JP2002353789A

JP2002353789A - パルス幅変調装置および復調装置並びにパルス幅変調方法および復調方法

Info

Publication number: JP2002353789A
Application number: JP2001159279A
Authority: JP
Inventors: Naoki Suhara; 直樹栖原
Original assignee: Aiwa Co Ltd
Current assignee: Sony Group Corp
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2002-12-06

Abstract

(57)【要約】【課題】データの伝送効率や記録効率を向上できるパ
ルス幅変調方式を得る。【解決手段】被変調信号をフーリエ変換して異なる複
数の周波数成分に分解する手段と、周波数成分の各々に
ついて周期を計測する周期検出手段と、各周波数成分に
ついて前記周期における被変調信号の最大レベルを計測
するピーク検出手段と、各周波数成分について、前記周
期及び最大レベルの何れか一方に対応する幅のパルスを
生成すると共に、該パルスとこれに続く次のパルスとの
間隔を前記周期及び最大レベルの他方に対応する大きさ
とするパルス信号を生成し、各周波数成分についてのパ
ルス信号を合成して出力するパルス生成手段とを備え
る。好ましくは、パルス生成手段に出力される周期をｎ
倍（ｎは周波数成分毎に異なる値）し、最大レベルをｍ
倍するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルス幅変調装置
および復調装置並びにパルス幅変調方法および復調方法
に係り、特に伝送効率を向上するための変復調技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】変調信号波によってパルス幅を変化させ
るパルス幅変調（ＰＷＭ；Pulse Width Modulation）
は、信号伝送やデータ格納等の技術分野において従来か
ら使用されている信号変調の一方式である。このＰＷＭ
は、図１に示すように、被変調信号であるアナログ信号
９０をのこぎり波９１と比較し、被変調信号の所定期間
毎のレベルに比例するパルス幅と、のこぎり波の周期に
等しい一定周期Ｔとを有するパルス信号９２を生成する
ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のＰＷ
Ｍ信号のパルス幅は被変調信号の所定期間毎のレベル値
を示すが、パルスとパルスの間は何も情報を示すもので
はなく、したがって従来のＰＷＭ信号はその分、無駄な
期間を含んでいる。このパルスとパルスとの間の無情報
期間は、特に被変調信号のレベルが小さくパルス幅が短
い場合には、より長いものとなり（周期Ｔが一定である
ため）、データを伝送したり格納したりする場合に従来
のＰＷＭ信号は必ずしも効率が良いものではない。

【０００４】近時、コンピュータの性能向上やネットワ
ークの発達に伴い、情報通信や記録媒体へのデータ格納
等の各場面において、扱われるデータ量は飛躍的に増大
する傾向にあり、データを伝送する伝送路やこれを格納
保存する記録媒体のより効率的（高速、高密度）な利用
が望まれている。

【０００５】そこで本発明の目的は、データの伝送効率
や記録効率をより一層向上することが出来る新たなパル
ス幅変調方式を得ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成して課題
を解決するため、本発明に係るパルス幅変調装置は、被
変調信号をフーリエ変換して異なる複数の周波数成分に
分解する手段と、該分解された複数の周波数成分の各々
について、周期を計測する周期検出手段と、前記各周波
数成分について、該周期検出手段により計測される前記
周期における前記被変調信号の最大レベルを計測するピ
ーク検出手段と、前記各周波数成分について、前記周期
検出手段による計測値と前記ピーク検出手段による計測
値とが入力され、前記周期および前記最大レベルのいず
れか一方に対応する幅のパルスを生成するとともに、該
パルスとこれに続く次のパルスとの間隔を前記周期およ
び前記最大レベルの他方に対応する大きさとするパルス
信号を生成し、前記各周波数成分についてのパルス信号
を合成して出力するパルス生成手段とを備える。

【０００７】また、かかる変調装置は、前記周期検出手
段により計測された周期をｎ倍（ｎは零以外の値で周波
数成分毎に異なる値）して前記パルス生成手段に出力す
る第１の乗算手段と、前記ピーク検出手段により計測さ
れた最大レベルをｍ倍（ｍは零以外の値）して前記パル
ス生成手段に出力する第２の乗算手段とをさらに備え、
前記パルス生成手段は、該ｎ倍された周期とｍ倍された
最大レベルとに基づいてパルスを生成する場合がある。
さらに、前記周期検出手段により計測された周期を予め
定められた閾値と比較する比較手段を備え、前記第１の
乗算手段は、該比較手段による前記周期と前記閾値との
比較結果に基づいて前記ｎの値を変更することがある。

【０００８】一方、本発明に係る復調装置は、入力パル
ス信号の各パルス幅を計測するパルス幅計測手段と、該
入力パルス信号の隣接するパルス間の間隔を計測するパ
ルス間計測手段と、該パルス幅計測手段およびパルス間
計測手段による計測値が入力され、同一パルス幅または
同一パルス間隔のパルス信号毎に、前記パルス幅および
パルス間隔に対応する周期および振幅のアナログ信号を
順次生成し出力するアナログ信号生成手段と、該アナロ
グ信号生成手段からのアナログ信号を波形合成する波形
合成手段とを備える。

