JP3347667B2 - マンチェスタ符号化データ復号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マンチェスタ符号
化されたデータ（以下「マンチェスタ符号化データ」と
いう。）を、ＮＲＺ（Non Return Zero）符号化データ
に復号するのに用いられる、マンチェスタ符号化データ
復号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２に、従来用いられるマンチェスタ符
号化データの復号化方法を示す。

【０００３】マンチェスタ符号は、２進数の“１”に、
そのビット周期を１周期とする矩形波パターン”10”を
割り当て、２進数の“０”に、前述の矩形波パターンと
は１８０°位相が異なる矩形波パターン”01”を割り当
てた符号である。

【０００４】従って、その反対に、マンチェスタ符号化
データから２進数のデータ（ＮＲＺ符号データ）を復号
化する場合には、マンチェスタ符号化データのビット周
期前半部又は後半部いずれか一方の情報を検出できれ
ば、そのデータが２進数の”１”を表すのか”０”を表
すのかを判定することができる。

【０００５】このため、従来装置の場合には、マンチェ
スタ符号化データの変化点から復号用クロックを再生す
ると、その位相をマンチェスタ符号化データの変化点に
同期させた後、マンチェスタ符号化データのビット周期
前半部又は後半部いずれか一方に対応するクロックタイ
ミングで、これらクロックタイミングに現れる情報を取
り出すことにより、復号データを求める手法が採られ
る。

【０００６】例えば、図２（Ｂ）の場合、すなわち、１
Ｍｂｐｓで伝送されるマンチェスタ符号のビット周期後
半部から復号データを得る場合、マンチェスタ符号化デ
ータに対し２倍の周波数（２ＭＨｚ）を有する再生クロ
ックを当該データに位相同期させた後、当該再生クロッ
クを構成する偶奇２種類のクロックタイミングのうち、
ビット周期後半部に対応するクロックタイミングを選択
し、当該選択されたクロックタイミングでマンチェスタ
符号化データをサンプリングし、復号データとする手法
が採られる。

【０００７】因みに、図２の場合、ビット周期後半部に
対応するクロックは、偶数番目のクロックであるので、
これをサンプリングクロックに選択する。この結果得ら
れるのが、復号データ１である（図２（Ｄ））。実際に
は、さらにこの復号データ１を極性反転することによ
り、最終的な復号データ２を得る（図２（Ｅ））。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、マンチェス
タ符号はその性質（ビット周期前半部と後半部とで値が
反転した極性となる）から、サンプリングクロックの選
択を誤ると、得られる復号データの極性が反転したもの
となってしまう。そこで、実際の回路では、再生クロッ
クの偶数番目と奇数番目とを正確に判断するための回路
が、別途必要となる。

【０００９】また、マンチェスタ符号化データが、
“１”の連続又は“０”の連続である場合、その部分に
現れる矩形波パターンの変化点だけからは再生クロック
の偶奇を決定できないため（この場合、変化点はビット
周期の中点位置だけでなく、ビット周期の境界位置にも
現れるため）、特別なビット列、例えば“１”と“０”
の繰り返しビット列に対応するパターンを、数ビット〜
十数ビットに亘りデータ中に予め付加しておかなければ
ならなかった。

【００１０】本発明は、以上の課題を考慮してなされた
もので、偶奇を決定するための特別なビット列や特別な
回路を用いなくても、マンチェスタ符号化データをＮＲ
Ｚ符号化データに復号化できる装置を提案することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明においては、入力データとして入力されるマ
ンチェスタ符号化データを、ＮＲＺ符号化データに復号
化するマンチェスタ符号化データ復号化装置において、
以下の手段を備えるようにする。

【００１２】すなわち、(a) 入力データからクロック成
分を抽出する第１のローパスフィルタと、(b) 第１のロ
ーパスフィルタから与えられるフィルタ出力を入力し、
当該フィルタ出力の信号波形より変化点を抽出する変化
点抽出手段と、(c) 変化点抽出手段において抽出された
変化点の位相に、入力データと同レートで与えられるク
ロック信号の位相を同期させ、再生クロック信号とする
クロック再生手段と、(d) 入力データからデータ成分を
抽出する第２のローパスフィルタと、(e) 第２のローパ
スフィルタから与えられるフィルタ出力と所定のしきい
値との比較結果を、２値レベルの信号として出力する符
号化手段と、(f) 再生クロック信号を用いて取り込んだ
２値レベルの信号を、入力データに対応するＮＲＺ符号
化データとして出力する復号化手段とを備えるようにす
る。

【００１３】ここで、第１のローパスフィルタのフィル
タ出力は、クロック成分を積分した波形となるため、そ
の変化点は、マンチェスタ符号の極性が反転する１／２
タイムスロット近辺に現れる。一方、第２のローパスフ
ィルタのフィルタ出力は、データ成分を積分した波形と
なるため、タイムスロット前半部分の情報が、マンチェ
スタ符号の極性が反転する１／２タイムスロット近辺
で、積分波形の極大値又は極小値として現れる。

【００１４】従って、再生クロック信号により、当該タ
イミングにおける第２のローパスフィルタのフィルタ出
力と所定のしきい値との比較結果である２値レベルの信
号を取り込めば、対応するタイムスロットの前半部分の
情報を取り込み値に反映でき、ＮＲＺ符号化データに復
号化できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】（Ａ）実施形態例 以下、本発明に係るマンチェスタ符号化データ復号化装
置の一実施形態例を、図面を用いて説明する。

【００１６】（Ａ−１）全体構成 図１に、実施形態に係るマンチェスタ符号化データ復号
化装置の全体構成を示す。なお、図１は、当該装置の全
体構成を機能的に表したものである。

【００１７】図１に示すように、このマンチェスタ符号
化データ復号化装置１０は、移動平均部１１と、変化点
抽出部１２と、クロック再生部１３と、復号部１４とを
備えてなる。

