(57)【要約】【課題】伝送帯域の限られたディジタル伝送におけるリードソロモン符号用誤り訂正方式において、リードソロモン符号のブロック系列を崩さずにインターリーバを行い、数ｍｓ程度の連続雑音に対して誤り訂正可能とする。【解決手段】送信装置１０は、送信データ系列１１をフレーム単位でリードソロモン符号化するリードソロモン符号器部１２、リードソロモン符号化データの各フレームを複数のサブフレームに分割し、そのサブフレームの符号系列を崩すことなくインターリーバを行うインターリーバ部１６を備える。インターリーバ部１６は、前記リードソロモン符号化データのフレーム数ｎと、その各フレームを分割したサブフレーム数ｍとに基づいて、ｎ×ｍブロックに分割されたデータテーブルを備え、該データテーブルのブロックに対して前記複数のサブフレームを書き込み／読み出して、伝送帯域が限られた伝送路で発生する連続雑音に対して誤り訂正可能とする。【選択図】図１０
2006238129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送帯域が限られた伝送路で発生する連続雑音に対して誤り訂正するためのリードソロモン符号用誤り訂正方式において、送信データをフレーム単位でリードソロモン符号化するリードソロモン符号化手段と、該リードソロモン符号化データの各フレームを複数のサブフレームに分割し、該分割したサブフレームの符号系列を崩すことなくインターリーバ／デインターリーバを行うインターリーバ／デインターリーバ手段とを備え、前記連続雑音に対して誤り訂正できるようにしたことを特徴とするリードソロモン符号用誤り訂正方式。
【請求項２】
請求項１に記載のリードソロモン符号用誤り訂正方式において、前記インターリーバ／デインターリーバ手段は、前記リードソロモン符号化データのフレーム数（ｎ）と、その各フレームを分割したサブフレーム数（ｍ）とに基づいて、フレーム数（ｎ）×サブフレーム数（ｍ）のブロックに分割されたデータテーブルを備え、該データテーブルのブロックに対して前記複数のサブフレームを書き込み／読み出し可能としたことを特徴とするリードソロモン符号用誤り訂正方式。
【請求項３】
請求項２に記載のリードソロモン符号用誤り訂正方式において、前記データテーブルは、前記複数のサブフレームの少なくとも１つが前記データテーブルの各行に含まれるように前記複数のサブフレームを書き込むブロック位置が指定され、前記インターリーバ手段は、前記データテーブルへ前記複数のサブフレームを書き込む際に、該複数のサブフレームに対応するブロック毎に、前記データテーブルの列方向に向かって１バイト単位で順次書き込むことを特徴とするリードソロモン符号用誤り訂正方式。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のリードソロモン符号用誤り訂正方式において、前記インターリーバ手段は、前記データテーブルから前記複数のサブフレームを読み出す際に、前記データテーブルの最上位ビットから列方向に向かって順次読み出すことを特徴とするリードソロモン符号用誤り訂正方式。
【請求項５】
請求項２に記載のリードソロモン符号用誤り訂正方式において、前記デインターリーバ手段は、インターリーバされた前記複数のサブフレームを前記データテーブルへ書き込む際に、前記データテーブルの最上位ビットから列方向に向かって順次書き込みを行ない、前記データテーブルから前記複数のサブフレームを読み出す際に、該複数のサブフレームのブロック毎に、前記データテーブルの列方向に向かって１バイト単位で順次読み出すことを特徴とするリードソロモン符号用誤り訂正方式。
【請求項６】
請求項３に記載のリードソロモン符号用誤り訂正方式において、前記インターリーバ手段は、前記各フレームの同期コードが該各フレームの先頭のサブフレームに含まれるように前記各フレームを分割し、前記データテーブルは、前記各フレームの先頭のサブフレームが周期的に出現するように、該サブフレームを書き込むブロック位置が指定されていることを特徴とするリードソロモン符号用誤り訂正方式。
【請求項７】
請求項６に記載のリードソロモン符号用誤り訂正方式において、前記デインターリーバ手段は、送信されてくる前記各フレームの先頭のサブフレームに含まれる同期コードの周期パターンを認識し、該同期コードの周期パターンに基づいて前記データテーブルの開始位置を認識することを特徴とするリードソロモン符号用誤り訂正方式。
【請求項８】
伝送帯域が限られた伝送路における信号歪みを推定・補償するためのリードソロモン符号用信号歪み推定・補償方式において、送信データをフレーム単位でリードソロモン符号化するリードソロモン符号化手段と、該リードソロモン符号化データの各フレームを複数のサブフレームに分割し、該分割したサブフレームの符号系列を崩すことなくインターリーバを行うインターリーバ手段と、該インターリーバされた各フレームに含まれる同期コードに基づいて信号歪みの推定・補償を行う信号歪み推定・補償手段とを備え、前記インターリーバ手段は、前記リードソロモン符号化データのフレーム数（ｎ）と、その各フレームを分割したサブフレーム数（ｍ）とに基づいて、フレーム数（ｎ）×サブフレーム数（ｍ）のブロックに分割されたデータテーブルを備え、該データテーブルにより前記各フレームの同期コードが周期的に出現するようにパターン化し、前記信号歪み推定・補償手段は、多値化変調を行なう際に、前記同期コードを既知シンボル点として用いることを特徴とするリードソロモン符号用信号歪み推定・補償方式。
【請求項９】
請求項８に記載のリードソロモン符号用信号歪み推定・補償方式において、前記信号歪み推定・補償手段は、前記既知シンボル点が前記多値化変調の信号点配置の最大振幅と最大位相変化の位置になるように前記同期コードの信号パターンを用いることを特徴とするリードソロモン符号用信号歪み推定・補償方式。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のリードソロモン符号用信号歪み推定・補償方式において、前記データテーブルは、列数および全体数が４ビット，６ビット，及び８ビットの約数となるように、フレーム数（ｎ）×サブフレーム数（ｍ）のブロック数で分割され、前記同期コードの４ビット，６ビット，及び８ビットのいずれかが、多値変調時の既知シンボル点に用いられるように前記同期コードを前記データテーブル上に配置していることを特徴とするリードソロモン符号用信号歪み推定・補償方式。
