JP3589706B2 - 帯域拡散通信方式のデータ変復調装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は遠隔情報処理システムの変復調装置に関するもので、例えば、加入者回線に接続された公衆電話等の主通信装置に対し並列に接続された加入者重畳端末機（信用カード照会機、保安監視機等）の情報を、主通信装置の使用に影響を与えることなく送受信できるようにする帯域拡散通信方式のデータ変復調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電話回線や電力線等の伝送媒体を用いる遠隔通信において、主となる通信サービス（電話回線の場合には音声サービス等）とは別の情報を重畳伝送する遠隔情報処理サービスの実現は、技術的な難しさのため、現在でも容易に実現できるものではない。例えば電話回線の場合には、主となる音声通信の帯域に影響しない方式として、接地（ｇｒｏｕｎｄ）を中心とする同相伝送方式と音声帯域を外れた音声外帯域を用いる伝送方式が研究されている。
【０００３】
このような、同じ伝送線路で別の情報を伝送する遠隔情報処理システムにおける従来のデータ変復調装置は、例えば音声通信の場合、主通信帯域である音声帯域に影響を与えることなくデータ通信を行うために、ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調を遂行するＤＯＶ（Ｄａｔａ Ｏｖｅｒ Ｖｏｉｃｅ）通信を行う伝送方式、あるいは、接地を利用した縦（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ）伝送方式を使用している。
【０００４】
ＤＯＶ伝送方式の変復調装置は音声帯域外の帯域を使用するためにＦＳＫ変調を使用したものであるが、この方式の変復調装置は遠距離通信を遂行するために高レベルの信号を伝送するので、クロストーク（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ）等の問題が生じる。また、縦伝送方式の変復調装置は、遠隔地から接地を完全に連結すべきものであり、伝送速度に有利な高周波数を用いにくく、伝送速度が遅いという問題点がある。さらに、これらの変復調装置はそれ自体に秘話機能がないので、データ保安性が低いという問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、重畳伝送式遠隔情報処理システムの加入者端末とマルチプレクサ（ＬＣＡ）等を含む中央処理装置との間での情報通信に関して、主通信装置の通信に影響を与えることなく高速度で別の通信を遂行し得る帯域拡散通信方式のデータ変復調装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、通信時のデータ保安機能を有する帯域拡散通信方式のデータ変復調装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような帯域拡散通信方式のデータ変復調装置を提供するもので、そのデータ変復調装置は、ＰＮコードを生成出力するＰＮコード発生手段と、送受信データの変復調タイミングを制御するためのタイミング制御信号を出力する送受信制御手段と、そのタイミング制御信号に同期して、送信データをＰＮコードを用い帯域拡散させると共に所定の受信用情報を含めて送信変調データとして変調出力する変調手段と、送信変調データをアナログ情報信号に変換して伝送線路を通じて出力する送信変換手段と、伝送線路を通じて入力されるアナログ情報信号から、受信データをディジタル変換出力すると共に動作クロックを生成出力する受信変換手段と、受信データ、動作クロック、及びＰＮコードを受け、前記タイミング制御信号に同期して受信データを動作クロックに対応してＰＮコードで逆拡散させ、受信復調データとして復調出力する復調手段と、から構成されることを特徴とする。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
