JPH06103870B2 - 無線回線品質監視方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の属する技術分野 本発明は、音声信号の伝送を行う移動通信系における無
線回線品質を高精度に監視する方式に関するものであ
る。

（２）従来の技術とその問題点 フェージングにより、音声の伝送品質が変動する移動通
信系では、音声伝送品質の劣化を検出して、チャネル切
替などの無線回線制御を行う必要がある。

従来、移動通信方式においては、通話チャネルが設定さ
れた後に音声信号の伝送品質を監視する方法として、通
話チャネルの受信波レベルの中央値を検出する方法が採
用されてきた。しかしながら、受信波レベルに比例した
電圧を出力する包絡線検波器の精度は、音声信号の伝送
品質が劣化するような低レベルでは極めて悪くなるた
め、無線回線の監視制御が高精度に行えないという欠点
があった。

この欠点を改善する方法として特願昭57-217024号に示
されるように、通話中に音声と同時に伝送されるデータ
信号の品質監視と、従来からの受信波レベルの中央検出
とを組み合わせることにより、音声の伝送品質の劣化を
検出して、その原因がレベル劣化か干渉妨害によるもの
かを判別する方法が提案されている。しかしながら、特
願昭57-217024号に示される方法では、音声の伝送品質
の劣化検出方法が、音声と同時に伝送するデータ信号を
誤り訂正符号化して、その復号過程で得られるシンドロ
ーム系列を監視する方法に限定されている。このため、
誤り訂正符号化を行わない場合には、この方法は用いる
ことができないのみならず、伝送路符号化（例えばスプ
リットフェーズ符号やバイポーラ符号等）において与え
られる冗長性が何ら用いられない欠点があった。通常、
移動無線伝送方式は、伝送路の特性（例えば、FM伝送方
式の場合、低域遮断特性となる）に適合させるため、デ
ータ信号の伝送路符号化を行うことが多く、このため
に、ビット毎に冗長性を与えることになる。特願昭57-2
17024号では、受信側でこの冗長性を用いることに何ら
言及していない。

一方、同一チャネル干渉の発生時には、受信波の包絡線
がビート現象を呈するが、音声と同時伝送するデータ信
号の伝送帯域として音声下部帯域（０〜300Hz）を用い
た場合には、このビートの周波数成分が、フェージング
による受信波レベル変動の周波数成分と大きく異なるた
め、両信号を周波数的に分離することが可能である。特
願昭58-18102号では、このことに着目し、ビート成分の
電力を測定することにより、同一周波干渉発生時におけ
る希望波対干渉波電力比（以下、D/Uを略記する）を求
める方法が提案されている。しかしながら、この方法で
は、精度良く求め得るD/Uの範囲が極めて狭いという欠
点がある。第１図は、音声の下部帯域に100b/sのデータ
信号を重畳する場合における特願昭58-18102号の方式に
よるD/U測定の特性例である。図中、横軸は実際のD/U、
縦軸は測定値であり、フェージングのドップラ周波数f_D
は40Hzである。図より明らかなように、D/Uが測定でき
る範囲は、５≦D/U≦15〔dB〕に限られることがわか
る。

このように、音声伝送品質の監視方法と、その原因を判
別するための手法をそれぞれ個別に用いる従来の方式で
は、精度の良い監視及びその原因の判別が行われず、効
果的な無線回線制御が行えないという欠点があった。

（３）発明の目的 本発明の目的は、従来技術におけるこれらの欠点を除去
し、音声伝送品質の精度良い監視を行って音声伝送品質
の劣化を検出した場合にその劣化の原因を精度良く判別
して効果的な無線回線監視を可能ならしめる無線回線品
質監視方式を提供することにある。

（４）発明の構成 （4-1）発明の特徴と従来の技術との差異 本発明は、音声信号の下部帯域を用いて伝送するデータ
信号の伝送路符号の規則違反数を所定時間区間において
測定することにより、音声伝送品質を精度良く監視し、
これと受信レベル測定，同一チャネル干渉比測定及びデ
ータ信号のフレーム同期保護状態検出を組み合わせて用
いることを主要な特徴とする。

