JP2004080688A - 通信機器及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ビット落ちがない通信機器および通信方法を提供すること。
【解決手段】通信機器１００は、通信をスタートするスタート信号２１０を送信する。次に、通信する内容であるデータ２２０を送信した後、通信を終了するストップ信号２３１を送信する。ストップ信号２３１の送信後に、受信側の同期がずれてビット落ちを防ぐために、バランスデータ２３２を送信してから、次のデータの開始するスタートビット２３３を送信する。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は通信機器及び通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から画像等の大量なデータを電送する場合、データをグループ分けしてパケットとして受信の正誤を確認しながら通信を行う無線通信方法は存在していた。通常の無線電送では、単一の周波数を使いデータのみを送る手法が一般的である。２波以上を用いてデータとデータ同期のクロック波を電送する場合もあるが、無線電送は不確実性が高い為に２波を確実に受信する事に比べると、単一波の受信は比較的容易である。
【０００３】
図８は従来の無線装置における送信側と受信側のクロック速度とデータ形式の関係を示したものである。送信側は送信側クロック８１０が４クロックで、送信側データ８３０が１ビットを送信する。受信側は、受信側クロック８２０が４クロックで、受信側データ８４０が１ビットを受信する構成となっている。送受信側の何れもクロックの状態が１から０にトランジッションする時に、動作が起こる形式のロジックになっている。送信側も受信側も１から０へのトランジッションが同時に起こったとしての模式図になっている。電送パターンは「０１０１１０」の６ビットである。
【０００４】
図８の場合、送信クロック８１０が受信クロック８２０に比べて早い為に、送信側が最初のビットを送信し終わった時点で受信側のクロックの位置はＬＯＷであり、次の１から０へのトランジッションまで半サイクル以上ある。従って、受信側のデータ形状８４０を見ると、５クロックで１ビットのデータを取った事になっている。同様に「１１」のデータを受信した時に９クロックとなっていて、何れも１クロック多くなっている。この状態でクロックとデータビットを次の処理、例えばシリアル・パラレル変換等が行われた場合、本来４クロック１ビットであるのに５クロック１ビットとなると、変換時に正確に変換出来ないおそれがある。周波数変位が５ＰＰＭのクロック発信器を使用した場合、送信側と受信側の周波数偏差は１０万分の５の確率でしかないため、クロックが一周分異なるには２万クロック積算されないと起こらない事になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の通信機器は受信機が受信し、復調されたデータを中央処理装置が常に管理する方法が取られている。この方法では中央処理装置が常にデータの到来を見張っている必要があり、中央処理装置はデータ受信中にデータ補足以外の処理が行えない状態であった。画像等の大量なデータを一度に無線電送をする場合、中央処理装置には過度の負担がかかる。この問題は通称ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｒｅｃｅｉｖｅｒ　Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）と呼ばれる復調された信号をシリアル・パラレル変換する機能を持ち、１データセットが準備出来た時にデータレディーを中央処理装置に知らせる集積回路の採用に因って部分的に解決された。しかし、ＵＡＲＴも受信側のクロックで動作している為に、基本波の周波数変移によるビット落ちまたはビットの重複取りの課題は残っている。
【０００６】
単一波でデータのみ電送する際はデータ用のクロック信号が不在な為に非同期な信号となる。また、送信側と受信側に於けるクロック波の周期再現性はクロック用発信器の安定度によるが、例えば温度保証型の水晶発振器を例に取ると一般に市販されているものに付いて保証範囲が±５ＰＰＭ程度の水晶発振子が一般的である。従って、仮にクロック基本周波数は１ギガヘルツとすると変移は±５キロヘルツにもなる。従って、データの電送速度が１メガビット毎秒、つまり５００キロヘルツになると基本周波数変移は２％になる。この様な状態で仮に１メガビット毎秒のデータを受信した場合に基本周波数の違いからビットを取りこぼす現象、即ちビット落ちが発生する可能性がある。
【０００７】
クロック用基本波の周波数変移によるビット落ちまたはビットの重複取りは、ＵＡＲＴを使った場合に受信開始時から受信終了までの間に起こるデータが持つ本来のクロック周期と受信側のクロック周期の差が蓄積されて起こるものである。