【０００９】また、本発明に係るパルス幅変調方法は、
被変調信号をフーリエ変換して異なる複数の周波数成分
に分解する第１のステップと、該分解された複数の周波
数成分の各々について、被変調信号の周期を計測する第
２のステップと、前記各周波数成分毎に、計測された該
周期における前記被変調信号の最大レベルを計測する第
３のステップと、前記各周波数成分毎に、前記周期およ
び前記最大レベルに基づいてパルス信号を生成するステ
ップであって、前記周期および前記最大レベルの一方を
パルスの幅に対応させるとともに、前記周期および前記
最大レベルの他方を隣接するパルスとの間隔に対応さ
せ、前記各周波数成分についてのパルス信号を合成する
第４のステップとを備える。

【００１０】一方、本発明に係る復調方法は、入力パル
ス信号の各パルス幅を計測するステップと、該入力パル
ス信号の隣接するパルス間の間隔を計測するステップ
と、同一パルス幅または同一パルス間隔のパルス信号毎
に、該計測されたパルス幅およびパルス間隔に対応する
周期および振幅のアナログ信号を順次生成するステップ
と、該生成されたアナログ信号を波形合成するステップ
ととを含む。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は一面において、被変調信
号をフーリエ変換して得られる異なる複数の周波数成分
毎に生成されるＰＷＭ信号のパルス幅を被変調信号の所
定期間に対応（例えば比例、一致等。以下同様）した値
とし、パルスとパルスの間の幅を被変調信号の前記所定
期間毎のピーク値（最大レベル）に対応した値とする。
また、本発明の別の一面においては、被変調信号をフー
リエ変換して得られる異なる複数の周波数成分毎に生成
されるＰＷＭ信号のパルス幅を被変調信号の所定期間に
対応した値とし、パルスとパルスの間の幅を被変調信号
の前記所定期間毎のサンプリング値に対応した値とす
る。

【００１２】前記所定期間は、例えば被変調信号の一波
長期間、半波長期間、あるいは被変調信号が予め定めら
れた基準レベルに達した時点から次に当該基準レベルに
達する時点までの時間（区分時間）であり、また本発明
の別の面においては、一定の期間（サンプリング期間）
である。

【００１３】このように、本発明の変調処理では、パル
ス幅だけでなく、パルスとパルスとの間の期間も情報の
表示に利用することで、従来に較べＰＷＭ信号の伝送あ
るいは格納効率を向上させることが出来る。特に、パル
スとパルスの間の幅を従来のＰＷＭ信号より短く設定す
ることが出来るから、伝送データの高密度化が可能であ
る。

【００１４】ＰＷＭ信号のパルス幅およびパルス間の幅
と、被変調信号のピーク値（またはサンプリング値）お
よび所定期間との対応関係は、上記本発明の一面および
別の面におけるものと逆であっても構わない。すなわ
ち、ＰＷＭ信号のパルス幅を被変調信号の所定期間にお
けるピーク値（またはサンプリング値）に対応させ、パ
ルス間の幅を被変調信号の前記所定期間に対応させても
良い。

【００１５】また、各周波数成分について、計測された
周期をｎ倍（ｎは零以外の値で周波数成分毎に異なる
値）すると共に、計測された最大レベルをｍ倍（ｍは零
以外の値）し、該ｎ倍された周期とｍ倍された最大レベ
ルとに基づいてパルスを生成する。したがって、このよ
うに周期を周波数成分毎に異なるようにしているため、
生成されるパルス信号のパルス幅またはパルス間隔は周
波数成分毎に異なり、復調する際には容易にパルス信号
の周波数成分を識別することが可能となる。

【００１６】また、各周波数成分毎に、周期毎の最大レ
ベルが複数回以上連続して同一値となった場合には、２
回目以降の該同一値の最大レベルに対応するパルス幅ま
たはパルス間隔を省略するようにしているため、変調信
号の伝送効率や記録効率をより一層向上することが出来
る。

【００１７】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を
説明する。尚、以下の説明において、同様の機能を有す
る構成要素については同一符号を付しその重複説明を省
略する。

【００１８】図２は、本発明によるパルス幅変調装置の
一例を示すブロック図であり、上記のＰＷＭ信号の生成
処理をコンピュータ（例えばパーソナルコンピュータ
（パソコン））のソフトウェアによって行うものであ
る。図２の例では、ＰＷＭ信号変調装置としてのパソコ
ン５０は、入力端子１０および出力端子２０に接続され
た入出力（Ｉ／Ｏ）回路５２、ＣＰＵ５４およびメモリ
５６を有する。メモリ５６は、バッファメモリおよびＰ
ＷＭ信号の生成処理を行うためのソフトウェアを保持す
るＲＯＭ等を有している。

【００１９】図３Ａ〜図３Ｂは本実施例の動作を説明す
るための信号波形図である。これらの図を参照して本実
施例の動作を説明する。先ず、入力端子１０に入力され
た被変調信号（図３Ａ（ａ））をフーリエ変換により複
数の周波数成分に分解する。ここでは、例えば、２０Ｈ
ｚ、２００Ｈｚ、２ｋＨｚの周波数成分に分解する
（図３Ａ(ｂ)，（ｃ），（ｄ），（ｅ）参照）。尚、図
３Ａ（ｅ）は図３Ａ（ｄ）の２ｋＨｚの周波数成分のう
ちの時刻ｔ₀〜ｔ₁₂までを拡大して示したものである。

【００２０】このように分解された各周波数成分につい
て、振幅の変化点（信号の振幅値の変化量が負から正に
変化した時点）間の時間（ここでは周期と称する）Ｔ、
および変化点間（周期）Ｔにおける振幅のピーク値Ｌを
検出する。図３Ａ(ｂ)〜（ｅ）において、２０Ｈｚの周
波数成分についての周期はＴｃ、ピーク値はＬｃで示さ
れ、２００Ｈｚの周波数成分についての周期はＴｂ、ピ
ーク値はＬｂで示され、２ｋＨｚの周波数成分について
の周期はＴａ、ピーク値はＬａで示されている。

