JPS6342458B2

JPS6342458B2 -

Info

Publication number: JPS6342458B2
Application number: JP5799582A
Authority: JP
Inventors: Toshio Miki; Masaharu Hata; Kenkichi Hiraide
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1982-04-09
Filing date: 1982-04-09
Publication date: 1988-08-23
Also published as: JPS58177048A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明は、マルチパスフエージング等により
符号誤り率特性が著しく劣化するデイジタル移動
通信において、伝送特性の改善を図るために用い
るダイバーシテイ通信方式に関するものである。

（背景技術）従来のデイジタル移動通信におけるダイバーシ
テイ通信方式には、）選択ダイバーシテイ、
）アンテナ切替ダイバーシテイ、）時間ダイ
バーシテイなどがある。）の選択ダイバーシテ
イは複数のアンテナ・受信機を用い、これらのう
ち最も高い受信レベルを与える受信機出力を選択
するものであるが、方式上複数の受信機を必要と
するため改善効果は優れていても高価なものとな
り、さらに装置が大型化するなどの欠点があつ
た。また、）のアンテナ切替ダイバーシテイは
複数のアンテナと１台の受信機を用い、受信レベ
ルがしきい値レベルを下回ると他のアンテナに切
り替えるというものであり、受信機が１台で構成
でき小形・経済化に適する長所があるものの、ア
ンテナ切替時に搬送波の振幅、位相に不連続が生
じ、これが検波出力に大きな切替雑音として現れ
るために符号誤り特性が大幅に劣化するという致
命的な欠点があつた。）の時間ダイバーシテイ
は上述の欠点はないものの、遅延時間間隔をおい
て送信された信号間の相関が低いという原理を用
いたものであるため、フエージング速度が遅くな
るとダイバーシテイ枝間の相関が大きくなり、移
動体が停止するとダイバーシテイ効果がなくなる
という欠点があつた。

（発明の課題）本発明はこのような欠点を除去するために、ア
ンテナ切替ダイバーシテイで問題となる切替雑音
による符号誤りを時間ダイバーシテイの符号冗長
性を用いて補償するとともに、移動体の移動速度
が小さいときに時間ダイバーシテイ効果が減少す
るのをアンテナ切替ダイバーシテイで補償するよ
うにしたもので、以下図面について詳細に説明す
る。

（発明の構成および作用）第１図は、本発明のダイバーシテイ通信方式に
おける送受信信号の時間割当て方法の一実施例で
ある。なお簡単のため、インターレース送信回数
は２回、ダイバーシテイ受信アンテナ数２本の場
合について説明する。

符号化された音声信号やフアクシミリ信号等の
送信すべき信号のデータ系列１を｛a_i｝（ｉは整
数）、実際に送信機から送出される符号器出力デ
ータ系列２を｛b_i｝、受信データ系列５を｛c_i｝、
合成回路から出力される復号データ系列６を
｛d_i｝と表現する。｛a_i｝はクロツク周波数_cのデ
ータ系列であり、インターレース回数がＮ回のと
き｛b_i｝のクロツク周波数_c′はN_cに設定する必
要がある。本実施例では２回であるため、_c′＝
2_cとしてある。｛a_i｝は後述する送信装置内の符
号器において次のように｛b_i｝へと符号化され
る。｛b_i｝の奇数タイムスロツト｛b_2j+1｝には、
そのとき入力されているデータ｛a_i｝がそのまま
割当てられる。即ちb_2j+1＝a_iとする。一方、｛b_i｝
の偶数タイムスロツト｛b_2j｝にはインターレー
ス送信されるｎビツト遅延データ｛a_i-o｝が割当
てられる。即ち、b_2j＝a_i-oとする。遅延量ｎビツ
トはフエージングの半周期程度以上の任意の値に
設定する。このようにして、｛a_i｝はインターレ
ース配置された後送出される。以上のような符号
化を行うと図に示すように、a_oはb_4o及びb_2o+1の
タイムスロツトに割当てられ、b_2o+1の両隣り
b_2o，b_2o+2にはそれぞれa₀，a₁が割当てられ、遅
延なしと遅延ありのデータが交互に送信される。