【００１８】移動平均部１１は、入力データＤＥＭＯか
ら２種類の移動平均を計算し出力する回路である。移動
平均部１１は、それぞれ一種のローパスフィルタとして
機能する２つの移動平均回路１１ａ及びｂからなる。こ
のうち、移動平均回路１１ａが、クロック成分抽出用と
して機能する回路であり、移動平均回路１１ｂが、デー
タ成分抽出用として機能する回路である。なお、各回路
とも、固有の通過帯域以外の周波数成分を取り除き、出
力成分をディジタル数値化して出力するようになってい
る。ここで、通過帯域を定めるカットオフ周波数は、そ
の出力波形が三角波となるように、取り出し対象とする
周波数帯域のやや低めの値に定めている。

【００１９】変化点抽出部１２は、クロック成分抽出用
の移動平均回路１１ａにおいて抽出されたクロック成分
波形（”０”と”１”の繰り返しビット列に現れる出力
波形）の変化点を抽出し、変化点抽出信号ＤＩＳとして
出力する手段である。なお、この変化点は、ひずみがな
い場合、マンチェスタ符号のビット周期の中点位置に現
れる。

【００２０】クロック再生部１３は、内部再生クロック
を変化点抽出信号に位相同期させる手段であり、ＰＬＬ
回路で構成されている。なお、再生されたクロックは、
変化点同期内部クロックＲＸＣとして出力される。

【００２１】復号部１４は、変化点同期内部クロックＲ
ＸＣで、移動平均回路１１ｂの出力ＯＲout を所定のク
ロックタイミングで取り込むことにより、復号データＲ
ＸＤを得る手段である。これは、出力ＯＲout には、入
力データの位相を１／４周期ずらした情報が現れるため
（詳細については後述する）、ビット周期の中点位置と
同期関係にある変化点同期内部クロックＲＸＣで取り込
めば、ビット周期前半の情報を取り出せることによる。

【００２２】（Ａ−２）各部の構成 続いて、当該マンチェスタ符号化データ復号化装置を構
成する各部の構成を詳細に説明する。

【００２３】（ａ）移動平均部１１の構成 移動平均部１１は、図１に示すように、クロック成分抽
出用の移動平均回路１１ａと、データ成分抽出用の移動
平均回路１１ｂの２つで構成されている。ここで、図３
は前者の内部構成を示し、図４は後者の内部構成を示し
ている。

【００２４】（ａ−１）移動平均回路１１ａ まず、移動平均回路１１ａの内部構成を、図３を用いて
説明する。移動平均回路１１ａは、シフトレジスタ１１
ａ１と、排他的論理和回路（ＥＸ−ＯＲ）１１ａ２と、
アップダウンカウンタ１１ａ３とからなる。

【００２５】図３の場合、シフトレジスタ１１ａ１とし
て６５段のものを用いているが、これは、シフトレジス
タ１１ａ１の１段目から出力されるレジスタ値と、最終
段から出力されるレジスタ値との間に１ビット周期分の
位相差を設け、その間の移動平均を求めるためである。

【００２６】例えば、図３は、入力データの伝送速度を
１Ｍｂｐｓ、メインクロックＭＣＬＫを６４ＭＨｚとす
る場合の例であるが、そのビット周期は、メインクロッ
ク数に換算すると「６４」となるので、「６５」という
値が用いられている。このように、シフトレジスタ１１
ａ１の段数は、適用するシステムに応じて異なるものと
なる。

【００２７】排他的論理和回路（ＥＸ−ＯＲ）１１ａ２
は、シフトレジスタ１１ａ１の１段目のレジスタ値と６
５段目のレジスタ値とを入力し、すなわち、受信したマ
ンチェスタ符号化データの１周期前の値と現在の値を入
力し、排他的論理和を求める回路である。

【００２８】このように、１周期前の値と現在の値との
排他的論理和を求めるのは、マンチェスタ符号の特性か
ら、入力データが同じ値の連続か（すなわち、”１”又
は”０”の連続か）、それともクロック成分か（すなわ
ち、”１”と”０”が交互に現れるか）によって、１周
期前の値と現在の値との間に一定の関係が現れるからで
ある。

【００２９】すなわち、”１”又は”０”が連続する場
合には、同じビットパターンが連続することになるの
で、１周期前と現在の値とが同じ値となるのに対し、ク
ロック成分のように”１”と”０”が交互に現れるビッ
ト列では、１周期前と現在の値とが丁度逆極性の値とな
るからである。

【００３０】従って、排他的論理和回路（ＥＸ−ＯＲ）
１１ａ２は、排他的論理和として、クロック成分と同じ
パターンが現れている間”１”を出力し、その他の間”
０”を出力する。

【００３１】アップダウンカウンタ１１ａ３は、排他的
論理和回路（ＥＸ−ＯＲ）１１ａ２から与えられる出
力”１”をカウントし、８ビット（Ｑ0 〜7 ）のディジ
タル値に変換するカウンタである。

【００３２】なお、このアップダウンカウンタ１１ａ３
は、シフトレジスタ１１ａ１の１段目のレジスタ値が”
１”のときアップカウントし、”０”のときダウンカウ
ントする設定となっている。このため、マンチェスタ符
号化データの１／２ビットである矩形波パターンの組み
合わせで”00”又は”11”が繰り返されるクロック部分
で、そのカウント値は、ビット周期の２倍の周期を有す
る（すなわち、クロック周期と同じ周期を有する）下に
凸又は上に凸の三角波形状となる。

【００３３】これは、この移動平均回路１１ａは、カッ
トオフ周波数ｆｃ＝４３３ＫＨｚのローパスフィルタと
して動作することを表している。

【００３４】（ａ−２）移動平均回路１１ｂ 次に、移動平均回路１１ｂの内部構成を、図４を用いて
説明する。移動平均回路１１ｂは、シフトレジスタ１１
ｂ１と、排他的論理和回路（ＥＸ−ＯＲ）１１ｂ２と、
アップダウンカウンタ１１ｂ３と、論理和回路（ＯＲ）
１１ｂ４とからなる。