【００２１】次に、各周波数成分について、周期（時間
長）に比例した値を例えばハイレベル期間（パルス幅）
とし、周期内のピーク値に比例した値を例えばローレベ
ル期間（パルスとパルスの間の幅）とするようなＰＷＭ
データを生成する。ここでは、２０Ｈｚの周波数成分に
ついては、周期Ｔｃのｎ''倍(ｎ''は正の値)の値ｎ''Ｔ
ｃをパルス幅とし、ピーク値Ｌｃをｍ倍（ｍは正の値）
した値ｍＬｃをローレベル期間とし、２００Ｈｚの周波
数成分については、周期Ｔｂのｎ'倍(ｎ'は正の値)の値
ｎ'Ｔｂをパルス幅とし、ピーク値Ｌｂをｍ倍した値ｍ
Ｌｂをローレベル期間とし、２ｋＨｚの周波数成分につ
いては、周期Ｔａのｎ倍(ｎは正の値)の値ｎＴａをパル
ス幅とし、ピーク値Ｌａをｍ倍した値ｍＬａをローレベ
ル期間とする。

【００２２】尚、上記の例では各周波数成分について、
ピーク値Ｌを同一倍（すなわちｍ倍）した値ｍＬをロー
レベル期間としたが、各周波数成分毎に倍数を異なるよ
うにしても良い。また、周期をパルス幅、ピーク値をロ
ーレベル期間としたが、これとは逆に、ピーク値をパル
ス幅、周期をローレベル期間に対応させるものとしても
構わない。

【００２３】このように、例えば、２０Ｈｚの周波数成
分については、図３Ａ（ｂ）に示すように変化点は
ｔ₁₀、ｔ₁₁₀、…であり、周期Ｔｃ₁のピーク値はＬ
ｃ₁、周期Ｔｃ₂のピーク値はＬｃ₂である。したがっ
て、図３Ｂ（ｆ）に示すように、周期Ｔｃ₁（開始時刻
ｔ₁₀に対応）についてはハイレベル期間ｎ''Ｔｃ、ロー
レベル期間ｍＬｃ₁のパルス、周期Ｔｃ₂（開始時刻ｔ
₁₁₀に対応）についてはハイレベル期間ｎ''Ｔｃ、ロー
レベル期間ｍＬｃ₂のパルスを生成する。

【００２４】２００Ｈｚの周波数成分については、図３
Ａ（ｃ）に示すように変化点はｔ₅、ｔ₁₅、ｔ₂₅、
ｔ₃₅、…であり、周期Ｔｂ₁のピーク値はＬｂ₁、周期Ｔ
ｂ₂のピーク値はＬｂ₂、周期Ｔｂ₃のピーク値はＬｂ₃、
…である。したがって、図３Ｂ（ｇ）に示すように、周
期Ｔｂ₁（開始時刻ｔ₅に対応）については、ハイレベル
期間ｎ'Ｔｂ、ローレベル期間ｍＬｂ₁のパルス、周期Ｔ
ｂ₂（開始時刻ｔ₁₅に対応）についてはハイレベル期間
ｎ'Ｔｂ、ローレベル期間ｍＬｂ₂のパルス、周期Ｔｂ₃
（開始時刻ｔ₂₅に対応）についてはハイレベル期間ｎ'
Ｔｂ、ローレベル期間ｍＬｂ₃のパルスを生成する。

【００２５】ところで、図の例では、周期Ｔｂ₄（開始
時刻ｔ₃₅に対応）、Ｔｂ₅（開始時刻ｔ₄₅に対応）で
は、そのピーク値Ｌｂ₄、Ｌｂ₅がいずれもＬｂ₃に等し
い。そこで、周期Ｔｂ₄、Ｔｂ₅においてはローレベル期
間ｍＬｂ₄、ｍＬｂ₅を設けずにハイレベル期間を２倍の
ｎ'Ｔｂとし、次の周期Ｔｂ₆の前にリセット用のローレ
ベル期間を設ける。

【００２６】２ｋＨｚの周波数成分については、図３Ａ
（ｅ）に示すように変化点はｔ₀、ｔ₁、ｔ₂、ｔ₃、…で
あり、周期Ｔａ₁のピーク値はＬａ₁、周期Ｔａ₂のピー
ク値はＬａ₂、周期Ｔａ₃のピーク値はＬａ₃、…であ
る。したがって、図３Ｂ（ｈ）に示すように、周期Ｔａ
₁（開始時刻ｔ₀に対応）についてはハイレベル期間ｎＴ
ａ、ローレベル期間ｍＬａ₁のパルス、周期Ｔａ₂（開始
時刻ｔ₁に対応）についてはハイレベル期間ｎＴａ、ロ
ーレベル期間ｍＬａ₂のパルス、周期Ｔａ₃（開始時刻ｔ
₂に対応）についてはハイレベル期間ｎＴａ、ローレベ
ル期間ｍＬａ₃のパルス、…を生成する。図の例では、
周期Ｔｂ₄（開始時刻ｔ₃に対応）、Ｔｂ₅（開始時刻ｔ₄
に対応）では、そのピーク値Ｌａ₄、Ｌａ₅がいずれもＬ
ａ₃に等しい。そこで、周期Ｔａ₄、Ｔａ₅においてはロ
ーレベル期間ｍＬａ₄、ｍＬａ₅を設けずにハイレベル期
間を２倍のｎＴａ（＝２ｎＴａ）とし、次の周期Ｔａ₆
の前にリセット用のローレベル期間を設ける。尚、リセ
ット用のローレベル期間は極めて短い期間で良い。