受信側では、受信レベル３を常に監視してお
り、受信レベルがしきい値レベル（SL）を上か
ら下へ横切つたときアンテナを切り替える動作を
する。第１図では、アンテナ１からアンテナ２へ
切り替えている。この切替動作により、受信レベ
ルの高いアンテナ２に受信機を接続でき、受信レ
ベル分布を改善できるため誤り率特性も改善され
る。アンテナ切替法には、）受信レベルがしき
い値レベルを上から下へ横切つたときのみ切替を
行う方法（Switch ＆ Stay）、）受信レベル
がしきい値レベルを上回るまで、一定周期で切替
を続ける方法（Switch ＆ Examine）、）複
数のしきい値レベルを設定し、これと受信レベル
を比較して切替を行う方法（特願昭55―084793参
照）などが可能である。ところが、アンテナ切替
を行うと受信信号の搬送波振幅・位相に不連続が
生じるため、検波出力には切替雑音が現れ、受信
データ出力に符号誤りを生ずることとなる。従
来、この切替雑音の有効な除去法は提案されてお
らず、アンテナ切替方式を用いたシステムの実現
が困難なものとなつていた。切替雑音による符号
誤りは切替直後から数ビツト後までの領域で発生
し、その量は変復調方式や受信帯域幅等によつて
異なる。例えば信号速度16kbps、切替頻度40
回／秒、切替１回当りの符号誤りビツト数を２ビ
ツトと仮定すると、誤り率は５×10^-3より良い値
にはならない。本発明では、切替直後の切替雑音
領域を指示する信号を発生し、インターレース状
にくり返し送信されたＮ個のデータのうち、切替
雑音領域内に入つているデータを除去したデータ
の中で最も高い受信レベルに対応するデータを出
力するというアルゴリズムに従つて時間ダイバー
シテイ受信を行い、かつ切替雑音の影響を軽減す
る。第１図の実施例ではC_4o+4〜C_4o+6の３ビツト
が切替雑音領域にあるため、これらを除去して
d_2o+2にはC_2o+5を、d_2o+3にはC_2o+7を出力する。
他の領域、例えばC_2o+1とC_4o、C_2o+3とC_4o+2では
受信レベルの高い方のデータをそれぞれd_2o，
d_2o+1に出力する。以上説明したように、本発明
はアンテナ切替方式により受信レベル分布を改善
し、時間ダイバーシテイにより切替雑音の除去及
び受信レベルに基づく選択ダイバーシテイを行
い、これらの相乗効果により大きな符号誤り率改
善効果を得るものである。

第２図は時間割当て方法の一実施例である。本
実施例における符号化方法を以下に説明する。

符号器は、フエージングの半周期と同程度ない
しはそれ以上の時間間隔に相当するビツト数
（2n−１）ビツトだけ互いに隔てた２ビツトの送
信データ（ｎは整数、基準クロツクを_cとする）
について１ビツトの誤り検出ビツトを求め、これ
らの３ビツトを１つのグループとして送信データ
はほぼリアルタイムに、誤り検出ビツトは後の送
信データよりさらに前記時間間隔にほぼ等しい時
間間隔をおいて出力する。このように時間間隔を
設定しておけば、グループ内の各ビツトが受信さ
れるときの受信レベルがほぼ無相関となるため、
復調されたデータ系列ではグループ内のビツトが
同時に符号誤りを生ずる確率を小さくできる。第
１図中から例を取り挙げると、送信データa₁は符
号器出力データb₂に、a_2oはb_3oに、符号誤り検出
ビツトa₁○×a_2oはb_6o-2（p_4o-2）に割当てられ、各
ビツト間の間隔は_c′を基準クロツクとすれば
（3n−２）ビツトとなる。ただし、○×は符号誤り
検出ビツトを求める演算を意味するものとする。
この符号化を式で表現すれば、ｋを整数として b_3k＝a_2k，b_3k+1＝p_2k ＝a_3k-6o+5○×a_3k-3o+3， b_3k+2＝a_2k+1 と表せる。符号誤り検出ビツト作成方法として
は、パリテイ、チエツクサム等各種の方法がある
が、１ビツト誤り検出法である限りいずれを用い
ても本発明の性能には影響しない。以上の説明は
送信データ２ビツトにつき１ビツトの符号誤り検
出ビツトを付加する場合の例であるが、一般に送
信データＮビツトをグループとする場合には伝送
効率η＝Ｎ／（Ｎ＋１）となり、より伝送効率は
良くなる。

