JPS6041334A - 間歇信号通信方式 - 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】 本発明はボイスアクチベーゾヨン等による間歇ディジタ
ル信号通信回線に於いて受信ｉ＋＋＋に於ける信号の誤
検出および不検出を低減する間歇信号通信方式に関する
。

一般に、衛星通信方式では、衛星で受信した微弱電波を
衛星中継器で増巾し高出力化して再度地上に向けて送信
する。この際衛星出力の電力が大きければ大きいほど地
上へ到達する電力が大となり、地上受信機に課せられる
条件を緩和することができる。然しなから衛星出力を増
大するためには、衛星中継器内の出力増巾器の電力を増
大する必要がある。

あ゛ 周知のと／シ前述の出力増巾器の電力が増大すれば、増
巾器のみならずその電源も犬となり、中継器の重量が増
大し、さらには衛星打ち上げ費用の大幅な増大をきたす
。この理由により衛星中継器の出力の有効利用は衛星通
信方式の大きな課題となっている。

ＳＣＰＣ（８ｉｎｇｌｅ　Ｃｈａｎｎｅｌ　ｐｅｒ　Ｃ
ａｒｒｉｅｒ）に使用されるボイスアクテベーゾヨンは
前述の衛星電力の有効利用の一手段である。ＳＣＰＣ方
式は１搬送波に音声１チヤネルをのせ、衛星中継器内で
は各局から送信される上記１チヤネル音声にて変調され
た搬送波を周波数分割で多重し再度各地球局へ送信する
システムである。音声信号としては電話信号を扱かうの
が普通であるが周知の通シ、電話音声は自局と相手局間
双方向で伝送されこれらの２局のうち一方が音声を発し
ている時は他方は音声を発しないのが普通であり、かつ
会話中の音声にも多分に無声区間が含まれている。即ち
通常の電話信号を扱かう場合には、各局にとって必要な
送信信号は全通話時間の５０％以下が普通であるので通
話時間全体にわたって信号を送出し続ける事は著しく不
経済である。ボイスアクチベ−７ヨンは本問題を解決す
る一方式である。即ち、送信側に音声検出器を設け、音
声信号の有無を判定し、音声検出器が音声有と判定して
いる区出」では信号を送信し、音声無と判定した場合に
は送信を停止する。このため衛星中継器にて扱われる５
ＣＰＣ信号群の同時通話率は大幅に低下し衛星中継器内
の増巾器電力が節約でき前述の如く、衛星打ち上げ費用
等の大幅な節約となる。

上述の如くボイスアクチベーションを用いれば送信信号
は音声の有無に応じて間歇的に送信される。受信側では
、この間歇信号を受信し音声信号を復元するが復調器は
間歇信号到来と同時には完全な動作が出来ず若干の処理
時間を経た後に正しい信号を復調することが可能となる
。この為送信側では本来送信すべき音声信号（データ信
号）に先行して復調器の処理に都合の良い信号（たとえ
ば、前置語）１付加するのが一般的である。さらに、情
報信号の開始、終了を受信側で正しく検出する為には送
信側で間歇信号に固定符号語（たとえば同期語）を挿入
するのが一般的である。このような前置語、同期語およ
び音声信号のフレーム構成においては、後述するように
、信号の誤検出および不検出特性を改善するために、同
期語の符号長を長くする必要があるが、これを長くする
とフレーム長を一定とした場合伝送速度を上げなければ
ならず、決められた帯域内での信号伝送は困難となる欠
点がある。他方、伝送速度を上けずに同期語の符号長を
長くするためには、フレーム長を長くする方法ばあるが
、これでも同期語の不検出の場合には、受信側にて正し
く復元されない情報量が増大するという欠点がある。

従って、従来の５ＣＰＣ通信方式では信号対雑音電力比
（Ｓ／Ｎ）が低い場合、効率的かつ正確に信号伝送かで
゛きないという欠点がある。

本発明の目的は、このような欠点を除去したすぐれた間
歇信号通信方式を提供することにある。

以下、本発明を図面を参照しながら説明する。

第１図は従来の５ｃｐｃ回線に用いられるフレーム構成
の一例である。第１図において％　１０１は前置語、１
０２は同期語、１０３はデータ信号（音声デ４ジタル信
号）である。間歇信号の先頭部には受信側に於ける復調
器動作を容易とする為に前置語１０１が付与される。こ
の前置語１０１の一例として受信側復調器が同期検波を
用いる場合には、同期復調用搬送波の再生および瞬時検
出用クロック再生に適した符号として、無変調信号およ
び〇−π位相推移信号がある。同期語１０２は受信側に
於ける信号の開始や終了の判定および７レ一ム同期を確
立する為に挿入される。受信側に於いては該同期語を用
意し受信信号との相関をめ検出する方法が一般的である
。