【００２７】こうして、生成した各周波数成分のパルス
信号は、図３Ｂ（ｉ）に示すように、それらの周期の開
始時刻順に合成する。尚、同一の開始時刻となる周期が
複数の周波数成分に存在する場合には、周波数の高い周
波数成分順にパルスを生成するようにする。

【００２８】したがって、開始時刻ｔ₀〜ｔ₅までは２ｋ
Ｈｚの周波数成分の周期Ｔａ₁〜Ｔａ₅までのパルスを出
力し、次いで開始時刻ｔ₅における２００Ｈｚの周波数
成分の周期Ｔｂ₁のパルスを出力し、次いで開始時刻ｔ₅
〜ｔ₁₀までは２ｋＨｚの周波数成分の周期Ｔａ₅〜Ｔａ
₁₀までのパルスを出力し、次いで開始時刻ｔ₁₀における
２０Ｈｚの周波数成分の周期Ｔｃ₁のパルスを出力し、
次いで開始時刻ｔ₁₁からは２ｋＨｚの周波数成分の周期
Ｔａ₁₁からのパルスを出力する。尚、周期Ｔａ ₄、Ｔａ₅
のように同一のピーク値を示す複数倍のハイレベル期間
が存在する場合には、その終了を示すリセット用のロー
レベル期間の後に次の周波数成分を挿入する。

【００２９】尚、上記の説明は理解を容易にするために
各周波数成分のデジタルデータから各周波数成分毎のＰ
ＷＭ信号を生成し、それらを合成してＰＷＭ信号を生成
するようにしたが、本実施例における実際の処理は、各
周波数成分のデジタルデータを合成配列した後にそれに
対応するＰＷＭ信号を生成するようにし、合成前までは
デジタルデータによる処理を行うようにする。

【００３０】図６はパソコン５０のＣＰＵ５４による上
記の処理を説明する動作フローチャートである。先ず、
入出力回路５２は入力端子１０からの被変調信号を順次
デジタル値に変換し、メモリ５６内のバッファメモリに
ストアする（ステップ１００）。次に、バッファメモリ
から所定数のデジタルデータを読み出してフーリエ変換
を行い複数の周波数成分（すなわち、２ｋＨｚ,２００
Ｈｚ,２０Ｈｚ）に分解し、各周波数成分２ｋＨｚ,２０
０Ｈｚ,２０Ｈｚを同一メモリ内のディメンション（メ
モリ領域）Ａａ,Ａｂ,Ａｃにそれぞれストアする（ステ
ップ１０２）。ディメンションＡａ,Ａｂ，Ａｃ内の各
周波数成分について各変化点間のピーク値を求め、ディ
メンションＣａ,Ｃｂ,Ｃｃにそれぞれストアする（ステ
ップ１０４，１０６，１０８）。

【００３１】ここで、ステップ１０４，１０６，１０８
の各処理を図４および図７のフローチャートを参照して
説明する。図７のフローチャートはパソコン５０のＣＰ
Ｕ５４の動作フローチャートである。ステップ１０４，
１０６，１０８における処理は対象となる信号周波数成
分が異なるのみで同一処理であるので、ここではある周
波数成分の場合についてのみ説明する。

【００３２】図の例では、図４（ｂ）に示すように、時
刻ｔ₀からｔ₄₁までのデータＬｔ₀〜Ｌｔ₄₁をディメンシ
ョンＡにストアする。ディメンションＡ内の隣接するデ
ータＬｔ_x，Ｌｔ_x+1を順次比較して振幅の変化方向を検
出する。即ち、Ｌｔ_x＞Ｌｔ_x ₊₁であれば“−”、Ｌｔ_x
＜Ｌｔ_x+1であれば“＋”を同一メモリ内のディメンシ
ョンＢに書き込む（図４（ｃ）、ステップ２００）。

【００３３】ステップ２００でディメンションＢに書き
込んだデータが、マイナスからプラスに変化したかどう
か、すなわち被変調信号が立下りから立上りに変化した
かどうかチェックし、変化していなければステップ２０
８に進み、変化した場合には、ステップ２０４に進み、
今回の変化時点と前回の変化時点との間の時間（周期）
Ｔを求め、前回の変化点の時刻と共に、同一メモリ内の
ディメンションＣに書き込む（図４（ｄ））。すなわ
ち、図の例では、ステップ２０４において、Ｔ₁＝ｔ₂₁
−ｔ₅（またはＴ₂＝ｔ₄₁−ｔ₂₁）を前回の変化点の時刻
ｔ₅（またはｔ₂₁）と共に書き込む。

【００３４】次に、今回の変化時点と前回の変化時点と
の間の上記期間Ｔ内でのピーク値ＬをディメンションＡ
内のデータから求め、同一メモリ内のディメンションＣ
の同一期間Ｔに対応する領域に書き込む（ステップ２０
６）。すなわち、図の例では、期間Ｔ₁でのピーク値Ｌ₁
（＝Ｌｔ₁₀）（または期間Ｔ₂でのピーク値Ｌ₂（＝Ｌｔ
₃₀））を求めて同一期間Ｔ₁（または期間Ｔ₂）に対応す
る領域に書き込む（図４（ｄ））。

