專利名稱：數(shù)字通信方法和數(shù)字通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字無線系統(tǒng)等中使用的數(shù)字通信方法和裝置。
背景技術(shù)：
數(shù)字調(diào)制方式是將數(shù)字化后的信息轉(zhuǎn)換成基帶以外的頻率后發(fā)送，是數(shù)字無線系統(tǒng)中不可缺的技術(shù)。移動(dòng)通信中使用的數(shù)字調(diào)制方式，包括使載波相位對(duì)應(yīng)數(shù)字信息的PSK(相移鍵控)方式、使頻率對(duì)應(yīng)數(shù)字信息的FSK(頻移鍵控)方式、以及屬于FSK方式的一種但沒有載波振幅變動(dòng)的GMSK(高斯最小頻移鍵控)方式。
作為數(shù)字調(diào)制方式所希望性能，包括以下三個(gè)要素相對(duì)Eb/No的誤碼率要優(yōu)良、無線頻率的占用頻帶要窄、以及調(diào)制波的振幅波動(dòng)要小。
這里的Eb是每比特信息的信號(hào)功率，No是通信路徑的單向噪聲功率密度。首先，第一點(diǎn)的相對(duì)Eb/No的誤碼率越優(yōu)良，以相同的發(fā)送功率就可以進(jìn)行更高可靠性的通信。其次，第二點(diǎn)的無線頻率的占用頻帶越窄，在相同的頻帶下就可以容納更多的用戶。以上兩點(diǎn)在所有無線通信系統(tǒng)中，一般可以說是如此。
再者，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，第三點(diǎn)的調(diào)制波的振幅變動(dòng)小特別重要。數(shù)字移動(dòng)通信，特別是移動(dòng)終端使用的功率放大器，其輸入輸出特性具有非線性特性。數(shù)字調(diào)制無線電波中若有振幅波動(dòng)時(shí)，具有非線性特性的功率放大器的輸出信號(hào)失真，在輸入信號(hào)所在的頻帶以外也產(chǎn)生頻譜。即，噪聲特性大幅度劣化。為了確保系統(tǒng)所需的噪聲特性，不得不擴(kuò)大信道的頻率間隔，從而導(dǎo)致用戶容量的降低。而且，因?yàn)樵诠β史糯笃鞯妮斎胼敵鎏匦詾榉蔷€性時(shí)輸出波形失真，因此接收側(cè)產(chǎn)生碼間干擾，誤碼率劣化。另一方面，若僅利用功率放大器的輸入輸出特性接近線性的部分，功率放大器的消耗功率大幅度增加，移動(dòng)終端一次充電可以使用的時(shí)間，例如連續(xù)待機(jī)時(shí)間大幅度縮短。
因此，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，當(dāng)初為了避免功率放大器非線性特性的影響，主要使用數(shù)字調(diào)制無線電波為定包絡(luò)的FSK或GMSK。但是，F(xiàn)SK或GMSK相對(duì)Eb/No的誤碼率特性比BPSK或QPSK差，并且由于占有無線頻帶寬，頻率的利用效率低。因此，雖然對(duì)BPSK或QPSK的利用一直在進(jìn)行研究，但無線電波的振幅波動(dòng)大的問題依然存在。
另外，還存在這樣的問題，即QPSK以外的多值PSK，隨著使用的相位數(shù)的增加，誤碼率特性急劇劣化，而且，使用的相位數(shù)不是做成2的乘冪的情況下，從二維數(shù)字信息向調(diào)制相位映射時(shí)產(chǎn)生浪費(fèi)，因此信號(hào)功率的利用率進(jìn)一步降低。因此，QPSK以外的多值PSK，基本上未被提供實(shí)用。
但在最近的無線通信系統(tǒng)中，糾錯(cuò)碼的使用是不可缺的。例如，在日·美的數(shù)字便攜電話系統(tǒng)中，使用卷積碼。卷積碼，是通過進(jìn)行維特比(Viterbi)譯碼得到優(yōu)良的糾錯(cuò)效果。卷積碼或維特比(Viterbi)譯碼方法包括例如文獻(xiàn)1“Error Control and Coding”(S.Lin et al.McGrowHill)；文獻(xiàn)2“編碼理論”，今井秀樹著，電子信息通信學(xué)會(huì)編，corona公司。
卷積碼，一般情況下，在改變編碼率和約束長(zhǎng)度時(shí)，糾錯(cuò)能力會(huì)發(fā)生變化。通常編碼率使用1/2的碼。想要發(fā)送的信息為n kbit時(shí)，若利用編碼率為1/2的卷積碼進(jìn)行編碼，代碼字為2n kbit。編碼率越降低，則發(fā)送相同信息所需的無線頻帶越寬。另一方面，卷積碼的約束長(zhǎng)度越長(zhǎng)，糾錯(cuò)能力越高。但是，維特比(Viterbi)譯碼器的電路規(guī)模與約束長(zhǎng)度的增加成指數(shù)函數(shù)的關(guān)系增大。即，約束長(zhǎng)度每增加1，電路規(guī)模增大為2倍。因此，考慮到現(xiàn)實(shí)的電路規(guī)模，在便攜電話系統(tǒng)中使用約束長(zhǎng)度為7的碼。
這樣，在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，糾錯(cuò)方式的利用是不可缺的，因此，對(duì)于組合了數(shù)字調(diào)制方式和糾錯(cuò)方式的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，評(píng)價(jià)其期望頻帶寬度和相對(duì)Eb/No的誤碼率是實(shí)用的。此時(shí)，糾錯(cuò)方式，只要允許譯碼電路規(guī)模的增加，就可以改善誤碼率特性，因此必須以同等的譯碼電路規(guī)模來評(píng)價(jià)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。
但是，移動(dòng)通信中廣泛使用的卷積碼的維數(shù)，一般為2，即為2維信號(hào)。這是因?yàn)閿?shù)字信息一般為0或1的2個(gè)值。但是，卷積碼的維數(shù)并不特別限定為2，只要是可定義滿足域(field)的條件的運(yùn)算的值即可。由2維信號(hào)構(gòu)成的卷積碼，是指以2作為模的伽羅瓦域上所構(gòu)成的碼，記述為GF(2)上的碼。同樣，由p維信號(hào)構(gòu)成的卷積碼被記述為GF(p)上的碼。但是，卷積編碼器的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的維數(shù)，一般是一致的，輸入和輸出的域不同的卷積碼迄今為止幾乎沒有研究過。近年來，有人提出作為奇異卷積碼，利用以2值信號(hào)為輸入、3值信號(hào)為輸出的卷積碼的磁記錄系統(tǒng)(例如參照文獻(xiàn)3特開平8-180607號(hào)公報(bào)；文獻(xiàn)4特開平8-79320號(hào)公報(bào)。)。
這是考慮到在不犧牲記錄密度的前提下，來增加糾錯(cuò)能力的方案，其特征是使卷積編碼器輸出的3值與3值磁化狀態(tài)對(duì)應(yīng)來進(jìn)行記錄。在該狀態(tài)下記錄時(shí)，如果磁飽和電平相同，則與利用2值磁化狀態(tài)進(jìn)行記錄相比，輸出SN劣化6dB。因此，存在這樣的問題，抵消了利用實(shí)用的譯碼電路規(guī)模得到的卷積碼編碼增益的效果。因此，即使使用了上述文獻(xiàn)3沒有記載的最佳的代碼結(jié)構(gòu)，與使用了通常的卷積碼和QPSK的現(xiàn)有方法相比，盡管期望頻帶寬度相同，也只能得到相對(duì)Eb/No的誤碼率特性惡化4dB以上的性能。這樣，到目前為止，充分發(fā)揮二維輸入三維輸出卷積碼的特征的應(yīng)用領(lǐng)域，幾乎還未被發(fā)現(xiàn)。
而且，在卷積碼中，即使是相同的存儲(chǔ)長(zhǎng)度，由于其連接方法的不同，糾錯(cuò)能力也大不相同。在上述文獻(xiàn)中，僅記載了使誤碼率為最小的結(jié)構(gòu)，而沒有表示出其具體的連接方法。
圖4所示為利用現(xiàn)有編碼率為1/2、約束長(zhǎng)度為7的卷積碼和QPSK的數(shù)字通信裝置一個(gè)例子的概略結(jié)構(gòu)圖。
在發(fā)射機(jī)301中，在端子30例如以100b/s的信息傳輸速度輸入數(shù)字信息“0”、“1”。該信號(hào)被導(dǎo)入卷積編碼器31，并且每輸入1比特?cái)?shù)字信息就向QPSK調(diào)制器32輸出2比特的信息。信號(hào)發(fā)生器33向QPSK調(diào)制器32供給相位每個(gè)相差π/2的4個(gè)正弦波，并且根據(jù)卷積編碼器31輸入的2比特信息，從信號(hào)發(fā)生器33供給的信號(hào)當(dāng)中選擇一個(gè)。