第２図は、前述の同期語検出回路の一実施例であって、
２０１は入力受信信号、２０２は同期語記憶回路、２０
３は相関回路、２０４は比較回路、２０５は閾値信号、
２０６は検出信号である。入力信号２０１は相関器２０
３に入力され、受信側で用意された同期語記憶回路２０
２の出力との相関が計算される。相関回路２０３出力の
相関値は閾値２０５と比較回路２０４にて比較され相関
結果が闇値を上まわった場合、検出信号２０６が出力さ
れる。

送信側にて挿入された同期語１０２が受信側で検出され
た後、受信側は信号到来と判定する。他方間歇信号終了
以降には同期語が検出されなくなる為、信号終了と判定
する事ができる。

上記同期語の検出に於いて考慮すべき主要素として （１）正しい同期語でないのに同期語であると誤つて判
定する誤検出確率（Ｐｆ） （２）正しい同期語であるのに同期語でないと誤って判
定する不検出確率（Ｐｍ） がある。

一例として、同期語に対して無相関となる信号に対する
誤検出確率Ｐｆは次式で与えられる。

ここにεは許容誤９数であり第２図の閾値信号２０５に
相当する。またＮは同期語１０２の長さであって整数で
ある。

他方不検出確率は、受信信号の符号誤り率をＰｅとする
と次式で与えられる。

送信信号を確実に受信側で復元する為には、誤検出およ
び不検出確率を十分小さくする必要がある。

近来衛星通信技術の発展にともない電力有効利用の為に
高い符号化利得を有する誤シ訂正技術の導入が検討され
ている。この様なりステムでは必然的に誤シ訂正前の符
号誤シ率はかなり大きな値となる。

第３図は伝送路誤シ率（誤り訂正前の符号誤り率）Ｐｅ
が１０−１　に於ける４相位相変調方式を用いた場合の
不検出確率（実線で示される）および誤検出確率（点線
で示される）の計算例である。

第３図より明らかな様に誤検出確率を小さくする為には
許容誤り数ｔを小さくしなければならない。

他方、不検出確率を小さくする為には許容誤り数εを大
きくしなければならないという相反する特性が示されて
いる。誤検出および不検出特性を改善する為には第３図
に示す様に同期語符号長Ｎｔｌ−長くする必要がある。

この場合第１図に示したフレーム構成では、誤検出及び
不検出特性を改善する為に同期語符号長を長くすると同
図に示す７レーム長を一定とした場合、伝送速度が上昇
してしまうと云う欠点がある。即ち、・１フレーム当り
のデータビット数をにビット、データ多重前の情報速度
をｆ、ビット／秒とすると伝送速度ｆＴはｆ　Ｔ　＝（
１＋　ｘ　）　ｆ　ｂ　ビット／秒となり、同期語符号
長Ｎが大きくなればなる程、伝送速度ｆｒは上昇する。

伝送速度が上昇する事はきめられた帯域内で信号を伝送
する事が困難となる事を意味する。他方、伝送効率を上
げずにかつ同期語符号長を大きくする為にはフレーム長
を長くする方法が考えられる。即ち削代にてｆｂに対す
るｆ、の上昇率はＮ／Ｉ（であるからＮが大きくなって
もＫを大きくすれば伝送速度上昇は防げる。

然しなから、Ｎを十分大きく選定した場合、同期語を不
検出した場合（Ｎを十分大きくしても不検出確率は零と
はならない）受信側にて正しく復元されない情報量が増
大するという欠点を有する。

従って従来の５ｃｐｃ通信方式では信号対雑音電力比（
Ｓ／Ｎ）が低い場合効率的かつ正確な信号伝送を行なう
墨が困＃ＩＩてあった。

このような従来方式の欠点を除去し、低Ｓ／Ｎ回線に於
いても有効な間歇信号通信方式、特に５ＣＰＣ通信方式
を以下に述べる。

本発明の特徴は信号到来の検出については伝送路符号誤
シ率に対して十分な精度で検出できかつ誤検出確率を小
さくする為に十分な符号長の第１の同期語を最初に伝送
する。次のフレームからは伝送効率の低下を招かぬ様に
比較的短かい第２の符号語をフレーム周期ごとに挿入す
る。さらに信号末尾である事を精度よく検出できる様に
末尾検出用第３の符号語を用いる事にある。従って低Ｓ
／Ｎ回線に於いても伝送効率の低下を招かずに信号の到
来および終了判定や同期保持を確実に行なう事ができる
。

