JPH0746216A - データ伝送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、データ伝送に使用する回線で発生す
るエコー及び群遅延歪の影響を受けなくすることで、エ
コーキャンセラ及びイコライザを不要とすると共に回線
のレベル変動を補正する機能を持つ狭帯域全二重データ
伝送方法及び装置の提供を目的とする。 【構成】データ情報を伝送する通信回線の周波数帯域
を、デ−タ情報を送信するためのデータ送信用周波数帯
域と、デ−タ情報を受信するためのデータ受信用周波数
帯域とに分割し、データ情報を周波数の異なる複数の搬
送波により送信する。 【効果】本発明によれば、データ伝送に使用する回線に
発生するエコー及び群遅延歪の影響を受けないため、本
発明の狭帯域全二重データ伝送方式を用いた装置は、電
話回線等に接続することにより、容易に全二重データ伝
送を可能とする。さらに、パイロットトーンにより、信
号レベル補正が可能となり、データエラー率の低い全二
重データ伝送を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音声通信を行う周波数
帯域が狭帯域であるデータ伝送方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタル伝送方式を利用したデ−
タ通信サービスの普及が著しい。

【０００３】このデ−タ通信サービスは、デジタル網で
あるＩＳＤＮ（Integrated ServiceDigital Network)回
線を利用することが望ましいが、このＩＳＤＮ回線の整
備は不十分であり、既存のアナログ回線を利用せざるを
得ないのが実情である。

【０００４】このアナログ回線つまり一般の電話回線を
利用したデータ通信サービスを行なう場合は、ＩＳＤＮ
回線に比べて使用できる周波数帯域が狭く制限されるこ
と、及び２線／４線の回線切替により通信システムが構
築されることに起因する様々なデ−タエラーを考慮する
必要がある。

【０００５】デ−タエラーの原因としては、例えば回線
の周波数帯域の制限により発生する群遅延歪や、２線／
４線の回線切替時に発生するエコーがあり、一般にはイ
コライザやエコーキャンセラにより、それぞれの補正を
行なう。

【０００６】エコーキャンセラは、周知のようにエコー
となるべき信号と同一の凝似エコー信号を作成し、エコ
ーを含む信号から前記凝似エコー信号を差し引くことに
よりエコーの消去を行なうものであり、通常の大きさは
１チップ程度である。

【０００７】これに関連する文献としては、特開平３−
６０２３５号公報があるが、これは端末本体のエコーキ
ャンセラに学習機能を持たせることにより、発生するエ
コーの度合いに適応させたものであり、使用する伝送路
で発生するエコーについては何ら言及されていない。

【０００８】また、イコライザは、周知のように回線の
周波数帯域制限により発生する周波数領域における伝送
時間の差を吸収することにより、群遅延歪を除去する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらのエコ
ーや群遅延歪を完全に除去するには、使用する伝送経路
に適応した専用の装置を設置する必要があり、しかもエ
コーや群遅延歪の度合いは、デ−タ通信に使用する回線
経路や回線距離により異なり、これらを電気的に除去す
るには全ての回線切替器もしくは端末本体に専用のエコ
ーキャンセラやイコライザを設置する必要がある。

【００１０】前記したエコーキャンセラやイコライザを
設置する通信システムでは、経済的な問題も大きく、ま
た、それらの装置は使用する回線ごとに専用化すること
により大型化し、その汎用性が失われると言った問題も
ある。

【００１１】そこで本発明は、エコー及び群遅延歪の影
響を受けない新たなデ−タ伝送方法を提供することを目
的とする。

【００１２】また、本発明は、エコー及び群遅延歪の影
響を受けない新たなデ−タ伝送方法を簡単な装置構成に
より実現することを目的とする。

【００１３】さらに、本発明は、通話回線のレベル変動
を補正する機能を併せ持つデ−タ伝送方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、エコ
ー及び群遅延歪の影響を受けない新たなデ−タ伝送方法
を提供するために、デ−タ情報を送信するためのデータ
送信用周波数帯域と、デ−タ情報を受信するためのデー
タ受信用周波数帯域とにおいて、データ情報の伝送を複
数の搬送波により行なう。