從卷積編碼器31輸入的信號(hào)如果為“00”，則選擇sin2πf1t，如果為“10”，則選擇sin(2πf1t+π/2)，如果為“11”，則選擇sin(2πf1t+π)，如果為“01”，則選擇sin(2πf1t+3π/2)。QPSK調(diào)制器32選擇出的信號(hào)，被導(dǎo)入中心頻率為f1Hz的帶通濾波器34中，為了與接收側(cè)的帶通濾波器44一起抑制碼間干擾，以滿足奈奎斯特第一基準(zhǔn)的截止特性進(jìn)行頻帶限制。中心頻率f1Hz，例如被設(shè)定為150kHz上。帶通濾波器34的輸出，由倍增器35轉(zhuǎn)換成期望的無線頻帶的信號(hào)，例如1.5GHz頻帶，然后通過功率放大器36從天線37發(fā)射。
在接收機(jī)302中，由天線41接收到的信號(hào)，在放大器42中放大后，由頻率轉(zhuǎn)換器43將其從1.5GHz波段的信號(hào)還原成150kHz波段的信號(hào)。通過帶通濾波器44，將該信號(hào)引入QPSK解調(diào)器45和載波再生器46。QPSK解調(diào)器45的輸出信號(hào)也輸入到載波再生器46中，再生sin(2πf1t+π/4)和sin(2πf1t+3π/4)后輸出到QPSK解調(diào)器45中。QPSK解調(diào)器45利用每個(gè)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行同步檢波。兩個(gè)同步檢波輸出，被引入后級(jí)的維特比(Viterbi)譯碼器48。維特比(Viterbi)譯碼器48譯碼后的信息比特被輸出到端子49。
圖5所示為天線37發(fā)送的信號(hào)波形和頻譜的概略圖。從卷積編碼器31輸入到QPSK調(diào)制器32的信號(hào)為“00”、“11”、“00”時(shí)，信號(hào)波形為圖5(a)所示的第一信號(hào)波形501，在發(fā)送符號(hào)符號(hào)的變化點(diǎn)上，如第一包絡(luò)線502所示有很大的振幅塌陷。功率放大器36的輸入輸出特性為線性時(shí)，天線37發(fā)送的信號(hào)波形，保持第一信號(hào)波形501和第一包絡(luò)線502的形狀來發(fā)送。其頻譜是主瓣頻譜511占支配性地位的窄頻帶頻譜。因此，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，可以以該頻帶間隔設(shè)定通話信道。
但是，功率放大器36的輸入輸出特性為非線性時(shí)，天線37發(fā)送的輸出信號(hào)的振幅如圖5(b)的第二包絡(luò)線504所示，在發(fā)送符號(hào)的變化點(diǎn)以外幾乎是平坦的。信號(hào)波形本身也如第二信號(hào)波形503所示，與原始信號(hào)波形相比產(chǎn)生很大的失真。該信號(hào)的頻譜如圖5(d)所示，在主瓣頻率512之外，還產(chǎn)生很多旁瓣頻譜5131、5132、5133、5134，...。
在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，會(huì)產(chǎn)生該旁瓣頻譜干擾其它信道的問題?；蛘邥?huì)產(chǎn)生這樣的問題，即為了避免其它信道的干擾而空出通話信道間隔時(shí)，可同時(shí)通話的用戶數(shù)量會(huì)減少。
為了減小功率放大器非線性特性的負(fù)面影響，可以盡量地減小振幅波動(dòng)。因此，以抑制QPSK的振幅波動(dòng)為目的，開發(fā)出位移π/4的QPSK并用于便攜電話系統(tǒng)。但是，即使利用位移π/4的QPSK，符號(hào)遷移時(shí)瞬時(shí)振幅仍陷落至載波振幅的38％，因此功率放大器具有非線性特性時(shí)，旁瓣頻譜干擾其它信道的問題仍然沒有解決。
近年來，關(guān)于不受功率放大器非線性特性影響的定包絡(luò)調(diào)制方法，新近提出了這樣的方案組合了8相相位調(diào)制和編碼調(diào)制的格子編碼8相PSK(例如，參照文獻(xiàn)5Ungerboeck G.，“Channel coding with phase signals”，IEEE Trans.Inf.Theory，IT-23，1，pp.55-67，Jan.1982)和將該方法改良成定包絡(luò)調(diào)制的方式(例如，參照文獻(xiàn)6富里、鈴木“改善了發(fā)送放大中的功率效率的包絡(luò)線控制型數(shù)字調(diào)制方式-向移動(dòng)通信用格子編碼8PSK的應(yīng)用”，電子信息通信學(xué)會(huì)論文集B-II，Vol.J75-B-II No.12 pp.912-928，1992年12月)。
但是，格子編碼8相PSK的編碼增益，其Eb/No不超過3dB左右。即，考慮到與不采用糾錯(cuò)的QPSK相比雖然要好3dB左右，但采用了糾錯(cuò)的現(xiàn)有QPSK方法的編碼增益約為5.5dB，格子編碼8相PSK的誤碼率特性與現(xiàn)有方式相比卻大大劣化。這是因?yàn)?相PSK單體的誤碼率特性，原本就很差。用于使該格子編碼8相PSK成為定包絡(luò)的具體電路結(jié)構(gòu)也有報(bào)告(例如參照文獻(xiàn)4)。這是將作為將2值相位調(diào)制做成定包絡(luò)而眾所周知的GMSK方法擴(kuò)大到8相相位調(diào)制，但僅是電路的細(xì)部結(jié)構(gòu)不同，本質(zhì)上是與GMSK相同的方法。即，只不過是具體顯示出構(gòu)成定包絡(luò)8相相位調(diào)制時(shí)的電路結(jié)構(gòu)，而沒有實(shí)現(xiàn)定包絡(luò)性質(zhì)和相對(duì)Eb/No的優(yōu)良誤碼率這兩個(gè)方面。
如上述說明，在利用現(xiàn)有的QPSK或移位π/4的QPSK的數(shù)字通信裝置中，存在有調(diào)制波的振幅波動(dòng)大，因此通過非線性放大器時(shí)波形發(fā)生較大失真，并產(chǎn)生旁瓣頻譜的問題。結(jié)果會(huì)導(dǎo)致噪聲特性的劣化和接收信號(hào)誤碼率的增加。而且，在利用作為定包絡(luò)調(diào)制方式的GMSK和糾錯(cuò)時(shí)，因?yàn)檎加妙l帶寬度大，因此存在頻率利用效率低的問題。另外還存在格子編碼定包絡(luò)8相相位調(diào)制得不到那么良好的相對(duì)Eb/No的誤碼率特性的問題。
本發(fā)明就是鑒于上述問題而形成的，其目的是提供一種具有與現(xiàn)有QPSK或π/4相移QPSK和糾錯(cuò)方法并用的數(shù)字通信裝置相同的誤碼率和占用無線頻帶寬度，并且可以大幅度改善其振幅波動(dòng)的數(shù)字通信裝置。或者提供一種具有與利用現(xiàn)有糾錯(cuò)碼的GMSK相同的定包絡(luò)特性，并且可以利用更窄的占用頻帶寬度發(fā)送信號(hào)的數(shù)字通信裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的數(shù)字通信方法，是將二維數(shù)字信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成三維信號(hào)后進(jìn)行編碼，根據(jù)該編碼后的三維信號(hào)改變載波的相位，然后發(fā)送三相相位調(diào)制過的信號(hào)，其特征在于，本發(fā)明數(shù)字通信裝置的調(diào)制器，具有將二維數(shù)字信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成三維信號(hào)的編碼單元和根據(jù)三維信號(hào)改變載波相位的相位調(diào)制單元。
另外，本發(fā)明的數(shù)字通信方法，是對(duì)被相位調(diào)制過的信號(hào)進(jìn)行相位解調(diào)后檢測(cè)有關(guān)三維信號(hào)信息，利用通過該相位解調(diào)得到的有關(guān)三維信號(hào)的信息進(jìn)行譯碼后得到二維數(shù)字信息，其特征在于，本發(fā)明數(shù)字通信裝置的解調(diào)器，具有從接收到的相位調(diào)制波中檢測(cè)有關(guān)三維信號(hào)信息的相位解調(diào)單元和利用有關(guān)三維信號(hào)的信息來決定二維數(shù)字信息的譯碼單元。
在本發(fā)明的數(shù)字通信裝置中，由被輸入到編碼單元的多個(gè)二維數(shù)字信息生成三維數(shù)字信息并輸出。該三維數(shù)字信息被引入相位調(diào)制單元，用于決定調(diào)制波的相位。相位調(diào)制單元，輸出三相相位調(diào)制波。通過通信路徑接收到該信號(hào)的相位解調(diào)單元，將有關(guān)三維信號(hào)的信息，例如針對(duì)3個(gè)信號(hào)的似然信息提供給譯碼單元。
