JP3153084B2 - パルス変調方法 - Google Patents
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- H04L25/493—Transmitting circuits; Receiving circuits using code conversion at the transmitter; using predistortion; using insertion of idle bits for obtaining a desired frequency spectrum; using three or more amplitude levels ; Baseband coding techniques specific to data transmission systems by transition coding, i.e. the time-position or direction of a transition being encoded before transmission
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Description
をパルス変調するパルス変調方法に関し、特にIRモジ
ュール、リモートコントロール送受信機などの赤外線通
信装置において使用されるパルス変調方法に関する。
ートコントロール装置においては、パルス位相変調(P
PM)方式が用いられている。
(a)は、それぞれ8ビットデータで構成されるIDコ
ードとデータコードで、IDコードは、被制御機器の属
性により定められ他の機器との誤動作を防止するもの
で、データコードは、被制御機器を制御する制御データ
をコード化したものである。
ってパルス休止間隔Trが定められ、図7(b)に示す
ようなコード変調信号にPPM変調される。すなわち、
図8のように各ビットデータが「0」のときには、パル
ス幅tのパルス信号を発生させた後、パルス休止間隔T
rがパルス幅tと同じ間隔に設定され、ビットデータが
「1」のときには、パルス幅tのパルス信号を発生させ
た後、パルス休止間隔Trが2tの間隔に設定される。
ス幅tのパルス信号とパルス休止間隔Trが3tからな
るヘッダー信号と、後に、パルス幅tのパルス信号とパ
ルス休止間隔Trが5tからなるエンド信号が加えら
れ、図7(b)のPPM変調信号となる。ヘッダー信号
は、受信回路側へ送信開始を伝え、その後に送られるコ
ード変調信号の復調を容易にするもので、エンド信号
は、コード変調信号の送信終了を受信回路側へ伝えるも
のである。
信、誤動作を防止するため、更に38KHZ程度のキャリ
ア変調波によって図7(c)のように二次変調され、被
制御機器に赤外線送信される。
する際には、MFM(Modified Freque
ncy Modulation)変調方式が採用されて
いる。
ように、ビットのデータが「1」のとき、ビットセルの
中央にデータパルス「D」を発生させ、ビットのデータ
に「0」が連続するとき、2つ目のビットセル以降の先
頭にクロックパルス「C」を発生させ、次いで、これら
のデータパルス「D」とクロックパルス「C」の位置で
信号を反転させ、図9(c)のMFM変調信号とするも
のである。
ルス変調した赤外線信号によって、制御コードを被制御
機器である受信機へ送信する送受信機100のブロック
図を示している。
ドレジスタ102から呼び出された制御コードは、ID
コードとともに出力コントロール回路103を経て、パ
ルス変調回路104に送られる。パルス変調回路104
でコードは、上述のようにPPM変調若しくはMFM変
調された後、更にキャリア周波数で二次変調され、この
二次変調信号によって赤外線送信用のLED105が駆
動制御される。
06は、この赤外線信号を受光し、光電変換し、受信信
号とする。受信信号は、増幅回路107で増幅され、リ
ミッタレベルシフト回路108、ピーク検波109、出