【００３５】図４の場合、シフトレジスタ１１ｂ１とし
て３３段のものを用いているが、これは、シフトレジス
タ１１ｂ１の１段目から出力されるレジスタ値と、最終
段から出力されるレジスタ値との間に半周期分の位相差
を設け、その間の移動平均を求めるためである。

【００３６】なお、この段数も、入力データの伝送速度
を１Ｍｂｐｓ、メインクロックＭＣＬＫを６４ＭＨｚと
する場合の例であるので、その段数は、移動平均回路１
１ａの場合と同様、適用するシステムに応じて異なるも
のとなる。

【００３７】排他的論理和回路（ＥＸ−ＯＲ）１１ｂ２
は、シフトレジスタ１１ｂ１の１段目のレジスタ値と３
３段目のレジスタ値とを入力し、すなわち、受信したマ
ンチェスタ符号化データの半周期前の値と現在の値を入
力し、排他的論理和を求める回路である。

【００３８】このように、半周期前の値と現在の値との
排他的論理和を求めるのは、マンチェスタ符号の特性か
ら、入力データが同じ値の連続か（すなわち、”１”又
は”０”の連続か）、それともクロック成分か（すなわ
ち、”１”と”０”が交互に現れるか）によって、半周
期前の値と現在の値との間に一定の関係が現れるからで
ある。

【００３９】すなわち、”１”又は”０”が連続する場
合には、常に半周期前のビットパターンが異なることに
なるのに対し、クロック成分のように”１”と”０”が
交互に現れるビット列では、半周期前と現在の値とで同
じ極性の値が現れるからである。

【００４０】従って、排他的論理和回路（ＥＸ−ＯＲ）
１１ｂ２は、排他的論理和として、矩形波パターンの組
み合わせで”11”又は”00”が現れる半周期の期間に”
０”を出力し、その他の期間に”１”を出力する。

【００４１】アップダウンカウンタ１１ｂ３は、排他的
論理和回路（ＥＸ−ＯＲ）１１ｂ２から与えられる出
力”１”をカウントし、８ビット（Ｑ0 〜7 ）のディジ
タル値に変換するカウンタである。

【００４２】なお、このアップダウンカウンタ１１ｂ３
の場合も、シフトレジスタ１１ｂ１の１段目のレジスタ
値が”１”のときアップカウントし、”０”のときダウ
ンカウントする設定となっている。このため、矩形波パ
ターンの組み合わせで”00”又は”11”が繰り返される
クロック部分を除き、そのカウント値は、ビット周期と
同じ周期で凸又は上に凸の三角波状となる（ビット周期
の前半と後半とでビット値が逆極性となるため）。

【００４３】これは、このアップダウンカウンタ１１ｂ
３までの回路は、カットオフ周波数ｆｃ＝８６６ＫＨｚ
のローパスフィルタとして動作することを表している。

【００４４】論理和回路（ＯＲ）１４ｂ４は、アップダ
ウンカウンタ１１ｂ３の出力である８ビットのディジタ
ル値（Ｑ0 〜7 ）のうち５ビット目と６ビット目に当た
るディジタル値ＱＤ4 とＱＤ5 の論理和を求める回路で
ある。

【００４５】このように、５ビット目及び６ビット目の
ディジタル値ＱＤ4及びＱＤ5 の論理和を求めるのは、
復号時に使用する変化点同期内部クロックＲＸＣのエッ
ジタイミング（後述するように、このタイミングは、ほ
ぼタイムスロットのほぼ中点位置となる）におけるこれ
らビットに、現タイムスロットにおけるデータの情報が
現れるからである。

【００４６】すなわち、現タイムスロットにおけるデー
タが”１”の場合、アップカウント動作により、当該タ
イムスロットの１／４周期以上が経過した時点における
カウント値は、前タイムスロットの値によらず「１６」
ｄ〜「３２」ｄ（ｄはデシマルの意味）の値となる（Ｑ
Ｄ4 又はＱＤ5 が「１」となる）のに対し、現タイムス
ロットにおけるデータが”０”の場合、ダウンカウント
動作により、当該タイムスロットの１／４周期以上が経
過した時点におけるカウント値は、前タイムスロットの
値によらず、「０」ｄ〜「１６」ｄの値となり（ＱＤ4
及びＱＤ5 の値が共に「０」となり）、これらビットの
値が分かれば、現タイムスロットにおけるデータ値の特
定が可能だからである。

【００４７】（ｂ）変化点抽出部１２の構成 変化点抽出部１２の構成を、図５に示す。変化点抽出部
１２は、クロス検出部１２ａと、カウンタ部１２ｂと、
補正部１２ｃとからなる。

【００４８】クロス検出部１２ａは、波形劣化によるカ
ウント値のずれや処理に要する時間を考慮して設けた手
段である。

【００４９】本来、検出の対象となる変化点は、１ビッ
ト周期に相当する「６４」カウントごと、ほぼタイムス
ロットの中点位置に現れるべきものあるが、実際上、そ
の値が出現するタイミングは、波形劣化の影響等により
ずれることがあり、また、変化点の抽出にある程度の時
間を要するため、当該タイミングの検出を待って処理を
開始したのでは、続く処理に遅れが生じるおそれがあ
る。

【００５０】このため、クロス検出回路１２ａは、その
ためのマージンを１／４周期（１６クロック）に定め、
移動平均回路１１ａから与えられるディジタル値（Ｑ0
〜7）の「４８」ｄ又は「１６」ｄを、変化点抽出確認
ポイントとして検出する構成を採る。なお、変化点抽出
確認ポイントの検出は、検出信号として、クロス検出回
路１２ａからカウンタ部１２ｂに与えられる。