譯碼單元，利用針對(duì)3個(gè)信號(hào)的多個(gè)似然信息，來估計(jì)原始的多個(gè)二維數(shù)字信息，將所估計(jì)出的二維信息作為譯碼信號(hào)輸出。由編碼單元輸出的三維數(shù)字信息相對(duì)輸入的二維數(shù)字信息具有冗余性，因此增加了針對(duì)通信線路噪聲的錯(cuò)誤抵抗能力。而且，編碼單元的輸出信號(hào)是三維數(shù)字信息，譯碼單元輸入有關(guān)三維信號(hào)的似然信息，因此相位調(diào)制單元和相位解調(diào)單元可以具有三相相位調(diào)制解調(diào)功能。
三相相位調(diào)制波在符號(hào)遷移時(shí)的振幅波動(dòng)小，因此即使通過具有非線性特性的功率放大器進(jìn)行發(fā)送，波形失真小并且可以減少不必要的旁瓣頻譜。而且，在相位調(diào)制單元中輸出定包絡(luò)三相相位調(diào)制波的情況下，也可以通過相同的解調(diào)單元還原二維數(shù)字信息。在做成了定包絡(luò)的情況下，與非定包絡(luò)的三相相位調(diào)制波相比，占用頻帶略有增加，但幾乎不會(huì)發(fā)生由于非線性特性功率放大器產(chǎn)生的頻率失真，并且，與非定包絡(luò)的三相相位調(diào)制波同樣，對(duì)通信線路噪聲的錯(cuò)誤抵抗能力增加。


圖1所示為本發(fā)明的數(shù)字通信裝置的概略結(jié)構(gòu)圖；圖2所示為本發(fā)明的編碼器的一個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖；圖3所示為本發(fā)明的三相相位調(diào)制器的一個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖；圖4所示為利用現(xiàn)有的卷積碼和QPSK的數(shù)字通信裝置的概略結(jié)構(gòu)圖；圖5所示為用于說明功率放大器的輸入輸出特性對(duì)調(diào)制后的無線信號(hào)的影響的信號(hào)波形圖和頻譜圖；圖6是用于說明調(diào)制后的無線信號(hào)的瞬時(shí)振幅的差異的符號(hào)遷移圖；圖7所示為三相相位調(diào)制的判定區(qū)域；圖8所示為相對(duì)Eb/No的誤碼率特性；圖9所示為本發(fā)明的定包絡(luò)三相相位調(diào)制波的相位遷移圖；圖10所示為本發(fā)明的定包絡(luò)三相相位調(diào)制波的頻率變化圖；圖11所示為本發(fā)明的定包絡(luò)三相相位調(diào)制器的概略結(jié)構(gòu)圖；圖12所示為本發(fā)明的二維輸入三維輸出卷積編碼器的概略結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
以下通過

用來實(shí)施本發(fā)明的最佳實(shí)施方式的數(shù)字通信方法和數(shù)字通信裝置。
以下參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1所示為本發(fā)明數(shù)字通信裝置一個(gè)實(shí)施例的概略結(jié)構(gòu)圖。在發(fā)射機(jī)101中，從端子10輸入的二維數(shù)字信息依次被輸入到編碼器11。編碼器11，每當(dāng)輸入二維數(shù)字信息時(shí)，向三相相位調(diào)制器12輸出三維數(shù)字信息。在三相相位調(diào)制器12中，由信號(hào)發(fā)生器13供給相位互不相同的正弦波，根據(jù)編碼器11輸入的三維數(shù)字信息，來從信號(hào)發(fā)生器33供給的信號(hào)當(dāng)中選擇一個(gè)。
從編碼器11輸入的信號(hào)如果為“0”，則選擇sin2πf1t，如果為“1”，則選擇sin(2πf1t+2π/3)，如果為“2”，則選擇sin(2πf1t+4π/3)。由三相相位調(diào)制器12選擇出的信號(hào)，被引入中心頻率為f1Hz的帶通濾波器14中，為了與接收側(cè)的帶通濾波器15一起抑制碼間干擾，以滿足奈奎斯特基準(zhǔn)的截止特性來進(jìn)行頻帶限制。中心頻率f1Hz，例如被設(shè)定在150kHz。帶通濾波器14的輸出由倍增器35轉(zhuǎn)換成期望的無線頻帶信號(hào)，例如1.5GHz頻帶，然后通過功率放大器36從天線37發(fā)射。
在接收機(jī)102中，由天線41接收到的信號(hào)，由放大器42放大后，由頻率轉(zhuǎn)換器43將其從1.5GHz頻帶的信號(hào)還原成150kHz頻帶的信號(hào)。通過帶通濾波器15將該信號(hào)引入三相相位解調(diào)器16和載波再生器17。在輸入到載波再生器17中，也輸入三相相位解調(diào)器16的輸出信號(hào)被，再生sin2πf1t和sin(2πf1t+π/2)后輸出到三相相位解調(diào)器16中。
載波再生器17，例如可以利用采用了科斯塔思(Costas)環(huán)的已知方法簡(jiǎn)單構(gòu)成。三相相位解調(diào)器16，利用sin2πf1t和sin(2πf1t+π/2)，對(duì)由帶通濾波器15引入的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。由三相相位解調(diào)器16，例如，輸出針對(duì)三個(gè)相位的對(duì)數(shù)似然，并引入譯碼器18。譯碼器18，利用對(duì)數(shù)似然對(duì)二維數(shù)字信息進(jìn)行譯碼，并輸出到端子19。這樣，就可以進(jìn)行數(shù)字通信。
以下說明本發(fā)明的相對(duì)Eb/No的誤碼率。
白高斯噪聲通信路徑上的BPSK和QPSK的相對(duì)Eb/No的誤碼率，如眾所周知，由下式給出ϵ2(α)=12erfc(α/2)=1π∫α/2oe-t2dt---(1)]]>這里的α＝Eb/No。而在本發(fā)明的三相相位調(diào)制的情況下，誤碼率通過以下求出。
圖7所示為在相位平面上表示的三相相位調(diào)制的判定區(qū)域。在發(fā)送了信號(hào)點(diǎn)510時(shí)，在斜線區(qū)域R中接收到的情況下錯(cuò)誤地被解調(diào)。該誤碼率ε由下式給出ϵ=1-∫∫(x,y)∈R12πσ2e-(x-A3)22e-y22dxdy---(2)]]>在此，發(fā)送功率為A32/2，噪聲功率為σ2。其中，A為載波的振幅。考慮到在三相相位調(diào)制中可以用1個(gè)符號(hào)發(fā)送log23比特，以及圖7中從信號(hào)點(diǎn)510到區(qū)域R的最小距離為√3·A3/2，三相相位調(diào)制的相對(duì)Eb/No的誤碼率求出為12erfc(1.09α/2)<ϵ3<erfc(1.09α/2)---(3)]]>
到目前為止，相對(duì)Eb/No的誤碼率，在不進(jìn)行糾錯(cuò)的單體的數(shù)字調(diào)制方式中，BPSK和QPSK是最優(yōu)良的。但是，從以上所示的式(2)的嚴(yán)密分析結(jié)果可知，Eb/No為4.86dB以上時(shí)，本發(fā)明中使用的三相相位調(diào)制的誤碼率特性優(yōu)于QPSK。其改善效果，隨著Eb/No的值的增大而增加，根據(jù)式(3)，其特性逐漸接近Eb/No優(yōu)于QPSK 0.7dB的特性。這樣，顯見，本發(fā)明的三相相位調(diào)制，即使在單獨(dú)使用的情況下，相對(duì)Eb/No的誤碼率也是極優(yōu)良的。
以下說明本發(fā)明的振幅波動(dòng)。依據(jù)本發(fā)明，與現(xiàn)有的QPSK或相移π/4的QPSK相比，可以大幅度地改善輸入到功率放大器36的信號(hào)的振幅波動(dòng)。
圖6是為了說明振幅波動(dòng)的大小，在載波頻率的相位平面上所描畫出的符號(hào)遷移圖。圖6(a)是QPSK的符號(hào)遷移圖，每當(dāng)發(fā)送符號(hào)時(shí)，在4個(gè)信號(hào)點(diǎn)510、511、512和513之間相互遷移。如從信號(hào)點(diǎn)510遷移到信號(hào)點(diǎn)513時(shí)那樣，在相位只差π的信號(hào)點(diǎn)之間遷移時(shí)，其遷移軌跡55通過原點(diǎn)50。在相位平面上，振幅的瞬時(shí)振幅值以從原點(diǎn)到遷移軌跡之間的距離表示。因此，如上所述，在相位只差π的信號(hào)點(diǎn)之間遷移時(shí)，振幅在符號(hào)轉(zhuǎn)移時(shí)陷落到0。
圖6(b)是π/4相移QPSK的符號(hào)遷移圖，每當(dāng)輸入符號(hào)時(shí)，可取的信號(hào)點(diǎn)發(fā)生變化。即，對(duì)于某時(shí)刻的符號(hào)輸入，取得了4個(gè)信號(hào)點(diǎn)520、521、522和523當(dāng)中的一個(gè)時(shí)，對(duì)于下一時(shí)刻的符號(hào)輸入，取4個(gè)信號(hào)點(diǎn)530、531、532和533當(dāng)中的一個(gè)。而且，對(duì)于其下一時(shí)刻的符號(hào)輸入，取4個(gè)信號(hào)點(diǎn)520、521、522和523當(dāng)中的一個(gè)。從原點(diǎn)到遷移軌跡56的距離最小值，與QPSK的場(chǎng)合相比得到改善，但即便如此也不超過從原點(diǎn)到信號(hào)點(diǎn)距離的38％。因此，瞬時(shí)振幅值的變化依然較大。