図１は本発明を適用した遠隔情報処理システムのブロック構成図である。すなわち、交換機１００と、多数の伝送線路１０に接続されて線路接続をマルチプレクシングするＬＣＡ（Ｌｉｎｅ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ Ａｄａｐｔｏｒ）１０１と、加入者に対して並列に伝送線路１０に接続されて各種情報を送受信する端末機１１０と、ＬＣＡ１０１に接続されて線路接続を制御し、目的とする端末機１１０とアクセスして情報をやりとりするスキャナ１２０と、このスキャナ１２０に接続されて端末機１１０とデータを送受信するホストコンピュータ１０５と、から構成される。
【０００９】
ホストコンピュータ１０５は、情報を処理し、各種のサービスを提供する遠隔情報処理システムのメインコンピュータである。端末機１１０は、伝送線路（例えば通話線路）と接続し、また、この端末機１１０には各種情報を提供する外部情報処理装置（図示せず）が接続される。外部情報処理装置としては、安全管理サービスの場合にはセンサ等が、遠隔検針の場合にはメータあるいはメータ情報を有する端末機等が、カード照会サービスの場合にはカード情報を処理するカードリーダ（ｃａｒｄ ｒｅａｄｅｒ）等が使用される。
【００１０】
スキャナ１２０はホストコンピュータ１０５とＬＣＡ１０１との間に設けられる監視装置で、ＬＣＡ１０１を通じてマルチプレクシングを行い、伝送線路に接続された多数の端末機１１０をアクセスする。また、スキャナ１２０はアクセスした端末機１１０の情報を取り集めてホストコンピュータ１０５に送り、また、ホストコンピュータ１０５の命令に従って所望の端末機１１０をアクセスしてデータを伝送する。
【００１１】
図１に示すようにスキャナ１２０は、ホストコンピュータ１０５と接続されるホストインタフェース１２５と、このホストインタフェース１２５と接続されてスキャナの全般的な動作を制御するＣＰＵ１２３と、ＣＰＵ１２３に接続されて伝送及び受信されるデータを変復調する帯域拡散通信方式のデータ変復調装置（Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｍｏｄｅｍ ：以下、“ＳＳモデム”という）１２１と、から構成される。
【００１２】
以下、図１の構成を参照して遠隔情報処理システム全体の動作を簡単に説明する。
【００１３】
スキャナ１２０内のＣＰＵ１２３は、ＳＳモデム１２１を制御し、ＬＣＡ１０１を通じてアクセス対象の端末機と線路を介して接続する。以後、スキャナ１２０は対象端末機１１０と通信を行って端末側の情報をアクセスし、その際、情報は動作モードに従って変更可能とされる。スキャナ１２０は、アクセスされた情報をホストコンピュータ１０５に送って該当動作モードを遂行するようにする。このとき、ホストコンピュータ１０５は対象端末機１１０に情報を伝送するために、まずスキャナ１２０に情報を送り、このスキャナ１２０が、接続対象の端末機１１０をアクセスしてホストコンピュータ１０５から受けた情報を当該端末機１１０に伝送し、端末機１１０側で該当する動作を遂行できるようにする。
【００１４】
図２は、この実施例におけるＳＳモデム１２１のブロック構成図である。ライン整合部２１０はＬＣＡ１０１に接続され、また、送受信制御部２７０は送受信データの変復調タイミングを制御するためのタイミング制御信号を出力する。
【００１５】