第４図は本発明に於けるフレーム構成の一実施例であっ
て、４０１は受信側復調器用前置語、４０２は信号先頭
である事を示す第１の同期語、４０３はデータ、４０４
はフレーム周期ごとに挿入される一第２の同期語、４０
５は信号末尾である事を示す第３の同期語である。

信号先頭である事の検出は第３図に示す如く同期語長を
長くすれば十分シ精度で行なう事ができるのは明らかで
あるが音声データ信号の遅延を招く恐れが懸念される。

しかし、長い第１の同期語を用いても音声データ信号遅
延を招かぬ様にするのは容易である。これを第５図（ａ
）〜（ＣＪを用いて説明する。第５図（ａ）に示す音声
信号は音声検出器により音声発生が検出される。他方音
声信号は回送形態に適合させる為になんらかの信号処理
が施される。この信号処理にはある適当な時間（例えば
音声信号というアナログ信号をデジタル化する為の処理
）が必要である。従って第５図（ｂ）に示す様に遅延し
た処理結果信号が出力される。従って、第４図に於ける
前置語４０１及び第１の同期語４０２は少なくとも第５
図（Ｃ）に示す音声検出器の出力の検出時点ｔ１より第
５図（ｂ）の信号出力ｔ２までの期間Ｔ、内に挿入すれ
ば、音声データ信号の遅延を招く事はない。

第１の同期語４０２より後のフレームに挿入される第２
の同期語４０４の検出に於いては第１の同期語４０２の
位置は確芙に検出されるので第２の同期語４０４の到来
位置は確実に予測でき誤検出確率より不検出確率を考慮
すれは良い。また、第３図よシ明らかな様に不検出確率
は符号長を短かくしても許容誤り数を大きくすれば小さ
くする事ができる。

許容誤シ数を大きく設定できない場合には１例として以
下の方法で不検出の影響を除去する事が主検毒キ生じた
場合信号なしと判断する保護（前方保護）を行なう。こ
の場合受信側フレーム同期が誤って落ちる確率はＰｍＪ
（Ｐｍ（１）となる為許Ｘ％’）数を小さくかつ同期語
長を短かくしても手分に同期保持を行なう事ができる。

しかしながら前方保護回数を大きくした場合信号が終了
した場合に於いてもしばらくの間同期保持が継続され結
果的に不要な雑音が出力されるという不都合が生じる。

この影響を除去する為に信号末尾には末尾である事を示
す第３の同期語が挿入されている。

受信側では第３の同期語４０５を検出した場合、第２の
同期語による同期回路同期が同期状態である事を示して
も信号末尾と判定する。信号末尾検出の確実さを上げる
為には第３の符号語を長くすれば良い事は第１の符号語
の検出と同様である。

ボイスアクチベーションによる間歇信号は受信器にとっ
ては必ずしも復調が容易でなくかつ音声通話の自然さか
らみても好ましくないので必要以上に頻度の多いオンオ
フは望ましくなく、前述の音声検出器に於いて音声有区
間の検知が終了してもあらかじめ定められた時間の間だ
け６音声あシ”′を示す信号を継続する（この時間をハ
ングオーバク“　。

一時間と呼ぶ）。このハングオーバ一時間の間に再び６
音声あり″となった場合には音声検出器は”音声あり″
ヲ前の期間から連続して出力し続ける。この為ハングオ
ーバ一時間以降の無音声期間には反応せず必要以上に多
いオンオフを避ける事ができる。

第６図（ａＪ〜（ｄ）は、この様子を示したもので第６
図（ａ）は音声信号、第６図（ｂ）は音声検出器の出力
信号である。第６図（Ｃ）は音声終了後ハングオーバー
期間（第６図（ｂ）のＴ４）内に再び音声が゛入力され
た場合の音声信号、第６図（ｄ）は、第６図（Ｃ１に於
ける音声検出器の出力信号である。以上の説明から、ボ
イスアクチベーションの行なわれるシステムでは音声終
了後にかなりの無音声情報（通常は背景雑音）を伝送し
ている。通常ノ・ングオーバ一時間は約１５９ｍ５に設
定されているがこのハングオーバ一時間の後に第３の符
号語４０５を付与して送信しても衛星電力利用効率の低
下は皆無に等しい。

