JP2001156862A - 通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有線でのマルチボーレート通信を、簡易かつ
安価な構成で実現することのできる通信システムを提供
すること 【解決手段】 送信部１０と受信部２０を、それぞれパ
ルストランス３２，３４を介して伝送路３５に接続す
る。送信部と前記受信部は、ベースバンド符号の同一デ
ータが、４回連続した場合に反転符号を挿入する４Ｂ１
Ｃ符号化データを送受信する第１伝送機能（４Ｂ１Ｃエ
ンコーダ回路１１，同ーデコーダ回路２１）と、ベース
バンド符号をＳＳ１１チップ符号化したデータを送受信
する第２伝送機能（ＳＳ１１チップエンコーダ回路１
２，同デコーダ回路２２）とを備え、一方の伝送機能を
用いてデータ通信を行う。いずれの伝送機能でも、伝送
周波数帯域は１〜４倍と同一となり、係る帯域幅であれ
ばパルストランスも対応できる。そして、伝送レート
は、４Ｂ１Ｃ符号化のほうが、１１倍程度高速になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、通信システムに
関するもので、より具体的には、送信側と受信側で絶縁
した有線方式の通信システムにおけるマルチボーレート
通信を実現するシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばＦＡにおける通信の場合、有線の
マルチボーレート通信がよく用いられる。すなわち、マ
ルチボーレートの場合には、伝送速度が変更できるの
で、伝送距離，接続ノード数，応答性能等をアプリケー
ションに応じて選択することにより、効率のよいシステ
ムとするためである。

【０００３】通信回線と内部回路は、地電位差によるル
ープ電流や回線上のサージ電圧による破壊防止のため、
ＤＣ的に絶縁する必要がある。このため、通常はトラン
シーバと通信制御ロジックとの間で、フォトカプラ，絶
縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ（もしくは通信専用電源）を
使用して、絶縁している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の絶縁方式では、コストが高くなるという問題が
ある。すなわち、絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ自体
が、高価なものであるとともに、トランシーバと通信制
御ロジックとの間には複数の制御線が配線されている
が、それら全ての制御線に対し１本ずつフォトカプラを
装着しなければならないからである。さらに、係る個々
の制御線に対してフォトカプラを装着することは、その
装着部分が大型化してしまうという問題もある。

【０００５】この発明は、有線でのマルチボーレート通
信を、簡易かつ安価な構成で実現することのできる通信
システムを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明による通信シス
テムでは、送信部と受信部とを、パルストランスを介し
て伝送路に接続し、前記送信部と前記受信部は、ベース
バンド符号の同一データがＮ回連続した場合に反転符号
を挿入する符号化をしたデータを送受信する第１伝送機
能と、前記ベースバンド符号をＳＳ符号化したデータを
送受信する第２伝送機能とを備え、前記第１，第２伝送
機能のいずれかを選択し、データ通信を行うようにした
ものである。

【０００７】ベースバンド符号は、情報を表現するアナ
ログ量や符号を原信号のまま電気信号に変換した変調を
行っていない符号である。例えばＮＲＺＩ，ｍＢＩＣ，
マンチェスタなどがある。第１伝送機能を実現するため
の符号化は、実施の形態では４Ｂ１Ｃ符号化があり、こ
れは、４ビット連続したデータが続いた場合には１ビッ
トの反転ビットを挿入するものである。もちろん、これ
以外の符号化を用いてもよい。

【０００８】パルストランスを用いることにより、送信
部と受信部を絶縁した状態でデータの送受が行える。こ
のパルストランスは、安価であるというメリットも有す
る。ところで、パルストランスによる絶縁方式の場合、
そのトランスの周波数帯域を広くすることが難しいの
で、マルチボーレート通信を実現するために単純に伝送
周波数を大きく変えることはできない。

【０００９】そこで、ベースバンド符号を、ＳＳ符号化
することにより、実際の伝送周波数を大きく変えること
なく、マルチボーレート通信と同じ効果をすることがで
きる。つまり、ＳＳ符号化は、ベースバンド符号のデー
タ「１」を、ｎ桁のチップ列からなる符号で表現し、そ
のチップ列を反転したのがデータ「０」を表現する。こ
のように、ｎ桁となることから、１つのデータを送るの
に要する時間がかかるものの、外乱ノイズに強く、ベー
スバンド符号を送信するものに比べ、伝送距離，接続ノ
ード数，分岐などの通信スペックが拡張される。実施の
形態では、ＳＳ１１チップ符号化を用いたが、これに限
る必要はなく、他のＳＳ符号化を用いてももちろん良
い。