従来の技術とは、（ｉ）音声伝送品質の監視に伝送路符
号化で与えられる冗長性とフレーム同期保護状態の検出
を用いる点、及び（ii）受信レベル測定同一チャネル干
渉比測定の結果だけにより無線回線制御を行うのではな
く、音声伝送品質の劣化を検出した場合に、その原因を
判別するために受信レベル測定と同一チャネル干渉比測
定の結果を用いる点が異なる。

（4-2）実施例 以下本発明の実施例について詳細に説明する。

第２図は本発明の実施例を示す図であって、第２図
（Ａ）は送信側、第２図（Ｂ）は受信側の装置構成であ
る。

第２図（Ａ）において、１は制御データ入力、２はフレ
ーム信号の符号器でデータをフレーム信号に構成する。
３はフレーム信号の符号器出力、４は伝送路符号の符号
器で、フレーム信号に符号化されたデータ３を、さらに
伝送路符号に符号化する。５は伝送路符号の符号器出
力、６は低域遮断フィルタ（LEF）で、制御データの音
声帯域への漏洩成分を除去する。７は低域遮断フィルタ
６の出力、８は音声信号入力、９はLEF6の出力７と音声
信号入力８を合成するアナログ加算器、10はアナログ加
算器９の出力により搬送波を変調して被変調波を送信す
る送信機（TX）、11は送信アンテナである。

また、第２図（Ｂ）において、12は受信アンテナ、13は
送信側から伝送された被変調波を受信する受信機、14は
復調された受信機出力、15は音声信号を分離するための
帯域通過フィルタ（BPF）、16は音声信号出力、17は制
御データを分離するための帯域通過フィルタ（LPF）、1
8は低域通過フィルタ（LPF）出力、19は伝送路符号の復
号器、20は伝送路符号の復号器出力、21はフレーム信号
の復号器、22はフレーム信号の復号器出力で、送信側よ
り入力したデータが出力される。23はフレーム信号が受
信できたことを示すタイミングパルス出力であり、フレ
ーム信号が１フレーム受信できるたびに１個のパルスを
出力する。24はフレーム同期保護回路であり、タイミン
グパルス23の個数を計数して、同期保護状態か非保護状
態かを判定する。25は同期保護状態か非保護状態かの判
定結果であり、それぞれ“0",“1"に対応する。26は同
期保護状態の下でフレーム信号の受信開始を伝送路符号
復号回路19及びフレーム信号復号回路21に指示する受信
開始パルス出力、27はフレーム信号のスタートパターン
検出回路、28はスタートパターンの検出時に出力される
パルス出力で、伝送路符号の復号器19及びフレーム信号
の復号器21へ供給される。29は伝送路符号の規則破壊が
生じたことを示すパルス出力で、伝送路符号の復号にお
いて、その規則破壊が生じる毎に、１個のパルスが出力
される。30は規則破壊パルス29の所定の時間区間におけ
る数を求める規則破壊パルスカウンタ、31は規則破壊パ
ルス数、32は比較回路で、規則破壊パルス数が所定の値
を上回ったかどうかを判定する。33はパルス数が所定値
以上であることの判定結果である。34は受信波包絡線出
力で、受信機に具備された受信包絡線検波出力より得ら
れる。35は所定時間区間における受信被変調波の受信電
界レベルを求めるレベル測定回路、36は受信電界レベル
値、37は比較回路で受信電界レベル値が所定値以下であ
るかを判定する。38は受信電界レベルが所定値以下であ
ることの判定結果である。39は同一チャネル干渉比測定
回路で特願昭58-18102号に示される同一チャネル干渉比
測定方法により測定されたD/Uが所定値以上であるか以
下であるかを判定し、測定値が所定値以下である場合に
“1"、そうでない場合に“0"を出力する。40は干渉検出
出力である。41は干渉検出出力の所定時間区間の時間率
を求める時間率測定回路、42は干渉検出出力の所定時間
区間の時間率値、43は干渉検出出力の所定時間区間時間
率が所定値を上回ったかを判定する比較回路、44は干渉
検出出力の所定時間区間時間率が所定値以上であるかの
判定結果である。45は論理回路で、同期保護状態を示す
信号25が非保護状態になった場合、又は伝送路符号規則
破壊パルス数が所定値以上であることの判定結果33が所
定値以上となった場合に、これらの原因が受信電界レベ
ルが所定値以下となったことによるものか、同一チャネ
ル干渉検出出力の時間率が所定値以上となったことによ
るものかを判定する。46は論理回路45による判定出力で
ある。