【請求項１１】
請求項１乃至７のいずれか１に記載のリードソロモン符号用誤り訂正方式と、請求項８乃至１０のいずれか１に記載のリードソロモン符号用信号歪み推定・補償方式とを備える通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードソロモン符号用誤り訂正方式、信号歪み推定・補償方式、及び通信システムに関し、より詳細には、特に伝送帯域が限られている多端子に接続された送電線路などで、発生時間の長いサージ雑音が発生する伝送路や、分岐個所に高周波帯を阻止するライントラップ装置を挿入することができない伝送路において、ディジタル伝送システムに用いられるリードソロモン符号用インターリーバ方式、デインターリーバ方式、パイロットシンボル同期方式、及びこれらの方式を適用した通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、送電線路を用いた電力線搬送システムにおいて、開閉器など電力系統の運用操作で発生する数ｍｓ程度の連続サージ雑音の環境下であっても、ディジタル伝送のビット誤り率特性を良好に維持するためには、この連続サージ雑音で発生するバースト誤りを訂正可能とするインターリーバ技術が重要となってくる。
【０００３】
また、分岐個所の送電鉄塔の強度上の問題から当該送電鉄塔にライントラップを設置することができない伝送路の周波数特性は、分岐個所の反射波の影響が大きくなり、その周波数特性は大きく歪む。また、電力系統の負荷変動による特性インピーダンスの変化が顕著に表れるため、受信スペクトラムが一様に変動することがある。このため適応等化器に受信信号の振幅と位相変動の補償を行うパイロットシンボル同期を組み合わせた技術が重要となってくる。
【０００４】
以下、分岐個所にライントラップを設置することができない送電線系統を用いた電力線搬送装置の伝送例と、連続サージ雑音の存在、ならびに遅延波の存在と周波数特性について図を用いて説明する。
【０００５】
図１１は、本発明の適用分野の一例である電力線搬送システムの構成例を示す図で、図中、１００，１１０，１２０，１３０は電気所（変電所）、１２２，１３２は分岐箇所、２００は送電線路を示す。変電所１００は、送電線用高周波搬送装置１０１，カップリングキャパシタ１０２，ライントラップ１０３，遮断器１０４，変圧器１０５を有し、変電所１１０は、送電線用高周波搬送装置１１１，カップリングキャパシタ１１２，ライントラップ１１３，遮断器１１４，変圧器１１５を有し、変電所１２０は、ライントラップ１２１，遮断器１２３，変圧器１２４を有し、変電所１３０は、ライントラップ１３１，遮断器１３３，変圧器１３４を有している。本システムは、分岐個所にライントラップを設置することができない送電線用高周波搬送装置の接続構成例について示したものである。
【０００６】
図１１に示す分岐個所１２２，１３２にライントラップを設置することができない多端子接続の送電線系統において、変電所１００，１１０には、電源周波数を通過させ，電力線搬送用の高周波信号を阻止するためのライントラップ１０３，１１３と、電力線搬送用の高周波信号を通過させるカップリングキャパシタ１０２，１１２とが設置され、送電線用高周波搬送装置１０１，１１１がそれぞれカップリングキャパシタ１０２，１１２を介して送電線路２００に接続されて、送電線路２００を経由した通信回線が構成されている。
【０００７】
また、変電所１２０，１３０に送電線路２００から電力が供給される場合、送電線路２００にはそれぞれ分岐個所１２２，１３２が設けられるが、電力線搬送用の高周波信号を阻止するためのライントラップは分岐個所１２２，１３２には設置されず、変電所１２０，１３０側に分岐個所１２２，１３２に見立てたライントラップ１２１，１３１がそれぞれ設置されている。
【０００８】
このような送電線系統において、変電所１００，１１０，１２０，１３０で遮断器の開閉操作など電力系統の運用操作をした場合、図１２に示すような１ｍｓ程度の連続したサージ雑音２００ａが電力線搬送装置１０１，１１１で受信されることがある。この連続サージ雑音２００ａの影響により、ディジタル伝送システムに用いられる誤り訂正機能は、訂正可能ビット数より大きく上回り、結果として大量のビット誤りが発生しエラーレート特性が著しく劣化することが明らかとなっており、何らかの解決策が求められている。
【０００９】
送電線路２００のような有線伝送路において、ディジタルデータ通信を行なう場合、サージ雑音のような連続雑音に対して、電力線搬送装置１０１，１１１にはバースト雑音の誤り訂正に適しているリードソロモン符号などの外符号誤り訂正方式が用いられている。一例として、６４ビット連続での誤りに対して訂正可能なリードソロモン符号のフレームフォーマットは、図１３に示すように、同期コード部１バイト，データ部２３９バイト，ＦＥＣコード部１６バイトの合計２５６バイトで１フレームが構成されたＧＦ（２8）を定義する原始多項式によるリードソロモン符号（ＲＳ２５５，２３９）を用いて、バースト雑音に対する誤り訂正が行われている。
【００１０】
さらに，バースト性雑音に対する誤り訂正方式として一般的には、交錯法といわれるインターリーバ方式も用いられている。これについて、例えば、特許文献１などに記載されている従来のリードソロモン符号を用いたインターリーバ方式について説明する。
【００１１】
図１４は、従来のリードソロモン符号を用いたインターリーバ方式を適用した通信システムの構成例を示すブロック図で、図中、１は伝送路、１０は送信装置、２０は受信装置を示す。通信システムを構成する送信装置１０と受信装置２０は伝送路１を介して接続されている。送信装置１０は、リードソロモン符号器部１２，インターリーバ部１３，畳み込み符号器部１４，変調回路部１５を備え、受信装置２０は、復調回路部２１，ビタビ復号器部２２，デインターリーバ部２３，リードソロモン復号器部２４を備えている。