【００３５】ディメンションＡ内のデータについて上記
ステップ２００〜２０６までの処理を全て終了したかど
うか確認し（ステップ２０８）、未終了であればステッ
プ２００に戻り、上記ステップ２００〜２０６を繰り返
す。

【００３６】このように、各周波数成分２ｋＨｚ,２０
０Ｈｚ,２０Ｈｚについて、前回の変化時点ｔと、前回
の変化時点との間の時間（周期）Ｔと、周期Ｔ内でのピ
ーク値Ｌと各周期毎にディメンションＣａ,Ｃｂ,Ｃｃに
それぞれストアする（図５（ｃ），（ｂ），（ａ）参
照）。図５は被変調信号として図３Ａ（ａ）の信号波形
をフーリエ変換して得た複数の周波数成分（即ち、２ｋ
Ｈｚ，２００Ｈｚ，２０Ｈｚ）（図３Ａ（ｂ）〜
（ｅ））のデータ例である。こうして得た、各周波数成
分のディメンションＣａ，Ｃｂ，Ｃｃ内のデータは上記
した手順と同様にしてそれらの周期の開始時刻順に、図
５（ｄ）に示すように配列してディメンションＤにスト
アする（図３Ｂ（ｉ）参照）（ステップ１１０）。

【００３７】データをディメンションＤにストアする際
には、上記したように、２ｋＨｚ，２００Ｈｚ，２０Ｈ
ｚの周波数成分の周期Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃはそれぞれｎ
倍、ｎ' 倍、ｎ''倍されてｎＴａ，ｎ'Ｔｂ，ｎ''Ｔｃ
としてストアされ、また、２ｋＨｚ，２００Ｈｚ，２０
Ｈｚの周波数成分のピーク値Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃはそれぞ
れｍ倍されてｍＬａ，ｍＬｂ，ｍＬｃとしてストアされ
る。尚、ピーク値は周波数成分毎に異なる倍率としても
良い。

【００３８】次いで、ステップ１１２、１１４では、開
始時刻ｔの順に周期データｎＴ_xおよび対応するピーク
値データＬ_xを読み出してパルスを発生させる。すなわ
ち、ステップ１１２では、ディメンションＤ内の周期デ
ータｎＴ_x(ｎ'Ｔ_x，ｎ''Ｔ_x)を読み出し、ｎＴ_xに対応
する期間のハイレベルを出力するよう入出力回路５２に
指示する。ステップ１１４では、ディメンションＤから
周期データｎＴ_xに対応するピーク値データｍＬ_xを読み
出し、ｍＬ_xに対応する期間のローベルを出力するよう
入出力回路５２に指示する。すなわち、図５の例では、
先ず、開始時刻ｔ₀に対応する周期データｎＴａ、ピー
ク値データｍＬａ₁を読み出し、ハイレベル期間ｎＴ
ａ、ローレベル期間ｍＬａ₁のパルスを生成する（図３
Ｂ（ｉ）参照）。

【００３９】ステップ１１６では、ディメンションＤの
すべてのデータについて処理したかどうかチェックし、
未処理であればステップ１１２に戻り、処理済みであれ
ばステップ１０２に戻る。したがって、図の例では、開
始時刻ｔ₁に対応する周期データｎＴａ、ピーク値デー
タｍＬａ₂を読み出し、ハイレベル期間ｎＴａ、ローレ
ベル期間ｍＬａ₂のパルスを生成する。こうして、順
次、ディメンションＤのデータについてパルスの生成処
理が行われ、全てのデータについて処理が完了すると、
ステップ１００では、バッファメモリから、ディメンシ
ョンＡ内の最後の変化点の直前のデータ、すなわち時刻
ｔ₄₀から所定数のデジタルデータを読み出しディメンシ
ョンＡに上書きする。こうして、順次、ＰＷＭ信号の生
成が行われる。

【００４０】尚、上記の実施例においては、ｎ、ｎ'、
ｎ''およびｍ（ｎ，ｎ'，ｎ''，ｍはゼロ以外の正の
値）を共に１未満に設定すれば、従来のＰＷＭ信号より
伝送効率の良いＰＷＭ信号を生成することが出来る。ま
た、ｎ、ｎ'、ｎ''およびｍの少なくとも一つが１より
小さい値としても良い。

【００４１】次に、上記のようにして生成されたＰＷＭ
信号の復調処理をコンピュータソフトウェアによって行
う実施例について説明する。その場合の構成を図８に示
す。図８の例では、ＰＷＭ信号復調装置としてのパソコ
ン１５０は、入力端子３０に接続された入出力（Ｉ／
Ｏ）回路１５２、ＣＰＵ１５４およびメモリ１５６を有
する。メモリ１５６は、バッファメモリおよびＰＷＭ信
号の復調処理を行うためのソフトウェアを保持するＲＯ
Ｍ等を有している。入出力回路１５２の出力には２０Ｈ
ｚの正弦波発生部７０、２００Ｈｚの正弦波発生部７
２、２ｋＨｚの正弦波発生部７４が接続されており、こ
れら正弦波発生部７０，７２，７４からの出力正弦波は
波形合成部７６により合成され出力端子４０から被変調
信号（復調信号）として出力される。

【００４２】図９はパソコン１５０のＣＰＵ１５２およ
び正弦波発生部７０，７２，７４、波形合成部７６によ
る復調処理を説明するためのメモリの状態や信号波形等
を示す図であり、図１０はパソコン１５０のＣＰＵ１５
２の復調処理動作のフローチャートである。