受信側では次のアルゴリズムに従つて復号す
る。

グループ内のビツトが切替雑音領域内にない
場合には、グループ毎に誤り検出を行い、 (1) 誤りがない場合には、データビツトを間隔
（2n−１）ビツトでそのまま出力する。

(2) 誤りが検出された場合には、受信レベルを
比較して最低レベルに対応するビツトが (a) いずれか一方のデータビツトであれば、
そのビツトに誤りが生じたとみなしてこれ
を訂正する。

(b) 誤り検出ビツトであれば、(1)と同様にデ
ータビツトをそのまま出力する。

１ビツトが切替雑音領域内にあるときには、 (a) それが誤り検出ビツトであれば、データビ
ツトをそのまま出力する。

(b) データビツトであれば、これをグループ内
の他のビツトから生成し補間する。

２ビツト以上切替雑音領域内にあるときは、
データビツトをそのまま出力する。

即ち、各グループ毎に１ビツト付加されている
誤り検出ビツトの冗長性を利用して１ビツト誤り
訂正を行うアルゴリズムであり、切替雑音及び受
信レベル低下に起因する符号誤りを除去できる。
デイジタル移動通信では受信レベルと誤り率の間
に密接な関係があり、受信レベルの低下につれ誤
り率が急激に劣化するという性質がある。従つ
て、受信レベルの最も低いビツトに誤りが生じた
とみなし、これを訂正するという方法を用いれ
ば、誤訂正の危険はほとんどなく、かつ前述のよ
うにグループ内のビツトが同時誤りを生じる確率
を低く押える符号化を施してあるため、復調デー
タに含まれる誤りの大部分が正しく訂正された復
号データ出力を得ることができる。また、上記ア
ルゴリズム中の）のようなケースは、アンテナ
切替周期が（3n−２）ビツトの遅延時間間隔に
一致したときのみ発生するもので、発生確率はか
なり低く問題とはならない。

第３図は、本発明のダイバーシテイ通信方式に
おける送受信系の一実施例である。端子９から入
力された送信データは符号器１０で前述の符号化
を受けた後、変調器１１に搬送波発生器１３から
出力される搬送波信号とともに加えられ、MSK
等の変調を受け電力増幅器１２で所要送信電力に
まで増幅されて、送信アンテナ１４から送出され
る。ダイバーシテイ受信アンテナ１５，１６で受
信された電波はアンテナ切替器１７で一方が選択
された後、受信機１８で検波され、受信データ列
が復号器１４に、受信レベル信号が制御回路２０
に入力される。制御回路は受信レベルに基づき前
述の切替アルゴリズム及び復号アルゴリズムに従
つて、アンテナ選択信号をアンテナ切替器に復号
制御信号を復号器に出力する。復号データ系列は
出力端子２１に得られる。ここで、ダイバーシテ
イ受信アンテナには空間ダイバーシテイ、偏波ダ
イバーシテイ、指向性ダイバーシテイ等いずれの
ダイバーシテイ枝構成法に基づくアンテナを用い
ても良く、アンテナの数は２本以上何本用いても
良い。