【００１２】
図１４に示すように、送信側（送信装置１０）のディジタル入力信号１１はリードソロモン符号化器１２で符号化され、その出力信号はインターリーバ部１３でインターリーバされて、畳み込み符号器部１４に入力される。このとき、畳み込み符号器部１４はインターリーバされた信号にランダム誤り訂正用冗長ビットを付加して、その出力信号は変調回路部１５に入力されて伝送路１へと送信される。また、受信側（受信装置２０）では、伝送路１から受信された信号は復調回路部２１で復調され、ビタビ復号器部２２などでランダム誤りに対する誤り訂正が行われ、デインターリーバ部２３でデインターリーバされた後にリードソロモン復号器部２４で復号され、ディジタル信号２５が出力される。
【００１３】
続いて、分岐個所にライントラップが設置できない多端子接続の送電線伝送路では、図１１に示した分岐個所１２２，１３２のインピーダンス不整合が大きく表れるため、その遅延波の特性は図１５に示すように直接波２０１ａと遅延波２０１ｂのレベル差は小さくなり，結果として周波数特性は図１６に示すように、ライントラップが設置されている伝送路より大きく歪んだ特性になる。また、電気所側負荷変動に伴うインピーダンス変化により、受信スペクトラムが一様に変動するフェージングと同様な変動特性も存在する。このような伝送路でディジタルデータ通信を高品質で行なう場合、受信機側で受信信号波形のオーバーラップによる符号間干渉などの変動を強力に補償するため、適応等化器には受信信号の振幅と位相変動の補償を行なうパイロットシンボル同期信号方式を組み合わせた方式が必要となってくる。
【００１４】
図１７は、従来のパイロットシンボル挿入法を用いた送信装置の構成例を示すブロック図で、図中、３０は送信装置を示す。本例は、特許文献２などに記載されている適応等化器とパイロットシンボルによる歪み推定・補償を組み入れた方式の送信装置の構成を示すものである。送信装置３０では受信信号の歪み推定・補償を行うために必要なパイロットシンボル３１がフレーム信号生成部３２からデータフレームの先頭などに１シンボル付加されて送信される。また、受信装置側では、このパイロットシンボルを基準にして振幅と位相変動補償が行なわれており、図１８に示すように情報シンボル系列にパイロットシンボルが付加されたフレーム構成となっている。
【特許文献１】特開平２−１９５７３２号公報
【特許文献２】特開２００２−１１１７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、前述したリードソロモン符号のフレーム構成において、例えば伝送速度を１９２ｋｂｐｓで伝送すると、１ビットの伝送速度は１／１９２，０００≒５．２μｓであるので、６４ビットでは６４×５．２≒３３３μｓとなり、１ｍｓ程度の連続雑音に対しては誤り訂正可能ビット数を上回り、訂正は出来ないことが分かる。このため、誤り訂正可能ビット数を多くするためには，ＦＥＣコード部のバイト数を増やすことにより可能であるが、その分データフレーム部が減少するため、実効伝送速度は低下するという問題が発生する。
【００１６】
また、リードソロモン符号を用いたインターリーバ方式については，リードソロモン符号化された入力信号は、図１９に示すようにＮ行×Ｍ列のインターリーバテーブルへ矢印が示す列方向に書き込み、書き込み終了後の読み出し方法は図２０に示すように矢印の行方向へ読み出しが行われる。このため、バイト単位のリードソロモン符号列の連続性は失われ、ブロック信号からランダム信号に変換されたビット列となり、必ずランダム誤り用の訂正機能として図１４に示した畳み込み符号器部１４などの内符号器を付加しなければならない。これはリードソロモンの誤り訂正の特性上、１ビットの誤りでも１バイトのブロック単位で誤り訂正を扱うため、８ビット全てのビットが誤りとなり数ビットの誤りでも誤り訂正能力を越えてしまう可能性があることから、１ビット単位のランダム誤りに対して適応しておく必要があるからである。
【００１７】
このため、畳み込み符号器を挿入した場合、例として符号化率を１／２とすると、入力信号に１ビット冗長ビット付加されて変調器へ信号が出力されることになるので、結果的に実効伝送速度は１／２となり、伝送帯域が限られた伝送路では伝送できる情報量の制限、もしくは低下させることになり、適用が困難となる場合がある。
【００１８】
また、インターリーバおよびデインターリーバを行なうため、インターリーバテーブルとデインターリーバテーブルの開始位置を特定する必要がある。このため、送信側では送信インターリーバデータ系列の先頭へユニークワード（ＵＷ）などを追加し、受信側ではそのＵＷなどをデインターリーバテーブルの開始位置として認識させている。これらデータ系列への付加ビットの割合により、実効伝送効率が低下してしまうことになる。
【００１９】
さらに、パイロットシンボル同期信号方式に関しては、周期的もしくは特定間隔で既知のパイロットシンボルを送信し、受信側ではこの既知信号を元に受信信号の歪み推定・補償が行なわれている。この場合、前述したように送信側ではデータフレーム系列の先頭に数シンボルのパイロットシンボル用データとして付加されるため、実効伝送速度は挿入シンボル数の割合で低下する問題があり、伝送帯域が限られた伝送路では伝送できる情報量の制限もしくは低下させることになり、適用が困難な場合がある。
【００２０】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、伝送帯域の限られたディジタル伝送におけるリードソロモン符号用誤り訂正方式において、リードソロモン符号のブロック系列を崩さずに、リードソロモン符号用同期コードを用いることにより、インターリーバ方式に必要とされる畳み込み符号器を不要にすると共に、データテーブルの開始位置を特定するＵＷなど冗長ビットを付加することなく、数ｍｓ程度の連続雑音に対して誤り訂正可能とし、
