JPS591023B2 - 低速デ−タ通信方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、搬送波周波数が低速データ速度に対応する占
有周波数帯域幅に比して大きく変動する伝送路を通して
低速データを高速の多相ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆ
ｔ−ｋｅｙｉｎｇ）変調方式により安定に伝送するため
の通信方式に関するものである。

デジタル信号の無線伝送方式として、ＰＳＫ変調方式が
すぐれた方式であることが知られている。このＰＳＫ変
調波の復調方式として、同期検波方式と遅延検波方式と
が知られているが、遅延検波方式は搬送波再生回路を必
要としないという長所があり広く用いられている。この
遅延検波方式を用いたＰＳＫ変調方式による従来の通信
方式では複数個の並列ディジタル信号からなる入力デー
タ列（１タイムスロット幅をＴｌとする。

）を多相ＰＳＫ変調して送信する。受信側では、受信Ｐ
ＳＫ変調波は遅延検波回路に供給されて、復調信号を得
る。この遅延検波回路では、信号分岐回路で信号を２つ
に分岐し、一方の信号は位相復調器の１つの入力信号Ａ
となり、もう一方の信号は遅延回路を通つて位相復調器
のもう１つの入力信号Ｂとなる。このとき、遅延回路の
遅延時間ＤＬは次式が成立するように選らばれる。ＤＬ
：：Ｔｌ＋ Ｓ（１） Ｔｌ＋５＝Ｍ／Ｆｃ（２） ここでＦｃはＰＳＫ変調波の搬送波周波数の平均値であ
る。

またＭは正の整数であり、Ｓは１５１＜１／Ｆｏなる関
係式が成立するように適当に選ばれる。一般にＴＬＦｃ
＞＞１であるので１５１＜＜ＴＬか成立する。このよう
に遅延回路を通つた信号Ｂは、信号Ａを搬送波の位相を
保つたまま約１タイムスロット遅らした信号である。

したがつてこれらの信号ＡおよびＢを位相復調器に印加
することにより、受信ＰＳＫ変調波の相隣接するタイム
スロットの位相差に対応する復調信号を得る。このよう
な遅延検波方式では、遅延回路における搬送波の位相推
移Ｐは搬送波周波数をＦとするとＰ＝２πＦＤＬである
。

したがつてＦ＝Ｆｃであれば、（１），（２）式の関係
よりＰ＝２πＭとなつてもとの位相に等しくなるが、Ｆ
−Ｆｃ＋Ｇなる周波数変動Ｇがある場合、位相推移Ｐ−
２π（ＦＣ＋Ｇ）ＤＬとなり、（１），（２）式よりＰ
＝２πＭ＋２πＧ（ＴＬ＋Ｓ）または Ｐ＝２πＭ＋２πＭ（Ｇ／Ｆｃ）となる。

これより、Ｇ（ＴＬ＋Ｓ）またはＭ（Ｇ／Ｆｃ）が正の
整数でない限り、遅延回路の出力信号Ｂの位相は、この
入力信号の位相に等しくならない。したがつて位相復調
回路による位相比較において、相隣接するタイムスロツ
ト間の位相差を正しく比較することができず、復調信号
は劣化することになる。従来このような遅延検波回路を
用いたＰＳＫ変調方式による通信方式においてはＧ（Ｔ
Ｌ＋Ｓ）〈く１なる条件が成立し、このような周波数変
動による劣化が十分少ない場合に、その適用が限定され
ていた。一方、近年低速データ信号を衛星通信回線を通
して伝送することが行われているが、衛星通信回線の場
合、ドプラ一効果や地上局および衛星内の局部発振器の
不安定さのために送信すべき低速データ信号の速度に対
応する占有周波数帯域幅比して搬送波周波数の変動が大
きく、したがつてＧ（ＴＬ＋Ｓ）〈く１またはＭ（Ｇ／
ＦＣ）くく１なる条件が成立しない。このためにこの通
信方式では、低速データ信号を衛星通信回線のごとき搬
送固波数が大きく変動する回線を通して伝送することが
できない欠点があつた。本発明の目的は、上述の欠点を
除去した高品質の低速データ通信方式に関するものであ
る。