而在圖6(c)所示的本發(fā)明的符號(hào)遷移圖中，在3個(gè)信號(hào)點(diǎn)540、541和542之間相互遷移，從原點(diǎn)到遷移軌跡57的距離最小值，大幅度改善為從原點(diǎn)到信號(hào)點(diǎn)距離的50％。即，瞬時(shí)振幅的最小值，改善為π/4相移QPSK的約1.3倍。結(jié)果是，即使功率放大器36具有非線性特性，也可以大幅度地減少不需要的旁瓣頻譜的產(chǎn)生。
圖2所示為編碼器11的更具體實(shí)施例的概略結(jié)構(gòu)圖。從輸入端子10引入的“0”或“1”的二維數(shù)字信息，依次輸入到移位寄存器211、212、...、21n。移位寄存器211、212、...、21n的各輸出信號(hào)，被引入以3為模的階伽羅瓦域上的系數(shù)乘法器220、221、222、...、22n，乘以系數(shù)后被引入以3為模的加法器23。加法器23輸出以“0”、“1”、“2”為維次的三維信號(hào)。在相乘系數(shù)為0的情況下，可以省略該系數(shù)乘法器。另外，移位寄存器211、212、...、21n的輸出信號(hào)為2值，因此僅能取得三維信號(hào)中的二維，但在將該二維視為零維和單位維時(shí)，系數(shù)乘法器，可以由根據(jù)移位寄存器的信號(hào)選擇系數(shù)值或0的選擇電路簡(jiǎn)單構(gòu)成。
然而，圖2所示的編碼器，與前述磁記錄系統(tǒng)(文獻(xiàn)3)中所提出的方案相同，但在該文獻(xiàn)3中僅記載了為使譯碼后的誤碼率變小來選擇連接，而關(guān)于具體的連接方法及其特性并不明確。在卷積碼的約束長(zhǎng)度變長(zhǎng)時(shí)，對(duì)所有的連接組合測(cè)定誤碼率是相當(dāng)困難的。
在3值磁記錄系統(tǒng)中，將0電平誤認(rèn)為其它電平的概率比其它兩個(gè)電平的誤碼率高，因此為了確定最佳的連接方法，必須測(cè)定譯碼后的誤碼率。而在本發(fā)明使用的三相相位調(diào)制中，3個(gè)符號(hào)的誤碼率相等，因此最佳的連接方法可以通過計(jì)算機(jī)檢索具有最小自由距離的連接方法來確定。因此，卷積碼的好壞可以通過最小自由距離來評(píng)價(jià)。
這里使用的卷積碼，可以說是某一特別種類的卷積碼的編碼器?，F(xiàn)有的一般卷積碼，輸入信號(hào)的域和輸出信號(hào)的域一致。而本發(fā)明的圖2所示的編碼器生成的卷積碼，其輸入具有以2為模的伽羅瓦域，即GF(2)上的維次，并且其輸出具有GF(3)上的維次?；蛘撸部梢哉f，是輸入被限制在GF(3)上的特定維次的卷積碼。具有此種限制的卷積碼與現(xiàn)有已知的一般卷積碼，其性質(zhì)大不相同。
從通過計(jì)算機(jī)檢索尋找最小自由距離的結(jié)果，明顯地可以看出其與通常的卷積碼不同的性質(zhì)。在GF(3)上的現(xiàn)有卷積碼中，若將編碼率設(shè)為1，無論多么加長(zhǎng)約束長(zhǎng)度，最小自由距離一定在2或2以下。而在本發(fā)明的卷積碼中，約束長(zhǎng)度增加時(shí)，有時(shí)最小自由距離也會(huì)增加。但是，如果象現(xiàn)有卷積碼那樣來增加約束長(zhǎng)度，最小自由距離也并不增加。具體地說，若將約束長(zhǎng)度做成7，最小自由距離可以構(gòu)成為6的碼。但是，若將約束長(zhǎng)度增加到8，最小自由距離反而會(huì)減小。卷積碼的連接方法，可以描述為生成多項(xiàng)式，約束長(zhǎng)度為7時(shí)最小自由距離為6的連接方法，即生成多項(xiàng)式限于以下2個(gè)g(D)＝1+2D+D2+D4+D5+D6...(4)或者g(D)＝2+D+2D2+2D4+2D5+2D6 ...(5)約束長(zhǎng)度為偶數(shù)時(shí)，常常會(huì)形成一旦產(chǎn)生錯(cuò)誤就無法自律恢復(fù)而錯(cuò)誤變?yōu)閭鞑サ拇輾缘拇a，因而實(shí)用性差。這些特征來源于符號(hào)編碼率為1這種特殊條件。
圖12為二維輸入三維輸出卷積編碼器的更為具體的結(jié)構(gòu)圖。該卷積編碼器的生成多項(xiàng)式通過式(4)給出。在此，D表示延遲元素，系數(shù)表示該延遲元素的相乘系數(shù)。另外，加法記號(hào)是指以3為模的加法。從端子10引入的二維數(shù)字信息，由6段移位寄存器211、212、...、216進(jìn)行時(shí)間延遲。
根據(jù)生成多項(xiàng)式，輸入信號(hào)和移位寄存器第2段212、第4段214、第5段215和第6段216的輸出信號(hào)，被引入加法器23。移位寄存器第1段211的輸出，需要變成2倍后再相加，但如果對(duì)相同信號(hào)進(jìn)行兩次相加，則可以省略乘法器。因此，移位寄存器第1段211的輸出信號(hào)，被引入加法器23兩次。加法器23是以3為模的加法器，相加結(jié)果作為三維信號(hào)輸出。
在使用圖2所示的編碼器時(shí)，接收機(jī)102的譯碼器18可以使用維特比(Viterbi)譯碼器。編碼器11的移位寄存器的段數(shù)為n時(shí)，盡管卷積碼的代碼字為三維信號(hào)，而維特比(Viterbi)譯碼器的狀態(tài)數(shù)也為2n。在對(duì)現(xiàn)有的GF(3)上的卷積碼進(jìn)行譯碼時(shí)，維特比(Viterbi)譯碼器的狀態(tài)數(shù)為3n。維特比(Viterbi)譯碼器的電路規(guī)模和狀態(tài)數(shù)大致成正比，因此本發(fā)明用于對(duì)卷積碼進(jìn)行譯碼的維特比(Viterbi)譯碼器的電路規(guī)模比現(xiàn)有的要簡(jiǎn)單的多。例如，以約束長(zhǎng)度為7的卷積碼為例，n的值為6，因此維特比(Viterbi)譯碼中的狀態(tài)數(shù)即電路規(guī)模，是現(xiàn)有維特比(Viterbi)譯碼器的11分之1以下。
圖2所示實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，輸入的二維數(shù)字信息的比特速率和數(shù)字相位調(diào)制的波特速率的值相同且其占用頻帶窄；每輸入1比特二維數(shù)字信息輸出1個(gè)三維信息，因而沒有伴隨編碼的時(shí)間延遲；可以得到優(yōu)良的誤碼率特性。
但是，本發(fā)明的編碼器，不限于圖2的實(shí)施例，可以進(jìn)行種種變更。在圖2的實(shí)施例中，每輸入1比特的二維數(shù)字信息輸出1個(gè)三維信號(hào)，但該編碼率與一般的卷積碼一樣，可以自由改變。例如，每輸入1比特的二維數(shù)字信息時(shí)如果使其輸出2個(gè)三維信號(hào)，則在相同的約束長(zhǎng)度下，可以大幅度地增加最小自由距離。但傳輸路徑的波特速率變成2倍。
另外，在圖2的實(shí)施例中，編碼器11生成卷積碼，但也可以生成分組碼。這種情況下，對(duì)于k個(gè)二維數(shù)字信息，輸出h個(gè)三維信號(hào)。其中，將k和h設(shè)定為3h大于2k。如果使k和h的值相等，則可以使平均比特速率和平均波特速率一致。這樣，編碼器11，如果選擇將二維數(shù)字信息作為輸入，將三維信號(hào)作為輸出，則可以是任意結(jié)構(gòu)。而且，在構(gòu)成為了其輸出信號(hào)是糾錯(cuò)碼的場(chǎng)合，可以提供一種相對(duì)Eb/No的誤碼率特性優(yōu)良的數(shù)字通信裝置。另外，如果選擇三維信號(hào)的輸出個(gè)數(shù)是二維數(shù)字信息輸入個(gè)數(shù)的整數(shù)倍，則可以減小編碼器11中的延遲時(shí)間。特別是可以提供一種具有下述特別的優(yōu)點(diǎn)的數(shù)字通信裝置在使用每當(dāng)輸入1個(gè)二維數(shù)字信息輸出整數(shù)個(gè)三維信號(hào)的卷積碼的情況下，沒有伴隨編碼的延遲，并且可以得到優(yōu)良的誤碼率特性等。
圖3所示為三相相位解調(diào)器16的一個(gè)更具體的實(shí)施例。從頻率轉(zhuǎn)換器43輸入的150kHz波段的信號(hào)，被引入乘法器241和乘法器242。載波再生器17將sin2πf1t供給乘法器241，同樣，將sin(2πf1t+π/2)供給乘法器242。乘法器241和乘法器242的輸出信號(hào)，分別由低通濾波器251和低通濾波器252將高頻成分去除。如此來進(jìn)行同相成分和正交成分的同步檢波。