力波形整形回路110を経て、図7(b)又は、図9
(c)と近似した受信信号とし、デコード回路111に
より、この受信信号からビットデータからなるコードを
復調する。復調された制御データを含むコードは、上位
処理装置112に転送され、被制御機器の制御に使用さ
れる。
調が容易である反面、1ビットのデータ毎にパルス休止
間隔Trでそのデータを表すため、コード全体を送るた
めのフレーム送信期間TFが長くなり、伝送速度が遅く
なるという問題があった。
ば、2ビットデータ毎にパルス変調信号を生成するシリ
アル伝送方式が示されているが、等しい送信時間T内
で、各パルス変調信号のパルス幅を変えただけなので、
4N(Nは正の整数)ビットデータからなるコードで
は、送信期間が2NTの固定長でこの時間以下に短縮す
ることができない。
送信期間TFが短く、伝送速度が速いものの、1ビット
のデータのみで復調することができず、その直前のビッ
トのデータと比較しながら復調する必要があるため、受
信機側にもレジスタが必要となるとともに、復調のアル
ゴリズムが複雑となり、ソフトフエアで処理しようとす
ると高価な処理装置を使用しなければならないという問
題があった。
うに立ち上がり時間差T1と立ち下がり時間差T2が異な
り、比較器を介して波形整形した出力信号のパルス幅P
W´は、原信号のパルス幅PWと異なることとなり、パル
ス休止間隔Trとともにパルス幅PWをもとに復調を行う
MFM変調方式では、これが原因で復調エラーが発生し
やすいという問題があった。
外線通信距離が延びると送信パルス波形がくずれ、同様
にパルス幅PWが変化して復調エラーが発生するという
問題があった。
ス幅PWのパルス列で送信を行うので、LED105の
駆動により、バッテリーが消耗しやすく、リモートコン
トロール送信機など携帯用の機器には適さないものであ
った。
FM変調信号をもとに更にパルスの立ち上がりと立ち下
がりで、パルス波形を発生させて、図9(d)に示す疑
似MFM変調信号を作成する疑似MFM変調方式を発明
したが、この方式にあっても1ビットデータのみで復調
することができず、その直前のビットデータと比較しな
がら復調する必要があり、MFM変調方式と同様に受信
機側にレジスタが必要となり、又、復調のアルゴリズム
が複雑であるという問題があった。
になされたもので、2ビットデータ毎に変調を行ってフ
レーム送信期間TFを短くしながら、更に、全体の送信
期間を短縮させて伝送速度を上げ、しかも復調が容易な
パルス変調方法を提供することを目的とする。
点を解決するため、請求項1のパルス変調方法は、4N
(Nは正の整数)ビットデータからなるコードを、2ビ
ットデータで構成されるユニット毎に区切り、各ユニッ
ト毎に、所定間隔tのパルス信号を発生させた後、その
ユニットの2ビットデータの値に対応させて設定したパ
ルス休止間隔Trの間パルス信号を休止させたコード変
調信号を生成し、各ユニットのコード変調信号を連続さ
せるパルス変調方法であって、1tk、2tk、3t
k、4tk(圧縮定数kは、1以下の任意の数)の任意
の組み合わせを、2ビットデータの4通りの値に対応さ
せて、パルス休止間隔Trを設定し、4N(Nは正の整
数)ビットデータから生成するコード変調信号のパルス
休止間隔Trの総和が、少なくとも[5N+1]tk以
上の間隔である場合に、各ユニットのパルス休止間隔T
rを、各ユニットの2ビットデータの値を反転させた2
ビットデータに対応して設定されたパルス休止間隔Tr
へ置き換え、置き換えたパルス休止間隔Trを用いて、
全てのユニットからコード変調信号を生成し、連続させ
たコード変調信号に反転フラッグを付加したことを特徴
とする。
縮定数kを1未満の任意の数としたことを特徴とする。
なるコードを2ビットデータで構成されるユニット毎に
区切り、2ビットデータをデータ単位としてパルス位相
変調を行い、コード変調信号の復調は、パルス列の立ち
上がりからパルス間隔TUを検出し、2ビットデータ毎
に復調する。パルス変調したコード変調信号の送信期間