【００５１】カウンタ部１２ｂは、変化点抽出確認ポイ
ントから１６カウント分をカウントし、１６カウント時
に変化点抽出信号ＤＩＳを出力する回路である。

【００５２】補正部１２ｃは、波形劣化等の影響により
移動平均回路１１ａの出力に現れるずれ量αを求め、そ
の分だけ、カウンタ部１２ｂのカウント値を補正する回
路である。ここで、ずれ量αは、本来の最大値に対する
ずれ量及び最小値に対するずれ量として求められる。

【００５３】（ｃ）クロック再生部１３の構成 クロック再生部１３は、デジタルＰＬＬ回路で構成され
ている。クロック再生部１３は、変化点抽出部１２の変
化点抽出信号ＤＩＳの位相と内部分周クロックの位相と
を比較し、その差分に相当する修正を行った結果を、変
化点同期内部クロックＲＸＣとして出力する。

【００５４】なお、この実施形態の場合、入力データの
伝送速度を１Ｍｂｐｓとしているので、この変化点同期
内部クロックＲＸＣのクロック周波数は１ＭＨｚで与え
られる。

【００５５】（ｄ）復号部１４の構成 復号部１４は、フリップフロップからなる。復号部１４
は、クロック再生部１３の出力である変化点同期内部ク
ロックＲＸＣのエッジタイミングで、移動平均回路１１
ｂの出力ＯＲout （ＱＤ5 とＱＤ4 の論理和）を取り込
んで保持し、マンチェスタ符号の復号データＲＸＤとす
る。

【００５６】（Ａ−３）復号動作 続いて、以上の各部を組み合わせて構成したマンチェス
タ符号化データ復号化装置による復号動作を、図６〜図
１０を用いて説明する。なお、図６は、データ復号タイ
ミングの全体的な概要を表している。

【００５７】（ａ）移動平均部１１ａ（クロック成分抽
出用）における動作 当該復号装置に入力された入力データは、まず、移動平
均部１１の移動平均回路１１ａ及び１１ｂのそれぞれに
入力される。

【００５８】クロック成分抽出用移動平均回路１１ａ
（図３）は、シフトレジスタ１１ａ１の１段目と６５段
目のレジスタ値を比較し、２つの値が異なる場合、アッ
プダウンカウンタ１１ａ３をアップカウント又はダウン
カウントする。このとき、アップダウンカウンタ１１ａ
３は、シフトレジスタ１１ａ１の１段目に保持されてい
るレジスタ値に応じてアップカウントとするか、ダウン
カウントとするかを決定する。

【００５９】この結果、アップダウンカウンタ１１ａ３
は、一定時間幅の”１”の数（本実施形態の場合、受信
したマンチェスタ符号化データの１周期分の”１”の
数）を順次カウントすることになり、そのカウント値
は、入力データの移動平均となる。すなわち、抽出の対
象とする周波数成分（”０”と”１”が交互に続くパタ
ーン）を除く、不要周波数成分（”０”連続又は”１”
連続）を除去できることになる。

【００６０】これを、図７を用いて説明する。なお、図
７は、入力データＤＥＭＯに、始めデータが無いとした
場合（”０”レベル）の例である。従って、入力データ
は、”０”レベルから始まるものとする。

【００６１】（ａ−１）入力データに”０”と”１”が
交互に続く場合 復号装置は、入力データ（マンチェスタ符号化データを
言う）として、”０”と”１”の交互に続くパターン
（このパターンをクロック成分と呼ぶ）が入力されてい
る場合（図７の”０”と”１”が交互に続くパターン参
照）、以下のような動作を行う。

【００６２】まず、最初の入力データが”０”の場合、
その区間の前半部（図７のａ−ｂ間）は、１周期前と値
が同じため、カウント動作は行われない。しかし、その
後半部（図７のｂ−ｃ間）での１段目のレジスタ値は１
周期前と異なる値をとり、しかもその値が”１”となる
ので、アップダウンカウンタ１１ａ３のカウント動作
は、「３２」ｄ（ｄはデシマル値の意）までのカウント
アップ動作となる。

【００６３】続く入力データは”１”である。ただし、
この場合も、その区間の前半部（図７のｃ−ｄ間）にお
ける１段目のレジスタ値は、やはり１周期前と値が異な
るものになるので、引き続き「３２」ｄ分のカウントア
ップ動作が継続され、時点ｄにおけるカウント値は「６
４」ｄとなる。一方、その区間の後半部（図７のｄ−ｅ
間）における１段目のレジスタ値は、１周期前と値が異
なるものの、当該値は”０”であり、カウント方向が切
り替わるので、「３２」ｄ分のカウントダウン動作とな
る。その結果、時点ｅにおけるカウント値は「３２」ｄ
となる。

【００６４】さらに続く入力データは”０”である。こ
の場合も、その区間の前半部（図７のｅ−ｆ間）におけ
る１段目のレジスタ値は１周期前と値が異なり、しかも
当該値が”０”で与えられるため、引き続き「３２」ｄ
分のダウンカウントが継続され、時点ｆにおけるカウン
ト値は「０」ｄとなる。一方、その区間の後半部（図７
のｆ−ｇ間）における１段目のレジスタ値は、入力デー
タの値が１周期前と異なるものの、当該値が”１”に切
り替わるので、カウント方向が切り替わり、今度は再び
「３２」ｄ分のアップカウントとなる。この結果、時点
ｇにおけるカウント値は、「３２」ｄとなる。

【００６５】このように、入力データが”０”と”１”
が交互に続くパターンである場合には、その移動平均
は、入力データ（マンチェスタ符号化データ）が”１”
のとき、その変化点で最大値「６４」ｄをとり、入力デ
ータが”０”のとき、その変化点で最小値「０」ｄ点を
とることになる。