次に、この実施例における各構成部の具体的な動作につ
いて述べる。第３図において、（Ａ）は制御データ入力
１、（Ｂ）はフレーム信号の符号器出力３、（Ｃ）は伝
送路符号の符号器出力５の信号構成である。また、CONT
は制御データを、STは制御データのフレーム同期のため
に必要なスタートパターンを示す。制御データCONTをフ
レーム信号に符号化する場合、誤り訂正符号を用いたブ
ロック符号に符号化する場合が多く、その場合制御デー
タCONTにチェックコードを付加した符号に符号化され
る。CHKは、チェックコードを示す。従って、フレーム
信号はスタートパターンST、制御データCONT及びチェッ
クコードCHKにより構成され、ビットレートはスタート
パターン及びチェックコードが付加された分だけ上昇す
る。伝送路符号化は前述のように、符号を伝送路の特性
に適合させるために行われる。第３図では伝送路符号と
してスプリットフェーズ符号を用いる場合の例を示して
ある。スプリットフェーズ符号は、“1"を“01"に“0"
を“10"に対応させる符号であり、１ビット内で直流バ
ランスが完全に保たれ、受信側でのクロック成分の抽出
が容易である等の利点がある。この場合、スタートパタ
ーン部分は、制御データCONT及びチェックコードCHK内
に、スタートパターンと同一のパターンが生じないよう
にするため、伝送路符号化は行わないことが多い。

受信側では、以上で述べた順序と逆の順序に復号を行
う。すなわち、低域通過フィルタ17でデータ信号を音声
信号から分離した後、伝送路符号の復号器19で伝送路符
号の復号を行った後、フレーム信号の復号器21で、誤り
訂正ブロック符号を復号する。スタートパターン検出回
路27では、受信されたビット系列から常時スタート信号
パターンSTを検出していて、スタートパターンSTが検出
された場合、それに続くフレーム信号の復号の開始タイ
ミングを、フレーム信号の復号器21及び伝送路符号の復
号器19に与えるためのパルスを出力する。伝送路符号の
復号器19及びフレーム信号の復号器21では、復号の開始
タイミングを後述のフレーム同期保護回路24の出力、及
びスタートパターン検出回路27の出力である検出パルス
28から得る。

フレーム同期保護回路24では、フレーム信号が受信でき
たことを示すタイミングパルス23が入力されたタイミン
グで、同期保護状態か非保護状態かの判定結果25を同期
保護状態とし、フレーム信号の１フレーム時間のタイマ
ーをスタートする。タイマーがタイムアップした時点で
受信開始パルス26にパルスを１個出力する。通常は、以
上の動作を継続するが、同期外れ条件を検出した場合に
非保護状態となり動作を中止する。同期外れ検出条件
は、連続して所定回数、フレーム信号が受信できたこと
を示すタイミングパルス23が入力されないことにより検
出する。伝送路符号の復号器19及びフレーム信号の復号
器21では、同期状態を示す信号25が同期保護状態にある
とき、フレーム同期保護回路24からの受信開始パルス26
をトリガパルスとしてフレーム信号の復号動作を開始
し、非保護状態にあるとき、スタートパターン検出回路
27からのスタートパターン検出パルス28をトリガパルス
として、フレーム信号の復号動作を開始する。以上のよ
うなフレーム同期保護は、第３図に示すようにフレーム
信号が連続して伝送される場合、一度でもフレーム信号
の受信が正常に行われれば、その後は決まったタイミン
グにフレーム信号の先頭部分が存在するので、このタイ
ミングを受信側で再生すれば、スタートパターンSTをフ
レーム毎に検出しなくても、１フレームの復号動作が開
始できることにより行われる。従って、スタートパター
ンSTの受信確率が低くても、スタートパターンSTが受信
できないために、フレーム信号が受信できないという現
象を避けることができる。一方、非同期保護状態となっ
た場合には、スタートパターンSTの検出をトリガパルス
として復号同動作を開始することにより、再び同期保護
状態へ移行するための動作が開始される。ここで着目す
べきことは、同期保護状態中で同期外れ条件を検出した
場合、これは受信電界レベルの低下又は同一チャネル干
渉の発生により伝送路の状態が劣化したことに対応して
おり、同時伝送される音声信号の伝送品質の劣化にも対
応している。