低通濾波器251和低通濾波器252的輸出信號(hào)，分別被引入比特定時(shí)抽出電路26，同時(shí)還被引入AD轉(zhuǎn)換器271和AD轉(zhuǎn)換器272。在AD轉(zhuǎn)換器271和AD轉(zhuǎn)換器272中，以比特定時(shí)抽出電路26指示的定時(shí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，并且進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后輸出。
該兩個(gè)輸出信號(hào)，被引入似然計(jì)算電路28，計(jì)算并輸出針對(duì)3個(gè)信號(hào)點(diǎn)的似然。在此，似然計(jì)算電路28中的似然計(jì)算按如下方法進(jìn)行。AD轉(zhuǎn)換器271的輸出信號(hào)，表示同相成分的大小。將該值設(shè)為x。同樣，AD轉(zhuǎn)換器272的輸出信號(hào)，表示正交成分的大小。將該值設(shè)為y。在通信路徑上相加的噪聲為高斯噪聲時(shí)，接收信號(hào)的概率密度函數(shù)，是以所發(fā)送信號(hào)點(diǎn)的坐標(biāo)作為平均值的二維高斯函數(shù)。即，得到x和y時(shí)的各信號(hào)點(diǎn)的似然，可以作為以各信號(hào)點(diǎn)作為中心的二維高斯函數(shù)的、點(diǎn)(x，y)上的概率密度來求出。對(duì)該概率密度值取對(duì)數(shù)，并去掉三個(gè)信號(hào)點(diǎn)共通的常數(shù)項(xiàng)后的結(jié)果是對(duì)數(shù)似然，在使用圖6(c)所示的3個(gè)信號(hào)點(diǎn)540、541、542時(shí)，針對(duì)信號(hào)點(diǎn)540的對(duì)數(shù)似然為2x，針對(duì)信號(hào)點(diǎn)541的對(duì)數(shù)似然為(-x+√3y)，針對(duì)信號(hào)點(diǎn)542的對(duì)數(shù)似然為(-x-√3y)。即，可以容易地根據(jù)AD轉(zhuǎn)換器271和AD轉(zhuǎn)換器272的輸出進(jìn)行計(jì)算。另外，不是對(duì)數(shù)似然，在進(jìn)行硬判定時(shí)，將對(duì)上述對(duì)數(shù)似然進(jìn)行比較后取最大值的信號(hào)點(diǎn)作為接收信號(hào)即可。
然后，將使用約束長(zhǎng)度為7的三維卷積編碼器和三相相位調(diào)制器的本發(fā)明的數(shù)字通信裝置與使用約束長(zhǎng)度為7的現(xiàn)有卷積碼和π/4相移QPSK的現(xiàn)有數(shù)字通信裝置，進(jìn)行綜合比較。
圖8所示為該兩種方式的相對(duì)Eb/No的誤碼率。從該圖可以看出，誤碼率特性幾乎相同。另外，卷積碼的約束長(zhǎng)度均為7，因此譯碼電路規(guī)模幾乎也相同。即，使用約束長(zhǎng)度為7、編碼率為1的三維卷積編碼器和三相相位調(diào)制器的本發(fā)明的數(shù)字通信裝置，相對(duì)于使用約束長(zhǎng)度為7、編碼率為1/2的二維卷積碼和π/4相移QPSK的現(xiàn)有數(shù)字通信裝置相，主瓣的無線占用頻帶相同，裝置的電路規(guī)模同等，并且相對(duì)Eb/No的誤碼率特性也幾乎相同，可以將瞬時(shí)振幅的波動(dòng)量改善約30％。
這里非常重要的一點(diǎn)是，本發(fā)明的三相相位調(diào)制與二維輸入三維輸出糾錯(cuò)碼，可以相互補(bǔ)全各自的得失。顯然，本發(fā)明的三相相位調(diào)制，作為基本的性質(zhì)，瞬時(shí)振幅波動(dòng)特性和相對(duì)Eb/No的誤碼率優(yōu)于QPSK。但是，三相相位調(diào)制難以實(shí)現(xiàn)與二維數(shù)字信息的匹配。另一方面，從糾錯(cuò)方式看，二維輸入三維輸出糾錯(cuò)碼的編碼增益，與約束長(zhǎng)度相同、編碼率為1/2的卷積碼相比，編碼增益有若干劣化。但是，可以出色地解決二維數(shù)字信息與三相相位調(diào)制的符號(hào)變換的匹配性。而且，糾錯(cuò)碼自身的編碼增益的若干劣化，可以通過三相相位調(diào)制所具有的良好的相對(duì)Eb/No的誤碼率來抵消。結(jié)果是仍保留有在相同的誤碼率特性下可以改善瞬時(shí)振幅特性的優(yōu)點(diǎn)。這樣，通過相互補(bǔ)充三相相位調(diào)制和二維輸入三維輸出糾錯(cuò)碼的得失，可以構(gòu)成整體特性優(yōu)良的數(shù)字通信裝置。
因此，如周知的磁記錄系統(tǒng)(文獻(xiàn)3)，即使在將磁力或電壓做成3值進(jìn)行記錄的裝置、或者利用了解調(diào)電壓為3值的3值A(chǔ)SK的調(diào)制方式中，使用二維輸入三維輸出糾錯(cuò)碼，與使用了QPSK和卷積碼的現(xiàn)有方式相比，相對(duì)Eb/No的誤碼率特性大幅度劣化，得不到本發(fā)明那樣的效果。
另外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，可以進(jìn)行種種變更。例如，在圖1的實(shí)施方式中，瞬時(shí)振幅的最小值為最大振幅的50％，但可以將其變更為沒有振幅波動(dòng)的定包絡(luò)調(diào)制。
圖9所示為利用定包絡(luò)三相相位調(diào)制的本發(fā)明的數(shù)字通信裝置的相位遷移圖。在定包絡(luò)三相相位調(diào)制中，相位點(diǎn)在圖9所示的3個(gè)相位點(diǎn)540、541、542之間沿遷移軌跡58遷移。在圖9中，信號(hào)點(diǎn)，從相位點(diǎn)540到相位點(diǎn)541，或者從相位點(diǎn)541到相位點(diǎn)542，或者從相位點(diǎn)542到相位點(diǎn)540這樣地，沿左旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)時(shí)，即相位增加時(shí)，瞬時(shí)頻率升高。相反，信號(hào)點(diǎn)，從相位點(diǎn)541到相位點(diǎn)540這樣地，沿右旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)時(shí)，瞬時(shí)頻率降低。
圖10所示為該瞬時(shí)頻率的時(shí)間變化。為了抑制調(diào)制波的旁瓣頻譜的擴(kuò)張，瞬時(shí)頻率的變化圖中，必須移動(dòng)遷移軌跡58以使一次微分系數(shù)是連續(xù)的。
圖11所示為定包絡(luò)三相相位調(diào)制器的概略結(jié)構(gòu)圖。若將圖1中的三相相位調(diào)制器12和信號(hào)發(fā)生器13置換成圖11的電路，則得到定包絡(luò)三相相位調(diào)制波。現(xiàn)有的GMSK波的產(chǎn)生方法是通過擴(kuò)大為3值來構(gòu)成的。從編碼器11引入的三維信號(hào)，被輸入到延遲電路61和波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路62。延遲電路對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間延遲，例如，將過去4個(gè)時(shí)隙的信號(hào)供給波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路62。這樣，連續(xù)的數(shù)個(gè)符號(hào)的三維信號(hào)被輸入到波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路62中。維的值與相位對(duì)應(yīng)，因此三維信號(hào)也是相位數(shù)據(jù)。
在波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路62中，存儲(chǔ)有輸入了該數(shù)個(gè)符號(hào)的相位數(shù)據(jù)時(shí)的圖9的遷移軌跡58的應(yīng)答波形，更詳細(xì)地說是遷移軌跡58的應(yīng)答波形的同相成分和正交成分。波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路62的輸出波形，在乘法器63和乘法器64中，分別乘以sin2πf1t和sin(2πf1t+π/2)，并在加法器65中被合成。乘法器63、64和加法器65的作用，是利用由波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路62輸出的2個(gè)信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行正交調(diào)制。從波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路62供給乘法器63、64的信號(hào)，是遷移軌跡58上的值，因此由加法器65輸出的信號(hào)為定包絡(luò)調(diào)制波。