【００４３】先ず、入出力回路１５２は入力端子３０か
らの変調信号（図９（ａ））を順次、一定周期（変調信
号の最小周期より短い周期）でサンプリングし、メモリ
１５６内のバッファメモリにストアする（ステップ２０
０）。次に、バッファメモリから所定数のサンプリング
値を同一メモリ内のディメンションＡにコピーする（ス
テップ２０２）（図９（ｂ））。図９（ａ）に示すよう
な変調信号の場合には、例えば、ハイレベル期間ｎＴａ
₁として３つのハイレベル“１，１，１”をサンプリン
グし、次のローレベル期間ｍＬａ₁として２つのローレ
ベル“０，０”をサンプリングし、これらをディメンシ
ョンＡにコピーしている（図９（ｂ））。

【００４４】次に、ディメンションＡ内の連続するハイ
レベル期間（ハイレベル数）を計数して期間ｎＴを得て
同一メモリ内のディメンションＢのある領域に書き込
み、更にディメンションＡ内の隣接するローレベル期間
（ローレベル数）を計数してピーク値ｍＬを得てディメ
ンションＢの同一領域に書き込む（ステップ２０４）。
図の例では、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、最初の
ハイレベル期間（ハイレベル数）の計数値ｎＴａ（２ｋ
Ｈｚの周波数成分の周期Ｔａ₁に対応）を得、次いでそ
の時のローレベル期間（ローレベル数）の計数値ｍＬａ
₁（周期Ｔａ₁のピーク値に対応）を得て、ディメンショ
ンＢの同一領域に書き込む。

【００４５】さらに、次のハイレベル期間（ハイレベル
数）の計数値ｎＴａ（２ｋＨｚの周波数成分の周期Ｔａ
₂に対応）を得、次いでその時のローレベル期間（ロー
レベル数）の計数値ｍＬａ₂（周期Ｔａ₂のピーク値に対
応）を得て、共にディメンションＢの隣りの領域に書き
込む。さらに、次のハイレベル期間（ハイレベル数）の
計数値ｎＴａ（２ｋＨｚの周波数成分の周期Ｔａ₃に対
応）を得、次いでその時のローレベル期間（ローレベル
数）の計数値ｍＬａ₃（周期Ｔａ₃のピーク値に対応）を
得て、共にディメンションＢのさらに隣りの領域に書き
込む。

【００４６】次のハイレベル期間（ハイレベル数）の計
数値は２ｎＴａであるため、これらは２ｋＨｚの周波数
成分の周期Ｔａ₄，Ｔａ₅でありピーク値は周期Ｔａ₃と
同じｍＬａ₃であると判断し、ディメンションＢのさら
に隣りの２つの各領域に計数値ｎＴａと計数値ｍＬａ₃
を書き込む。尚、これらのハイレベル期間の次のローレ
ベル期間はリセット用のローレベルであるので無視す
る。

【００４７】次に、ハイレベル期間（ハイレベル数）の
計数値ｎ'Ｔｂ（２００Ｈｚの周波数成分の周期Ｔｂ₁に
対応）を得、次いでその時のローレベル期間（ローレベ
ル数）の計数値ｍＬｂ₁（周期Ｔｂ₁のピーク値に対応）
を得て、ディメンションＢの次の領域に書き込む。

【００４８】同様にして、次に、ハイレベル期間の計数
値ｎＴａとローレベル期間の計数値ｍＬａ₆（２ｋＨｚ
の周波数成分の周期Ｔａ₆に対応）を得て隣接する領域
に書き込み、さらに、次のハイレベル期間の計数値ｎＴ
ａとローレベル期間の計数値ｍＬａ₇（２ｋＨｚの周波
数成分の周期Ｔａ₇に対応）を得て隣接する領域に書き
込む。次のハイレベル期間（ハイレベル数）の計数値は
３ｎＴａであるため、これらは２ｋＨｚの周波数成分の
周期Ｔａ₈，Ｔａ₉，Ｔａ₁₀でありピーク値は周期Ｔａ₇
と同じｍＬａ₇であると判断し、ディメンションＢのさ
らに隣りの３つの各領域に計数値ｎＴａと計数値ｍＬａ
₇を書き込む。尚、これらのハイレベル期間の次のロー
レベル期間はリセット用のローレベルであるので無視す
る。

【００４９】次に、ハイレベル期間（ハイレベル数）の
計数値ｎ''Ｔｃ（２０Ｈｚの周波数成分の周期Ｔｃ₁に
対応）を得、次いでその時のローレベル期間（ローレベ
ル数）の計数値ｍＬｃ₁（周期Ｔｃ₁のピーク値に対応）
を得て、ディメンションＢの次の領域に書き込む。この
ようにして、順次、ディメンションＡ内の連続するハイ
レベル期間（ハイレベル数）の計数値、ローレベル期間
（ローレベル数）の計数値を得てディメンションＢに書
き込んでいく。

【００５０】ディメンションＡ内のデータについて上記
ステップ２０４の処理を全て終了したかどうか確認し
（ステップ２０６）、未終了であればステップ２０４に
戻り、終了するとステップ２０８に進む。