前述のように、伝送路符号の復号器19では、伝送路符号
の復号を行うが、この時伝送路符号の規則破壊が生じた
ビットが検出できる。前述のスプリットフェーズ符号の
場合、“0"を“10"に、“1"を“01"に対応させているの
で、後半の半ビットがもとの情報に対応している。従っ
て、伝送路符号の復号器19では、後半の半ビットからも
との情報が復号できるが、この場合前半の半ビットと後
半の半ビットが同一の復号結果となった場合、スプリッ
トフェーズ符号の規則が破壊されたことになる。伝送路
符号の規則破壊検出パルス出力29には、このような伝送
路符号の規則破壊が生じたビットを検出する度にパルス
が１個出力され、計数回路30はこのパルスの所定時間に
おける数を求めてその値を出力する。

第４図は、パルス数を求めるための方法を示したもので
ある。（ａ）は伝送路符号の規則破壊の検出パルス列
で、このパルス列の時間区間Ｔ内のパルス数を，，
…，，…のタイミングで求めたものが対応する矢印の
上に示してある。ここで着目すべきことは、伝送路符号
の規則破壊は伝送路で生じる雑音によって発生するた
め、このパルス数が大きい場合は、その時間区間におけ
る伝送品質が劣化していることに対応し、受信電界レベ
ル劣化又は同一チャネル干渉の発生により音声の伝送品
質の劣化にも対応している。

以上、述べてきたように受信電界レベルの劣化又は同一
チャネル干渉の発生により、音声伝送品質劣化した場
合、音声と同時伝送する制御データの同期保護外れ又は
伝送路符号の規則破壊数の増大によりこれを検出でき
る。そこで、所定の時間区間における受信電界レベルの
測定結果と、特願昭58-18102号による同一チャネル干渉
比測定の結果とを併用すれば、音声伝送品質の劣化の原
因を判別できる。受信電界レベルを求める回路35は所定
の時間区間における受信電界レベルを測定する。その出
力である受信電界レベル値は比較回路37によって所定の
値と比較され、所定値以下となった場合、判定結果出力
を“1"にする。一方、同一チャネル干渉比測定回路39に
より測定された同一チャネル干渉比が、実用的な精度を
持つのは、限られたD/Uの範囲に限られる。第１図は、
同一チャネル干渉比測定回路とより測定されたD/Uと、
その時の真のD/Uの関係の例であって、最大ドップラ周
波数40Hzで音声で変調を行った場合である。実用的な実
際のD/Uの範囲は５≦D/U≦15〔dB〕に限られる。このた
め、測定時間区間におけるD/Uの測定結果が所定値以上
であるか以下であるか（D/Uが小さい値であるほど、劣
悪な干渉状態に対応する）を、測定が終了するごとに判
定し、さらにこの判定結果の所定の時間区間における時
間率を求めることにより、対応する時間区間においてD/
Uが劣化したと判定した測定の回数を求める。時間率を
求める方法は、第４図に示した方法と同様である。干渉
検出出力の所定時間区間時間率値42は、比較回路43によ
って所定値と比較され、所定値を上回った場合には、判
定出力を“1"にする。