【００１５】さらに、本発明は、エコー及び群遅延歪の
影響を受けない新たなデ−タ伝送方法を簡単な装置構成
により実現するために、データの復調時間により、前記
搬送波の配置を決定する。

【００１６】さらに、本発明は、複数の搬送波によりデ
ータ情報を送信するデータ送信手段と、前記搬送波の位
相ベクトルの抽出を行なう積分手段と、前記位相ベクト
ルを復調する復調手段と、前記搬送波の位相変調点を抽
出する同期処理手段とを含む構成である。

【００１７】さらに、本発明では通話回線のレベル変動
を補正する機能を併せ持つデ−タ伝送方法を提供するた
めに、複数の搬送波の少なくとも一つにパイロットトー
ンを配置することにより、データ情報を送るべき搬送波
の位相ベクトルとパイロットトーンである搬送波の位相
ベクトルとの信号レベルの比較により前記搬送波の送る
データ情報を復調する。

【００１８】

【作用】すなわち、デ−タ情報を送信するためのデータ
送信用周波数帯域と、デ−タ情報を受信するためのデー
タ受信用周波数帯域とにおいて、データ情報の伝送を複
数の搬送波により行なうことにより、使用する回線距離
やその回線経路により発生する度合いの異なるエコーや
群遅延歪の影響を受けないデータ通信が可能となる。

【００１９】さらに、データの復調時間により前記搬送
波の配置を決定するため、簡単なデータ伝送装置でのデ
ータ伝送を実現できる。しかも搬送波を複数に使用する
ため、データの復調にかけられる時間が増加し、これに
よりデータエラー率の低いデータ伝送を実現する。

【００２０】さらに、複数の搬送波の少なくとも一つに
パイロットトーンを配置することにより、データ情報を
送るべき搬送波の位相ベクトルとパイロットトーンであ
る搬送波の位相ベクトルとの信号レベルの比較により前
記搬送波の送るデータ情報を復調するため、通話回線に
おいてレベル変動が生じたとしても、その影響を受けな
い、つまりレベル変動によるデータエラー率の低いデー
タ伝送を実現する。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２２】図１は、予め決められた周波数帯域におい
て、複数の１６値直交振幅変調された搬送波（１６ＱＡ
Ｍ）を伝送した場合のその搬送波分布図である。図中の
縦軸は搬送波の信号レベルであり、横軸は周波数帯域で
ある。

【００２３】このような一定の周波数帯域で複数の搬送
波：Ｃn[個]を伝送する場合は、個々の搬送波の占有す
る周波数帯域は、それぞれを重畳させずに配置する。

【００２４】つまり個々の搬送波の変調速度：Ｖbaud
[ボー]は、デ−タ伝送に使用する使用周波数帯域幅：Ｂ
e[Ｈｚ]と、無変調時の個々の搬送波を配置する周波数
間隔：Ｆd［Ｈｚ］に対して次の関係が必要となる。

【００２５】

【数１】 Ｖbaud≦Ｂe／Ｃn

【００２６】

【数２】 Ｆd≧Ｖbaud 前記条件の複数の搬送波を受信するには、例えば後述す
る図４に示す回路により、個々の搬送波へ分離し、それ
ぞれを復調する。

【００２７】ただし、図４に示す回路により分離復調を
行なうには、以下の３条件が最低必要である。

【００２８】（ａ）個々の搬送波の周波数間隔：Ｆd
［Ｈｚ］を等間隔にする。

【００２９】（ｂ）個々の搬送波の周波数を、Ｆd／２
［Ｈｚ］もしくはＦd［Ｈｚ］の整数倍にする。

【００３０】（ｃ）復調時の積分時間を１／Ｆd［ｓ］
にする。

【００３１】これにより、積分部と復調部等から成る簡
単な受信回路により複数の搬送波の受信が可能となるも
のである。

【００３２】上記（ａ）及び（ｂ）の条件は、図４に示
す各積分部において、複数の搬送波のうちの任意の１つ
を積分するための条件であり、つまり（ａ）及び（ｂ）
の条件を送信するべき搬送波が満たすことにより、各積
分部は、積分するべき任意の搬送波の有する周波数の正
弦波及び余弦波を、送信される合成波に乗算することに
より、任意の搬送波の位相ベクトルを抽出する。