第４図は、第３図に示した本発明の実施例中の
符号器１０の一構成例のブロツク図である。入力
端子３０から入力された送信データは、（Ｎ−１）
個のｎビツトシフトレジスタ３３〜３５を通して
Ｎ個の入力端子を持つゲート回路３６に加えられ
る。シフトレジスタは送信クロツク（周波数_c）
でシフトされる。ゲート回路は周波数N_cの高速
クロツクに基づいてＮ個の入力を順次切り替え、
符号器出力データとして端子３７に出力する。ク
ロツク発生回路３２は周波数_cとN_cの２つのク
ロツク信号を発生し、シフトレジスタ、送信クロ
ツク出力端子３１及びゲート回路３６に出力す
る。この符号器からはＮ回インターレース信号が
得られる。

第５図は、符号器１０の一構成例のブロツク図
である。入力端子３０から入力された送信データ
は、（Ｎ−１）個の（2n−１）ビツトシフトレジ
スタ３３〜３５を通つた出力とともに○×印で示し
た誤り検出ビツト発生器３８に加えられるととも
に、_c′＝（１＋１／Ｎ）_cのクロツクで動作する（3n−２）ビツトシフトレジスタ３９で遅延を受
けた誤り検出ビツトと一緒にゲート回路３６に入
力される。（Ｎ＋１）個の入力端子のうちＮ個に
は送信データが、１個には誤り検出ビツトが入力
されているゲート回路はクロツク周波数_c′で順
次入力を切り替え、端子２８に符号器出力データ
として出力する。クロツク発生回路３２は周波数
_cと_c′の２つのクロツク信号を発生し、シフト
レジスタ、送信クロツク出力端子３１及びゲート
回路に出力する。この符号器からは送信データＮ
ビツトにつき１ビツトの誤り検出ビツトが付加さ
れた伝送効率Ｎ／（Ｎ＋１）の符号器出力データ
が得られる。

第６図は、第３図に示した本発明の実施例中の
復号器１９、制御回路２０の一構成例を示すブロ
ツク図である。入力端子５２から入力された送信
レベル信号は遅延回路６７を通つた出力とそれぞ
れゲート回路６４，６５を通つた後、インターレ
ース信号の各ビツトに対応する受信レベル信号と
してレベル比較回路６３に加えられ、レベルの高
い方のビツトを選択するよう指示する信号として
合成器６２に加えられる。受信レベル信号はレベ
ル比較回路６９においてしきい値発生回路７０の
出力レベルと比較され、下回つたときアンテナ切
替信号がアンテナ選択信号発生回路７１に加えら
れ、アンテナ選択信号出力端子５５を通して他の
受信アンテナへの切替が起る。このとき合成禁止
タイミング発生回路７２は切替直後の数ビツト間
のデータの使用を禁止するタイミング信号を出力
し、シフトレジスタ７３で遅延されたタイミング
信号とともにゲート回路６４，６５に加える。ゲ
ート回路は合成禁止タイミングには、そのレベル
出力を最低レベルに押えることにより、このレベ
ルに対応するデータが選択されることがないよう
に動作する。一方、受信データは端子５１から入
力され、ｎビツトシフトレジスタ５６を通して組
合せ検出回路５９及び合成器６２に加えられる。
組合せ検出回路は正しいタイムスロツトの組合せ
を検出し、このタイミングを復号クロツク発生回
路６０に出力し、再生クロツクの分周リセツトタ
イミングとすることにより、復号クロツクを得
る。合成器６２は受信レベルの高い方のデータを
復号クロツクタイミングで取り出し、復号データ
として端子５４に出力する。

第７図は、復号器１９、制御回路２０の一構成
例を示すブロツク図である。合成器６２の動作ア
ルゴリズムが第２図に対する説明で述べたもので
ある点を除けば、第６図とほぼ同様の構成であ
る。以下、異なる点のみを説明する。受信レベル
信号、受信データ系列、合成禁止タイミング信号
に対する遅延回路、シフトレジスタが各１個多く
あること、グループ内の１ビツト以上が合成禁止
タイミング内にあれば誤り検出回路６１に対し、
誤りを検出したとみなす信号を合成器６２に出力
するよう指示するための論理和回路があること、
復号クロツクタイミングを指示する回路が組合せ
検出回路から誤り検出回路６１に変わつているこ
と、などが異なる。

