔中に、コン
デンサ７５に信号電圧の半分を加える。しかしこの回路
構成においては、コンデンサ７５の両端間に生ずる電圧
は、差動増幅器１０３の極性反転入力７０に直接には加
えられない。コンデンサ７５の電圧は、ＡＮＤゲート１
０６の出力１０５から信号が加えられるときだけ、スイ
ッチ１０４を介し極性反転入力７０に接続される。前記
の信号は、データ・ビットがまちがうおそれのないこと
を指示する状態信号１を、データ１が伴なうときだけ生
ずる。スイッチ１０４を閉じるときは、コンデンサ７５
の電圧は、差動増幅器１０３の極性反転入力７０に接続
された第２のコンデンサ１０７に印加される。このタイ
ミングは、引続くデータ１及び状態１が生ずるまで、コ
ンデンサ１０７がこの電圧信号（1/2

【外１０】 １に等しい）を保持するように、構成されている。

【００２３】差動増幅器１０３からの出力信号は、３個
の同様な積分兼ダンプ・フィルタの入力１０８、１０
９、１１０に接続される。Ｓ１データ・ビット時間間隔
の直前の時間Ｓ５と、Ｓ１データ・ビット時間間隔と、
Ｓ１データ・ビット時間間隔の直後の時間Ｓ２とにおい
て、それぞれ開く入力スイッチ１１１、１１２、１１３
は、プリ・データ・ビット、データ・ビット及びポスト
・データ・ビットを差動増幅器１１４、１１５、１１６
の各極性非反転入力に確実に結合する。適当な入力スイ
ッチ１１１、１１２、１１３が閉じられる時間中に、積
分ＲＣ組合わせすなわち抵抗器１１７及びコンデンサ１
１８により増幅器の極性非反転入力に信号が加えられ
る。３つの次次の時間間隔Ｓ５、Ｓ１、Ｓ２内の入力信
号のサンプリングに次いで、コンデンサ１１８は、その
電荷を大地にダンプするスイッチ１１８ａにより時間Ｓ
４に短絡される。プリ・データ・ビット増幅器１１４
と、ポスト・データ・ビット増幅器１１６とからの出力
は、ＮＯＲゲート１１９に接続され、両増幅器１１４、
１１６の出力端子に０が存在する場合に論理値１を与え
る。ＮＯＲゲート１１９からの出力は、状態出力８６に
信号を供給し、又増幅器１１５からのデータ出力８３と
共にＡＮＤゲート１０６に結合される。第３の入力１２
０をＡＮＤゲート１０６に供給する。タイミング信号Ｓ
３は、入力１２０に加えられることにより、査定基準し
きい値回路１０２のスイッチ１０４が、データ１及び状
態１の存在する時間Ｓ３においてだけ接続されるように
してある。

【００２４】前記した単純なデコーディングアルゴリズ
ムの性能は、任意のプリ・データ・ビット又はポスト・
データ・ビットの極性に関係なく、全部の受信データ・
ビットに適用する多数決判定方式と比較される。この多
数決デコーダにおいては、１つの情報ビットに対応する
１０のデータ・ビットが合計される。２進数１のデータ
・ビットの個数が５個より多い場合には、出力ビットを
２進数１とし、又２進数１のデータ・ビットの個数が５
個より少ない場合には、出力ビットを２進数０とする。
２進数１及び０の個数が互いに等しい（すなわち５個）
ときは、もとのメッセージにおいて１及び０の分布が等
しければ、出力ビットを、ランダム選択により１又は０
にすることができる。サンプル・プリ・データ・ビット
及びサンプル・ポスト・データ・ビット・デコーディン
グアルゴリズムの測定性能は、デコーディングのために
使用されるデータ・ビットの個数が場合により１０個よ
りはるかに少ないから、多数決デコーダに対する性能よ
りわずかに低い。プリ・データ又はポスト・データ・チ
エック・ビットの誤りはその関連するデータ・ビット
を、これが誤りであってもなくても取り除く。プリ・デ
ータ・ビット又はポスト・データ・ビットの誤りとデー
タ・ビットの誤りとが統計的に独立していて互いに相関
しないときは、デコーダ性能は、多数決デコーダに対し
て低下させられる。しかしデータ・ビットとその関連す
るプリ・データ又はポスト・データ或はこれ等の両デー
タのチェック・ビットとの間に統計的に互いに関係があ
るときは、プリ・データ・ビット、ポスト・データ・ビ
ット及びデータ・ビットのデコーダの性能は、多数決デ
コーダの性能よりよくなる。