在此，波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路62中存儲(chǔ)的波形，是與數(shù)個(gè)符號(hào)的相位數(shù)據(jù)被輸入時(shí)的瞬時(shí)頻率的時(shí)間變化相對(duì)應(yīng)的波形，但瞬時(shí)頻率的時(shí)間變化的取法并不是唯一地規(guī)定。
在現(xiàn)有的GMSK中，使用與2值信號(hào)的數(shù)個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)頻率的高斯濾波器應(yīng)答波形，而在本發(fā)明中，若使用與3值信號(hào)的數(shù)個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)頻率的高斯濾波器應(yīng)答波形，也可以抑制頻率的旁瓣的擴(kuò)張。
在波形數(shù)據(jù)記憶電路62中，可以存儲(chǔ)任意波形，因此也可以使用高斯濾波器應(yīng)答波形以外的波形。加法器65的輸出信號(hào)被輸出到帶通濾波器14中。這樣得到的調(diào)制波形，沒有瞬時(shí)振幅的陷落而其包絡(luò)線是一定的。因此，即使通過輸入輸出特性為非線性的功率放大器進(jìn)行發(fā)送，也幾乎不影響其頻譜。結(jié)果是，與使用QPSK等線性調(diào)制波的情況相比，可以抑制功率放大器的功率消耗，而在電池容量相同的情況下，可以更長(zhǎng)時(shí)間地使用移動(dòng)終端。
本發(fā)明的定包絡(luò)三相相位調(diào)制，與使用糾錯(cuò)方式和GMSK的現(xiàn)有方法相比也具有特別的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的定包絡(luò)三相相位調(diào)制波的占用頻帶寬度為GMSK單體的1.33倍。這是因?yàn)椋?hào)間的相位遷移量，在GMSK的情況下為π/2，而在定包絡(luò)三相相位調(diào)制的情況下增加為最大2π/3，因此每單位時(shí)間的相位變化速度變?yōu)?.33倍。
但是，本發(fā)明中使用的二維輸入三維輸出的編碼器具有糾錯(cuò)能力，因此相對(duì)Eb/No的誤碼率優(yōu)良。為了使用GMSK達(dá)到與使用圖2所示的編碼器的定包絡(luò)三相相位調(diào)制同樣的誤碼率，與QPSK的情況相同，必須使用編碼率為1/2的卷積碼。此時(shí)，GMSK的符號(hào)速率，是信息的比特速率的2倍，因此與GMSK單體相比，必須有2倍的無線頻帶寬度。結(jié)果是，在使用本發(fā)明的定包絡(luò)三相相位調(diào)制時(shí)，與具有相同的定包絡(luò)性質(zhì)、具有幾乎相同的相對(duì)Eb/No的誤碼率，并且與使用現(xiàn)有卷積碼和GMSK的方法相比，可以將占用頻帶寬度減至2/3。換言之，如果可利用的頻帶寬度相同，通過使用本發(fā)明，則可使同時(shí)通話者數(shù)量變?yōu)?.5倍。
另外，在上述說明中，是就數(shù)字通信裝置來記述本發(fā)明，但也可以將本發(fā)明適用于數(shù)字存儲(chǔ)裝置。數(shù)字通信，是通過通信媒體對(duì)聲音、圖像等數(shù)字信息進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，而數(shù)字存儲(chǔ)是通過記錄媒體對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，在通過媒體進(jìn)行調(diào)制解調(diào)這一點(diǎn)上可以共通地處理。
例如，在磁記錄裝置中，在線性記錄或轉(zhuǎn)換為高頻后記錄數(shù)字信息的情況下，通過與通信路徑同等地處理磁記錄媒體，可以得到同樣的效果，并且可以適用于多通道化和高密度化。
如以上的詳細(xì)說明，依據(jù)本發(fā)明，與使用現(xiàn)有的糾錯(cuò)方式和QPSK的數(shù)字通信裝置相比，可以在絲毫不犧牲主瓣的無線占用頻帶、裝置的電路規(guī)模和相對(duì)Eb/No的誤碼率等的情況下，大幅度地改善調(diào)制波的瞬時(shí)振幅的波動(dòng)量。結(jié)果是，即使在使用了輸入輸出特性為非線性的功率放大器的情況下，也可以抑制旁瓣頻譜的產(chǎn)生，故此可以大幅度地減少對(duì)相鄰信道的干擾。
另外，因?yàn)榕园觐l譜少，因而可以縮小與相鄰信道的頻率間隔，從而可以增加用戶容量。另外，如果使用本發(fā)明的定包絡(luò)三相相位調(diào)制，與使用現(xiàn)有的糾錯(cuò)方式和QPSK的數(shù)字通信裝置相比，可以在不犧牲裝置的電路規(guī)模和相對(duì)Eb/No的誤碼率等的情況下，照樣維持不受輸入輸出特性為非線性的功率放大器影響的定包絡(luò)特性，從而可使占用頻帶寬度減少至2/3。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的數(shù)字通信方法和數(shù)字通信裝置也適合于移動(dòng)通信系統(tǒng)。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)根據(jù)條約19條修改的聲明權(quán)利要求第1項(xiàng)～7項(xiàng)、11項(xiàng)～13項(xiàng)、17項(xiàng)和18項(xiàng)，明確了通過一個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)二維數(shù)字信息信號(hào)進(jìn)行多值化和編碼的2個(gè)處理后同時(shí)得到三維信號(hào)。
另外，該修正是根據(jù)例如第10頁24行～26行、第14頁11行～22行、第15頁11行～18行、第16頁12行～24行記載的內(nèi)容。
在所引用的文獻(xiàn)中特別是在具有相關(guān)性的引用文獻(xiàn)1(JP2003-209493)(日本電器株式會(huì)社)中，在其圖2中記載了將2值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后作為多值、并對(duì)該多值進(jìn)行三相相位調(diào)制這一點(diǎn)，另外，在圖5中記載了將2值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后作為3值、通過三維糾錯(cuò)編碼使該3值成為編碼后的3值，然后對(duì)該編碼3值進(jìn)行三相相位調(diào)制這一點(diǎn)。
另外，在引用文獻(xiàn)2(JP2003-142349)(日本電器株式會(huì)社)中，作為現(xiàn)有技術(shù)記載了通過二維糾錯(cuò)編碼使2值成為編碼后的2值，通過2值多值轉(zhuǎn)換使該編碼2值成為編碼后的多值，然后對(duì)該編碼多值進(jìn)行多值調(diào)制這一點(diǎn)，作為本發(fā)明記載了通過2值多值轉(zhuǎn)換使2值成為多值，通過非二維糾錯(cuò)編碼使該多值成為編碼后的多值，然后對(duì)該編碼多值進(jìn)行多值調(diào)制這一點(diǎn)。
上述引用文獻(xiàn)中記載的技術(shù)，都是使多值化和編碼這2個(gè)處理分別獨(dú)立進(jìn)行的，為了得到編碼多值必須有兩個(gè)階段的處理。因此，在該2值多值轉(zhuǎn)換中，在將n個(gè)二維信號(hào)轉(zhuǎn)換成p個(gè)多值信號(hào)時(shí)，多值信號(hào)中由于產(chǎn)生與二維信號(hào)不對(duì)應(yīng)的信號(hào)的余地，因此在產(chǎn)生轉(zhuǎn)換損失的同時(shí)，當(dāng)即使p個(gè)多值信號(hào)內(nèi)的1個(gè)有錯(cuò)誤，就會(huì)產(chǎn)生這樣的問題所還原的n個(gè)二維信號(hào)完全不同、誤碼率極端劣化，即發(fā)生所謂的錯(cuò)誤傳播。
而本發(fā)明由于具有上述結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行不發(fā)生錯(cuò)誤傳遞、并且沒有轉(zhuǎn)換損失的二維輸入三維輸出的糾錯(cuò)編碼。