さらにこのハングオーバ一時間の為、信号の頻繁な断・
続がない為比較的長い第１の同期語による回線電力利用
効率の低下もほとんどない。

以上説明した様に受信側に於ける信号の検出は３種の同
期語によって行なわれるが受信側での第１の同期語を不
検出する確率は零とはならない為第１の同期語の検出に
より信号到来の判定をする事が危険となる場合がある。

この場合には第２の同期語も利用して信号到来の判定を
行なう方法がある。例えば第２の同期語があらかじめ設
定した条件を満たして検出された場合、第１の同期語検
出が無くても信号到来と判断する方法である。第２の同
期語長は比較的短かい為、誤検出確率が高くなるが例え
ば連続１回検出された場合信号到来と判定すれば誤って
同期に入る確率はＰｆｌとなり大幅に低くする事が可能
である。他方、不検出により同期が引き込まない確率は
１〜（１−Ｐｍ　）　”となるが本式を゛ｒ級数展開す
ると （−Ｐｍ）” （−Ｐｍ）２＋・・・・・・） となＣＰｍ＜＜１の条件では不検出確率はほぼ■・Ｐｍ
となる。通常ｌは２〜３の値を用いれば誤同期確率は十
分小さくなｐ得るが同期とならない確率は不検出確率の
わずか数倍となるのみである。

次に本方式に対する受信側同期回路の一実施例を第７図
を用いて説明する。図において、７０１は受信復調信号
、７０２は第１の同期語検出回路７０３は第１の同期語
検出回路７０２の出力信号、７０４は第２の同期語検出
回路、７０５は第２の同期語検出回路出力信号、７０６
は連続１回検出回路、７０７は連続１回検出回路出力信
号、７０８は和論理回路、７０９は和論理回路出力信号
、７１０は同期／非同期判定回路、７１１は積論理回路
、７１２は第３の同期語検出回路、７１３は積論理回路
、７１４は連続Ｊ同年検出判定回路、７１５は和論理回
路、７１６はフレームカウンタ、７１７は受信論理処理
に必要な各種タイミング出力信号である。

以下、本回路の動作を第８図のタイムチャートを用いて
説明する。７０１には第８図（ａ）に示す信号（第４図
に示す信号と同じ）が入力される。信号到来は第１の同
期語検出回路７０２により検出され、第８図（ｂ）に示
す信号が出力される。この第１の同期語検出信号７０３
は和論理回路７０８を通って同期／非同期判定回路７１
０のＳ端子に入力される。同期／非同期判定回路７１０
はＳ端子に信号が入力されるとその出力Ｑ端子は論理１
１１Ｑ端子は論理ｌＯＩに設定される。反対にＲ端子に
パルスが入力されるとＱ端子は論理’０’　、　Ｑ端子
は論理１１１に設定する機能を有する。

従ってＳ端子にパルスが入力された時同期／非同期判定
回路７１０のＱ端子出力は第８図（Ｃ）に示す様に第１
の同期語４０２の検出後に論理１０１に設定される。

一方、和論理回路７０８出カフ０９は積論理回路７１１
に入力され同期／非同期判定回路７１０のＱ端子と積論
理演算される。同期／非同期判定回路はＳ端子に信号が
入力されても１ビツトの遅延の後出力が設定されるとす
れば信号７０９は積論理回路７１１を通過して７レーム
カウンク７１６をリセットする。積論理回路７１１が必
要な理由は同期状態と判定した後も７０９にあられれる
可能性のある誤検出パルスによジフレームカウンタ７１
６が再リセットされる゛悪影響を除く為である。

７レームカウンタ７１６は積論理回路７１３に第８図（
ｄｌに示す様なフレーム周期のパルス（アパチャパルス
）ｆ：送出する。

第２の同期語検出回路７０４の出力は比較的符号長が短
かい事もあって第８図（ｅ）に示す様に多くの誤検出パ
ルスが出力される。さらに破線で示す様に伝送路符号誤
り率が高い場合、不検出も生ずる。

連続１回検出回路７０６を連続２回とした場合出力信号
７０７は第８図（ｆ）の如くなる。仮に第１の同期語４
０２の不検出であってもこの信号７０７が和論理７０８
を通って同期／非同期判定回路７１０およびフレームカ
ウンタ７１６に供給される為、受信同期は確立される。