【００１０】そして、ＳＳ符号の上記チップ列は、１〜
数個（Ｍ個）程度同一チップが連続することがあるの
で、実際の伝送周波数帯域は、１〜Ｍ倍の範囲に収ま
る。ここで、Ｍはｎ未満であり、通常は３〜４程度とな
る。一方、第１伝送機能における伝送周波数帯域は、１
〜Ｎ倍の範囲となる。従って、Ｎ＝Ｍにすれば、第１，
第２伝送機能の伝送周波数帯域は等しくなる。もちろ
ん、本発明では完全に一致する必要はないので、ＮとＭ
を近似した値をとればよい。さらに、伝送周波数帯域が
１〜４倍程度であれば、パルストランスでも十分対応で
きる範囲内である。

【００１１】つまり、伝送周波数帯域は、ほぼ等しくし
ながら、第１伝送機能により通信することにより高速伝
送が行え、第２伝送機能によって通信することにより長
距離伝送等をすることができる。

【００１２】この発明による通信システムを構成する各
機能を専用のハードウエア回路によって実現することが
できるし、プログラムされたコンピュータによって実現
することもできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る通信システ
ムの好適な一実施の形態を示している。同図では、説明
を簡単にするため送信部１０と受信部２０が１個ずつで
１：１に接続された例を示しているが、送信部１０，受
信部２０の片側或いは両側が複数存在するようなシステ
ムでももちろん良い。

【００１４】本形態では、ベースバンド符号としてのＮ
ＲＺデータに対し、同一データがＮ回連続した場合に反
転符号を挿入する符号化をしたデータを送受信する第１
伝送機能を実現するための符号化処理として、４Ｂ１Ｃ
符号化を用い、ＳＳ符号化としてＳＳ１１チップの符号
化をするようにした。

【００１５】つまり、送信部１０に、４Ｂ１Ｃエンコー
ダ１１とＳＳ１１チップエンコーダ１２を組み込み、ス
イッチＳ１を介して一方を選択するようにしている。ま
た、受信部２０には、送信部１０に対応して４Ｂ１Ｃデ
コーダ２１とＳＳ１１チップデコーダ２２を内蔵し、ス
イッチＳ２を切り替えて一方を選択するようにしてい
る。

【００１６】そして、送信部１０から出力された符号化
データは、通信トランシーバ３１を介してパルストラン
ス３２の一次側に与えられ、そのパルストランス３２の
二次側に接続された伝送路３５を介して送出される。

【００１７】一方、伝送路３５の他端には、受信側のパ
ルストランス３３が接続され、伝送路（有線）３５を介
して送信部１０から送信されてきた符号化データを受け
取り、通信トランシーバ３４を介して受信部２０内に取
り込むようになっている。

【００１８】これにより、スイッチＳ１，Ｓ２をともに
ａ接点に接続することにより、あるデータを送信するに
際し、４Ｂ１Ｃエンコーダ回路１１を用いて符号化した
データを送信し、パルストランス３２，３３並びに伝送
路３５を経由して受信部２０で受信したデータは４Ｂ１
Ｃデコーダ回路２１で復号化するようになる。スイッチ
Ｓ１，Ｓ２をｂ接点にすると、ＳＳ１１チップ符号化し
たデータを伝送するようになる。よって、パルストラン
ス３２，３３によって通信回線（伝送路３５等）と、内
部回路（トランシーバ３１，３４，通信部１０，受信部
２０等）は、直流的に絶縁され、しかも、有線（伝送路
３５）による通信が行える。

【００１９】なお、スイッチＳ１，Ｓ２の切り替えは、
通常は各機器を設置する際に、設置状況，通信環境・仕
様に応じていずれの符号化した伝送をするかを決定し、
一方の接点にセットするようにしている。つまり、設置
後は、スイッチＳ１，Ｓ２の切り替えはないが、切り替
え制御信号などを送受することにより、任意のタイミン
グでスイッチＳ１，Ｓ２を切り替えるようにしても良
い。

【００２０】そして、通信部１０の具体的な内部構造
は、図２のようになっており、受信部２０の内部構造は
図３のようになっている。まず、図２に示すように、送
信すべきＮＲＺデータ（ＳＮＤＤＡＴＡ）を一旦受け取
り、所定のタイミングで出力する送信タイミング生成回
路１４を有する。

【００２１】この送信タイミング生成回路１４は、ＳＮ
ＤＥＮをＯＮの状態においてＣＬＫ生成回路１３で生成
される送信クロック（ＳＮＤＣＬＫ）に同期して、上記
の一旦受け取った送信すべきＮＲＺデータ（ＳＤＬＴ
Ｄ）を４Ｂ１Ｃエンコーダ回路１１またはＳＳ１１チッ
プエンコーダ回路１２に与えるようになっている。さら
に、各エンコーダ回路１１，１２に対し、エンコード処
理を実行許可するＥＮＣＥＮ信号を送るようになってい
る。