【００３３】図２に群遅延歪を考慮した復調方法を示
す。

【００３４】図２は、群遅延歪を含んだ複数搬送波の復
調（積分）時間について示したものであり、図２（ａ）
に、それぞれの遅延時間を示し、図２（ｂ）に、その遅
延により生ずる群遅延歪を示す。図中のｆは搬送波の周
波数であり、ｔは搬送波の時間遅れであり、１／Ｖbaud
は位相変調された搬送波の１変調分である。

【００３５】本発明は、生ずる群遅延歪をイコライザで
修正せず、受信信号を復調するための時間、つまりデー
タを復調するための時間を群遅延歪の影響の無い期間に
設定し、群遅延歪の影響を受けないデータ伝送を可能と
する。

【００３６】群遅延歪による影響を除去するには、受信
時の搬送波の変調時間：１／Ｖbaud［ｓ]と、データの
復調のための積分時間：１／Ｆd[ｓ]と、群遅延歪の生
ずる時間つまり群遅延歪による波形の変形時間：Ｔ[ｓ]
に次の関係が必要となる。

【００３７】

【数３】 １／Ｖbaud−１／Ｆd≧Ｔ つまり、数式（３）により、図２に示す伝送波形の１変
調分の波形から、群遅延歪の影響を含まない波形分だけ
をデータ復調するものである。

【００３８】以上のデ−タ送信及びデ−タ復調時の条件
を踏まえて、図１を参照して複数搬送波の配置方法を示
す。

【００３９】図１は４８種類の直交振幅変調された搬送
波（１６ＱＡＭ）によるデ−タ通信であるが、その変調
速度：Ｖbaud[ボー]は、数式（１）に従い、Ｖbaud≦１
４６０／４８となる。ここでは仮に数式（１）を満たす
よう、変調速度：Ｖbaud＝２５[ボー]とする。

【００４０】次に、数式（２）、（３）及び復調時の条
件を考慮して、各搬送波の間隔：Ｆd＝２７．５［Ｈ
ｚ］とする。また、復調時の条件（ｂ）により搬送波は
４４０（＝２７．５×１６）［Ｈｚ］より４８種類の搬
送波を２７．５［Ｈｚ］間隔で配置する。

【００４１】今回、変調速度：２５[ボー]で位相変調を
行なった１６値直交振幅変調波（１６ＱＡＭ）を４８種
類用いてデ−タ通信を行なうが、これにより伝送速度：
４８００（＝２５×４［ｂｉｔ］×４８）［ＢＰＳ］の
データ通信を可能とする。

【００４２】しかし、これは図４に示す回路を考慮した
ものであり、図４に示す変調部、積分部及び復調部の数
量を変えることにより、前記条件に従った様々なパター
ンの搬送波の組合せが存在する。当然、図４に示す回路
においても、様々なパターンの搬送波の組合せが存在す
ることは言うまでもない。