【００６６】これは、言い換えると、入力データが”
０”→”１”に変わる点で（ｄ点：ＭＡＸ値）、アップ
ダウンカウンタ１１ａ３のカウント動作が、アップカウ
ントからダウンカウントに折り返えされ、”１”→”
０”に変わる点で（ｆ点：ＭＩＮ値）、ダウンカウント
からアップカウントに折り返えされることを示してお
り、折り返し点が、マンチェスタ符号化データの変化点
に一致することを意味している。

【００６７】ところで、この実施形態におけるマンチェ
スタ符号化データの１周期は、メインクロックＭＣＬＫ
の「６４」カウント分であった。このため、アップダウ
ンカウンタ１１ａ３の出力に現れる最大値は本来「６
４」ｄのはずであり、その最小値は本来「０」ｄのはず
である。

【００６８】しかし、実際には、入力データに波形劣化
やデューティ比のずれ（マンチェスタ符号化データの１
周期内の”１”と”０”の比が等しくない場合）があ
り、これに起因したカウント数の増減により、アップダ
ウンカウンタ１１ａ３に誤カウントが現れるおそれがあ
る（カウント数の上限値（ＭＡＸ値）及び下限値（ＭＩ
Ｎ値）を制限しない場合、アップダウンカウンタ１１ａ
３を繰り返すためにカウント数の増減が蓄積され、正し
いカウント数をカウントできなくなる）。

【００６９】そこで、かかる誤カウントをなくすため、
本実施形態に係るアップダウンカウンタ１１ａ３では、
「６４」ｄ以上のアップカウント及び「０」ｄ以下のダ
ウンカウントを抑制している。

【００７０】（ａ−２）入力データに”０”又は”１”
が続く場合 これに対し、復号装置は、入力データとして”０”又
は”１”の連続パターンが入力されている場合（図７
の”０”連続又は”１”連続のパターン参照）、以下の
ような動作を行う。

【００７１】まず、”０”が連続する場合の動作を、図
７のｈ〜ｎ間を例に説明する。この場合、最初の”０”
ビット区間の前半部（図７のｈ−ｉ間）は、データの変
り目である（“１”→”０”）。従って、この場合にお
ける１段目のレジスタ値は、１周期前と値が異なり、し
かも、当該値が「０」であるので、そのカウント動作
は、「３２」ｄのダウンカウントとなる。その結果、時
点ｉにおけるカウント値は「０」ｄとなる。

【００７２】これに対し、当該ビットの後半部（図７の
ｉ−ｊ間）は、１段目のレジスタ値が１周期前と異なる
のに加え、当該値が「１」であるので、そのカウント動
作は、「３２」ｄのアップカウントとなり、時点ｊにお
けるカウント値は「３２」ｄとなる。

【００７３】ただし、連続する”０”ビットの２ビット
目以降については、その前半部（図７のｊ−ｋ間）、後
半部（図７のｋ−ｌ間）、前半部（図７のｌ−ｍ間）及
び後半部（図７のｍ−ｎ間）の各区間で、１段目のレジ
スタ値が１周期前と同じ値となるため（”０”の連
続）、カウント動作は一時中断した状態となり、その間
のカウント値は、常に「３２」ｄのまま一定となる。

【００７４】次に、”１”が連続する場合の動作を、図
７のｎ〜ｔ間を例に説明する。

【００７５】この場合も、最初の”１”ビット区間の前
半部（図７のｎ−ｏ間）は、データの変わり目である
（“０”→“１”）。従って、この場合における１段目
のレジスタ値は、１周期前と値が異なり、しかも、当該
値が”１”であるので、アップダウンカウンタ１１ａ３
のカウント動作は、「３２」ｄから「６４」ｄまでのカ
ウントアップ動作となる。

【００７６】一方、その後半部（図７のｏ−ｐ間）にお
ける１段目のレジスタ値は、１周期前と値が異なるもの
の、当該値は”０”となり、カウント方向が切り替わる
ので、「３２」ｄ分のカウンタダウン動作となる。その
結果、時点ｐにおけるカウント値は「３２」ｄとなる。

【００７７】ただし、連続する”１”ビットの２ビット
目以降については、その前半部（図７のｐ−ｑ間）、後
半部（図７のｑ−ｒ間）、前半部（図７のｒ−ｓ間）及
び後半部（図７のｓ−ｔ間）の各区間で、１段目のレジ
スタ値が１周期前と同じ値となるため（“１”の連
続）、やはり、そのカウント動作は一時中断した状態と
なり、その間のカウント値は、常に「３２」ｄのまま一
定となる。

【００７８】このように、入力データが”０”又は”
１”の連続パターンである場合には、その移動平均は、
「３２」ｄで一定となり、”０”と”１”が交互に続く
パターンの場合に発生したような、変化点で折り返しを
持つといった特徴を持たないことが分かる。

【００７９】なおここでは、説明の都合上、“０”又は
“１”の連続パターンの最初のビットを、当該連続パタ
ーンに含めて説明したが、最初のビットが“０”の場
合、その１ビット前は”１”であり、そのビットパター
ンが”１０”となるので、また、最初のビットが“１”
の場合、その１ビット前は”０”であり、そのビットパ
ターンが”０１”となるので、これら最初のビットは、
実際上、”０”と”１”が交互に続く場合に含まれるも
のである。

【００８０】それでは、なぜ、当該ビットを連続パター
ンの説明に含めたかと言うと、それは、当該区間におけ
るカウント値が「３２」ｄの値をとる過程を説明するた
めである。言い換えると、この最初のビットは、データ
中に含まれるクロック成分の移動平均を求めると、折り
返し点が発生することを説明するために用いたもので、
図７のｏ点及びｕ点は、それぞれデータ中に含まれるク
ロック成分（“０１”及び”１０”）の検出（変化点で
折り返しを発生することが可能であること）を示してい
る。