【００２２】各エンコーダ回路１１，１２には、送信タ
イミング生成回路１４から、送信すべき原信号データ
（ＳＤＬＴＤ）と、ＥＮＣＥＮ信号を受け取るととも
に、ＣＬＫ生成回路１３で生成される送信クロック（Ｓ
ＮＤＣＬＫ）も与えられる。これにより、ＥＮＣＥＮが
ＯＮのときに、受信した原信号データを送信クロックに
同期してエンコードし、得られた符号化データ（ＳＮ
Ｄ）を送信するようになっている。

【００２３】なお、いずれのエンコーダ回路１１，１２
を使用するかの選択は、例えば送信タイミング生成回路
１４と、両エンコーダ回路１１，１２の間にアナログス
イッチなどを設け、送信すべき原信号データ自体を一方
のエンコーダ回路のみに送るようにしてもよいし、原信
号データは両エンコーダ回路１１，１２に送り、ＥＮＣ
ＥＮを一方のエンコーダ回路のみに送ることによって、
実際にエンコード動作するエンコーダ回路を択一的に選
択するようにしても良く、その他種々の方式が採れる。

【００２４】上記した各処理部１１，１３，１４が、４
Ｂ１Ｃ符号化されたデータを送受信するための第１伝送
機能（送信側）を構成し、各処理部１２，１３，１４
が、ＳＳ１１チップ符号化されたデータを送受信するた
めの第２伝送機能（送信側）を構成する。なお、各処理
部１１〜１４の個々の機能は、個別には公知であるので
具体的な説明を省略する。

【００２５】次に、各符号化方式の説明をする。まず、
クロック抽出方式の中で本形態が使用する４Ｂ１Ｃ符号
は、４ビット連続したデータが続いた場合は、１ビット
の反転ビットを挿入することにより最低４ビットに１回
はクロック同期用のエッジが発生するようにしたもので
ある。従って、４Ｂ１Ｃエンコード回路１１は、与えら
れた原信号データ（ＮＲＺ）を監視し、通常は受信した
データをそのまま出力し、４回連続して同一データ（０
または１）を受信した時には、反転データ（１または
０）を挿入する処理を行う。

【００２６】一例を示すと、図４（ａ）のようになる。
同図に示すように、ＮＲＺの符号（データ）が「１」が
５回連続しているので、４Ｂ１Ｃ符号では、４回連続し
て「１」を出力した後、反転する符号を１ビット挿入す
る。また、その後の「０」が４回続く場合にも、反転デ
ータを挿入する。

【００２７】同図から明らかなように、最小パルス幅は
１チップ（１ビット）分で、最大パルス幅は４チップ
（４ビット）分となる。よって、伝送周波数帯域は、１
〜４倍の範囲となる。

【００２８】一方、ＳＳ１１チップ（Ｂａｒｋｅｒ系列
１１チップ）の符号は、図４（ｂ）に示すように、ＮＲ
Ｚのデータ“１”を“１１１０００１００１０”という
符号で、データ“０”をその反転“０００１１１０１１
０１”で表している。同図から明らかなように、最小パ
ルス幅は１チップで、最大パルス幅は４チップ分とな
る。

【００２９】よって、このＳＳ符号化を行うと、やは
り、伝送周波数帯域が、１〜４倍の範囲になることがわ
かり、これは、上記した４Ｂ１Ｃのものと同一の範囲と
なる。このように、伝送周波数帯域が同じでありなが
ら、例えば、４Ｂ１Ｃ符号時の伝送レートが１１Ｍｂｐ
ｓであった場合、ＳＳ符号化時の伝送レートはその１／
１１となり、１Ｍｂｐｓとなる。

【００３０】よって、高速伝送時は、４Ｂ１Ｃ符号と
し、長距離化，多ノード化したいときには、ＳＳ符号方
式を使用することによって、伝送周波数帯を同一範囲に
することができ、ローコストなパルストランス絶縁を使
用して、マルチボーレートと同等の効果が得られる。

【００３１】一方、受信部２０は、図３に示すように、
パルストランス３３，通信トランシーバ３４を介して受
信された符号化データＲＣＶが、受信部２０内に取り込
まれ、ＲＣＶが４Ｂ１Ｃ符号化されたデータの場合に
は、エッジ検知回路２３並びに４Ｂ１Ｃデコーダ回路２
１に与えられる。