TCは、2ビット毎にパルスを形成するので短縮され
る。 更に、パルス変調したコード変調信号のパルス休止
間隔Trの総和が、少なくとも[5N+1]tk以上の
間隔である場合には、反転させたビットデータの値に対
応して設定されたパルス休止間隔Trを用いてコード変
調信号を生成するので、全体の送信期間Tcが更に短縮
される。ビットデータの反転情報は、コード変調信号に
付加される反転フラッグで判別でき、ビットデータを反
転させて変調した場合には、復調回路側で復調したビッ
トデータを反転させ、原信号を得る。
を、パルス信号のパルス幅以下となるので、更に、コー
ド変調信号の送信期間TCが短縮される。
の実施例に係るパルス変調方法を図1と図2で説明す
る。
調するコードのビット構成を示すものである。それぞれ
8ビットデータで構成されるIDコードとデータコード
のビットデータは、従来のPPM変調方式によるフレー
ム送信期間TFと比較するため、従来例で説明したデー
タと同じデータとしている。
ド、データコード、エンド信号については、従来例と同
一であるので、その説明を省略する。
コードで、後述するビットデータの反転情報を示すもの
である。
ータは、連続する2ビットデータ毎に8つのユニットに
区切られ、各ユニット毎にパルス変調が行われる。すな
わち、各ユニット毎に、パルス幅tのパルス信号を発生
させ、その後各ユニットの2ビットデータをデータ単位
として2ビットデータの値に応じてパルス休止間隔Tr
を設定し、図1(b)に示すコード変調信号とするもの
である。
すると、2ビットデータが(0,0)のときには、パル
ス幅tのパルス信号を発生させた後、パルス休止間隔T
rがパルス幅tと同じ間隔に設定され、(0,1)のと
きには、パルス幅tのパルス信号を発生させた後、パル
ス休止間隔Trが2tの間隔に設定され、(1,0)の
ときには、パルス幅tのパルス信号を発生させた後、パ
ルス休止間隔Trが3tの間隔に設定され、(1,1)
のときには、パルス幅tのパルス信号を発生させた後、
パルス休止間隔Trが4tの間隔に設定される。
も同様に、パルス幅tのパルス信号を発生させた後、パ
ルス休止間隔Trがパルス幅tと等しい間隔に設定さ
れ、フラッグ信号に変調される。
ス幅tのパルス信号とパルス休止間隔Trが3tからな
るヘッダー信号とフラッグ信号とが加えられ、後に、パ
ルス幅tのパルス信号とパルス休止間隔Trが5tから
なるエンド信号が加えられ、図1(b)の2ビットPP
M変調信号となる。
との混信、誤動作を防止するため、更に455KHZ程度
のキャリア変調波によって図1(c)のように二次変調
信号として、被制御機器に赤外線送信される。
を短縮し、高速伝送を可能とするために、従来のリモー
トコントロール送信機で用いられるパルス幅tを大幅に
短縮し、35usecとしている。
期間Tcは、全ての2ビットデータが(0,0)である
場合の16t(0.56msec)から全ての2ビット
データが(1,1)である場合の40t(1.4mse
c)の間で変化する。従って、2ビットPPM変調信号
全体のフレーム送信期間TFは、送信期間にヘッダー信
号(4t)、フラッグ信号(2t)及びエンド信号(6
t)を加え、28tから52tの間で変化する。
送信期間TFは、コードの16ビットのデータにより変
化するもので、8ユニット中に2ビットデータが(0,
0)若しくは(0,1)であるユニットが多く含まれて
いれば、短くなり、逆に(1,0)若しくは(1,1)
のユニットが多く含まれていれば長くなる。
期間Tcがあるしきい値Xを越えた場合に、16ビット
全てのデータを反転させて図2(a)のノーマルモード
に従ってパルス変調を行えば、送信期間Tc若しくはフ
レーム送信期間TFを短縮することができる。
説明する。
でパルス変調する場合の、各ユニットの2ビットデータ
の組み合わせとこの組み合わせによって定まるコード変
調信号の送信期間Tcを示している。
とパルス休止間隔Trの和であり、図のように2tから
5tまでのいずれかとなる。
下位2ビットデータの組み合わせからなり、コード変調