【００８１】ところで、この場合も、実際の入力データ
には、波形劣化やデューティー比のずれがあり、そのた
めカウント値に増減が生じ得る。このため、”０”又
は”１”の連続パターンを移動平均した結果が「３２」
ｄに一致せず、その前後の値を採る場合もあり得ること
になるが、この値は、これ以降の処理において抽出対象
となる最大値「６４」ｄ及び最小値「０」ｄからそれぞ
れ「３２」ｄ分のマージンを有しているため、その変動
による影響はない。

【００８２】（ａ−３）まとめ 以上より、移動平均回路１１ａから出力される入力デー
タＤＥＭＯの移動平均結果には、入力データが”０”
と”１”が交互に現れる連続パターン（クロック成分）
のとき、マンチェスタ符号化データの変化点でカウント
値に折り返しが現れるのに対し、“０”又は”１”の連
続パターンのとき、折り返し点は現れず、その値は一定
値をとることが分かる。

【００８３】これは、移動平均回路１１ａが一種のロー
パスフィルタ回路であるという点から考えると、マンチ
ェスタ符号化データが１Ｍｂｐｓであるとき、入力デー
タを周波数成分で考え表現すると、”０”と”１”が交
互に現れる繰り返しパターン（クロック成分）は５００
ＫＨｚであると言え、“０”又は”１”の連続パターン
は１ＭＨｚであると言えることから、以下のように表現
できる。

【００８４】すなわち、移動平均回路１１ａのカットオ
フ周波数を、ｆｃ＝４３３ＫＨｚとすると、当該移動平
均回路１１ａの動作は、カットオフ周波数４３３ＫＨｚ
のローパスフィルタで入力波形を移動平均した結果、”
０”と”１”が交互に続くパターン（クロック成分）で
ある５００ＫＨｚの成分については三角波となり、三角
波の頂点がマンチェスタ符号データ内の変化点として現
れると言え、また、“０”又は”１”の連続パターンで
ある１ＭＨｚの成分については、ローパスフィルタによ
り除去され直流成分のみ出力されると言うことができ
る。

【００８５】よって、移動平均回路１１ａは、一種のロ
ーパスフィルタとして働き、入力波形の波形劣化に対応
するとともに、不要周波数成分を除去しクロック成分の
みを抽出できるのである。

【００８６】このことは、通常のマンチェスタ符号化デ
ータ復号化装置の場合、データの前にクロック再生用の
同期ビットを必要とするが（ビット長は、システムのプ
ロトコルにより異なる）、この移動平均回路１１ａを使
用すれば、同期ビットがなくてもデータ中よりクロック
成分を抽出することが可能であり、同期ビット無しでク
ロック再生を行うことが可能であるという効果に通じ
る。

【００８７】（ｂ）移動平均回路１１ｂ（データ成分抽
出用）における動作 続いて、上述の移動平均回路１１ａと並行して動作す
る、データ成分抽出用の移動平均回路１１ｂ（図４）の
動作を説明する。

【００８８】これを、図８を用いて説明する。

【００８９】移動平均回路１１ｂは、シフトレジスタ１
１ｂ１の１段目と３３段目のレジスタ値を比較し、２つ
の値が異なる場合、アップダウンカウンタ１１ｂ３をア
ップカウント又はダウンカウントする。

【００９０】このとき、アップダウンカウンタ１１ｂ３
は、シフトレジスタ１１ｂ１の１段目に保持されている
レジスタ値に応じてアップカウントとするか、ダウンカ
ウントとするかを決定する。

【００９１】この結果、アップダウンカウンタ１１ｂ３
は、マンチェスタ符号の半周期分の”１”の数を順次カ
ウントすることになり、そのカウント値は、入力データ
の移動平均となる。すなわち、抽出対象とする周波数成
分以外の不要周波数成分（波形劣化分）の除去が可能と
なる。

【００９２】これは、言い換えると、入力データである
マンチェスタ符号化データをＮＲＺ符号に復号するた
め、１Ｍｂｐｓのマンチェスタ符号を半周期ごと移動平
均し、入力波形の”０”成分及び”１”成分をカウント
することに相当する。

【００９３】なお、半周期（「３２」ｄカウント）後に
おける、アップダウンカウンタ１１ｂ３の最大値は本来
「３２」ｄのはずであり、その最小値は本来「０」ｄの
はずである。

【００９４】しかし、実際には、入力データに波形劣化
やデューティー比のずれ（マンチェスタ符号化データの
１周期内の”１”と”０”の比が等しくない場合）があ
るため、これに起因したカウント数の増減により、アッ
プダウンカウンタ１１ａ３に誤カウントが現れるおそれ
がある。

【００９５】そこで、かかる誤カウントをなくすため、
本実施形態に係るアップダウンカウンタ１１ｂ３では、
「３２」ｄ以上のアップカウント及び「０」ｄ以下のダ
ウンカウントを抑制している。このように、アップダウ
ンカウンタ１１ｂ３の出力ＱＤ0 〜ＱＤ5 は、その最大
値が「３２」ｄに定められている。

【００９６】従って、そのカウント値が、中点「１６」
ｄ以上であれば、当該半周期が“１”データであること
が分かり、中点未満の場合には“０”データであること
が分かる。なお、中点「１６」ｄは、「０１００００」
ｂとして与えられるので、アップダウンカウンタ１１ｂ
３の出力の５ビット目の値ＱＤ4 と、６ビット目の値Ｑ
Ｄ5 の論理和（ＯＲout ）を求めることが、現時点にお
けるカウント値が中点以上か否かを、要するに”１”デ
ータであるか、”０”データであるかを判別することに
なる。

【００９７】ところで、図８より、入力データが“０”
の時の移動平均の結果は、入力波形のマンチェスタ符号
化データの変化点ａで最小値「０」ｄをとり、その変化
点が”１”、”０”判定のための論理和（ＯＲout ）出
力の中心と一致する。これは、入力データが“１”の場
合も同様であり、マンチェスタ符号化データの変化点ｂ
で最大値「３２」ｄをとり、その変化点が”１”、”
０”判定のための論理和（ＯＲout ）出力の中心と一致
する。