また、リードソロモン符号の信号歪み推定・補償方式において、上記リードソロモン符号用同期コードを用いることにより、パイロットシンボル同期方式に必要とされるパイロットシンボル用データを付加することなく、受信信号の歪み推定／補償を可能とし、これら２つの方式を用いることにより、伝送効率を低下させず、送受信するディジタルデータのビットエラー数を大幅に低減できるようにすること、を目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前述の目的を達成するために、本発明に係るリードソロモン符号用誤り訂正方式、信号歪み推定・補償方式、及びこれらの方式が適用された通信システムは、次のような各発明のいずれかから構成されている。
第１の発明は、伝送帯域が限られた伝送路で発生する連続雑音に対して誤り訂正するためのリードソロモン符号用誤り訂正方式において、送信データをフレーム単位でリードソロモン符号化するリードソロモン符号化手段と、該リードソロモン符号化データの各フレームを複数のサブフレームに分割し、該分割したサブフレームの符号系列を崩すことなくインターリーバ／デインターリーバを行うインターリーバ／デインターリーバ手段とを備え、前記連続雑音に対して誤り訂正できるようにしたことを特徴としたものである。
【００２２】
第２の発明は、第１の発明において、前記インターリーバ／デインターリーバ手段は、前記リードソロモン符号化データのフレーム数（ｎ）と、その各フレームを分割したサブフレーム数（ｍ）とに基づいて、フレーム数（ｎ）×サブフレーム数（ｍ）のブロックに分割されたデータテーブルを備え、該データテーブルのブロックに対して前記複数のサブフレームを書き込み／読み出し可能としたことを特徴としたものである。
【００２３】
第３の発明は、第２の発明において、前記データテーブルは、前記複数のサブフレームの少なくとも１つが前記データテーブルの各行に含まれるように前記複数のサブフレームを書き込むブロック位置が指定され、前記インターリーバ手段は、前記データテーブルへ前記複数のサブフレームを書き込む際に、該複数のサブフレームに対応するブロック毎に、前記データテーブルの列方向に向かって１バイト単位で順次書き込むことを特徴としたものである。
【００２４】
第４の発明は、第２又は第３の発明において、前記インターリーバ手段は、前記データテーブルから前記複数のサブフレームを読み出す際に、前記データテーブルの最上位ビットから列方向に向かって順次読み出すことを特徴としたものである。
【００２５】
第５の発明は、第２の発明において、前記デインターリーバ手段は、インターリーバされた前記複数のサブフレームを前記データテーブルへ書き込む際に、前記データテーブルの最上位ビットから列方向に向かって順次書き込みを行ない、前記データテーブルから前記複数のサブフレームを読み出す際に、該複数のサブフレームのブロック毎に、前記データテーブルの列方向に向かって１バイト単位で順次読み出すことを特徴としたものである。
【００２６】
第６の発明は、第３の発明において、前記インターリーバ手段は、前記各フレームの同期コードが該各フレームの先頭のサブフレームに含まれるように前記各フレームを分割し、前記データテーブルは、前記各フレームの先頭のサブフレームが周期的に出現するように、該サブフレームを書き込むブロック位置が指定されていることを特徴としたものである。
【００２７】
第７の発明は、第６の発明において、前記デインターリーバ手段は、送信されてくる前記各フレームの先頭のサブフレームに含まれる同期コードの周期パターンを認識し、該同期コードの周期パターンに基づいて前記データテーブルの開始位置を認識することを特徴としたものである。
【００２８】
第８の発明は、伝送帯域が限られた伝送路における信号歪みを推定・補償するためのリードソロモン符号用信号歪み推定・補償方式において、送信データをフレーム単位でリードソロモン符号化するリードソロモン符号化手段と、該リードソロモン符号化データの各フレームを複数のサブフレームに分割し、該分割したサブフレームの符号系列を崩すことなくインターリーバを行うインターリーバ手段と、該インターリーバされた各フレームに含まれる同期コードに基づいて信号歪みの推定・補償を行う信号歪み推定・補償手段とを備え、前記インターリーバ手段は、前記リードソロモン符号化データのフレーム数（ｎ）と、その各フレームを分割したサブフレーム数（ｍ）とに基づいて、フレーム数（ｎ）×サブフレーム数（ｍ）のブロックに分割されたデータテーブルを備え、該データテーブルにより前記各フレームの同期コードが周期的に出現するようにパターン化し、前記信号歪み推定・補償手段は、多値化変調を行なう際に、前記同期コードを既知シンボル点として用いることを特徴としたものである。
【００２９】
第９の発明は、第８の発明において、前記信号歪み推定・補償手段は、前記既知シンボル点が前記多値化変調の信号点配置の最大振幅と最大位相変化の位置になるように前記同期コードの信号パターンを用いることを特徴としたものである。
【００３０】
第１０の発明は、第８又は第９の発明において、前記データテーブルは、列数および全体数が４ビット，６ビット，及び８ビットの約数となるように、フレーム数（ｎ）×サブフレーム数（ｍ）のブロック数で分割され、前記同期コードの４ビット，６ビット，及び８ビットのいずれかが、多値変調時の既知シンボル点に用いられるように前記同期コードを前記データテーブル上に配置していることを特徴としたものである。
【００３１】
第１１の発明は、第１乃至第７のいずれか１の発明におけるリードソロモン符号用誤り訂正方式と、請求項８乃至１０のいずれか１に記載のリードソロモン符号用信号歪み推定・補償方式とを備える通信システムである。
【００３２】
尚、本発明は、送電線用ディジタルデータ電力線搬送システムに限らず、メタルケーブルを用いた多端子系統でのマルチポイントディジタルデータ伝送システムなどへも同様に適用することが可能である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明のリードソロモン符号用誤り訂正方式によれば、リードソロモン符号のブロック系列を崩さずに、リードソロモン符号用同期コードを用いることから、伝送帯域が限られた狭帯域伝送路において、インターリーバ方式に必要とされる畳み込み符号器を不要にすると共に、データテーブルの開始位置を特定するＵＷなど冗長ビットを付加することなく、数ｍｓ程度の連続雑音に対して誤り訂正が可能となる。