【０００８】
そこで、受信するデータの中に受信開始をリセットする命令と受信側が受信開始フラッグをリセットして、再度同フラッグをセットする迄の時間を待つ為のバッファー命令を含んだデータ形式を用いる事とこの様な命令を含んだデータを受信して受信開始フラッグのリセットとセットを行う受信側のハードウエア及びソフトウエアを構築することが課題となる。
【０００９】
送信側のクロック周期と受信側のクロック周期を合わせる事は難しい。大きなデータを電送する場合に問題になるのは送信側と受信側のクロック収差によりデータズレを起こしたり、同じデータの２回読みと言った現象が起こる事である。この現象はデータが長くなる事で顕著に発生する。従って、この現象を防ぐには一回に送るデータ量を小さくする事で解決出来るが、反面多大な電送時間がかかるとの問題が起こる。
【００１０】
本発明ではデータ中にデータの受信の中止とリセットをする命令を定期的に挟む事で断続的な送信でクロックの相互収差によるデータズレや２回読みと言った問題を解決するものである。
【００１１】
【課題を解決しようとする手段】
本発明の通信機器は、受信をスタートするスタート信号と、通信する内容であるデータと、受信を終了するストップ信号を含む形式で構成された複数のデータ信号を有し、前記ストップ信号と前記スタート信号との間にビット落ちを防ぐためのバランスデータを送信あるいは受信するものである。
【００１２】
本発明の通信機器は、前記送信あるいは受信が非同期で行われる。
【００１３】
本発明の通信機器は、前記送信あるいは受信が同一の周波数で行われる。
【００１４】
本発明の通信方法は、次のデータを開始するためのスタート信号を送信する前に、受信側の通信機器の受信状態を停止させ、前記停止中に前記受信機側の通信機器と送信機側の通信機器との同期ズレを調整するためのバランスデータを送信する。
【００１５】
本発明の通信方法は、前記受信側の通信機器と前記送信側の通信機器とが非同期で通信される。
【００１６】
【発明の実施の態様】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本実施例で使用するハードウエアの構成を示す模式図である。
【００１７】
無線装置１００は空中線１５、空中線１５に信号を送受信するトランシーバ１０、トランシーバ１０の信号をパラレル信号とシリアル信号の変換を行うＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｒｅｃｅｉｖｅｒ　Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）１１、各種演算を行う中央処理装置１２、プログラムやデータを記憶する記憶装置１３と外部機器と接続するための外部インターフェース１４からなる。
【００１８】
トランシーバ１０は、同一モジュールで同一周波数の送信と受信が可能なモノリシック型を用いる。同一モジュールにすると無線装置１００を小型化することができるが、用途により別々のモジュールであってもよい。本実施例におけるモノリシック型のトランシーバ１０は、最大電送速度が１メガビット毎秒のトランシーバを使用する。ＵＡＲＴ１１は、送信時にはパラレル・シリアル変換、受信時にはシリアル・パラレル変換を行う。中央処理装置１２は、送信及び受信のデータの管理を行う。中央処理装置１２には、基本クロック周波数２００メガヘルツの３２ビットマイクロプロセッサを使用する。記憶装置１３には、３２メガビットのＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｏｒｏｎｏｕｓ　Ｄｙｎａｍｉｃ　ＲａｎｄｕｍＡｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）を使用し、外部インターフェース１４はＵＳＢ（Ｕｎｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）規格のインターフェースを使用した。
【００１９】
画像を転送する場合にデータ圧縮の技術を用いて圧縮したデータを送り、受け取った圧縮データを受信側で解凍し、記録保持装置に格納、表示装置に表示する事が一般的に行われている。例えば、ＸＧＡ（ｅＸｔｅｎｄｅｄ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ａｒｒａｙ）規格のデータは、ビットマップとしては無圧縮で約１２メガビットのデータ量を持つが、圧縮技術、例えばＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ　Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｅｘｐｅｒｔｓ　Ｇｒｏｕｐ）規格を用いれば、１６００キロビット程度に圧縮可能である。ＪＰＥＧ規格は個々の画像に依って圧縮率が異なる為に、一概に圧縮後の大きさを規定する事は難しいが、１０分の１〜１００分の１に圧縮する事が可能である。このデータを転送速度秒速１メガ・ビットの無線電送装置で送信した場合、１６００キロビットのデータはデータ部分だけの単純計算で送信時間が１．６秒掛かる。