【００３２】エッジ検知回路２３は、符号化データのエ
ッジ（パルスの立ち上がり／立ち下がり）を検出するも
ので、エッジ検出にともないビット単位の同期位置信号
（ＳＹＮＦ）を出力する。また、同期確定信号（ＬＯＣ
Ｋ）と同期フラグカウント値（ＳＹＮＣＮＴ）が出力さ
れる。これら３つの信号は、４Ｂ１Ｃデコーダ回路２１
に与えられ、同期位置信号（ＳＹＮＦ信号）はＤＰＬＬ
回路２４にも与えられる。

【００３３】ＤＰＬＬ回路２４は、同期位置信号から、
同期をとったチップサンプリングクロック（ＤＰＬＬＣ
ＬＫ）を出力し、４Ｂ１Ｃデコーダ回路２１に与える。
この４Ｂ１Ｃデコーダ回路２１は、与えられた信号に基
づいて、図４（ａ）に示す挿入ビット部分を検知し、そ
れを除去（デコード）することにより、原信号データを
生成し、ＮＲＺ受信データとして出力（ＲＣＶＤＡＴ
Ａ）する。上記した各処理部２１，２３，２４が、４Ｂ
１Ｃ符号化されたデータを送受信するための第１伝送機
能（受信側）を構成する。

【００３４】一方、受信された符号化データＲＣＶが、
ＳＳ１１チップ符号化されたデータの場合には、その受
信データＲＣＶは、マッチドフィルタ回路２５に与えら
れ、そこにおいて相関計算を行い、演算結果を相関値
（ＭＡＴＣＨＶＡＬ）として出力する。この相関値は、
ビット同期判定回路２６とＳＳ１１チップデコーダ回路
２２に与えられる。

【００３５】ビット同期判定回路２６は、与えられた相
関値から、ビット単位の同期位置信号（ＳＹＮＦ）を出
力する。また、同期確定信号（ＬＯＣＫ）と同期フラグ
カウント値が出力され、これら３つの信号がＳＳ１１チ
ップデコーダ回路２２に与えられる。

【００３６】また、チップ同期クロック用６段ＤＰＬＬ
回路２７は、ビット同期判定回路２６から受け取った同
期位置信号（ＳＹＮＦ）に基づいて、同期をとったチッ
プサンプリングクロック（ＤＰＬＬＣＬＫ）を出力し、
ＳＳ１１チップデコーダ回路２２に与える。

【００３７】そして、ＳＳ１１チップデコーダ回路２２
は、相関値からデータを判定（「１」ｏｒ「０」）し
て、ＮＲＺ受信データとして出力（ＲＣＶＤＡＴＡ）す
る。上記した各処理部２２，２５〜２７が、ＳＳ１１チ
ップ符号化されたデータを送受信するための第２伝送機
能（受信側）を構成する。なお、各処理部２１〜２７の
個々の機能は、個別には公知であるので具体的な説明を
省略する。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、この発明では、送信部と
受信部を、パルストランスを介して伝送路（回線）に接
続したため、直流的な絶縁を、簡易な構成で安価に実現
できる。そして、ＳＳ符号化したデータを伝送路上に流
すことにより、ベースバンド符号が、同一データがＮ回
連続した場合に反転符号を挿入する符号化方式（第１伝
送機能）のデータと比べ、伝送周波数帯域をほぼ同じに
するとともに、周波数帯域の狭いパルストランスでも対
応可能となる。よって、高速通信には第１伝送機能を用
いて行い、長距離伝送等（通信速度：伝送レートは遅
い）するためにはＳＳ符号に基づく第２伝送機能を用い
ることにより、有線でのマルチボーレート通信が実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る通信システムの好適な一実施の形
態を示す概略図である。

【図２】送信部の内部構造の一例を示す図である。

【図３】受信部の内部構造の一例を示す図である。

【図４】本形態で用いる符号化の説明をする図である。

【符号の説明】

１０ 送信部 １１ ４Ｂ１Ｃエンコーダ回路 １２ ＳＳ１１チップエンコーダ回路 ２０ 受信部 ２１ ４Ｂ１Ｃデコーダ回路 ２２ ＳＳ１１デコーダ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信部と受信部を、それぞれパルストラ
   ンスを介して伝送路に接続し、 前記送信部と前記受信部は、ベースバンド符号の同一デ
   ータが、Ｎ回連続した場合に反転符号を挿入する符号化
   をしたデータを送受信する第１伝送機能と、前記ベース
   バンド符号をＳＳ符号化したデータを送受信する第２伝
   送機能とを備え、 前記第１，第２伝送機能のいずれかを選択し、データ通
   信を行うようにしたことを特徴とする通信システム。