【００３４】
また、本発明の信号歪み推定・補償方式によれば、伝送帯域が限られた狭帯域伝送路において、リードソロモン符号用同期コードを用いることにより、パイロットシンボル同期方式に必要とされるパイロットシンボル用データを付加することなく、受信信号の位相と振幅の推定・補償が可能となる。これら２つの方式を用いることにより、伝送効率を低下させず、送受信するディジタルデータのビットエラー数を大幅に低減することが可能となる。
【００３５】
すなわち、多端子送電線路などを用いて伝送帯域が限られた周波数帯でディジタルデータ伝送を行なう際に必要とされるインターリーバ方式とパイロットシンボル同期方式において、本発明のデータテーブルを用いることにより、リードソロモン符号系列のブロック信号形態を崩すことなく、インターリーバを行なうことができるため、数ｍｓ程度の連続雑音に対しても誤り訂正が可能となる。
【００３６】
また、リードソロモン符号の同期コードを活用することで、インターリーバ方式を用いる場合に必要とされる冗長ビットを付加する必要がないため、伝送効率を低下させることなく、送受信するディジタルデータのビットエラー数を大幅に低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明のリードソロモン符号用誤り訂正方式は、前述の図１１に示したような伝送帯域が限られた送電線用ディジタルデータ電力線搬送システムやメタルケーブルを用いた多端子系統マルチポイントディジタルデータ伝送システムなどで連続サージ雑音が発生する環境や、送電線分岐個所にライントラップが設置出来ない環境などにおいて有効に適用される。特に、開閉器サージ雑音や雷サージ雑音などのスペクトラムと隣接する２００ｋＨｚ以下の周波数帯で運用している系統に対して好適に利用することができる。
【００３８】
本発明は、数ｍｓ程度の連続サージ雑音が重畳する環境下におけるディジタルデータ伝送路に適用されるリードソロモン符号用誤り訂正方式において、リードソロモン符号のブロック信号形式のままインターリーバを行なうため、畳み込み符号器を不要にすると共に、リードソロモン符号の同期コードを特定パターンで出現させるよう、リードソロモン符号化データをデータテーブルへ配置することにより、ＵＷなどのデータテーブルの先頭位置を示す付加ビットの挿入が不要となり、伝送効率を低下させずに、誤り訂正を行えるようにしている。
【００３９】
また、本発明は、送電線分岐個所にライントラップが設置出来ない環境下におけるディジタルデータ伝送路に適用される信号歪み推定・補償方式において、前述したリードソロモン符号の同期コードを特定パターンで出現させ、多値化変調のシンボル位置が最大振幅と位相の変化となるようデータテーブルへ配置することと、その同期コードを用いることでパイロットシンボル用データを付加することなく、パイロットシンボル同期方式を実現可能とし、送受信するディジタルデータのビットエラーレートへの影響を軽減できるようにしている。
【００４０】
以下、本発明に係るリードソロモン符号用誤り訂正方式、信号歪み推定・補償方式、及びこれらの方式が適用される通信システムの一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図１は、本発明におけるリードソロモン符号１フレームの分割方法及びインターリーバテーブルのブロック分割・配置方法の一例を説明するための構成図である。図１（Ａ）は複数フレームからなるリードソロモン符号化データの構成例を示し、図１（Ｂ）はリードソロモン符号化データを構成する１フレームの構成例を示し、図１（Ｃ）はリードソロモン符号化データを構成する各フレームをさらに分割したサブフレームを配置するためのインターリーバテーブルの一例を示す。
【００４２】
図１（Ｂ）に示すリードソロモン符号（ＲＳ２５５，２３９）の１フレームは、同期コード部，データ部，ＦＥＣコード部の２５６バイトで構成されている。この１フレームデータを６４バイト単位で４分割し、図１（Ｃ）に示すインターリーバテーブルの１−１，１−２，１−３，１−４の位置へ８ビット×６４ビットの構成でフレームデータの書き込みを行なう。また、図１（Ａ）に示すフレーム２データおよびフレーム３データも同様な分割方法と書き込み方法により、図１（Ｃ）に示すインターリーバテーブルの各分割されたブロック位置へ配置される。なお、本例におけるインターリーバサイズはリードソロモン符号３フレームとし、列数および全体数が４ビット，６ビット，および８ビットの約数となるように横２４列×縦２５６行のインターリーバテーブルとしている。もちろん、インターリーバテーブルの構成は、これに限定されるものではない。また、本発明のサブフレームは、図１（Ｂ）に示すフレーム１−１，１−２，１−３，１−４に該当する。
【００４３】
図２は、図１（Ｃ）に示したインターリーバテーブルへの書き込み方法を説明するための図である。図２に示すように、１フレームを４分割したデータを、ｎフレーム分（本例では３フレーム）用で１バイト（８ビット）×６４行の大きさで、あらかじめ１２分割で設定されているインターリーバテーブルの位置であるｎ−１，ｎ−２，ｎ−３，ｎ−４（本例では１−１，１−２，１−３，１−４，…，３−４）へ、ブロック毎に矢印の方向である列方向へ書き込みを行う。また、リーソロモン符号用同期コードはフレーム１−１，２−１，３−１の行列の先頭位置バイトへ配置されることになる。この際、インターリーバテーブルの各行に、各フレームを分割したサブフレームが必ず１つ含まれるようにフレームの配置を行う。
【００４４】