信号の送信期間Tcは、それぞれのユニットのパルス間
隔TUの和となる。
で4tであり、(1111)で10tとなる。図中左下
がりの斜線で示した組み合わせは、4ビットデータを反
転させると送信期間Tcが短縮される組み合わせで、右
下がりの斜線で示した組み合わせは、4ビットデータを
反転させても、送信期間Tcが変化しない組み合わせで
ある。つまり、4ビットデータの場合のしきい値Xは、
7tである。
いて、同様の組み合わせで示した図4で説明する。
データと下位4ビットデータとの組み合わせと考えれ
ば、それぞれの4ビットデータの送信期間T2Uは、図3
から明らかなように4tから10tまでのいずれかとな
る。送信期間Tcは、二つの4ビットデータの送信期間
T2Uの組み合わせであるから、図のように8tから20
tまで変化し、全てのビットのデータが「0」のとき8
tであり、全てのビットのデータが「1」のとき20t
である。
は、8ビットデータを反転させると送信期間Tcが短縮
される組み合わせで、右下がりの斜線で示した組み合わ
せは、8ビットデータを反転させても、送信期間Tcが
変化しない組み合わせである。
は、2tから5tまでのいずれかであるからその平均値
は、3.5tであり、4N(Nは正の整数)ビットデー
タは、2Nのユニットに分割されるので、4Nビットデ
ータをパルス変調した後の送信期間Tcの期待値は、
3.5t×2N=7Ntとなる。すなわち、この期待値
が4Nビットデータのしきい値Xの値となるが、4Nビ
ットデータには、2Ntのパルス間隔が含まれているの
で、しきい値Xが7Ntであるときのパルス休止間隔T
rの総和は、7Nt−2Ntの5Ntとなる。つまり、
4Nビットデータのパルス休止間隔Trの総和が、5N
tを越える場合には、2ビットデータの値を反転させ、
その反転させた値に対して設定されたパルス休止間隔T
rを用いて、コード変調信号を生成した方が全体の送信
期間Tcを短縮できることとなる。図のように8ビット
データでは、N=2からしきい値Xは14tで、パルス
休止間隔Trの総和が10tを越えた場合に2ビットデ
ータの値を反転させる。
合の本実施例について考慮すると、N=4からしきい値
Xは、28t、そのときのパルス休止間隔Trの総和は
20tである。
(パルス休止間隔Trの総和が20t又は21t)以上
である場合に、全ての16ビットデータを反転させると
送信期間Tcが短縮される。
ドからなる16ビットデータを図2(a)のノーマルモ
ードでパルス変調した場合の送信期間Tcは31tで、
しきい値28t(パルス休止間隔Trの総和が20t)
を越えているため、図1(d)に示すように反転フラッ
グを(0,0)から(0,1)として16ビットデータ
を全て反転させ、ノーマルモードでパルス変調すると送
信期間Tcが短縮される。
をノーマルモードでパルス変調した後、16ビットデー
タについては実際にビットのデータを反転せず、処理を
容易にするため直接図2(b)に示す反転モードでパル
ス変調を行っている。
モードでパルス変調した反転2ビットPPM変調信号を
示している。図において、反転モードでパルス変調した
送信期間Tcは25tであり、6tすなわち0.21m
sec送信期間Tcが短縮されたこととなる。
法は、前述の通り、変調コード信号の送信期間Tcがし
きい値Xを越えることがないので、送信期間Tcを短縮
でき、これによって、反転信号を加えたとしても全体の
フレーム送信期間TFを短縮することができる。
実施例のパルス変調方法の復調は、反転フラッグ信号の
パルス間隔TUを、図2(a)のノーマルモードで比較
してデコードした際、(0,0)であれば、変調コード
信号を図2(a)のノーマルモードで復調し、(0,
1)であれば、変調コード信号を図2(b)の反転モー
ドで復調する。
の送信期間Tcが、しきい値に等しい場合には、ノーマ
ルモード、反転モードのいずれでパルス変調してもよ
い。
2(b)の反転モードとし、反転モードを図2(a)の
ノーマルモードとしてもよく、更に、2ビットデータ