修正書的權(quán)利要求[2004年3月9日(09.03.04)由國(guó)際局受理，對(duì)當(dāng)初申請(qǐng)時(shí)的權(quán)利要求1-7、11-15、17和18進(jìn)行了修正，其它權(quán)利要求不變。(4頁)1.(修正后)一種數(shù)字通信方法，其特征在于，通過二維輸入三維輸出糾錯(cuò)碼轉(zhuǎn)換將二維數(shù)字信息信號(hào)多值化并編碼為三維信號(hào)，與該多值化并編碼后的三維信號(hào)對(duì)應(yīng)改變載波的相位后來進(jìn)行三相相位調(diào)制，并發(fā)送該三相相位調(diào)制過的信號(hào)。
2.(修正后)一種數(shù)字通信方法，其特征在于，對(duì)三相相位調(diào)制過的信號(hào)進(jìn)行相位解調(diào)后從二維輸入三維輸出糾錯(cuò)碼中檢測(cè)有關(guān)三維信號(hào)的信息，利用通過該相位解調(diào)得到的有關(guān)三維信號(hào)的信息對(duì)二維輸入三維輸出糾錯(cuò)碼進(jìn)行譯碼后得到二維數(shù)字信息。
3.(修正后)一種數(shù)字通信裝置，其特征在于，具有通過二維輸入三維輸出糾錯(cuò)碼轉(zhuǎn)換將二維數(shù)字信息信號(hào)多值化并編碼為三維信號(hào)的編碼單元；和與由該編碼單元輸出的三維信號(hào)對(duì)應(yīng)來改變載波相位的三相相位調(diào)制單元。
4.(修正后)一種數(shù)字通信裝置，其特征在于，具有對(duì)被三相相位調(diào)制過的信號(hào)進(jìn)行相位解調(diào)后由二維輸入三維輸出糾錯(cuò)碼中檢測(cè)有關(guān)三維信號(hào)的信息的相位解調(diào)單元；和利用由該相位解調(diào)單元輸出的有關(guān)三維信號(hào)的信息對(duì)二維輸入三維輸出糾錯(cuò)碼進(jìn)行譯碼后決定二維數(shù)字信息信號(hào)的譯碼單元。
5.(修正后)根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字通信裝置，其特征在于，所述編碼單元，具有使二維數(shù)字信息信號(hào)延遲的延遲單元；和對(duì)由該延遲單元輸出的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行伽羅瓦域GF(3)上運(yùn)算的以3為模的加法單元。
6.(修正后)根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字通信裝置，其特征在于，所述編碼單元，由二維數(shù)字信息信號(hào)生成伽羅瓦域GF(3)上所規(guī)定的糾錯(cuò)碼；所述三相相位調(diào)制單元，與所述糾錯(cuò)碼的符號(hào)對(duì)應(yīng)來改變載波的相位。
7.(修正后)根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字通信裝置，其特征在于，所述三相相位調(diào)制單元，具有與由所述編碼單元輸出的三維信號(hào)對(duì)應(yīng)來生成具有相對(duì)每個(gè)相移2π/3相位不同的信號(hào)點(diǎn)的定包絡(luò)調(diào)制波的定包絡(luò)調(diào)制波生成單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字通信裝置，其特征在于，所述定包絡(luò)調(diào)制波生成單元，與時(shí)間上連續(xù)的2個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)來生成載波相位相同或相差2π/3的定包絡(luò)調(diào)制波。
9.一種定包絡(luò)三相相位調(diào)制器，其特征在于，具有延遲或存儲(chǔ)三維信號(hào)的單元；根據(jù)時(shí)間上連續(xù)的多個(gè)三維信號(hào)的模式輸出與載波相位的轉(zhuǎn)移軌跡對(duì)應(yīng)的正交成分和同相成分的應(yīng)答波形存儲(chǔ)單元；和利用由該應(yīng)答波形存儲(chǔ)單元輸出的正交成分和同相成分對(duì)載波進(jìn)行正交調(diào)制的單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的數(shù)字通信裝置，其特征在于，所述定包絡(luò)調(diào)制波生成單元，是定包絡(luò)三相相位調(diào)制器，該定包絡(luò)三相相位調(diào)制器，具有延遲或存儲(chǔ)三維信號(hào)的單元；根據(jù)時(shí)間上連續(xù)的多個(gè)三維信號(hào)的模式輸出與載波相位的轉(zhuǎn)移軌跡對(duì)應(yīng)的正交成分和同相成分的應(yīng)答波形存儲(chǔ)單元；以及利用由該應(yīng)答波形存儲(chǔ)單元輸出的正交成分和同相成分對(duì)載波進(jìn)行正交調(diào)制的單元。
11.(修正后)一種二維輸入三維輸出糾錯(cuò)編碼裝置，其特征在于，具有使二維數(shù)字信息信號(hào)的輸入信號(hào)延遲的偶數(shù)個(gè)延遲單元和對(duì)由該延遲單元輸出的信號(hào)和輸入信號(hào)進(jìn)行伽羅瓦域GF(3)上運(yùn)算的以3為模的加法單元，并且至少將輸入信號(hào)和最終的延遲單元的輸出信號(hào)用于伽羅瓦域GF(3)上的運(yùn)算中。
12.(修正后)根據(jù)權(quán)利要求3、5、6當(dāng)中的任意一個(gè)所述的數(shù)字通信裝置，其特征在于，所述編碼單元，是二維輸入三維輸出糾錯(cuò)編碼裝置，該二維輸入三維輸出糾錯(cuò)編碼裝置，具有使二維數(shù)字信息信號(hào)的輸入信號(hào)延遲的偶數(shù)個(gè)延遲單元和對(duì)由該延遲單元輸出的信號(hào)和輸入信號(hào)進(jìn)行伽羅瓦域GF(3)上的運(yùn)算的單元，并且至少將輸入信號(hào)和最終的延遲單元的輸出信號(hào)用于伽羅瓦域GF(3)上的運(yùn)算中。
13.(修正后)一種二維輸入三維輸出糾錯(cuò)編碼裝置，其特征在于，對(duì)于二維輸入信號(hào)，生成多項(xiàng)式生成由g(D)＝1+2D+D2+D4+D5+D6或者g(D)＝2+D+2D2+2D4+2D5+2D6所規(guī)定的三維輸出糾錯(cuò)碼。
14.(修正后)根據(jù)權(quán)利要求3、5、6當(dāng)中的任意一個(gè)所述的數(shù)字通信裝置，其特征在于，所述三相相位調(diào)制單元，是二維輸入三維輸出糾錯(cuò)編碼裝置，該二維輸入三維輸出糾錯(cuò)編碼裝置，對(duì)于二維輸入信號(hào)，生成多項(xiàng)式生成由g(D)＝1+2D+D2+D4+D5+D6或者g(D)＝2+D+2D2+2D4+2D5+2D6所規(guī)定的三維輸出糾錯(cuò)碼。
15.(修正后)一種數(shù)字記憶裝置，其特征在于，具有由二維數(shù)字信息信號(hào)生成伽羅瓦域GF(3)上規(guī)定的糾錯(cuò)碼的單元；和與所述糾錯(cuò)碼的符號(hào)對(duì)應(yīng)來改變載波相位的三相相位調(diào)制單元。
16.一種數(shù)字記憶裝置，其特征在于，具有定包絡(luò)三相相位調(diào)制器，該定包絡(luò)三相相位調(diào)制器，具有延遲或存儲(chǔ)三維信號(hào)的單元；根據(jù)時(shí)間上連續(xù)的多個(gè)三維信號(hào)的模式輸出與載波相位的轉(zhuǎn)移軌跡對(duì)應(yīng)的正交成分和同相成分的應(yīng)答波形存儲(chǔ)單元；以及利用由該應(yīng)答波形存儲(chǔ)單元輸出的正交成分和同相成分對(duì)載波進(jìn)行正交調(diào)制的單元。
17.(修正后)一種數(shù)字記憶裝置，其特征在于，具有二維輸入三維輸出糾錯(cuò)編碼裝置，該二維輸入三維輸出糾錯(cuò)編碼裝置，使二維數(shù)字信息信號(hào)的輸入信號(hào)延遲的偶數(shù)個(gè)的延遲單元和對(duì)由該延遲單元輸出的信號(hào)和輸入信號(hào)進(jìn)行伽羅瓦域GF(3)上運(yùn)算的以3為模的加法單元，并且至少將輸入信號(hào)和最終的延遲單元的輸出信號(hào)用于伽羅瓦域GF(3)上的運(yùn)算中。
18.(修正后)一種數(shù)字存儲(chǔ)裝置，其特征在于，具有二維輸入三維輸出糾錯(cuò)編碼裝置，該二維輸入三維輸出糾錯(cuò)編碼裝置，對(duì)于二維輸入信號(hào)，生成多項(xiàng)式生成由g(D)＝1+2D+D2+D4+D5+D6或者g(D)＝2+D+2D2+2D4+2D5+2D6所規(guī)定的三維輸出糾錯(cuò)碼。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字通信方法，其特征在于，將二維數(shù)字信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成三維信號(hào)并進(jìn)行編碼，根據(jù)該編碼后的三維信號(hào)改變載波的相位，來發(fā)送該三相相位調(diào)制過的信號(hào)。