図３は、図２においてサブフレームが書き込まれたインターリーバテーブルの読み出し方法を説明するための図である。図３に示すように、インターリーバテーブルの読み出し方法は、インターリーバテーブルの先頭行から矢印方向である列方向へ順に読み出しを行ない、後段の変調器（変調回路部）へ入力される。このような書き込みと読み出しを行なうことにより、リードソロモン符号形式（ＲＳ２５５，２３９）のＧＦ（２8）を定義する原始多項式を表現するに必要な単位数である８ビットの連続性を崩すことなく、同期コード部，フレームデータ部，およびＦＥＣコード部が３フレーム分のインターリーバの深さで伝送される。
【００４５】
尚、デインターリーバする場合には、図２及び図３において説明したインターリーバするときの書き込みと読み出しの順序と逆の順序で書き込みと読み出し処理を行う。すなわち、デインターリーバにおける書き込み時には、デインターリーバテーブル（図１（Ｃ）に示したインターリーバテーブルと同じ）の先頭行（最上位ビット）から、図３に示す矢印方向である列方向へ順次書き込みを行い、読み出し時には、１−１〜ｎ−ｍのブロック順で、図２に示す矢印方向である列方向へ１バイト単位で読み出しを行う。
【００４６】
図４は、本発明のインターリーバ後における伝送フレームフォーマットと、伝送路で連続雑音を受けた後のデインターリーバした場合のフレームフォーマットの構成例を説明するための図である。図４（Ａ）及び（Ｂ）はインターリーバ後における伝送フレームフォーマットの構成例を示し、図４（Ｃ）は伝送路で連続雑音を受けた後のデインターリーバした場合のフレームフォーマットの構成例を示す。
【００４７】
図４（Ａ）に示すように、インターリーバ後の伝送フォーマットは、フレーム１の同期コード，フレーム２−３のデータ，フレーム３の同期コード，フレーム１−１，２−３，３−１のデータなどが１バイト単位で交互に伝送される。図４（Ｂ）に示すバースト雑音発生誤り区間において９バイト連続して誤りが発生した場合、インターリーバされていないリードソロモン符号では特定のフレームが９バイト連続して誤ることになるが，本発明のインターリーバ方式では、９バイトの誤り数が３フレームのリードソロモン符号に３分割されるため、図４（Ｃ）に示すように、受信側でデインターリーバ後の誤り区間は、各フレームにおいて３バイトのみの連続誤り区間に変換される。
【００４８】
したがって、リードソロモン符号形式（ＲＳ２５５，２３９）では８バイトの連続誤りに対して訂正可能であるので、インターリーバ後の対応可能な連続誤り数は、８バイト×３フレーム＝２４バイト（１９２ビット）となる。例えば伝送速度を前述したように１９２ｋｂｐｓとすると、１９２ビット×５.２μｓ≒１ｍｓとなり、最大１ｍｓまでの連続サージ雑音に対しても、畳み込み符号器などの内符号器を用いることなく、誤り訂正を行なうことが可能となる。
【００４９】
図５は、本発明のインターリーバ後におけるリードソロモン符号用同期コードの出現間隔と周期を説明するための図である。図５（Ａ）に示すように、各フレームにおけるリードソロモン符号用同期コードはフレーム１の同期コードの２バイト後にフレーム３の同期コードが出現し、その３８２バイト後にフレーム２の同期コードが出現する。さらに、フレーム２の同期コードの３８４バイト後に再度フレーム１の同期コードが出現し、この特定パターン間隔の繰り返しで同期コードが出現することになる。そこで、図５（Ｂ）に示すように、この特定パターンの出現間隔をパターン認識・検出させることにより、インターリーバテーブルの開始位置を設定することが可能となる。
【００５０】
図６は、本発明によるインターリーバテーブルの開始位置の設定手順の一例を説明するためのフロー図である。受信側ではデータが受信開始されると、まず、初期の同期コードを検出するための検索を行ない（ステップＳ１）、初期同期コードが検出されたかどうかを判断し（ステップＳ２）、初期同期コードが検出された場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、初期同期コードの位置検出を示すカウンターを起動させる（ステップＳ３）。また、初期同期コードが検出されない場合（ステップＳ２のＮＯ）、ステップＳ１に戻り、繰り返し初期同期コードの検索を行なう。
【００５１】
次に、初期同期コード位置検出カウンター起動後、その３８４バイト後に同期コードが存在するかどうかの検索を行ない（ステップＳ４）、３８４バイト後に同期コードが存在するかどうかを判断し（ステップＳ５）、３８４バイト後に同期コードが存在する場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、初期同期コードから３８４バイト後に同期コードの検出位置を示すカウンターを起動させる（ステップＳ６）。また、３８４バイト後に同期コードが存在しない場合（ステップＳ５のＮＯ）、初期同期コードの位置検出を示すカウンターをリセットし（ステップＳ１８）、ステップＳ１に戻って初期同期コードを検出するために再度検索を行なう。
【００５２】
次に、初期同期コードから３８４バイト後に同期コードの検出位置を示すカウンターを起動後、その初期同期コードから２バイト後に同期コードが存在するかどうかの検索を行ない（ステップＳ７）、２バイト後に同期コードが存在するかどうかを判断し（ステップＳ８）、２バイト後に同期コードが存在する場合（ステップＳ８のＹＥＳ）、初期同期コードから２バイト後に同期コードの検出位置を示すカウンターを起動させる（ステップＳ９）。また、初期同期コードから２バイト後に同期コードが存在しない場合（ステップＳ８のＮＯ）、初期同期コードの位置検出を示すカウンターと初期同期コードから３８４バイト後に同期コードの検出位置を示すカウンターとをそれぞれ３８４バイトシフトさせる（ステップＳ１３）。そして再度、初期同期コードから２バイト後に同期コードが存在するかどうかの検索を行ない（ステップＳ１４）、２バイト後に同期コードが存在するかどうかを判断し（ステップＳ１５）、２バイト後に同期コードが存在する場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）、初期同期コードから２バイト後に同期コードの検出位置を示すカウンターを起動させる（ステップＳ９）。
【００５３】