ＰＮコード発生部２６０は、前記タイミング制御信号に同期して送受信データを帯域拡散及び逆拡散（すなわち収束）させるためのＰＮ（ｐｓｅｕｄｏ ｎｏｉｓｅ）コードを生成出力する。変調部２５０は、ＣＰＵ１２３から入力される送信実データＴＸＤを受け、ＰＮコードにより帯域拡散させて所定の受信用情報（後述）を含む送信変調データＴＸＤ１として変調出力する。送信変換部２４０は、送信変調データＴＸＤ１をアナログ情報信号に変換してライン整合部２１０を通じて出力する。
【００１６】
受信変換部２２０は、ライン整合部２１０に接続され、遠隔地の端末機１１０から入力されるアナログ情報信号をディジタル変換して受信データＲＸＤ１及び動作クロックＯＰＣＬＫを生成し、それぞれ分離出力する。ただし、この分離動作は復調部２３０で実施しても差し支えない。復調部２３０は受信変換部２２０に接続されて帯域拡散変調された受信データＲＸＤ１及び動作クロックＯＰＣＬＫを受け、受信データＲＸＤ１を逆拡散復調してＣＰＵ１２３に受信復調データＲＸＤとして出力する。
【００１７】
図３は図２に示す受信変換部２２０の詳細構成図である。すなわち、この例の受信変換部２２０は、ライン整合部２１０から入力されるアナログ情報信号から変換対象の信号成分を抽出する受信フィルタ部３１０と、受信フィルタ部３１０で抽出された出力を受け、Ａ／Ｄ変換を容易にするために入力信号のスロープを訂正して出力するスロープ訂正部（ｓｌｏｐｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｐａｒｔ）３２０と、スロープ訂正された出力信号を受けて該信号内の初期クロックを再現し、実データ受信のための動作クロックＯＰＣＬＫとして出力する増幅部３３０と、増幅部３３０から動作クロックＯＰＣＬＫを受け、後段の回路に適合するＴＴＬ等のレベルに変換して出力するレベル変換部３３５と、スロープ訂正部３２０の出力信号を受け、該信号の変化に対応してＴＴＬレベル等にレベル変換し、ディジタル受信データＲＸＤ１として出力するビットスライス部３４０と、から構成される。
【００１８】
さらに、受信フィルタ部３１０は、受信信号から変換対象外帯域の信号、例えば伝送線路が音声通信を主とするものでは主通信帯域である音声帯域の信号を除去し、主通信帯域外の信号成分のみを通過させる第１ＨＰＦ（高域フィルタ）３０１、第２ＨＰＦ３０３、及び第３ＨＰＦ３０５と、第３ＨＰＦ３０５の出力信号から信号成分以上の高周波成分を除去する第１ＬＰＦ（低域フィルタ）３０７及び第２ＬＰＦ３０９と、から構成される。
【００１９】
図４は図２に示す送信変換部２４０の詳細構成図である。同図に示すように、変調部２５０から入力される送信変調データＴＸＤ１をアナログ信号に変換する、例えばデータＴＸＤ１のベースバンド成分を抽出するための送信フィルタ部４２０と、この送信フィルタ部４２０の出力信号を伝送線路に送るために信号の大きさを調整する送信ゲイン制御部４１０と、から構成される。
【００２０】
さらに送信フィルタ部４２０は、変調部２５０から入力される送信変調データＴＸＤ１のＤＣ成分と低周波成分を除去する第１ＨＰＦ４２７と、この第１ＨＰＦ４２７の出力から高調波等の高周波成分を除去する第１、第２ＬＰＦ４２５、４２３と、第２ＬＰＦ４２３の出力中の低周波成分が主通信帯域、例えば音声帯域に混入するのを防ぐための第２ＨＰＦ４２１と、から構成される。
【００２１】
図５は図２に示す変調部２５０の詳細構成図である。変調部２５０は、ＣＰＵ１２３から入力される送信実データＴＸＤを受けて一時貯蔵する送信バッファ５１０と、この送信バッファ５１０に接続され、送信実データＴＸＤの誤り訂正のためのパリティビット（ｐａｒｉｔｙ ｂｉｔ）データを生成して送信実データＴＸＤに組合わせ、シリアルデータとして出力する誤りコード発生部５３０と、ＰＮコード発生部２６０からＰＮコードを受けて誤りコード発生部５３０の出力データを帯域拡散させるＥＸ−ＯＲ（排他的ＯＲ）ゲート部５５０と、このＥＸ−ＯＲゲート部５５０の帯域拡散された出力データを受け、送受信制御部２７０から入力されるタイミング制御信号に同期して実データの有無を示すヘッダデータ（ｈｅａｄｅｒ ｄａｔａ）、初期クロック（ｉｎｉｔｉａｌ ｃｌｏｃｋ）データ、同期（ｓｙｎｃ）データを組合わせて出力する送信データ結合部５７０と、送信データ結合部５７０の出力データを受け、所定のクロック信号に応答してラインコーディングし、送信変調データＴＸＤ１として出力するラインコーディング部５９０と、から構成される。