【００２０】
実際にデータを転送する場合は、１バイト８ビットデータを１バイト１２ビットのデータに変換して送信する為、１６００キロビットのデータが２４００キロビットになる。従って、転送速度秒速１メガ・ビットの無線電送装置での電送時間は２．４秒となる。１バイト１２ビットとしてデータを電送する理由は２ビット以上同じロジックレベルが続くのを防ぎ、出来るだけバランスの取れたデータにする事で、データ部分の側波帯幅を狭めて受信機のビット検出を高める事を目的としている。
【００２１】
また、電送速度を高く取ると受信エラーを起こす確率が高くなる事が知られているが、秒速１メガビット以上の無線電送ではデータエラーの発生率を考慮すると一回の電送量は１２８バイトつまり　１，５３６ビット以下が好ましい。この条件を考慮に入れると、２４００キロビットのデータを無線電送する場合に、１５３６ビットに小分けしたパケットデータを１５６３回送る事になる。なお、１５３６回もパケットデータにデータ校正を加えながら行う事は非効率である。従って、大型のデータを電送する場合にはデータ校正の回数を考慮に入れて、ある程度の大きさにパケットを決めるのが効率的である。
【００２２】
図２に周波数偏差によるデータズレを補正するデータ形式を示す。このデータ形式２００はスタートバイト２１０に始まる。スタートバイト２１０は受信側の無線装置に送信の開始を示すバイト命令で、これを受けた受信側は受信フラグを立ててデータの受信を開始する。スタートバイト２１０の後に１２８バイトのデータ２２０、２４０、２６０、２８０と制御信号２３０、２５０、２７０が続く。
その後にストップバイト２９０が続く。ストップバイト２９０は、通信の終了を意味する。
【００２３】
また、データは圧縮されたデータ、例えば１２８バイトのデータを用いる。
各データ２２０、２４０、２６０の後に送信される制御信号２３０、２５０、２７０は、ストップビット２３１、２５１、２７１とバランスデータ２３２、２５２、２７２とスタートバイト２３３、２５３、２７３とからなる。ストップバイト２３３、２５３、２７３は受信側に受信を中止するバイト命令で、この信号を受けた中央処理装置が受信側の無線装置に受信の中止を指示し、受信状態がリセットされる。その後にバランスデータ２３２、２５２、２７２が続く。このバランスデータ２３２、２５２、２７２は中央処理装置１２が必要な処理を行う時間を稼ぐ目的で入れられている。次にスタートバイト２３３、２５３、２７３が続く。このスタートバイト２３３、２５３、２７３も最初のスタートバイト２１０と同様に受信側が受信を開始する。この時、一度リセットされた受信レディーのフラッグが新たに立つ。この時点で送信側と受信側の間の周波数差異が積算されて来たクロックタイミングの違いがリセットされる為に積算された周波数差異によって起こるビットズレが解消できる。
【００２４】
図３は本実施例で用いたスタートバイト、バランスデータ及びストップバイトを２進法で示した状態図である。これらの命令は１２ビットを使用している。
【００２５】
次に断続受信機能用符号とモノリシック型トランシーバ１０からＵＡＲＴ１１がその符号を受け取った時に出す受信レディーの信号のタイミングに付いて説明する。図４は、断続受信機能用データと受信レディー信号の関係を示したタイミングチャートである。
【００２６】
受信側はスタートバイト（図示なし）を受信すると、受信レディー４６０のフラッグが０から１に変化４６１する。受信信号４００は、データ４１０を受信する。受信側はストップバイト４２０を受信すると、中央処理装置１２が受信側の無線機に受信中止を命令する。受信レディー４６０のフラッグは１から０に変化４６２する。この時、バランスデータ４３０は受信されない。
【００２７】
次に受信側がスタートバイト４４０を受信すると、受信レディー４６０のフラッグがセットされ０から１に変化４６３する。再びデータ４５０を受信する。受信レディー４６０のフラッグが一度リセットされているので、前回受信レディーがセットされてから積算されたクロック収差がリセットされている結果となる。
【００２８】
次にデータビットレベルでの説明をする。図５は、断続受信機能用データ５１０と受信レディー信号５２０のビット上関係を示した模式図である。受信データ５１０がデータバイト５１１を受信している間は、受信レディー信号５２０は、イネーブル状態５２１である。ストップバイト５１２の最終ビットを受信すると、中央処理装置１２が直ぐに受信レディー５２０のフラッグをリセット５２２する。このとき、受信側のクロック信号５３０の立ち下がりと同期する。受信側の無線機は、次にスタートバイトが来るまでは、どんな信号が来ても受信レディー５２０のフラッグを立てない為、バランスデータ５１３がデータとして受信される事はない。