【００９８】このことは、クロック再生部で内部再生ク
ロックを作る場合、入力波形のマンチェスタ符号化デー
タの変化点に同期したクロックを再生することで、移動
平均の出力ＯＲout の最も安定した点、言い換えると最
もマージンのある点で打ち抜き、復号化できることを意
味する。

【００９９】このため、本復号装置では、クロック再生
部１３において、変化点抽出部１２で抽出された変化点
抽出信号ＤＩＳに、内部クロックを同期させ、変化点同
期内部クロックＲＸＣとして出力させる構成を採ってい
る。

【０１００】（ｃ）変化点抽出部１２における動作 次に、変化点抽出部１２の動作を説明する。この変化点
抽出部１２は、入力データが”０”と”１”と交互に続
くパターンである（クロック成分を持つ）場合、そのア
ップダウンカウンタ１１ａ３の出力は折り返し点をもつ
という特徴を利用して、入力データであるマンチェスタ
符号化データの変化点抽出信号ＤＩＳを作り出すもので
ある。図９に変化点抽出部のタイミングを示す。

【０１０１】さて、前述したように、移動平均回路１１
ａの出力は、入力データにクロック成分が含まれている
場合（すなわち、“０１”又は”１０”の繰り返しパタ
ーンである場合）、入力データのパターンが“０１”の
時、最大値「６４」ｄで折り返し、入力データパターン
が“１０”の時、最小値「０」ｄで折り返すものであ
り、クロック成分を持たない場合、その中間値「３２」
ｄで一定するものである。

【０１０２】従って、変化点抽出部１２は、次のよう
に、波形劣化によるカウント値のずれに対するマージン
や抽出に要する処理時間を考慮したクロスポイント（各
マージン±１６カウント）を定め、変化点を抽出する構
成を採る。

【０１０３】図９の場合には、入力データが”０１”の
場合のクロスポイントとして、「３２」ｄと「６４」ｄ
の中間値である「４８」ｄ（Ａ点及びＣ点）を定め、入
力データが”１０”の場合におけるクロスポイントとし
て、「３２」ｄと「０」ｄの中間値である「１６」ｄ
（Ｂ点及びＤ点）を定める。

【０１０４】変化点抽出部１２は、このクロスポイント
（「４８」ｄをクロスするポイントを４８ＣＲＳ、「１
６」ｄをクロスするポイントを１６ＣＲＳとする）を検
出すると、そのポイントから１６カウント分、すなわち
９０°位相を遅延したポイントで変化点抽出信号ＤＩＳ
を立ち上げるよう動作する。

【０１０５】図９より、変化点抽出信号ＤＩＳは、入力
データ中にクロック成分を含む場合には出力されるが、
クロック成分を含まない場合には出力されないことが分
かる。

【０１０６】ただし、受信データの波形劣化等により、
クロスポイントのカウントずれが発生し得るため、変化
点抽出部１２の補正部１２ｃによってカウントした、移
動平均回路１１ａの出力の最大値及び最小値のずれ分
（±α）を、カウンタ部１２ｂのカウント数から（１６
±ａ）補正したものが、変化点抽出信号ＤＩＳとして出
力されるようになっている。

【０１０７】（ｄ）クロック再生部１３における動作 クロック再生部１３は、かかる変化点抽出信号ＤＩＳを
変化点抽出部１２から入力すると、当該変化点抽出信号
ＤＩＳとその再生クロックの位相とを比較し、位相差を
ある範囲内に修正した後、これら変化点同期内部クロッ
クＲＸＣとして出力する。

【０１０８】（ｅ）復号部１４における動作 復号部１４は、前述したように、移動平均回路１１ｂか
ら入力される論理和ＯＲout を、これをクロック再生部
１３から与えられる変化点同期内部クロックＲＸＣを使
用して打ち抜くよう動作する。この動作を表したのが、
図１０である。

【０１０９】図１０からも分かるように、論理和ＯＲou
t は入力データの変化点で最も安定した値をとるため、
入力データの変化点抽出信号ＤＩＳに同期した内部再生
クロックＲＸＣによる打ち抜くことで、マンチェスタ符
号化されたデータの正確な復号（ＲＸＤの出力）が可能
となる。

【０１１０】（Ａ−４）効果 以上説明したように、本実施形態によれば、復号装置の
入力段に移動平均部１１を設け、不要な信号成分を除き
必要な信号成分のみを取り出せるようにしたことによ
り、無線伝搬路のような劣悪な回線品質を使用したデー
タ伝送においても、入力波形の波形劣化に対応できる復
号装置を実現できる。

【０１１１】また、移動平均部１１の一部である移動平
均回路１１ａは、一種のローパスフィルタとして動作す
るので、データ中のクロック成分（０と１が交互に続く
パターン）のみを抽出し不要波成分を除去することがで
きる。

【０１１２】また、変化点抽出部１２には、入力データ
の波形劣化等による移動平均出力の最大値及び最小値の
カウントずれを補正する補正回路１２ｃを設けたことに
より、波形劣化等の影響を受け易い伝搬路を経由して受
信した受信信号の場合にも、マンチェスタ符号化データ
に含まれるクロック成分からその変化点を正確に抽出す
ることができる。

【０１１３】また、本実施形態に係る復号装置によれ
ば、入力データから変化点を抽出することで所定の復号
動作を実現でき、従来装置のような、入力データから抽
出されたクロックが偶数番目か奇数番目か（すなわち、
タイムスロットの前半部に対応するクロックか後半部に
対応するクロックか）を確定するための複雑な回路を無
くし得ることにより、簡単な回路構成の復号装置を得る
ことができる。