（発明の効果）以上説明したように本発明のダイバーシテイ通
信方式は、アンテナ切替時に発生する切替雑音に
起因する符号誤りを時間ダイバーシテイの符号冗
長性を利用して補間・除去するとともに、低速移
動時に時間ダイバーシテイ効果が減少するのをア
ンテナ切替方式によつて補償するようにしたダイ
バーシテイ通信方式であるから、切替雑音による
符号誤り率の劣化及び移動速度低下に伴うダイバ
ーシテイ効果の減少といつた劣化要因の影響を受
けにくく、理論値に近いダイバーシテイ効果が得
られること、アンテナ切替方式と時間ダイバーシ
テイ方式は互いに異なる次元で得られるダイバー
シテイ効果であるため、等価的なダイバーシテイ
枝の数は各々の枝の数の乗積値になり、どちらか
一方の方式のみで枝の数を増やすよりもさらに効
率良くダイバーシテイ効果を増大させることがで
きること、受信機が１台で済み移動通信で不可欠
の条件である小型・経済化に適すること、制御回
路はやや複雑になるものの、そのほとんどがデイ
ジタル回路であるためLSI化に適するとともに、
マイクロコンピユータによるソフトウエア制御へ
の置き替えが容易であること、上記のように大き
なダイバーシテイ効果を有する伝送システムが簡
易な構成で実現できるため、通信の音声通信のみ
ならずフアクシミリ等の画像通信及びデータ通信
など極めて高品質の伝送路を必要とする通信に対
しても、アンテナの数及び信号のインターレース
回数を所要品質が得られる値に設定することによ
つて容易に実現できること、などの利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は送受信データ系列の時間割当
て構成例を示す図、第３図は本発明によるダイバ
ーシテイ通信方式における送受信装置の一実施例
の構成を示すブロツク図、第４図と第５図は符号
器の一構成例を示すブロツク図、第６図と第７図
は復号器及び制御回路の一構成例を示すブロツク
図である。１…送信データ系列、２…符号器出力データ系
列、３…受信レベル信号、４…アンテナ選択信
号、５…受信データ系列、６…復号データ系列、
１０…送信装置、１１…受信装置、１２…送信デ
ータ入力端子、１３…符号器、１４…変調器、１
５…電力増幅器、１６…搬送波発生器、１７…送
信アンテナ、１８〜１９…ダイバーシテイ受信ア
ンテナ、２０…アンテナ切替器、２１…受信機、
２２…復号器、２３…制御回路、２４…復号デー
タ出力端子、３０…送信データ入力端子、３１…
送信クロツク出力端子、３２…クロツク発生回
路、３３〜３５…シフトレジスタ、３６…ゲート
回路、３７…符号器出力端子、３８…誤り検出ビ
ツト発生器、３９…シフトレジスタ、５０…再生
クロツク入力端子、５１…受信データ入力端子、
５２…受信レベル入力端子、５３…復号クロツク
出力端子、５４…復号データ出力端子、５５…ア
ンテナ選択信号出力端子、５６〜５７…シフトレ
ジスタ、５９…組合せ検出回路、６０…復号クロ
ツク発生回路、６１…誤り検出回路、６２…合成
器、６３…レベル比較器、６４〜６６…ゲート回
路、６７〜６８…遅延回路、６９…レベル比較回
路、７０…しきい値発生回路、７１…アンテナ選
択信号発生回路、７２…合成禁止タイミング発生
回路、７３〜７４…シフトレジスタ。