【００２２】
この例における誤りコード発生部５３０は、公知の４−７−１ハミングコード（Ｈａｍｍｉｎｇ ｃｏｄｅ）を用いてデータの４ビットに対し３ビットのパリティビットを発生し組合わせて出力する、この分野でよく知られた技術である。
【００２３】
図６は図５に示す送信データ結合部５７０の詳細構成図である。すなわち、送受信制御部２７０のタイミング制御信号に同期してＥＸ−ＯＲゲート部５５０から出力されるデータを遅延させるため、１ビットずつシフト出力を行う第１シフトレジスタ６１０と、所定のヘッダデータを貯蔵するヘッダデータ貯蔵部６２０と、第１シフトレジスタ６１０の出力及びヘッダデータ貯蔵部６２０のヘッダデータ出力を受け、送受信制御部２７０のタイミング制御信号に応答して受けたデータを選択的に出力する第１選択器６２５と、この第１選択器６２５の出力データを受けて１ビットずつシフト出力する第２シフトレジスタ６３０と、所定の同期データと初期クロックデータを貯蔵している同期及び初期クロック貯蔵部６４０と、第２シフトレジスタ６３０の出力と同期及び初期クロック貯蔵部６４０の同期データ及び初期クロックデータを受け、送受信制御部２７０のタイミング制御信号に応答して受けたデータを選択的に出力する第２選択器６４５と、この第２選択器６４５の出力データを受けて１ビットずつシフト出力する第３シフトレジスタ６５０と、から構成される。この構成において、ヘッダデータ貯蔵部６２０、同期及び初期クロック貯蔵部６４０としては、所定のデータを貯蔵するためのレジスタ等を使用可能である。
【００２４】
図７Ａは図５のラインコーディング部５９０の詳細構成図である。同図に示すように、所定のクロック信号（ＣＬＯＣＫ）と送信データ結合部５７０の出力（ＤＡＴＡ）を受けてラインコーディング（ｌｉｎｅ−ｃｏｄｅｄ）したデータを出力するＥＸ−ＮＯＲ（排他的ＮＯＲ）論理部で構成される。
【００２５】
図７Ｂはラインコーディング部５９０の動作波形図であって、“ＤＡＴＡ”は送信データ結合部５７０の出力波形を、“ＤＡＴＡ ＯＵＴ”はラインコーディング部５９０の出力波形をそれぞれ示す。“ＣＬＯＣＫ”は入力されるクロック信号の波形を示している。
【００２６】
図８は図２に示す復調部２３０の詳細構成図である。この例の復調部２３０は、受信変換部２２０から動作クロックＯＰＣＬＫを受けてクロックデータを検索し、受信データの開始を知らせる受信制御信号を出力する初期クロック検索部８１０と、受信変換部２２０から入力されるディジタル受信データＲＸＤ１を、初期クロック検索部８１０から入力される受信制御信号に対応させて出力する受信データ制御部８２０と、この受信データ制御部８２０を通して受信データＲＸＤ１を受け、送受信制御部２７０のタイミング制御信号に同期して受信データＲＸＤ１をラインデコーディングし出力するラインデコーディング部８３０と、ラインデコーディング部８３０の出力データを受け、その信号歪みを訂正して出力する信号歪み訂正部８４０と、この信号歪み訂正部８４０の出力データからヘッダデータ及び同期データを検索し、その検索結果を出力するヘッダ及び同期検索部８５０と、信号歪み訂正部８４０の出力データを入力とし、ヘッダ及び同期検索部８５０の検索結果に応答してその入力データからヘッダデータ及び同期データを除去し出力するデータ検索部８６０と、このデータ検索部８６０の出力データをＰＮコード発生部２６０から入力されるＰＮコード（ＰＮ ＣＯＤＥ）により帯域逆拡散した後に出力するＥＸ−ＯＲゲート部８７０と、このＥＸ−ＯＲゲート部８７０の出力データを受け、該データに含まれる誤りコードを使用して順方向誤り訂正し受信復調データＲＸＤを出力する誤り訂正部８８０と、受信復調データＲＸＤを受けて一時貯蔵した後にＣＰＵ１２３に出力する受信バッファ８９０と、から構成される。