(0,0)、(0,1)、(1,0)、(1,1)とパ
ルス間隔1t、2t、3t、4tの組み合わせは、本実
施例に限らず、重複しなければいずれの異なる組み合わ
せであってもよい。
した本発明の更に異なる実施例を示している。
Trは、パルス信号のパルス幅tの整数倍としてパルス
変調を行ったが、本実施例においては、送信期間Tcを
更に短縮する為に、図5に示すようにパルス休止間隔T
rに等しい圧縮定数k=1/2を乗じて、圧縮パルス休
止間隔Trkとし、各ユニットのパルス間隔TUを短縮し
たものである。
2ビットデータが(0,0)のとき、圧縮パルス休止間
隔Trkは、0.5tに、(0,1)のとき1tに、
(1,0)のとき1.5tに、(1,1)のとき2tに
それぞれ設定される。
同一のビット構成とした図6(a)のコードを、図5
(a)のノーマルモードでパルス変調すると図6(b)
の2ビットPPM変調信号となる。この2ビットPPM
変調信号は、第1実施例と同様455KHZのキャリア変
調波で図6(c)のように二次変調信号として赤外線に
よって受信機側に送信される。
(b)のコード変調信号の送信期間Tcは、19.5t
となり、第一実施例での送信期間31tに比べ11.5
t短縮される。
パルス休止間隔Trkの総和がしきい値Yを越える場合
には、全てのビットのデータを反転させて、送信期間T
cを更に短縮する。
トデータに対応する圧縮パルス休止間隔Trkは、tk
から4tkまでのいずれかであり、その平均値は2.5
tkである。圧縮パルス休止間隔Trkの総和の期待値
は、4Nビットデータであれば、2N×2.5tk=5
Ntkである。すなわちこの期待値が、しきい値Yであ
り、コード変調信号の圧縮パルス休止間隔Trkの総和
が、[5N+1]tk以上の 間隔である場合には、コー
ド全ての2ビットデータの値を反転させ、その反転させ
た値に対して設定されたパルス休止間隔Trを用いて、
コード変調信号を生成した方が全体の送信期間Tcを短
縮できることとなる。本実施例では、N=4,圧縮定数
k=1/2であることからY=10tで、圧縮パルス休
止間隔Trkの総和が10.5t以上の場合に反転させ
る。
いて、コード変調信号の圧縮パルス休止間隔Trkの総
和は、11.5tであり、しきい値10tを越えるた
め、反転フラッグを(0,0)から(0,1)として、
16ビットデータを図5(b)の反転モードによってパ
ルス変調する。
した反転2ビットPPM変調信号を示している。
て、コード変調信号の送信期間Tcは、16.5tであ
り、図6(b)の2ビットPPM変調信号より更に3t
圧縮される。
は、前述の通り、圧縮パルス休止間隔Trkの総和がし
きい値Yを越えることがないので、送信期間Tcは、2
Nt+Y(16ビットデータで18t)を越えることが
なく、これによって、反転信号を加えたとしても全体の
フレーム送信期間TFを短縮することができる。
実施例のパルス変調方法の復調は、反転フラッグ信号の
パルス間隔TUを、図6(a)のノーマルモードで比較
してデコードした際、(0,0)であれば、変調コード
信号を図5(a)のノーマルモードで復調し、(0,
1)であれば、変調コード信号を図5(b)の反転モー
ドで復調する。
Trkの総和が、しきい値Yに等しい場合には、ノーマ
ルモード、反転モードのいずれでパルス変調してもよ
い。
5(b)の反転モードとし、反転モードを図5(a)の
ノーマルモードとしてもよく、更に、2ビットデータ
(0,0)、(0,1)、(1,0)、(1,1)とパ
ルス間隔0.5t、1t、1.5t、2tの組み合わせ
は、本実施例に限らず、重複しなければいずれの異なる
組み合わせであってもよい。
としたが、理論的には0から1までの任意の数値とする
ことができる。
明及び従来のパルス変調方法でパルス変調した場合のフ
レーム送信期間TFを比較したものである。表中、それ
ぞれのパルス変調方法のパルス信号のパルス幅tは、フ
レーム送信期間TFを比較するため、等しいものとして
いる。パルス幅は変復調が可能な限り短縮することがで