Claims

【特許請求の範囲】１デイジタル移動通信において、送信側では送
信データをフエージングの半周期と同程度ないし
はそれ以上の時間間隔をおいて２回以上くり返す
インターレース信号に変換する符号化手段を具備
し、受信側では複数のアンテナから成るダイバー
シテイ受信アンテナと、前記ダイバーシテイ受信
アンテナを切り替えるアンテナ切替手段と、受信
レベルがしきい値レベルを上から下へ横切つたと
きアンテナを他のアンテナに切り替えるように前
記アンテナ切替手段に指示を与える切替制御手段
と、アンテナ切替に伴う切替雑音の影響を受けた
受信データを除去した上で、インターレースされ
た各回の受信信号を複数のダイバーシテイ枝に現
れる受信信号とみなし、それぞれの受信レベルに
応じて選択・合成する復号化手段とを具備し、切
替雑音によつて符号誤りが生じている受信データ
を排除し、代りに他の回に送受信されたデータで
これを補間することによつて切替雑音によるダイ
バーシテイ効果の劣化を軽減することを特徴とす
るダイバーシテイ通信方式。２切替制御手段として、受信レベルがしきい値
レベルを下回つているときには受信レベルがしき
い値レベルを上回るまで受信レベル検出に必要な
時間を周期としてダイバーシテイ受信アンテナを
次々と切り替えるようにアンテナ切替手段に指示
を与える切替制御手段を用いることを特徴とする
特許請求範囲第１項記載のダイバーシテイ通信方
式。３切替制御手段として、複数個のしきい値を設
け、受信レベルがその時設定されているしきい値
レベル以下になつたときにはアンテナを切り替え
るようにアンテナ切替手段に指示を与えるととも
に、切替後しきい値を一段低いしきい値に変更
し、また受信レベルがそのとき設定されているし
きい値より高いしきい値以上になつた場合には、
しきい値を一段高いしきい値に変更するように、
アンテナの切替及びしきい値の変更を受信レベル
に応じて自動的に制御する切替制御手段を用いる
ことを特徴とする特許請求範囲第１項記載のダイ
バーシテイ通信方式。４デイジタル移動通信において、送信側では、
フエージングの半周期と同程度ないしはそれ以上
の時間間隔だけ互いに隔てた２ビツト以上の送信
データに対して、１ビツトの誤り検出符号を付加
する符号化手段を具備し、受信側では、複数のア
ンテナから成るダイバーシテイ受信アンテナと、
前記ダイバーシテイ受信アンテナを切り替えるア
ンテナ切替手段と、受信レベルがしきい値レベル
を上から下へ横切つたときアンテナを他のアンテ
ナに切り替えるように前記アンテナ切替手段に指
示を与える切替制御手段と、アンテナ切替に伴う
切替雑音の影響を受けた受信データを除去し、こ
れを誤り検出ビツトを用いて補間するとともに、
切替雑音の影響のない受信データに対しては常時
誤り検出を行い、誤りが検出された場合には最も
低い受信レベルに対応するデータに誤りが生じた
とみなし、これを訂正する復号化手段とを具備
し、切替雑音のために符号誤りが生じたデータを
誤り検出ビツトを用いて補間することによつて切
替雑音によるダイバーシテイ効果の劣化を軽減す
ることを特徴とするダイバーシテイ通信方式。５切替制御手段として、受信レベルがしきい値
レベルを下回つているときには受信レベルがしき
い値レベルを上回るまで受信レベル検出に必要な
時間を周期として、ダイバーシテイ受信アンテナ
を次々と切り替えるようにアンテナ切替手段に指
示を与える切替制御手段を用いることを特徴とす
る特許請求範囲第４項記載のダイバーシテイ通信
方式。６切替制御手段として、複数個のしきい値を設
け、受信レベルがそのとき設定されているしきい
値レベル以下になつたときにはアンテナを切り替
えるようにアンテナ切替手段に指示を与えるとと
もに、切替後しきい値を一段低いしきい値に変更
し、また受信レベルがそのとき設定されているし
きい値より高いしきい値以上になつた場合には、
しきい値を一段高いしきい値に変更するように、
アンテナの切替及びしきい値の変更を受信レベル
に応じて自動的に制御する切替制御手段を用いる
ことを特徴とする特許請求範囲第４項記載のダイ
バーシテイ通信方式。