次に、論理回路45の動作を説明する。論理回路45は、同
期保護状態か非保護状態かの判定結果25,伝送路符号破
壊数が所定値以上であることの判定結果を示す第１の検
知出力33,受信電界レベルが所定値以下であることの判
定結果を示す第２の検知出力38及び干渉検出出力の所定
時間区間移動和値が所定値以上であるかの判定結果を示
す第３の検知出力44を入力とし、音声伝送品質の劣化を
検出した場合に、その原因が受信電界レベルの低下によ
るものか同一チャネル干渉によるものかを判定してその
結果を出力する。

第５図は、論理回路45の構成例である。第５図におい
て、47はOR回路、48はインバータ、49はAND回路、L_evは
音声伝送品質の劣化が受信レベル低下によるものである
ことの判定結果で、レベル劣化によると判定したとき、
“1"となる。I_ntfは音声伝送品質の劣化が同一チャネル
干渉によるものであることの判定結果で、同一チャネル
干渉によると判定したとき、“1"となる。

第６図は、第５図の論理回路の動作例を示すタイムチャ
ートである。第６図において、S₂₅は同期保護状態か非
保護状態かの判定結果を示す信号、S₃₃は伝送路符号破
壊数が所定値以上であることの判定結果を示す信号、S
₃₈は受信電界レベルが所定値以下であることの判定結果
を示す信号、S₄₄は干渉検出出力の所定時間区間の時間
率値が所定値以上であることの判定結果を示す信号、S
_Levは音声伝送品質の劣化が受信レベル低下によるもの
であることの判定結果を示す信号、S_Intfは音声伝送品
質の劣化が同一チャネル干渉によるものであることの判
定結果を示す信号である。第６図の場合、同一チャネル
干渉により音声伝送品質の劣化が発生していることを表
している。第５図の論理回路では、（音声伝送品質の劣
化）and（レベル劣化検出）and（同一チャネル干渉不検
出）のとき、音声伝送品質の劣化がレベル劣化によるも
のであると判定する第１の判定出力を出し、（音声伝送
品質の劣化）and（同一チャネル干渉検出）のとき、音
声伝送品質の劣化が同一チャネル干渉によるものである
と判定する第２の判定出力を出す。