【００５１】ステップ２０８では、ディメンションＢ内
の２ｋＨｚの周波数成分に対応するデータｎＴａに対し
てはｎで除算してＴａを求める共にデータｍＬａに対し
てはｍで除算してＬａを求め、同一メモリ内のディメン
ションＣの対応する領域に書き込む。同様に、ディメン
ションＢ内の２００Ｈｚの周波数成分に対応するデータ
ｎ'Ｔｂに対してはｎ'で除算してＴｂを求める共にデー
タｍＬｂに対してはｍで除算してＬｂを求め、同一メモ
リ内のディメンションＣの対応する領域に書き込む。ま
た、ディメンションＢ内の２０Ｈｚの周波数成分に対応
するデータｎ''Ｔｃに対してはｎ''で除算してＴｃを求
める共に、データｍＬｃに対してはｍで除算してＬｃを
求め、同一メモリ内のディメンションＣの対応する領域
に書き込む。次いで、ディメンションＢ内のデータにつ
いて上記ステップ２０８の処理を全て終了したかどうか
確認し（ステップ２１０）、未終了であればステップ２
０８に戻り、終了するとステップ２１２に進む。

【００５２】ステップ２１２では、ディメンションＣか
らデータＴ_x，Ｌ_xを読み出して、入出力回路１５２を介
して正弦波生成部７０，７２，７４の対応する１つに与
える。各正弦波発生部は、データＴ_x，Ｌ_xに従い、波長
Ｔ_x、最大振幅Ｌ_xの正弦波を発生するもので、具体的に
は、値Ｔ_xと値Ｌ_xとに従ってその回路時定数を制御する
ようにすれば良い。

【００５３】したがって、図９の例では、先ずディメン
ションＣから周期Ｔａ₁に対応する最初のデータＴａ，
Ｌａ₁を読み出して、入出力回路１５２を介して対応す
る正弦波生成部７４に与え、２ｋＨｚの正弦波を発生さ
せる。次いで、同様に、順次、周期Ｔａ₂からＴａ₅に対
応するデータＴa，Ｌａ₂〜Ｌａ₅を読み出して正弦波生
成部７４に与え、２ｋＨｚの４つの正弦波を連続的に発
生させる（図９（ｅ），（ｆ））。ここで、各周期Ｔａ
_x（ｘは、１，２，…）のデータＴａは同一の周期
（０．５ｍｓｅｃ）であり、したがって０．５ミリ秒毎
に２ｋＨｚの正弦波を連続的に発生させるもので、図９
（ｅ）に示すように時刻ｔ₀，ｔ₁，ｔ₂，ｔ₃，ｔ₄で発
生させる。

【００５４】次にディメンションＣから読み出すデータ
は、周期Ｔｂ₁に対応するデータＴｂ，Ｌｂ₁であり、し
たがってこれらのデータは、入出力回路１５２を介して
対応する正弦波生成部７２に与えられ、２００Ｈｚの正
弦波を発生させる。ここで、２００Ｈｚの正弦波を発生
させるタイミングは、周期Ｔａ₅に対応する２ｋＨｚの
５番目の正弦波が終了した時点ｔ₅、すなわち、ｔ₀から
２．５ミリ秒後である。

【００５５】次いで、同様に、順次、周期Ｔａ₆からＴ
ａ₁₀に対応するデータＴａ、Ｌａ₆〜Ｌａ₇を読み出して
正弦波生成部７４に与え、２ｋＨｚの５つの正弦波を連
続的に発生させる。ここで、これら２ｋＨｚの正弦波を
発生させるタイミングは、周期Ｔａ₅に対応する２ｋＨ
ｚの５番目の正弦波が終了した時点ｔ₅、すなわち、ｔ ₀
から２．５ミリ秒後である。

【００５６】次にディメンションＣから読み出すデータ
は、周期Ｔｃ₁に対応するデータＴｃ，Ｌｃ₁であり、し
たがって、これらデータは入出力回路１５２を介して対
応する正弦波生成部７０に与えられ、２０Ｈｚの正弦波
を発生させる。ここで、２０Ｈｚの正弦波を発生させる
タイミングは、周期Ｔａ₁₀に対応する２ｋＨｚの１０番
目の正弦波が終了した時点ｔ₁₀、すなわち、ｔ₀から５
ミリ秒後である。

【００５７】その後は、同様に、順次、周期Ｔａ₁₁，…
に対応するデータＴａ，Ｌａ₁₁，…を読み出して正弦波
生成部７４に与え、２ｋＨｚの１０番目の正弦波が終了
した時点ｔ₁₀から２ｋＨｚのこれらの正弦波を連続的に
発生させる。

【００５８】このようにして、順次ディメンションＣか
らデータを読み出して対応する正弦波生成部７４，７
２，７０に与えて各周波数（２０Ｈｚ，２００Ｈｚ，２
ｋＨｚ）の正弦波を図９（ｅ），（ｆ），（ｇ），
（ｈ）に示すように発生させる。したがって、正弦波生
成部７４，７２，７０からの出力信号は波形合成部７６
により合成され、図９（ｉ）に示す復調信号（被変調信
号）が生成され、出力端子４０から出力される。

【００５９】ステップ２１４では、ディメンションＣ内
のすべてのデータについてステップ２１２の処理を終了
したかどうかチェックし、未処理であればステップ２１
２に戻り、処理済みであればステップ２００に戻る。し
たがって、ステップ２００では、バッファメモリから、
ディメンションＡ内の最後のデータの次のサンプリング
値を読み出しディメンションＡに上書きする。こうし
て、被変調信号の生成が行われる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、デ
ータの伝送や記録においてその効率化を図ることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のパルス幅変調の原理を示す波形図であ
る。