きるが、MFM変調方式においては、パルス信号の立ち
上がりと立ち下がりを検出する必要があるため、実際に
は他の方式のパルス幅tより長くする必要がある。
変調方法は、少なくともPPM変調方式より、フレーム
送信期間TFが短縮され、高速伝送が可能となることが
分かる。又、コード変調信号の他に2ビットの反転フラ
ッグ信号を設けても、なお全体のフレーム送信期間の短
縮効果があらわれている。
ットデータからなるコードを2ビットデータで構成され
るユニット毎に区切り、2ビットデータをデータ単位と
してパルス位相変調を行い、各ビットのデータ毎にパル
スを形成しないので、コード変調信号の送信期間TCを
短縮することができる。従って、フレーム送信期間TF
を短縮して変調信号を高速に伝送することができる。
2ビットデータの情報を含めているので、パルス信号毎
に2ビットデータを復調することができ、簡単な回路で
効率的な復調が可能となる。
に、2ビットデータの情報を含めているので、パルス信
号の立ち上がりだけを検出すればよく、長距離の伝送路
やノイズの多い伝送路において変調波を送信してパルス
波形がくずれても、確実に復調することができる。
ら復調する必要がないので、受信機側に複雑な復調のた
めのアルゴリズムやレジスタなどの素子を要しない。
含めていないので、パルス信号のパルス幅を可能な限り
短くして、伝送速度の高速化を可能とするとともに、送
信用のLEDによるバッテリーの消耗を減じることがで
きる。
kの総和が、[5N+1]tk以上の間隔である場合に
は、コード全てのビットデータを反転させるので、圧縮
したコード変調信号の送信期間Tcを更に短縮すること
ができる。
ビットデータに対応する全てのパルス休止間隔Trを等
しい圧縮定数で圧縮したので、各ユニットのパルス休止
間隔Trに2ビットの情報を担いつつ、全体のフレーム
送信期間TCが短縮される。
波形図である。
る。
る。
波形図である。
る。
図である。
波形図である。
を復調する受信機のブロック図である。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 4N(Nは正の整数)ビットデータから
なるコードを、2ビットデータで構成されるユニット毎
に区切り、 各ユニット毎に、所定間隔tのパルス信号を発生させた
後、そのユニットの2ビットデータの値に対応させて設
定したパルス休止間隔Trの間パルス信号を休止させた
コード変調信号を生成し、 各ユニットのコード変調信号を連続させるパルス変調方
法であって、 1tk、2tk、3tk、4tk(圧縮定数kは、1以
下の任意の数)の任意の組み合わせを、2ビットデータ
の4通りの値に対応させて、パルス休止間隔Trを設定
し、 4N(Nは正の整数)ビットデータから生成するコード
変調信号のパルス休止間隔Trの総和が、少なくとも
[5N+1]tk以上の間隔である場合に、 各ユニットのパルス休止間隔Trを、各ユニットの2ビ
ットデータの値を反転させた2ビットデータに対応して
設定されたパルス休止間隔Trへ置き換え、 置き換えたパルス休止間隔Trを用いて、全てのユニッ
トからコード変調信号を生成し、 連続させたコード変調信号に反転フラッグを付加したこ
とを特徴とするパルス変調方法。 - 【請求項2】 圧縮定数kを1未満の任意の数としたこ
とを特徴とする請求項1記載のパルス変調方法。
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
JP30417794A JP3153084B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | パルス変調方法 |
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Applications Claiming Priority (1)
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