【００２５】前記した本発明は、雑音又は干渉によりプ
リ・データ・ビット又はポスト・データ・ビットがまち
がわれることのないデータだけを受け入れることによ
り、検出信号の解釈のための単純なアルゴリズムを採用
した。雑音環境で得られる信号を改良しようとする別の
研究では、各データ点に統計的重みを加える。この重み
は特定のデータ・ビットに合致するトーンの数を考慮す
る。図７に示すようなデータ・プロセッサ構成を考える
と、メッセージ送信中に１００ミリ秒ごとに各チャネル
検出器からデコーダ８９への入力として、１つのデータ
・ビットと、１つの状態ビットとが供給される。プリ・
データ・ビット及びポスト・データ・ビットは、プリ・
データ・ビット又はポスト・データ・ビットに誤りがな
く、すなわち状態が良のときは０を生じ、一方のビット
プリ又はポストが誤っていれば１を生じ、そして両ビッ
トが誤っていれば２を生ずるように、状態関数すなわち
状態ビットを生じさせるために、加えられる。これ等の
数は次いでアルゴリズムに組み込まれ、各データ・ビッ
トに対する重みづけが計算され、次いで最良の評価が計
算される。

【００２６】データを連続する各各１秒間の長さのブロ
ック毎に解析する。この解析は、デコーダ８９のトーン
及び状態の各ビットの入力に１０段シフト・レジスタを
設けることにより行われる。したがってこのデータ区分
は、時刻ｔ₁ ないしｔ₁₀において１０個の各チャネル検
出器により次次に受け取られる１０のデータ・ビット及
び状態ビットを含む。１０の各トーンＦに対し時刻ｔ＝
ｔ₁ にデータビットに加えようとする統計的重み

【外１１】 を計算するのに再帰的アルゴリズムを選定した。

【００２７】

【００２８】データ・ベクトル

【外１４】 は、次のようにして各データ・ビットに割り当てられ
る。

【００２９】データ１が情報を表わすＭのチャネルにお
いて、

【数５】

【００３０】データ０が情報１を表わす補数Ｓのチャネ
ルにおいて、

【数６】

【００３１】各データ・ベクトル

【外１５】 に次いで適当な統計的重み

【外１６】 を乗じ、これ等の積を合計すると次の式が得られる。

【数７】

【００３２】得られる数の正負符号は、情報データ・ビ
ットの評価を与えるのに使用される。合計＋１０００
は、データのまちがいがないすなわち各状態ビットが０
である各チャネルのＭトーンにおける１の情報データ・
ビットから得られる。又合計−１０００は、情報データ
・ビットが０である場合に同じ送信条件のもとで得られ
る。従って情報データ・ビットの評価の信頼性は、積の
合計が＋１０００又は−１０００であれば１００％であ
り、積の合計が零であれば零になる。この場合この積の
合計のモジュラスに対し最小しきい値を割り当てデコー
ダがこのしきい値以上の評価は受入れこのしきい値以下
の評価は拒否するようにするために、雑音環境において
許容できる受信を保持するための試運転を行なうことが
必要である。こうして前者の場合は最良の評価データ・
ビットは、データ出力９２に生じ、後者の場合は誤り出
力９４に誤り信号が生ずる。

【００３３】帯域内にインタフェアラー（interferer)
で操作するときに、モデムの性能を向上させるのに重み
づけ関数の不連続性が導入される。すなわち１つのトー
ン帯域Ｆのプリ・データ又はポスト・データのチェック
・ビットの数が１０に等しいか又はそれ以上のときは、
統計的重み

【外１７】 は、零にセットされそのチャネルは無視される。

【００３４】１０条のトーン周波数チャネルの全部に加
えられる統計的ランダム・ビット誤り率（ＢＥＲ）によ
れば、モデムは、１０チャネル多数決デコーダより単に
最低度に悪いだけであるが単純なプリ／ポスト・データ
・ビット・デコーダよりわずかによい性能を持つことが
解析により分った。ＢＥＲが各トーン周波数チャネルの
数（＜１０）に対しランダム（５０％）であるときは、
性能は他の２種のデコーダよりかなりよいが、９条チャ
ネルに対し５０％のＢＥＲに関しては、このデコーダの
性能は、理想的条件のもとでの単一チャネル応答の性能
にほぼ合致する。すなわち再帰的デコーディングアルゴ
リズムを、検出信号及びプリ／ポスト・データ・チェッ
ク・ビットに適用することにより、モデムは、受信トー
ン周波数チャネルへの入力が雑音により著しく妨害され
るときでさえも、最適の検出可能出力の得られることを
示した。

【００３５】

【発明の効果】モデムに種種の時間及び周波数ダイバー
シチを採用することにより、伝送されるトーンに最高の
送信電力が利用できることによって２種類又はそれ以上
のトーンの同時伝送を使う装置より広い範囲と高い雑音
拒否能力とが確実に得られる別の利点がある。１組の独
得の監視信号の任意の１つを、前もって宣言したコード
語を使い任意のときに呼出すことができる。この監視信
号は、たとえば受信モデムに、メッセージ送信を５回
（たとえば）繰返すことを命令することができる。正規
の送信モードにおいて、このようにして動作するとき
は、送信信号は送信メッセージ記憶装置から適当な回数
だけ自動的に送られ、そして受信モデムは監視信号を翻
訳し反復メッセージの用意をする。反復メッセージが受
け取られるときは、これ等のメッセージは、記憶され、
比較され、さらに受信文字の査定を行い誤りの可能性を
さらに減少させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるディジタル通信装置のブロック線
図である。