また、上記ステップＳ１５において、３８４バイトシフトした初期同期コードから２バイト後に同期コードが存在しない場合（ステップＳ１５のＮＯ）、３８４バイト後同期コード検出カウンターをリセットし（ステップＳ１７）、ステップＳ１８を経由し、ステップＳ１に戻って初期同期コードを検出するために再度検索を行なう。
【００５４】
次に、上記ステップＳ９において初期同期コードから２バイト後に同期コードの検出位置を示すカウンターを起動させた後、それぞれ３つの同期コード検出位置を示すカウンター間隔が、前述した特定パターン間隔と一致するかどうかを判断し（ステップＳ１０）、一致した場合（ステップＳ１０のＹＥＳ）、３フレームのリードソロモン符号用同期コードがロックされたものとみなし（ステップＳ１１）、初期同期コード位置をインターリーバテーブルの開始位置に設定し（ステップＳ１２），デインターリーバテーブルの先頭から書き込みが開始される。
【００５５】
また、上記ステップＳ１０において、それぞれ３つの同期コード検出位置を示すカウンター間隔が、前述した特定パターン間隔と一致しない場合（ステップＳ１０のＮＯ）、２バイト後同期コード検出カウンターをリセットし（ステップＳ１６）、ステップＳ１７とステップ１８を経由し、ステップＳ１に戻って初期同期コードを検出するために再度検索を行なう。
【００５６】
以上のように，リードソロモン符号用同期コードを利用するため、ＵＷなどインターリーバテーブルの開始位置を示す付加情報を挿入せずに、テーブルの開始位置を特定することが可能となる。
【００５７】
次に、本発明の信号歪み推定・補償同期方式（パイロットシンボル同期方式）において、多値化変調の６４ＱＡＭを用いた場合を代表例として説明する。
図７は、Ｖ．３５の拡張規格における６４ＱＡＭの信号空間配置を示すシンボルの配置例を示す図である。図７に示すように、Ｖ.３２の拡張規格である６４ＱＡＭの信号空間配置は６４点のシンボル配置となっており、１シンボル６ビットの情報が送られている。
【００５８】
図８は、本発明のパイロットシンボル同期方式における既知シンボルの出現間隔と周期、ならびに６４ＱＡＭにおける既知シンボルの出現シンボル位置を説明するための図である。図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、６４ＱＡＭにおいては１シンボル６ビットとなり、同期コードは特定間隔で出現するため、この同期コードの８ビットの内６ビットを用いることにより、リードソロモン符号用同期コードを既知シンボルとして特定間隔で発生させることが可能となる。
【００５９】
図９は、本発明のインターリーバテーブルにおける多値化変調時の１シンボルに対するリードソロモン符号用同期コードの使用ビット数と配置関係の一例を説明するための図である。本発明のインターリーバテーブルは列数および全体数が４，６，８の約数となるように大きさを設定していることから、テーブル行列の先頭位置から６ビットおよび終了位置からの手前６ビットは、図９（Ａ）に示すように同期コードの６ビットを６４ＱＡＭ変調時のシンボル点として必ず用いられることになり、同期コードと出現間隔を既知情報としておけば、受信側では変調時の既知シンボル位置が周期的に測定され、パイロットシンボル同期方式による受信信号の歪み推定・補償を行なうことが可能となる。
【００６０】
なお、６４ＱＡＭにかかわらず，図９（Ｂ）に示すように、２５６ＱＡＭの場合は同期コードの８ビットを１シンボルのパイロットシンボルへ、図９（Ｃ）に示すように、１６ＱＡＭの場合は同期コードの８ビットを２シンボルのパイロットシンボルとして利用することが可能である。
【００６１】
また、６４ＱＡＭ変調の信号区間配置をＶ.３２の拡張規格を用いる場合、同期コードの信号パターンは［０１１０１０１０］を用いることで、図９（Ａ）に示すように、フレーム１の同期コードでは先頭から６ビット用いられ、信号パターンは［０１１０１０］となり、シンボル位置は図８（Ｂ）に示すような位相と最大振幅点にすることができる。また、フレーム３の同期コードでは最終ビットから手前に６ビットが用いられ、信号パターンは［１０１０１０］となり、図８（Ｂ）に示すように前回のパイロットシンボルより位相が１８０°変化した最大振幅のシンボル点が発生する。さらに、フレーム２の同期コードではフレーム１同期の時の信号パターン［０１１０１０］と同じになるので、前回のパイロットシンボルより位相が１８０°変化した最大振幅のシンボル点が発生し、これが特定間隔で繰り返しシンボルが伝送される。
【００６２】
以上のように、リードソロモン符号用同期コードを利用して受信信号の歪み推定・補償を行なうため、付加ビット（パイロットシンボル用データ）を挿入することなくパイロットシンボル同期方式を適用することが可能となる。
【００６３】
図１０は、本発明の一実施形態を示す通信システムの構成例を示すブロック図で、送信装置１０は、リードソロモン符号器部１２，リードソロモン符号用インターリーバ部１６，変調回路部１５を備え、受信装置２０は、復調回路部２１，判定帰還型等化器部２６，リードソロモン符号用同期コードのパイロットシンボル歪み推定・補償部２７，リードソロモン符号用デインターリーバ部２８，リードソロモン符号用同期コードフレームパターン検出部２９，リードソロモン復号器部２４を備える。尚、前述の図１４に示した各部と同じ機能を有するものには同じ符号を付与して、その繰り返しの説明は省略する。
【００６４】
本通信システムは、送信装置１０と受信装置２０で構成され、送信装置１０では送信データ系列１１をリードソロモン符号器部１２で符号化し、その後、本発明によるリードソロモン符号用インターリーバ部１６でインターリーバされ、変調回路部１５へと入力され伝送路１へと送信される。
【００６５】