本発明によれば、低速データ信号の伝送速度に対応する
占有周波数帯域幅に比して、無視しえない伝送路搬送波
周波数変動が存在するデータ伝送において、送信側では
、前記低速データ信号の各タイムスロツトにおける信号
符号に対して、前記タイムスロツト内に複数のタイムス
ロツトからなる相異なるパターンをそれぞれ割当てて前
記搬送波周波数の変動に比して十分大きい占有周波数帯
域幅を有する高速データ信号に前記低速データを変換し
、この変換した信号をデジタル位相変調して送信し、受
信側では前記デジタル位相変調された信号を、前記高速
データ信号のタイムスロツト長に対応する遅延回路を有
する遅延検波回路により復調し、この復調信号を前記複
数のタイムスロツト毎に前記信号符号にそれぞれ対応す
ることによつて低速化して前記低速データ信号を得るこ
とを特徴とする低速データ通信方式が得られる。以下、
図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。第１図は
従来の遅延検波回路を用いたＰＳＫ変調方式による通信
方式の構成の一実施例である。

入力データ列１は１タイムスロツトＴＬで１つの情報に
対応する゛０゛またば１゛の論理数で示される。この入
力データ列１はＰＳＫ変調器１０１により多相ＰＳＫ変
調波２となる。このＰＳＫ変調波２は伝送路１０２を通
つて受信ＰＳＫ変調波３となり、この変調波３は伝送路
で発生した熱雑音のための擾乱を受けている。このため
受信帯域淵波器１０３によつて必要な帯域外の熱雑音を
抑圧する。この後、遅延検波回路１０４により復調され
る。この遅延検波回路１０４は一般にｎ相のＰＳＫ変調
波に対して構成できるが、以下簡単のために２相ＰＳＫ
変調波に対する遅延検波回路について説明する。この回
路の構成の一実施例を第２図に示す。信号４は信号分岐
回路１０５で２分岐され、一方の信号６は位相復調器１
０７の入力となり、もう一方の信号７は遅延回路１０６
を通つて位相復調器１０７のもう一つの入力信号８とな
る。これらの入力信号６と８の相隣接するタイムスロツ
トの位相差に対応する復調信号９を得る。この復調信号
９が含んでいる残留搬送波等の不要波を低域ろ波器１０
８によつて必要な復調信号５を得る。従来のこのような
遅延検波回路を用いたＰＳＫ変調方式においては上述の
ごとく正しい復調信号を得るためにはＧ（ＴＬ＋Ｓ）く
く１なる条件が成立し、搬送波周波数による劣化が十分
少ない場合に、限定されていた。

一方近年、低速データ信号を衛星通信回線を介して伝送
することが行なわれているが、ドプラ一効果や、地上局
および衛星内の局部発振器の不安定さのために、送信す
べき低速データの速度に対応する占有周波数幅に比して
搬送波の変動が大きく、したがつてＧ（ＴＬ＋Ｓ）くく
ｌまたはＭ（Ｇ／ＦＣ）〈く１なる条件が成立しない。
そこで第３図はこのような搬送波周波数の変動があつて
も正しい復調信号が得られる本発明の一実施例である。

送信側では、入力低速データ列１は高速化回路１０９に
より高速データ列１０に変換された後、高速データ列に
対して動作するデイジタル位相変調器１１０により高速
データのデイジタル位相変調波１１として伝送路１０２
に送出される。