第２の同期語検出パルス７０５は積論理回路７１３に入
力され前記アパチャパルスと積論理演算され第８図（―
に示す信号が出力される。積論理出力信号は、連続Ｊ同
年検出回路７１４に入力される。

連続Ｊ同年検出回路７１４はフレーム周期ととに連続Ｊ
口笛２の同期語４０４が検出されぬ場合、非同期状態を
示すパルスを和論理回路７１５に供給して、同期／非同
期判定回路７１０を駆動する。

回路７１４によシ誤同期状態から抜は出す事が可能であ
る。本例では連続Ｊ同年検出の条件を満足し Ｘない為、第８図（ｈ）に示す様にパルスは出力されな
い。

第３の同期語検出回路７１２は第３の同期語４０５を検
出して第８図（ｉ）に示すパルスを和論理回路７１５に
出力しかつ和論理回路７１５全通して同期／非同期判定
回路７１０を駆動し非同期とする。従って同期／非同期
判定回路７１０の出力は第８図（Ｃ）較的符号長の長い
第１の同期語と、該第１の同期語以降にはフレーム周期
毎に挿入する比較的符号長の短かい第２の同期語と信号
末尾については比較的長い符号長の第３の同期語を挿入
する事により伝送路符号誤シ率の大きい回線に於いても
確実に信号の伝送を行なう事ができ、回線伝送効率の低
下も招かない回線を提供する事ができる。

尚、本同期方式に於いて第１よｐ第３の同期語の構成は
１つの符号語で構成する以外に符号長Ｎ′（Ｎ’は正の
整数）の符号語２Ｌ（Ｌは正の整数）個組み合わせて構
成してもよい。さらに符号長■の符号語を１ビット以上
の間隔を開けてＬ個使用して構成しても良い。なお第１
よ勺第３の同期語の内一部の同期語のみＬ個の符号語を
組み合わせて同期語として良い事も明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のたとえば５ｃｐｃ回線のフレーム構成例
、第２図は同期語検出回路の一実施例のブロック図、第
３図は符号長Ｎ、許容誤シ数εの符号語検出に於いて伝
送路符号誤り率が１Ｏ−１に於ける誤検出、不検出確率
の計算例、第４図は本発明に於ける７レーム構成の一実
施例、第５図（ａ）〜（Ｃ１は送信開始時に於ける音声
信号、音声処理回路の出力信号および音声検出器出力信
号の関係をそれぞれ示すタイムチャート、第６図は音声
終了時に於ける音声検出器出力信号との関係を示すタイ
ムチャートであり、（ａ）は音声信号、（ｂ）は音声検
出器出力信号、（Ｃ）は音声信号、（ｄ）は音声検電器
出力信号を示す図、第７図は本発明の方式に対する受信
同期回路の一構成例、第８図（ａ）〜（ｉ）は第７図の
回路動作を示すタイムチャートである。 図において、４０１・・・・・・復調器同期用前置語、
４０２・・・・・・第１の同期器、４０３・・・・・・
データ信号、４０４・・・・・・第２の同期語、４０５
・・・・・・第３の同期語、７０１・・・・・・受信復
調信号、７０２・・・・・・第１の同期語検出回路、７
０４・・・・・・第２の同期語検出回路、７０６・・・
・・・連続１回検出回路、７０８・・・・・・和論理回
路、７１０・・・・・・同期／非同期判定回路、７１１
・・・・・・積論理回路、７１２・・・・・・第３の同
期語検出回路、７１３・・・・・・積論理回路、７１４
・・・・・・連続Ｊ同年検出判定回路、７１５・・・・
・・和論理回路、７１６・・・・・・フレームカウンタ
である。 第１面 痔２図 第１頁の続き ０発　明　者　大　谷　進　東京都港区芝５−＠発　明
　者　鈴　木　文　明　東京都港区芝５−ｒ目３旙１号
　日本電気株式会社内 ｒ目３旙１号　日本電気株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 間歇信号を送受するディジタル通信方式に於いて送信側
   では信号送信開始を示す第１の同期語と、送信継続中で
   ある事を示す第２の同期語と、送信終了を示す第３の同
   期語を送信信号中に挿入して前記間歇信号として送信し
   、受信側では前記間歇信号より前記ｍｌの同期語を検出
   する事により前記間歇信号の到来と判定して同期を確立
   し、前記第２の同期語の検出によシ受信同期を継続し、
   前記第３の同期語の検出によシ前記間歇信号の終了と判
   定することを特徴とする間歇信号通信方式。