受信装置２０は伝送路１から受信された信号を復調回路部２１で復調し、判定帰還型等化器部２６とリードソロモン符号用同期コードのパイロットシンボル歪み推定・補償部２７へと入力される。リードソロモン符号用同期コードのパイロットシンボル歪み推定・補償部２７では既知のリードソロモン符号用同期コードパイロットシンボルから、内挿法により伝送路の歪推定と補償を行ない、多値ＱＡＭのシンボル判定を行なう。また、判定帰還型等化器部２６ではトレーニングモードおよびトラッキングモードでの伝送路１の歪み推定を行ない、ＬＭＳもしくはＲＬＳアルゴリズムによるタップ係数更新が行なわれ、情報シンボル列に対して遅延歪みを補償し、多値ＱＡＭのシンボル判定を行なう。また、復調回路部２１の位相補正処理は、推定された複素ベースバンド信号の位相誤差でパイロットシンボルとトラッキングモード時の誤差量をリードソロモン符号用同期コードのパイロットシンボル歪み推定・補償部２７で加重平均し，忘却係数を用いて位相補正を行なう。
【００６６】
判定帰還型等化器部２６で判定された信号はリードソロモン符号用デインターリーバ部２８とリードソロモン符号用同期コードフレームパターン検出部２９に入力される。リードソロモン符号同期コードフレームパターン検出部２９では３フレーム分のリードソロモン符号用同期コード出現パターンを検出し、リードソロモン符号用デインターリーバ部２８へテーブルの開始位置を示す信号を出力する。リードソロモン符号用デインターリーバ部２８では、開始位置を示す信号が検出された後、データ系列をデインターリーバテーブルの先頭位置から本発明の手順に従い書き込みを開始する。
【００６７】
そして、リードソロモン符号用デインターリーバ部２８では書き込み終了後、本発明の手順に従い読み出しが行われ、リードソロモン符号形式の信号が出力され、リードソロモン復号器部２４で誤り訂正が行われ、受信データ系列２５が出力される。
【００６８】
以上に詳述したように本発明によれば、リードソロモン符号用同期コードを用い、その同期コードを特定間隔で出現させることにより、インターリーバテーブルの開始位置特定および既知パイロットシンボルとして活用できるようにし、伝送路歪みの推定・補償を行なえることから、冗長ビットを付加することなく伝送可能となり、伝送帯域が限られた伝送路などで伝送効率を低下させることなく、これら方式を適用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明におけるリードソロモン符号１フレームの分割方法及びインターリーバテーブルのブロック分割・配置方法の一例を説明するための構成図である。
【図２】図１（Ｃ）に示したインターリーバテーブルへの書き込み方法を説明するための図である。
【図３】図２においてサブフレームが書き込まれたインターリーバテーブルの読み出し方法を説明するための図である。
【図４】本発明のインターリーバ後における伝送フレームフォーマットと、伝送路で連続雑音を受けた後のデインターリーバした場合のフレームフォーマットの構成例を説明するための図である。
【図５】本発明のインターリーバ後におけるリードソロモン符号用同期コードの出現間隔と周期を説明するための図である。
【図６】本発明によるインターリーバテーブルの開始位置の設定手順の一例を説明するためのフロー図である。
【図７】Ｖ．３５の拡張規格における６４ＱＡＭの信号空間配置を示すシンボルの配置例を示す図である。
【図８】本発明のパイロットシンボル同期方式における既知シンボルの出現間隔と周期、ならびに６４ＱＡＭにおける既知シンボルの出現シンボル位置を説明するための図である。
【図９】本発明のインターリーバテーブルにおける多値化変調時の１シンボルに対するリードソロモン符号用同期コードの使用ビット数と配置関係の一例を説明するための図である。
【図１０】本発明の一実施形態を示す通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の適用分野の一例である電力線搬送システムの構成例を示す図である。
【図１２】開閉操作時などにおける連続サージ雑音の存在を説明するための特性図である。
【図１３】リードソロモン符号（ＲＳ２５５，２３９）のフレームフォーマットの構成例を示す図である。
【図１４】従来のリードソロモン符号を用いたインターリーバ方式を適用した通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図１５】分岐箇所にライントラップが設置されていない多端子送電線路における直接波と遅延波の電力特性を示す特性図である。
【図１６】分岐箇所にライントラップが設置されていない多端子送電線路における周波数特性を示す特性図である。
【図１７】従来のパイロットシンボル挿入法を用いた送信装置の構成例を示すブロック図である。
【図１８】従来のパイロットシンボル挿入法における送信データのフレーム構成を示す図である。
【図１９】従来のインターリーバ方式における書き込み方法を説明するための図である。
【図２０】従来のインターリーバ方式における読み出し方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…伝送路、１０，３０…送信装置、１１…送信データ系列、１２…リードソロモン符号器部、１３…インターリーバ部、１４…畳み込み符号器部、１５…変調回路部、１６…リードソロモン符号用インターリーバ部、２０…受信装置、２１…復調回路部、２２…ビタビ復号器部、２３…デインターリーバ部、２４…リードソロモン復号器部、２５…受信データ系列、２６…判定帰還型等化器部、２７…リードソロモン符号用同期コードのパイロットシンボル歪み推定・補償部、２８…リードソロモン符号用デインターリーバ部、２９…リードソロモン符号用同期コードフレームパターン検出部，３１…パイロットシンボル、３２…フレーム信号生成部、１００，１１０，１２０，１３０…電気所（変電所）、１０１，１１１…送電線用高周波搬送装置、２０１ａ…直接波（直接信号）、２０１ｂ…遅延波（遅延信号）、１０２，１１２…カップリングキャパシタ、１０３，１１３，１２１，１３１…ライントラップ、１０４，１１４，１２３，１３３…遮断器、１０５，１１５，１２４，１３４…変圧器、１２２，１３２…送電線路分岐個所、２００…送電線路、２００ａ…１ｍｓ程度継続している開閉サージ雑音。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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