【図２】本発明によるパルス幅変調装置の一例を示すブ
ロック図である。

【図３Ａ】図２に示す変調装置の動作を説明するための
波形図である。

【図３Ｂ】図２に示す変調装置の動作を説明するための
波形図である。

【図４】図２に示す変調装置の動作を説明する図であ
る。

【図５】図２に示す変調装置の動作を説明する図であ
る。

【図６】図２に示す変調装置の動作を示すフローチャー
トである。

【図７】図２に示す変調装置の動作を示すフローチャー
トである。

【図８】本発明による復調装置の一例を示すブロック図
である。

【図９】図８に示す復調装置の動作を説明するための波
形図である。

【図１０】図８に示す復調装置の動作を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１０，３０入力端子２０，４０出力端子５０パーソナルコンピュータ（パルス幅変調装置）５２，１５２入出力回路５４，１５４ＣＰＵ５６，１５６メモリ７０２０Ｈｚ正弦波発生部７２２００Ｈｚ正弦波発生部７４２ｋＨｚ正弦波発生部７６波形合成部１５０パーソナルコンピュータ（復調装置）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被変調信号をフーリエ変換して異なる複
数の周波数成分に分解する手段と、該分解された複数の周波数成分の各々について、周期を
計測する周期検出手段と、前記各周波数成分について、該周期検出手段により計測
される前記周期における前記被変調信号の最大レベルを
計測するピーク検出手段と、前記各周波数成分について、前記周期検出手段による計
測値と前記ピーク検出手段による計測値とが入力され、
前記周期および前記最大レベルのいずれか一方に対応す
る幅のパルスを生成するとともに、該パルスとこれに続
く次のパルスとの間隔を前記周期および前記最大レベル
の他方に対応する大きさとするパルス信号を生成し、前
記各周波数成分についてのパルス信号を合成して出力す
るパルス生成手段と、を備えるパルス幅変調装置。
【請求項２】前記周期検出手段により計測された周期
をｎ倍（ｎは零以外の値で周波数成分毎に異なる値）し
て前記パルス生成手段に出力する第１の乗算手段と、前記ピーク検出手段により計測された最大レベルをｍ倍
（ｍは零以外の値）して前記パルス生成手段に出力する
第２の乗算手段とをさらに備え、前記パルス生成手段は、該ｎ倍された周期とｍ倍された
最大レベルとに基づいてパルスを生成する請求項１に記
載のパルス幅変調装置。
【請求項３】前記周期検出手段により計測された周期
を予め定められた閾値と比較する比較手段をさらに備
え、前記第１の乗算手段は、該比較手段による前記周期と前
記閾値との比較結果に基づいて前記ｎの値を変更する請
求項２に記載のパルス幅変調装置。
【請求項４】前記パルス生成手段は、前記各周波数成
分毎に、周期毎の最大レベルが複数回以上連続して同一
値となった場合には、２回目以降の該同一値の最大レベ
ルに対応するパルス幅またはパルス間隔を省略するよう
にした請求項１に記載のパルス幅変調装置。
【請求項５】前記パルス生成手段は、前記各周波数成
分についてのパルス信号を発生時刻順に合成する請求項
１に記載のパルス幅変調装置。
【請求項６】入力パルス信号の各パルス幅を計測する
パルス幅計測手段と、該入力パルス信号の隣接するパルス間の間隔を計測する
パルス間計測手段と、該パルス幅計測手段およびパルス間計測手段による計測
値が入力され、同一パルス幅または同一パルス間隔のパ
ルス信号毎に、前記パルス幅およびパルス間隔に対応す
る周期および振幅のアナログ信号を順次生成し出力する
アナログ信号生成手段と、該アナログ信号生成手段からのアナログ信号を波形合成
する波形合成手段と、を備える復調装置。
【請求項７】被変調信号をフーリエ変換して異なる複
数の周波数成分に分解する第１のステップと、該分解された複数の周波数成分の各々について、被変調
信号の周期を計測する第２のステップと、前記各周波数成分毎に、計測された該周期における前記
被変調信号の最大レベルを計測する第３のステップと、前記各周波数成分毎に、前記周期および前記最大レベル
に基づいてパルス信号を生成するステップであって、前
記周期および前記最大レベルの一方をパルスの幅に対応
させるとともに、前記周期および前記最大レベルの他方
を隣接するパルスとの間隔に対応させ、前記各周波数成
分についてのパルス信号を合成する第４のステップと、を含むパルス幅変調方法。
【請求項８】前記第４のステップは、前記各周波数成
分毎に、前記計測された周期をｎ倍（ｎは零以外の値で
周波数成分毎に異なる値）し、前記計測された最大レベ
ルをｍ倍（ｍは零以外の値）し、該ｎ倍された周期とｍ
倍された最大レベルとに基づいてパルスを生成する請求
項７に記載のパルス幅変調方法。
【請求項９】前記第４のステップは、前記各周波数成
分毎に、周期毎の最大レベルが複数回以上連続して同一
値となった場合には、２回目以降の該同一値の最大レベ
ルに対応するパルス幅またはパルス間隔を省略するよう
にした請求項７に記載のパルス幅変調方法。
【請求項１０】前記第４のステップは、前記各周波数
成分についてのパルス信号を発生時刻順に合成する請求
項７に記載のパルス幅変調方法。
【請求項１１】入力パルス信号の各パルス幅を計測す
るステップと、該入力パルス信号の隣接するパルス間の間隔を計測する
ステップと、同一パルス幅または同一パルス間隔のパルス信号毎に、
該計測されたパルス幅およびパルス間隔に対応する周期
および振幅のアナログ信号を順次生成するステップと、該生成されたアナログ信号を波形合成するステップと、
を含む復調方法。