【図２】本発明ディジタル通信装置により使用される５
条の２トーン周波数チャネルの帯域の場所を示す線図で
ある。

【図３】本発明ディジタル通信装置により使用されるメ
ッセージ・フォーマットの表示図である。

【図４】本発明ディジタル通信装置の受信モデムのひと
つのチャネル検出回路を示す。

【図５】図４のモデムに採用したタイミング順序を示
す。

【図６】受信した信号の処理線図である。

【図７】５条の２トーン周波数チャネルから最良の評価
を得るのに使用されるモデム回路の別の部分を示す。

【図８】図４に示した回路の変型による回路のブロック
線図である。

【符号の説明】

８８ 遅延装置 ９１ 遅延装置 ８９ 最良評価デコーダ ９３ 文字記憶装置 ９７ スタート／ストップ検出回路 ９８ マスタ／クロック回路 ２６ 送信比較器

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信機及び受信機を備え、前記送信機
   に、メッセージ・エンコーディング手段と、コード化さ
   れたメッセージの各ビットをＨＦ周波数スペクトル中の
   ある帯域に配分された互いに異なるチャネルにおいて１
   連の逐次信号トーンとして送信する送信手段とを設け、
   前記受信機に、それぞれ各トーン周波数に対応する複数
   個のチャネルトーン周波数検出器を設けたディジタル通
   信装置において、前記受信機にさらに（イ）個個の信号
   を識別するように、各チャネルトーン周波数検出器出力
   を逐次に走査する走査手段と、（ロ）各チャネルトーン
   周波数検出器からの出力信号を、所定のメッセージ・ビ
   ット時間間隔の直前のビット間隔（プリ・データビット
   間隔）と、所定のメッセージ・ビット時間間隔と、所定
   のメッセージ・ビット時間間隔の直後のビット間隔（ポ
   スト・データ・ビット間隔）とにおいて標本抽出するサ
   ンプリング手段と、（ハ）抽出した標本を所定のしきい
   値レベルと比較し雑音レベルに関連する重みづけ係数を
   定め、前記所定のメッセージ・ビット時間間隔における
   信号と雑音レベルに関連して定めた上記重みづけ係数と
   の積を算出して重み付き信号を与える手段と、（ニ）異
   なるチャネルの重み付き信号の中から所定の基準に従っ
   て採用すべきメッセージ・ビットを判定する手段とを設
   け、そして上記の重みづけ係数を、各チャネルにおい
   て、プリ・データ・ビット間隔において抽出した標本
   （プリ・データ・ビット）とポスト・データ・ビット間
   隔において抽出した標本（ポスト・データ・ビット）と
   の、いずれにも雑音がないときに零、いずれか一方に雑
   音があるときに１そしていずれにも雑音があるときに２
   を示すＣｔを発生し、各チャネルからのｎ個の連続する
   メッセージ・ビット間隔における信号（データ・ビッ
   ト）及び関連する状態関数Ｃｔを連続的に蓄積し、そし
   て各チャネルについて、蓄積されている最も古いデータ
   ・ビットに対して、ｎ個の蓄積されている状態関数から
   次式に従って重みづけ係数Ｗｔを計算する ことにより定めるようにしたことを特徴とするディジタ
   ル通信装置。
2. 【請求項２】 各チャネルについて、蓄積されている最
   も古いデータ・ビットと、これに対して定めた重みづけ
   係数との積を算出して重み付き信号を求め、各チャネル
   について求めた重み付き信号を合計し、その合計値を所
   定のしきい値と比較して採用すべきメッセージ・ビット
   を判定するようにした、請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 各チャネルにおけるビット送信速度を１
   ０ビット／秒とし、蓄積するデータ・ビット及び状態関
   数Ｃｔの個数ｎを１０とした、請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】 各チャネルを、メッセージ信号の一方の
   状態を示す第１のトーン周波数と、メッセージ信号の補
   数である他方の状態を示す第２のトーン周波数とから成
   る２トーン周波数チャネルとし、各受信機に各２つのト
   ーン周波数に対応するチャネルトーン周波数検出器を設
   けた請求項１に記載の装置。
5. 【請求項５】 送信機に、独自にコード化されたメッセ
   ージ開始（ＳＯＭ）信号を発生する回路手段を設け、受
   信機に、受信ＳＯＭ信号に応答し受信信号の走査のため
   に正確なタイミング信号を与える回路手段を設けた請求
   項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 受信機に、ＳＯＭ信号を受信すると、受
   信信号と同じビット間隔でビット・タイミング・パルス
   を発生するクロック発生手段を設け、各チャネルトーン
   周波数検出器からの出力をメツセージ・ビットに対し所
   定の時間間隔中に標本抽出することができるようにした
   請求項５に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記送信機に、独自にコード化したメッ
   セージの終り（ＥＯＭ）信号を発生する手段を設け、前
   記受信機に、前記ＥＯＭ信号に応答してこの受信機を待
   機状態にもどすようにする検出手段を設けた請求項１〜
   ６に記載の装置。