【００２９】
次に受信側がスタートバイト５１４を検知すると、受信側クロック信号５３０の立ち下がりと同期して、受信レディー５２０のフラッグが立つ５２３為、次のクロック周期からデータバイト５１５の取り込みが行われる。本実施例では、この作業をデータ１２８バイト毎に行う方法を取っている。
【００３０】
図６は通常使われるパケット形式にしてデータ形式を組み込んだデータ形式を示す。実際にデータを送信する場合は、パケット形式にして送る事が好ましいので、パケット形式にした場合について説明する。本実施例では１２８バイトのデータセット６３０を３個同一パケット６３１、６３２、６３３に収納して電送する場合を示している。パケット６００は、スタートバイト６１０を先頭にパケット番号、行き先、発送元、データ長、その他の命令コードを含んだ制御符号６２０が続く。圧縮データ６３０の部分は、１２８バイトのデータ６３１、６３２、６３３の後に、ストップバイト６３１ａ〜６３３ａ、バランスデータ６３１ｂ〜６３３ｂ、スタートバイト６３１ｃ〜６３３ｃの３命令が付いたデータセットが３個からなる。次に受信データの良否を判定する良否判定符号６４０、例えばＣＲＣ１６が付属する。最後にストップバイト６５０が来る。
【００３１】
次に、このパケット６００を電送する手順を示す。図７は、電送する手順を示したフローチャートである。送信側と受信側の通信機器がそれぞれハンドシェークする（工程３０１）。送信側の通信機器が良否判定符号を付加したパケット６００を作る（工程３０２）。送信側の通信機器が受信側の通信機器に対して、パケット６００を送信する（工程３０３）。受信側の通信機器は、受信したデータと良否符号判定６４０を比較する（工程３０４）。良でないと判断した場合（工程３０５）、送信側の通信機器にパケットを送信するように指示を出す（工程３０３）。一方、両であると判断した場合（工程３０５）、全てのデータが送信されたか否かを判断する（工程３０６）。全てのデータが送信されていない場合、カウンタの値を１つ増やし、パケットを作成する（工程３０２）。一方、全てのデータが送信されたと判断した場合（工程３０６）、送信は終了する。
【００３２】
この方法で電送した場合、クロックの相互収差に起因するデータエラーは発生しなかった。更にデータセット６３０の数を１２８セットに増やして、図７で示す方法で電送を行ってみたが、データエラーは発生しなかった。
【００３３】
【発明の効果】
受信開始時に受信側にセットされる受信開始のフラッグを短い周期でリセットし、再度受信開始のフラッグをセットし、受信データの本来のクロックと受信側のクロックを一時的に同期させ、蓄積された差をクリアする事によってビット落ちやビットの重複取りを防ぐ事が出来る。
【００３４】
非同期通信である無線電送を行う際に、受信側の受信機能を断続的に切り替える事で動作用クロックの相互収差が積算されて発生するデータズレや同一データの２回読みを軽減する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハードウエアの構成を示す模式図である。
【図２】断続受信機能用データ挿入データ形式である。
【図３】断続受信機能用データの種類を示す図である。
【図４】断続受信機能用データと受信レディー信号の関係を示す図である。
【図５】断続受信機能用データと受信レディー信号のビット上関係を示す図である。
【図６】パケットのデータ構成図である。
【図７】パケットの通信手順をしめすフローチャートである。
【図８】ビットズレ発生に関する模式図である。
【符号の説明】
１０　トランシーバ
１１　ＵＡＲＴ
１２　中央処理装置
１３　記憶装置
１４　外部インターフェース
１５　空中線
１００　無線装置

Claims (5)

1. 受信をスタートするスタート信号と、通信する内容であるデータと、受信を終了するストップ信号を含む形式で構成された複数のデータ信号を有し、
   前記ストップ信号と前記スタート信号との間にビット落ちを防ぐためのバランスデータを送信あるいは受信する通信機器。
2. 前記送信あるいは受信が非同期で行われる請求項１記載の通信機器。
3. 前記送信あるいは受信が同一の周波数で行われる請求項１又は２記載の通信機器。
4. 次のデータを開始するためのスタート信号を送信する前に、受信側の通信機器の受信状態を停止させ、前記停止中に前記受信機側の通信機器と送信機側の通信機器との同期ずれを調整するためのバランスデータを送信する通信方法。
5. 前記受信側の通信機器と前記送信側の通信機器とが非同期で通信される請求項５記載の通信方法。

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