受信側においては受信したＰＳＫ変調波１２を高速デー
タ列に適した帯域戸波器１１１により不要な擾乱成分を
抑圧した後高速データのための遅延位相検波回路１１２
によつて復調信号１４を得る。本復調信号１４は高速デ
ータ列に対応する復調信号であるので、これを低速化回
路１１３に印加して、目的とする低速データ列５を得る
。本発明は一般にｎ（≧２）相ＰＳＫ変調波に対しても
説明されるが、以下簡単のために２相デイジタル位相変
調方式について説明する。遅延位相検波回路１１２の構
成は第２図と同様であるのでこれを用いて説明する。Ｐ
ＳＫ変調波１３は信号分岐回路１０５により２つの信号
に分ける。そのうち一方の信号は位相復調回路１０７の
１つの入力信号６となり、もう一方の信号７は遅延回路
１０６を通して位相復調回路１０７のもう１つの入力信
号８となる。位相復調回路１０７はこれら２つの入力信
号６，８の位相差に相当する復調信号９を出力する。本
復調信号９は高速データに適した低域済波器１０８を通
して復調信号１４となる。入力低速データ列１はＴＬ秒
当りに１ビツトの゛０゛又ば１゛の論理符号に対応する
信号からなるデータ列とする。このような低速データ列
は高速化回路１０９によつてＴＨ秒当り１ビツトの゛０
゛又ばビの論理符号に対応する信号からなるデータ列１
０に変換される。第４図ａはこのような高速化回路１０
９の一実施例、第４図ｂは第４図ａのより具体的な一実
施例、第５図は第４図ｂに対応する時間関係説明図であ
る。第４図ａは入力低速データ１の゛１゛または”０゛
に対応して、２つの高速パターンのいずれかを発生する
回路１１４であり、第４図ｂにおいては選択回路１１７
は入力低速データ列１の６１゛またばＯ゛に対応して、
パターン１またはパターン２をそれぞれの発生する発生
回路１１５，１１６の出力選択して出力する。こうする
ことによつて、第５図Ａ，ｂに示されるように、低速デ
ータ列１（１タイムスロツトＴＬ秒）に対応して高速デ
ータ列１０（１タイムスロツトＴＨ秒）を得ることがで
きる。すなわち論理゛ビに対してパターン１、論理８０
″に対してパターン２を発生する。第５図ｃは、このよ
うな高速化回路の具体的なパターン列の一例である。す
なわち入力低速データ１の゛１１に対応しては、゛１０
１０゛なる４倍に高速されたパターン１が、入力低速デ
ータ１の“Ｏ゛に対応しては、入力信号に等しい゛００
００゛なるパターン２が用いられている。このように高
速化されたデータ列はＰＳＫ変調器１１０によつてＰＳ
Ｋ変調波１１に変換され、伝送路１０２に送出される。
伝送路１０２においては搬送波周波数の変動および熱雑
音等による擾乱をうける。このような擾乱をうけた受信
信号１２は帯域済波回路１１１に印加される。帯域戸波
回路１１１の帯域は、伝送路における搬送波の周波数変
動を伴つた高速度ＰＳＫ変調波に対しては通過特性を有
し、熱雑音等の擾乱に対してはこれを抑圧する特性を有
することによつて、以下に述べる位相復調器１０４が正
常に動作するようなＣＮ比を得るように選択される。こ
のように帯域制限された信号１３は高速データに対する
遅延位相検波回路１１２によつて復調され、復調信号１
４となる２相の場合について、第２図により、遅延位相
検波回路１１２の動作をより詳しく説明すると、帯域制
限された信号１３は信号分岐回路１０５によつて２つの
信号６，７に分けられる。その一方は位相復調器１０７
の１つの入力信号６となり、他の一方の信号は遅延回路
１０６を通して位相復調器１０７のもう１つの入力信号
８となる。ここで遅延回路１０７の遅延時間Ｄ秒は次式
が成立するように選ばれる。ここでＦｃはＰＳＫ変調波
４の搬送波周波数の平均値である。

またＭは正の整数であり、ＳＩ〈１／ＦＣなる関係式が
成立するように適当にえらばれる。

一般にＦｃＴＨ〉〉１であるのでＳ１くくＴＨが成立す
る。このような遅延回路１０６を通つた信号８は、信号
６を搬送波の位相をたもつたまま、高速データ信号の約
１タイムスロツト分遅延した信号である。