【００４３】ここで図４にデータ伝送端末の一実施例を
示す。

【００４４】図４は、シリアルな送信信号を一定時間ご
とに各変調部へのパラレル信号に変換するデータインタ
ーフェイス部１００、搬送波との信号レベル比較である
パイロットトーン信号を発生するパイロットトーン発生
部２００、前記パラレル信号をデ−タ伝送するための搬
送波に変換する変調部３００〜３４７、前記変調部から
の搬送波を合成する合成部４００、前記搬送波の変調速
度とデ−タインターフェイス部での前記一定時間を決定
するタイミング発生部５００、合成された前記搬送波を
送信するアナログインターフェイス部６００から構成さ
れるデータ送信部と、受信信号を積分部及び同期処理部
へ分配するアナログインターフェイス部６０１、受信信
号に含まれる任意の搬送波の位相ベクトルの抽出を行な
う積分部７００〜７４８、前記積分部からの位相ベクト
ルの復調を行なう復調器８００〜８４７、受信信号であ
る搬送波の位相変調点の抽出により前記積分部の積分開
始及び終了時間を決定する同期処理部９００、前記復調
部からの送信信号をシリアル信号に変換するデータイン
ターフェイス部１０１から構成されるデータ受信部より
なるデータ伝送端末である。なおデータ送信部及びデー
タ受信部にあるアナログインターフェイス部及びデータ
インターフェイス部は構成上、同一であっても構わな
い。

【００４５】以上のデ−タ伝送端末により、図３に示す
複数搬送波を伝送する。

【００４６】図３は前記した図１に示す複数搬送波にパ
イロットトーンである４相位相偏位方式により変調され
た搬送波を重畳した実施例である。

【００４７】まず、送信データがデータインターフェイ
ス部１００に入力される。入力されたシリアル信号はタ
イミング発生部５００により送られる一定のクロックに
従い４ビットのパラレル信号として各変調部３００〜３
４７へ送る。ここでの４ビットとは１６値直交振幅変調
（１６ＱＡＭ）された搬送波の１回の変調により送れる
ビット数を表す。

【００４８】また、前記変調部における位相変調速度を
２５[ボー]とすると、４８００［ＢＰＳ］のデータ通信
を行なうには、データインターフェイス部１００からの
前記変調部へのデータの取り込みは１／２５［ｓ］単位
のクロックで実施される。

【００４９】同様にパイロットトーン発生部２００にお
いても、位相変調速度：２５[ボー]の４相位相偏位方式
により変調された搬送波（ＱＰＳＫ波）をパイロットト
ーンとして発生する。

【００５０】変調部３００〜３４７は、例えば変調部３
００が固有の基準周波数４４０［Ｈｚ］、変調部３０１
が４６７．５［Ｈｚ］、変調部３０２が４９５［Ｈｚ］
と言ったように個々が２７．５［Ｈｚ］間隔の固有の基
準周波数の搬送波を出力とするよう配置する。

【００５１】これらの変調部３００〜３４７において位
相変調された４８種類の搬送波とパイロットトーンは時
々刻々と合成部４００へ送られ、合成される。合成され
た搬送波はアナログインターフェイス部６００経由でデ
−タ送信用周波数帯域であるｃｈ１（例えば３００〜１
７６０[Hz]）により送信される。

【００５２】デ−タ受信においては、受信すべき搬送波
がアナログインターフェイス部６０１にて、積分部７０
０〜７４８及び同期処理部９００に分配され、パラレル
に入力される。

【００５３】前記積分部では、パラレルに入力された受
信信号から、それぞれの受信すべき搬送波の抽出を行な
う。前記積分部では、群遅延歪による影響のある波形分
は除去するよう、同期処理部９００より送られるクロッ
クにより前記搬送波の積分を開始する。また前記積分部
での積分時間を１／２７．５［ｓ］とすることで、群遅
延歪の影響のない正確なデータ（位相ベクトル）を復調
部８００〜８４７に送信する。前記復調部においては前
記積分部から送られる各搬送波の位相ベクトルをパイロ
ットトーン用の積分部（例えば積分部７００）より送ら
れるパイロットトーンの位相ベクトルと比較することに
より、その復調データを決定する。このように復調され
たデータはデータインターフェイス部１０１に送られ、
シリアルデータに変換後、受信データとなる。