【００２７】
図９Ａは図８に示す受信データ制御部８２０の詳細構成図で、受信データ制御部８２０はＡＮＤ論理部から構成されている。図９Ｂは図９Ａに示す受信データ制御部８２０の動作波形図である。
【００２８】
図１０Ａは図８に示すラインデコーディング部８３０の詳細構成図で、ＥＸ−ＮＯＲ論理部から構成されることを示している。図１０Ｂは図１０Ａに示すラインデコーディング部８３０の動作波形図である。
【００２９】
図１１Ａは図８に示す信号歪み訂正部８４０の詳細構成図である。信号歪み訂正部８４０は、ラインデコーディング部８３０から出力されるデータ（ＤＡＴＡ ＩＮ）を所定の周期でラッチ出力するフリップフロップ１１１０と、このフリップフロップ１１１０の出力データを受けて出力し、その際に論理“ハイ”の入力に対する計数値を発生するカウンタ１１２０と、このカウンタ１１２０の計数値を受けてフリップフロップ１１１０のクロック周期を制御するビット制御及びクロック制御部１１４０と、多数の基準値を貯蔵するマジョリティレジスタ（ｍａｊｏｒｉｔｙ ｒｅｇｉｓｔｅｒ）１１５０と、カウンタ１１２０の出力とマジョリティレジスタ１１５０の貯蔵基準値とを比較してその結果を出力（ＲＥＡＬ ＤＡＴＡ）する比較器１１３０と、から構成される。
【００３０】
図１１Ｂは図１１Ａに示す信号歪み訂正部８４０の動作波形図である。
【００３１】
図１２は図８に示すヘッダ及び同期検索部８５０の詳細構成図である。その構成は、信号歪み訂正部８４０の出力データを、それぞれで４ビット及び２ビットずつシフト入力して一時貯蔵する第１シフトレジスタ１２５０及び第２シフトレジスタ１２１０と、所定の同期データ（一例として“０１０１”）を貯蔵する同期データ貯蔵部１２７０と、その同期データと第１シフトレジスタ１２５０に貯蔵されたデータを比較し、その結果に応じた同期比較データ（ＳＹＮＣ ＣＯＭＰＡＲＩＮＧ ＤＡＴＡ）を出力する第１比較器１２６０と、該同期比較データに応じて第２シフトレジスタ１２１０からシフト出力されたデータを一時貯蔵するレジスタ１２２０と、所定のヘッダデータ（一例として“００”）を貯蔵しているヘッダデータ貯蔵部１２４０と、レジスタ１２２０の貯蔵データ、ヘッダデータ、同期比較データを入力とし、同期比較データに対応して他の２つの入力データ（前記貯蔵データ、ヘッダデータ）を比較し、その結果に応じたヘッダ比較データ（ＨＥＡＤＥＲ ＣＯＭＰＡＲＩＮＧ ＤＡＴＡ）を出力する第２比較器１２３０と、からなる。
【００３２】
図１３は、本実施例におけるＳＳモデムで、伝送対象の８ビットの実データ（ｒｅａｌ ｄａｔａ）が１６４ビットに変調伝送され、そして８ビットの実データに復調されるまでのデータフォーマット変化状態を示す流れ図である。
【００３３】
次に、以上説明した構成に基づいて、図１３を参照してこの実施例による通信について詳細に説明する。尚、以下の説明では、８ビットの実データ伝送を一例として説明することにする。
【００３４】
まず、図５に示す送信バッファ５１０は、ＣＰＵ１２３から並列に送られてくる８ビットの実データを４ビットずつ（Ｄ０〜Ｄ３：４ａ、Ｄ４〜Ｄ７：４ｂ）貯蔵する。この後、送信バッファ５１０は内部に貯蔵された実データ（Ｄ０〜Ｄ３：４ａ、Ｄ４〜Ｄ７：４ｂ）をシリアル出力する。
【００３５】
誤りコード発生部５３０は、送信バッファ５１０から出力される実データを受け、４−７−１ハミングコードを用いて４ビットにつき３ビットのパリティビット（Ｃ０〜Ｃ２、Ｃ３〜Ｃ５）を生成及び組合わせてデータ４ｃ、４ｄを出力する。