したがつてこれらを位相復調器に印加することにより、
受信変調波１３の相隣接するタイムスロツトの位相差に
対応する復調信号９を得る復調信号９は、高速データに
適した低域戸波器１０８を通つて、復調信号１４となる
。次に復調信号１４は低速化回路１１３に印加されて復
元された低速信号５を得る。第６図は第４図ｂの高速化
回路に対応する低速化回路１１３の一実施例である。

１１８は１１５で発生しているパターン１に対応する位
相復調器の出力であるパターン３の検出回路、１１９は
１１６で発生しているパターン２に対応する位相復調器
出力であるパターン４の検出回路である。

パターン１とパターン３、パターン２とパターン４は遅
延検波方式の場合一般的には一致しない。復調器１１２
の出力信号１４はパターン３検出回路１１８及びパター
ン４検出回路１１９に印加され、１１８および１１９で
検出されるパターン３またはパターン４に応じて低速デ
ータ発生回路１２０においで１７または″′０１の低速
データ列５を発生する。第７図は第３図に示した具体的
な実施例に対応した低速化回路１１３の一実施例であり
、低速データに適した低域淵波回路１２１のみで構成さ
れている。

第８図は第２図、第３図および第７図における各部の波
形図である。

低速データ列１は・・・・・・１０１１０１・・・・・
・であり、高速化された信号１０は・・・・・・・・・
１０１０，００００，１０１０，１０１０，００００，
１０１０・・・・・・である。高速化された信号１０は
デイジタル位相変調器１１０においでビに対応してはそ
の位相が０である搬送波が、６『２に対応してはその位
相がπである搬送波が送出されるデイジタル位相変調波
となる。受信側においてこのデイジタル位相変調波は互
に高速データの１タイムスロツト分ずれた位相復調器１
０ｒの入力信号６，８となる位相復調器１１２では入力
信号間の位相差がπのときは＋、位相差が０のときは−
Ｖなる電圧を発生するようにすると第８図に示した位相
復調信号１４を得る。位相復調信号１４は、熱雑音の擾
乱をうけている。これは低速データに適した帯域を有す
る低域淵波回路１２１によつて除くことができ、必要と
する低速データ５を得る。第６図に示した実施例におい
ても、パターン３検出回路１１８パターン４検出回路１
１９のそれぞれに積分作用をもたせることにより同様の
擾乱抑圧作用をもたせることが出来る。さて、本発明に
よる低速データ通信方式は上記のように構成されている
ためにたとえ低速データのデータ速度１／ＴＬＣｌ／秒
〕に比して大きな搬送波周波数の変動Ｇが生じても、高
速データのデータ速度１／ＴＨ〔１／秒〕を適当に大き
くとることによりこの影響を少なくすることができる。

すなわち、受信デイジタル位相変調波１２の搬送波周波
数がＦｃ＋Ｇであるとすると、遅延回路１０６における
位相推移ＰはＰ二２π（Ｆｃ＋Ｇ）Ｄであり、（３Ｘ４
）式の関係よりここで第２項の２πＧ（ＴＨ＋Ｓ）が位
相誤差として、位相復調信号を劣化させる。

しかるに一般にＴＨ〉〉１Ｓ１であるので、この第２項
はほぼ２πＧＴＨに等しい。ＴＨはＴＬに本質的には関
係ないので、ＧＴＨく〈１なるようにＴＨを適当にえら
ぶことによりこの第２項の影響を無視することが出来る
。すなわち、低速データを高速データとして送受するた
めに、大きな搬送波の変動もこの影響を無視できること
になり従来の遅延検波方式をそのまま適用することがで
きる。一方位相復調回路１０７はその入力信号のＣＮ比
があまりにわるいとたとえば０ｄＢ以下であるとその動
作が十分でなくなることが知られている。