（５）発明の効果 以上説明したように、本発明では受信側において音声と
同時に伝送する制御データのフレーム同期保護状態及び
伝送路符号の形式破壊を常時監視することにより音声伝
送品質を監視し、その劣化を検出した時点において、併
行して監視している受信電界レベルと同一チャネル干渉
の状態を読み、音声伝送品質の劣化がどちらの原因によ
るものかを判別している。従来の音声伝送品質の監視方
法では、受信電界レベルの低下及び同一チャネル干渉状
態をそれぞれ独立に検出していたが、電界レベル測定回
路は電界レベルが低い時に精度が極めて悪くなる一方、
同一チャネル干渉比測定回路は、実用的なD/Uの範囲が
極めて限られていた。このため、実際に音声伝送品質の
劣化が生じていないにもかかわらず、受信電界レベルの
低下又は同一チャネル干渉の発生を検出し、チャネル切
り替え等の無線回線制御の誤動作を行う危険を有してい
た。本発明では、音声の伝送品質の劣化を高精度に検出
してから、その原因を判定するため、このような欠点が
除去でき、従って、高精度な音声伝送品質の監視と有効
な無線回線制御が可能になるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は特願昭58-18102号に示される同一チャネル干渉
比測定方法の特性例、第２図は本発明の実施例を示すブ
ロック図、第３図は本発明を適用する通信系の送信側に
おける信号構成を示す図、第４図は本発明においてパル
ス数を求める方法を示すタイムチャート、第５図は本発
明に用いる論理回路の１例を示すブロック図、第６図は
第５図の論理回路の動作例を示すタイムチャートであ
る。 １……制御データ入力、２……フレーム信号の符号器、
３……フレーム信号の符号器出力、４……伝送路符号の
符号器、５……伝送路符号の符号器出力、６……低域遮
断フィルタ、７……低域遮断フィルタ出力、８……音声
信号入力、９……アナログ加算器、10……送信機、11…
…送信アンテナ、12……受信アンテナ、13……受信機、
14……受信機出力、15……音声信号分離用帯域通過フィ
ルタ、16……音声信号出力、17……制御データ分離用低
域通過フィルタ、18……低域通過フィルタ出力、19……
伝送路符号の復号器、20……伝送路符号の復号器出力、
21……フレーム信号の復号器、22……フレーム信号の復
号器出力、23……フレーム信号の受信を示すタイミング
パルス出力、24……フレーム同期保護回路、25……同期
保護状態か非保護状態かの判定結果、26……受信開始パ
ルス出力、27……スタートパターン検出回路、28……ス
タートパターン検出パルス出力、29……伝送路符号規則
破壊パルス出力、30……伝送路符号規則破壊パルスの計
数回路、31……規則破壊パルス数、32……規則破壊パル
ス数の比較回路、33……規則破壊パルス数が所定値以上
であることの判定結果、34……受信パルス包絡線出力、
35……所定時間区間の受信電界レベルを求める回路、36
……受信電界レベル値、37……受信電界レベル比較回
路、38……受信電界レベルが所定値以下であることの判
定結果、39……同一チャネル干渉検出回路、40……干渉
検出出力、41……干渉検出出力の時間率を求める回路、
42……干渉検出出力の時間率値、43……干渉検出出力の
願率値の比較回路、44……干渉検出出力の時間率値が所
定値以上であることの判定結果、45……論理回路、46…
…論理回路の出力、47……OR回路、48……インバータ、
49……AND回路、CONT……制御データ、ST……スタート
パターン、CHK……チェックコード、Ｔ……時間区間、S
₂₅……同期保護状態か非保護状態かの判定結果を示す信
号、S₃₃……伝送路符号破壊数が所定値以上であること
の判定結果を示す信号、S₃₈……受信電界レベルの移動
平均値が所定値以下であることの判定結果を示す信号、
S₄₄……干渉検出出力の所定時間区間の時間率値が所定
値以上であることの判定結果を示す信号、S_Lev……音声
伝送品質の劣化が受信レベル低下によるものであること
の判定結果を示す信号、S_Intf……音声伝送品質の劣化
が同一チャネル干渉によるものであることの判定結果を
示す信号、L_ev……音声伝送品質の劣化が受信レベル低
下によるものであることの判定結果、I_ntf……音声伝送
品質の劣化が同一チャネル干渉によるものであることの
判定結果。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 水谷 好男 (56)参考文献 特開 昭58−150344（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通話信号とデータを同一チャネルで伝送す
   る移動無線通信系において、 伝送された被変調波を復調して通話信号とデータを分離
   する分離回路と、 その分離されたデータの伝送路符号の復号及びフレーム
   信号の復号を行う復号手段と、 その復号されたフレーム内の伝送路符号の規則破壊数が
   予め定められた数を越えた音声伝送品質の劣化を示す第
   １の検知出力を検出する第１の検出手段と、 復調されたフレーム信号が受信できたことを検出するフ
   レーム同期検出手段と、 予め定められた回数だけ連続して前記タイミングパルス
   が受信できない同期外れ状態を検出するフレーム同期保
   護手段と、 前記被変調波の受信電界レベルが所定値以下であるとき
   レベル劣化を示す第２の検知出力を出力するレベル測定
   手段と、 該被変調波のビート成分電力より測定された同一チャネ
   ル干渉比が所定の値より劣化している時間率が予め定め
   た値を越えたときに同一チャネル干渉検出を示す第３の
   検知出力を出力する干渉比測定手段と、 前記フレーム同期保護手段が前記同期外れ状態を検出し
   ていない場合において、前記第1,第２及び第３の検知出
   力が得られたときに音声伝送品質の劣化が、レベル劣化
   によるものであることを示す第１の判定出力を出し、前
   記第２の検知出力が得られないで前記第１の検知出力と
   前記第３の検知出力が得られたときに前記音声伝送品質
   の劣化が同一チャネル干渉によるものであることを示す
   第２の判定出力を出す判定手段と を備えた無線回線品質監視方式。