【００５４】以上が一連の動作原理であるが、ここで前
記復調器の位相ベクトルの復調方法について図５に示
す。

【００５５】図５は１６値直交振幅変調された搬送波
（１６ＱＡＭ）の信号点分布と、４相位相偏位方式によ
り変調された搬送波（ＱＰＳＫ）であるパイロットトー
ンの信号点分布である。

【００５６】１６値直交振幅変調された搬送波の信号レ
ベルの大きさは、原点からの距離：１もしくは３の位置
に現われるが、これに対して４相位相偏位方式により変
調された搬送波の信号レベルの大きさを、原点からの距
離：２の位置に現わすようにする。つまり、デ−タ伝送
するための１６値直交振幅変調された搬送波の振幅と、
パイロットトーンである４相位相偏位方式により変調さ
れた搬送波の振幅の比をおよそ１：２：３とするもので
あり、１６値直交振幅変調された搬送波の位相ベクトル
を４相位相偏位方式により変調された搬送波の位相ベク
トルと比較することにより、位相ベクトル自体の持つ信
号レベルが１であるか３であるかを判断するものであ
り、これにより、前記１６値直交振幅変調された搬送波
の復調を行なう。

【００５７】すなわち、回線での信号レベルの変動が生
じた場合においても、パイロットトーンに対する信号レ
ベルの大小関係は保存されることになり、回線のレベル
変動に起因するデータエラーの原因を取り除く。

【００５８】これまでは、エコーキャンセラ及びイコラ
イザを不要とする場合のデ−タ伝送方法について述べて
きたが、４８個の搬送波により４８００ＢＰＳのデ−タ
伝送速度を得る本デ−タ伝送方法と、単一の搬送波によ
り４８００ＢＰＳのデ−タ伝送方法とを比較した場合、
例えば搬送波の変調を１６値直交振幅変調により行なっ
たとすると、本デ−タ伝送方法における個々の搬送波の
変調速度は２５［ボー］であり、後者のデ−タ伝送方法
における単一の搬送波の変調速度は１２００［ボー］と
なる。つまり、本デ−タ伝送方法の個々の搬送波の変調
速度は後者の４８分の１となる。

【００５９】従って、本デ−タ伝送方法はデ−タ復調に
かけることのできる時間が、後者の場合の４８倍とな
り、単純計算ではあるが３３［ｄＢ］（＝２０ｌｏｇ４
８）のＳ／Ｎを改善でき、雑音に強い、つまりデ−タエ
ラー率の低いデ−タ伝送が可能となる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
コー及び群遅延歪の影響を受けないデータ伝送を可能と
し、しかも電話回線に簡単な装置を接続することによ
り、容易に全二重データ伝送を実現する。

【００６１】さらに、パイロットトーンを加えることに
より、信号レベルの補正が可能となり、通話回線のレベ
ル変動を補正する機能を併せ持つデ−タ伝送を可能とす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】複数の搬送波によるデータ伝送の実施例を示す
図。

【図２】（ａ）は群遅延歪を含む複数の搬送波とその影
響を受けないデータ復調時間を示す図。（ｂ）は複数の
群遅延歪を含む搬送波の合成波とその影響を受けないデ
ータ復調時間を示す図。