この位相復調回路１０７の入力信号のＣＮ比は帯域淵波
回路１１１の帯域巾によつて決定される。この帯域巾は
搬送波周波数の変動を無視できるように高速化されたデ
ータに対してはほぼ高速化されたデータのデータ速度１
／ＴＨ〔１／秒〕によつて決定される。したがつて高速
化されたデータのデータ速度は位相復調回路１１５の入
力信号のＣＮ比によつてその上限が与えられる。上記の
ように決定された高速化されたデータの位相復調器出力
１４は、ｌ／ＴＨ〔１／秒〕に相当する帯域巾を有する
帯域済波器１１１によつて決定されるＣＮ比を有するが
、出力低速データ５に対しては低速化回路１１３におけ
る低速データのデータ速度１／ＴＬに相当する積分作用
又は低域淵波作用により、１／ＴＬＣｌ／秒〕に相当す
る帯域巾で決定されるＣＮ比まで改善され、データ伝送
品質もそこなわれることはない。

第２図に示した本発明の一実施例において、受信デイジ
タル位相変調波１２を自動周波数制御回路を通してから
帯域済波器１１１に印加するように工夫された他の実施
例においても、本発明はさらに大きな効果がある。

すなわち、自動周波数制御回路の働きにより、受信デイ
ジタル位相変調波の搬送波の周波数変動ＨをＧＴＨく〈
１なる条件を満すような周波数変動Ｇまで圧縮すること
により、より大きな周波数変動Ｈに対しても本発明を適
用することが出来る。以上の説明は２相デイジタル位相
変調方式の場合について行つたが、一般にＮ（Ｎ〉２）
相デイジタル位相変調方式に対しても同じことが言える
ことは明らかである。

以上説明したように低速データを高速化して伝送するこ
とにより伝送路で生じるデータ伝送速度による帯域に比
して大きな搬送波周波数の変動が遅延検波方式に与える
影響を無視することができ、またＣＮ比は低速データの
データ速度によつて決定されるためにデータ品質は周波
数変動のない伝送路を通して伝送する場合と全く変わる
ことがないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のデータ通信方式の一実施例、第２図は第
１図の遅延位相検波回路の一実施例、第３図は本発明の
低速データ通信方式の一実施例、第４図は、第３図の高
速化回路の一実施例、第５図は第４図のタイミングチヤ
ート図、第６図は第３図の低速化回路の一実施例、第７
図は、第３図の低速化回路の他の実施例、第８図は第２
図、第３図および第７図における各部の波形図である。 １０１，１１０：位相変調器；１０２：伝送路；１０３
，１１１：帯域淵波器；１０４，１０７，１１２：位相
復調器；１０５：信号分岐回路；１０６：遅延回路；１
０８，１２１：低域淵波器；１０９，１１４・：高速化
回路，１１３：低速化回路；１１５，１１６：高速パタ
ーン発生器；１１７：選択回路，１１８，１１９：パタ
ーン検出回路；１２０：低速データ発生回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 低速データ信号の伝送速度に対応する占有周波数帯
   域幅に比して、無視しえない伝送路搬送波周波数変動が
   存在するデータ伝送において、送信側では、前記低速デ
   ータ信号の各タイムスロットにおける信号符号に対して
   、前記タイムスロット内に複数のタイムスロットを含む
   相異なるパターンをそれぞれ割当てて前記搬送波周波数
   の変動に比して十分大きい占有周波数帯域幅を有する高
   速データ信号に前記低速データを変換し、この変換した
   信号をデジタル位相変調して送信し、受信側では、前記
   デジタル位相変調された信号を、前記高速データ信号の
   タイムスロット長に対応する遅延回路を有する遅延検波
   回路により復調し、この復調信号を前記複数のタイムス
   ロット毎に前記信号符号にそれぞれ対応することによつ
   て低速化して前記低速データ信号を得ることを特徴とす
   る低速データ通信方式。