2.一種數(shù)字通信方法，其特征在于，對(duì)被相位調(diào)制過的信號(hào)進(jìn)行相位解調(diào)后檢測(cè)有關(guān)三維信號(hào)的信息，利用通過該相位解調(diào)得到的有關(guān)三維信號(hào)信息進(jìn)行譯碼后來得到二維數(shù)字信息。
3.一種數(shù)字通信裝置，其特征在于，具有將二維數(shù)字信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成三維信號(hào)的編碼單元；和對(duì)應(yīng)于由該編碼單元輸出的三維信號(hào)來改變載波相位的三相相位調(diào)制單元。
4.一種數(shù)字通信裝置，其特征在于，具有從被相位調(diào)制過的信號(hào)檢測(cè)有關(guān)三維信號(hào)的信息的相位解調(diào)單元；和利用由該相位解調(diào)單元輸出的有關(guān)三維信號(hào)的信息來決定二維數(shù)字信息的譯碼單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字通信裝置，其特征在于，所述編碼單元，具有使二維數(shù)字信息延遲的延遲單元；和對(duì)由該延遲單元輸出的信號(hào)進(jìn)行伽羅瓦域GF(3)上的運(yùn)算的單元的三維信號(hào)編碼單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字通信裝置，其特征在于，所述編碼單元，具有由二維信息生成伽羅瓦域GF(3)上所規(guī)定的糾錯(cuò)碼的單元；和對(duì)應(yīng)于所述糾錯(cuò)碼的符號(hào)來改變載波的相位的三相相位調(diào)制單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字通信裝置，其特征在于，所述三相相位調(diào)制單元，具有對(duì)應(yīng)于由所述編碼單元輸出的三維信號(hào)，來生成具有相對(duì)地每個(gè)相移2π/3相位不同的信號(hào)點(diǎn)的定包絡(luò)調(diào)制波的單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字通信裝置，其特征在于，所述定包絡(luò)調(diào)制波生成單元，對(duì)應(yīng)于時(shí)間上連續(xù)的2個(gè)符號(hào)，生成載波相位相同或相對(duì)地相差2π/3的定包絡(luò)調(diào)制波。
9.一種定包絡(luò)三相相位調(diào)制器，其特征在于，具有延遲或存儲(chǔ)三維信號(hào)的單元；根據(jù)時(shí)間上連續(xù)的多個(gè)三維信號(hào)的模式輸出與載波相位的轉(zhuǎn)移軌跡對(duì)應(yīng)的正交成分和同相成分的應(yīng)答波形存儲(chǔ)單元；和利用由該應(yīng)答波形存儲(chǔ)單元輸出的正交成分和同相成分對(duì)載波進(jìn)行正交調(diào)制的單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的數(shù)字通信裝置，其特征在于，所述定包絡(luò)調(diào)制波生成單元，是定包絡(luò)三相相位調(diào)制器，該定包絡(luò)三相相位調(diào)制器，具有延遲或存儲(chǔ)三維信號(hào)的單元；根據(jù)時(shí)間上連續(xù)的多個(gè)三維信號(hào)的模式輸出與載波相位的轉(zhuǎn)移軌跡對(duì)應(yīng)的正交成分和同相成分的應(yīng)答波形存儲(chǔ)單元；以及利用由該應(yīng)答波形存儲(chǔ)單元輸出的正交成分和同相成分對(duì)載波進(jìn)行正交調(diào)制的單元。
11.一種三維信號(hào)編碼裝置，其特征在于，具有使二維數(shù)字信息延遲的偶數(shù)個(gè)延遲單元和對(duì)由該延遲單元輸出的信號(hào)和輸入信號(hào)進(jìn)行伽羅瓦域GF(3)上運(yùn)算的單元，并且至少要將輸入信號(hào)和最后一個(gè)延遲單元應(yīng)用于伽羅瓦域GF(3)上的運(yùn)算中。
12.根據(jù)權(quán)利要求3、5、6當(dāng)中的任意一個(gè)所述的數(shù)字通信裝置，其特征在于，所述編碼單元，是三維信號(hào)編碼裝置，該三維信號(hào)編碼裝置，具有使二維數(shù)字信息延遲的偶數(shù)個(gè)延遲單元和對(duì)由該延遲單元輸出的信號(hào)和輸入信號(hào)進(jìn)行伽羅瓦域GF(3)上的運(yùn)算的單元，并且至少要將輸入信號(hào)和最后一個(gè)延遲單元應(yīng)用于伽羅瓦域GF(3)上的運(yùn)算中。
13.一種卷積編碼裝置，其特征在于，對(duì)于二維輸入信號(hào)，生成多項(xiàng)式生成由g(D)＝1+2D+D2+D4+D5+D6或者g(D)＝2+D+2D2+2D4+2D5+2D6所規(guī)定的卷積碼。
14.根據(jù)權(quán)利要求3、5、6當(dāng)中的任意一個(gè)所述的數(shù)字通信裝置，其特征在于，所述三相相位調(diào)制單元，是卷積編碼裝置，該卷積編碼裝置，對(duì)于二維輸入信號(hào)，生成多項(xiàng)式生成由g(D)＝1+2D+D2+D4+D5+D6或者g(D)＝2+D+2D2+2D4+2D5+2D6所規(guī)定的卷積碼。
15.一種數(shù)字存儲(chǔ)裝置，其特征在于，具有由二維數(shù)字信息生成在伽羅瓦域GF(3)上所規(guī)定的糾錯(cuò)碼的單元；和對(duì)應(yīng)于所述糾錯(cuò)碼的符號(hào)來改變載波相位的三相相位調(diào)制單元。
16.一種數(shù)字記憶裝置，其特征在于，具有定包絡(luò)三相相位調(diào)制器，該定包絡(luò)三相相位調(diào)制器，具有延遲或存儲(chǔ)三維信號(hào)的單元；根據(jù)時(shí)間上連續(xù)的多個(gè)三維信號(hào)的模式輸出與載波相位的轉(zhuǎn)移軌跡對(duì)應(yīng)的正交成分和同相成分的應(yīng)答波形存儲(chǔ)單元；以及利用由該應(yīng)答波形存儲(chǔ)單元輸出的正交成分和同相成分對(duì)載波進(jìn)行正交調(diào)制的單元。
17.一種數(shù)字記憶裝置，其特征在于，具有三維信號(hào)編碼裝置，該三維信號(hào)編碼裝置，具有使二維數(shù)字信息延遲的偶數(shù)個(gè)的延遲單元和對(duì)由該延遲單元輸出的信號(hào)和輸入信號(hào)進(jìn)行伽羅瓦域GF(3)上運(yùn)算的單元，并且至少要將輸入信號(hào)和最后一個(gè)延遲單元應(yīng)用于伽羅瓦域GF(3)上的運(yùn)算中。
18.一種數(shù)字記憶裝置，其特征在于，具有卷積編碼裝置，該卷積編碼裝置，對(duì)于二維輸入信號(hào)，生成多項(xiàng)式生成由g(D)＝1+2D+D2+D4+D5+D6或者g(D)＝2+D+2D2+2D4+2D5+2D6所規(guī)定的卷積碼。
全文摘要
本發(fā)明的數(shù)字通信裝置，包括將二維數(shù)字信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成三維信號(hào)的編碼單元和根據(jù)該三維信號(hào)改變載波相位的相位調(diào)制單元，以及具有從接收到的相位調(diào)制波中檢出三維信號(hào)信息的相位解調(diào)單元和利用該三維信號(hào)信息確定二維數(shù)字信息的譯碼單元的解調(diào)器。該數(shù)字通信裝置具有與使用現(xiàn)有QPSK或π/4相移QPSK和糾錯(cuò)方法的數(shù)字通信裝置相同的誤碼率和占有無線帶寬，并且極大改善了振幅波動(dòng)。而且，該數(shù)字通信裝置可以發(fā)射更窄占有頻帶寬度的信號(hào)，并且保持與使用現(xiàn)有糾錯(cuò)碼的GMSK相同的穩(wěn)定包絡(luò)特性。
文檔編號(hào)H03M7/06GK1703833SQ200380101010
公開日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2003年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月7日
發(fā)明者中村誠(chéng) 申請(qǐng)人:橫浜Tlo株式會(huì)社, 中村誠(chéng)