【０１１４】また、本実施形態に係る復号装置では、入
力データ中にクロック成分が含まれていれば、所望の復
号動作を実現できるため、すなわち、データ中に現れる
クロック成分のみを用いてもクロックの再生及びマンチ
ェスタ符号化データの復号が可能なため、従来装置のよ
うに、データの直前にクロック再生専用の同期ビットを
付ける必要を無くすことができる。

【０１１５】また、本実施形態では、再生クロックの周
波数が、入力データの周波数と同じで良く、従来装置の
ように、その２倍の周波数を必要としないので、再生ク
ロックの生成系で消費される消費電流を、従来に比して
小さく抑えることができる。

【０１１６】（Ｂ）他の実施形態 上述の実施形態においては、変化点抽出部１２に設ける
補正部１２ｃを、復号装置に必須の構成としたが、波形
劣化の影響を考慮しなくて済む良好な伝搬路を使用でき
る場合には、かかる補正部１２ｃを設けなくても良い。

【０１１７】上述の実施形態においては、変化点の抽出
に用いるクロスポイントを、最大値に対して３／４の値
と１／４の値にそれぞれ設定する場合について述べた
が、システムに求められる精度や処理能力等に応じて、
異なる値を採用しても良い。

【０１１８】上述の実施形態においては、データ抽出用
の移動平均回路１１ｂの出力段に論理和回路を設ける場
合について述べたが、本実施形態の場合、この出力は、
アップダウンカウンタ１１ｂ３のカウンタ値に現れるデ
ータ振幅が１／２より大きいか否か判別できれば良いた
め、他の手段にて構成されていても良い。例えば、比較
対象を振幅の１／２に設定した比較器としても良い。

【０１１９】上述の実施形態においては、入力データに
含まれるクロック成分及びデータ成分を、移動平均回路
１１ａ及びｂのそれぞれにおいて抽出する場合について
述べたが、他の構成のローパスフィルタを用いて抽出す
るようにしても良い。

【０１２０】上述の実施形態においては、一連の復号動
作を、ハードウェア的に実現する場合について述べた
が、ソフトウェア的な処理により実現する構成としても
良い。

【０１２１】

【効果の説明】上述のように、本発明に係るマンチェス
タ符号化データ復号化装置によれば、第１のローパスフ
ィルタから再生した再生クロック信号により、第２のロ
ーパスフィルタのフィルタ出力が所定のしきい値より大
きいか小さいかを与える２値レベルの信号を取り込むだ
けで、入力されたマンチェスタ符号化データに対応する
ＮＲＺ符号化データを得ることができることにより、従
来に比して装置構成が小型かつ簡易で済むマンチェスタ
符号化データ復号化装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】マンチェスタ符号化データ復号化装置の全体構
成を示すブロック図である。

【図２】従来の復号化原理を示すタイミングチャートで
ある。

【図３】クロック成分抽出用移動平均回路の構成例を示
すブロック図である。

【図４】データ成分抽出用移動平均回路の構成例を示す
ブロック図である。

【図５】変化点抽出部の構成例を示すブロック図であ
る。

【図６】装置全体としての復号動作を示す図である。

【図７】クロック成分抽出用移動平均回路の復号動作を
示す図である。

【図８】データ成分抽出用移動平均回路の復号動作を示
す図である。

【図９】変化点抽出部における変化点抽出動作を示す図
である。

【図１０】復号部における復号動作を示す図である。

【符号の説明】

１０…マンチェスタ符号化データ復号化装置、１１…移
動平均部、１１ａ、１１ｂ…移動平均回路、１１ａ１、
１１ｂ１…シフトレジスタ、１１ａ２、１１ｂ２…排他
的論理和回路（ＥＸ−ＯＲ）、１１ａ３、１１ｂ３…ア
ップダウンカウンタ、１１ｂ４…論理和回路（ＯＲ）、
１２…変化点抽出部、１２ａ…クロス検出部、１２ｂ…
カウンタ部、１２ｃ…補正部、１３…クロック再生部、
１４…復号部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−79762（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−270710（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−18345（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−204686（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−105728（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−126340（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−217734（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−58443（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03M 5/12 H04L 25/49

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力データとして入力されたマンチェス
   タ符号化データを、ＮＲＺ符号化データに復号化するマ
   ンチェスタ符号化データ復号化装置において、 入力データからクロック成分を抽出する第１のローパス
   フィルタと、 上記第１のローパスフィルタから与えられるフィルタ出
   力を入力し、当該フィルタ出力の信号波形より変化点を
   抽出する変化点抽出手段と、 上記変化点抽出手段において抽出された変化点の位相
   に、上記入力データと同レートで与えられるクロック信
   号の位相を同期させ、再生クロック信号とするクロック
   再生手段と、 上記入力データからデータ成分を抽出する第２のローパ
   スフィルタと、 上記第２のローパスフィルタから与えられるフィルタ出
   力と所定のしきい値との比較結果を、２値レベルの信号
   として出力する符号化手段と、 上記再生クロック信号を用いて取り込んだ上記２値レベ
   ルの信号を、上記入力データに対応するＮＲＺ符号化デ
   ータとして出力する復号化手段とを備えることを特徴と
   するマンチェスタ符号化データ復号化装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のマンチェスタ符号化デ
   ータ復号化装置において、 上記第１のローパスフィルタは、入力データの１タイム
   スロットに亘る移動平均を求める移動平均回路で構成さ
   れ、 上記第２のローパスフィルタは、入力データの１／２タ
   イムスロット周期に亘る移動平均を求める移動平均回路
   で構成されることを特徴とするマンチェスタ符号化デー
   タ復号化装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のマンチェスタ符
   号化データ復号化装置において、 上記変化点抽出手段は、上記第１のローパスフィルタか
   ら入力されるフィルタ出力のひずみを補正する補正手段
   をさらに備える、ことを特徴とするマンチェスタ符号化
   データ復号化装置。