【図３】複数の搬送波にパイロットトーンを重畳したデ
ータ伝送の実施例を示す図。

【図４】データ伝送装置の構成図。

【図５】１６値直交振幅変調された搬送波に４相位相偏
位方式により変調された搬送波を加えた信号点配置図。

【符号の説明】

１００、１０１……データインターフェイス部 ２００……パイロットトーン発生部 ３００〜３４７……変調部 ４００……合成部 ５００……タイミング発生部 ６００、６０１……アナログインターフェイス部 ７００〜７４８……積分部 ８００〜８４７……復調部 ９００……同期処理部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】データ情報を伝送する通信回線の周波数帯
   域を、デ−タ情報を送信するためのデータ送信用周波数
   帯域と、デ−タ情報を受信するためのデータ受信用周波
   数帯域とに分割し、データ情報を周波数の異なる複数の
   搬送波により送信することを特徴とするデータ伝送方
   法。
2. 【請求項２】データ情報を複数の搬送波により伝送する
   にあたり、前記搬送波の復調時間に応じて、前記複数の
   搬送波を配置する任意の周波数間隔を決定することを特
   徴とするデータ伝送方法。
3. 【請求項３】データ情報を伝送する通信回線の周波数帯
   域を、デ−タ情報を送信するためのデータ送信用周波数
   帯域と、デ−タ情報を受信するためのデータ受信用周波
   数帯域とに分割し、データ情報を複数の搬送波により送
   信するデータ伝送であり、前記複数の搬送波を配置する
   周波数間隔は、前記搬送波の復調時間により決定される
   ことを特徴とするデータ伝送方法。
4. 【請求項４】前記周波数間隔が、前記復調時間の逆数に
   相等しいことを特徴とする請求項２または請求項３記載
   のデータ伝送方法。
5. 【請求項５】複数の搬送波の少なくとも一つがパイロッ
   トトーンであり、前記パイロットトーンの有する信号レ
   ベルと前記搬送波の有する信号レベルとの比較により、
   位相変調された前記搬送波を復調することを特徴とする
   請求項１または請求項２または請求項３記載のデ−タ伝
   送方法。
6. 【請求項６】データ情報を周波数の異なる複数の搬送波
   により送信するデータ送信手段を含むデータ送信部と、
   前記搬送波の位相変調点を抽出する同期処理手段と、前
   記同期処理手段の抽出した位相変調点から前記搬送波の
   積分を開始して任意の前記搬送波の位相ベクトルの抽出
   を行なう積分手段と、前記位相ベクトルを復調する復調
   手段とを含むデータ受信部から構成されることを特徴と
   するデータ伝送システム。
7. 【請求項７】前記搬送波の信号レベル比較のためのパイ
   ロットトーン信号を発生するパイロットトーン発生手段
   をさらに含み、前記搬送波の有する位相ベクトルを前記
   パイロットトーンの有する位相ベクトルとの比較により
   前記搬送波の位相ベクトルを復調する手段を含むことを
   特徴とする請求項６記載のデータ伝送システム。
8. 【請求項８】データ情報を周波数の異なる複数の搬送波
   により送信するデータ送信手段を含むデータ送信部と、
   前記搬送波の位相変調点を抽出する同期処理手段と、前
   記同期処理手段により抽出された位相変調点から前記搬
   送波の積分を開始して任意の前記搬送波の位相ベクトル
   の抽出を行なう積分手段と、前記搬送波の位相ベクトル
   をパイロットトーンである搬送波の位相ベクトルとの信
   号レベルの比較により、前記搬送波を復調する復調手段
   を含むデータ受信部から構成されることを特徴とするデ
   ータ復調システム。
9. 【請求項９】前記データ情報を送るべき搬送波は１６値
   直交振幅変調された搬送波であり、かつパイロットトー
   ンである搬送波は４相位相変調方式により変調された搬
   送波であり、前記１６値直交振幅変調された搬送波の位
   相ベクトルを、前記４相位相偏位方式により変調された
   搬送波の位相ベクトルと比較することにより前記１６値
   直交振幅変調された搬送波を復調することを特徴とする
   請求項８記載のデータ復調方法。
10. 【請求項１０】データ情報を伝送する通信回線の周波数
    帯域を、デ−タ情報を送信するためのデータ送信用周波
    数帯域と、デ−タ情報を受信するためのデータ受信用周
    波数帯域とに分割し、少なくとも一つのパイロットトー
    ンを含む複数の搬送波によりデータ情報を送信するデー
    タ伝送であり、前記複数の搬送波は前記搬送波の復調時
    間の逆数に相等しい周波数間隔に配置され、前記搬送波
    は前記パイロットトーンの有する信号レベルと前記搬送
    波の有する信号レベルとの比較により復調されることを
    特徴とするデ−タ伝送方法。