【００３６】
ＥＸ−ＯＲゲート部５５０はＰＮコード結合手段であって、データ４ｃ、４ｄを受けてＰＮコードで帯域拡散を行い、５６ビットのデータ４ｅ（Ｄ００〜Ｃ５３）として出力する。すなわち、データＤ０〜Ｄ３にＣ０〜Ｃ２を追加し、データＤ４〜Ｄ７にＣ３〜Ｃ５を追加すると、このときＰＮコードにより１ビットのデータがそれぞれ４ビットのデータ（例えばＤ０→Ｄ００、Ｄ０１、Ｄ０２、Ｄ０３）に帯域拡散される。尚、ＰＮコードの１単位４ビットを適当に選定・変化させることにより秘話機能を適宜加えることができる。
【００３７】
送信データ結合部５７０で、帯域拡散されたデータ４ｅは第１シフトレジスタ６１０（図６）に１ビットずつ入力される。そして、送受信制御部２７０のタイミング制御により送信データ結合部５７０の出力フォーマットが制御される。まず、送受信制御部２７０は第２選択器６４５を制御し、データ４ｅより先に、同期及び初期クロック貯蔵部６４０から初期クロックデータを第３シフトレジスタ６５０に出力させる。さらに、送受信制御部２７０は、初期クロックデータの出力が終わると同期及び初期クロック貯蔵部６４０から同期データを出力させる。その後、送受信制御部２７０は第１選択器６２５を制御し、ヘッダデータ貯蔵部６２０からヘッダデータを出力させる。そして、初期クロックデータ、同期データ、ヘッダデータの出力が終わると、送信データ結合部５７０はデータ４ｅを順次送って所定の受信用情報を含んだ８２ビットのシリアルデータ４ｆとして出力する。このときの所定の受信用情報とは、初期クロックデータ、同期データ、ヘッダデータ（Ｉ０〜Ｉ１９）、（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）、（Ｈ０、Ｈ１）を意味する。
【００３８】
ラインコーディング部５９０は受信用情報を含むデータ４ｆを受け、所定のクロック信号に対応してラインコーディングする。このとき、ラインコーディング部５９０はＥＸ−ＮＯＲ論理部をもつので、クロック信号に同期して入力データ（ＤＡＴＡ）を図７Ｂに示すようにラインコーディングし、１６４ビットのデータ４ｇ、すなわち送信変調データＴＸＤ１として出力する。このラインコーディングは、“１”や“０”の連続したデータを防止するためのものである。したがって、実際にラインに伝送される情報量は１６４ビットとなる。また、初期クロックデータが２０ビットの同一情報を送るので、実際のラインには上述のような２０個の初期クロック（Ｉ０〜Ｉ１９）が伝送される。
【００３９】
送信変換部２４０内の送信フィルタ部４２０は、送信変調データＴＸＤ１を受けて狭帯域のアナログ信号に変換する。すなわち上述したように、まず第１ＨＰＦ４２７が送信変調データＴＸＤ１のＤＣ成分と低周波成分を除去する。次いで第１、第２ＬＰＦ４２５、４２３が第１ＨＰＦ４２７の出力から高周波成分を除去する。さらに、第２ＨＰＦ４２１により、第２ＬＰＦ４２３の出力中の低周波成分が主通信帯域、例えば音声帯域に混入しないように濾波される。そして、送信ゲイン制御部４１０が、伝送線路に送るために送信フィルタ部４２０の出力信号の大きさを調整し、ライン整合部２１０を介して伝送線路に出力する。
【００４０】
続いて、本実施例における受信変換部２２０及び復調部２３０について説明する。
【００４１】
受信変換部２２０内の受信フィルタ部３１０は、ライン整合部２１０より入力されるアナログ情報信号を濾波して対象信号成分を抽出する。すなわち、第１、第２、第３ＨＰＦ３０１、３０３、３０５が、アナログ情報信号から主通信帯域、例えば音声帯域を除去し、対象信号成分のみを通過させる。さらに第１、第２ＬＰＦ３０７、３０９が、第３ＨＰＦ３０５の出力信号から対象信号成分以上の高周波成分を除去する。
【００４２】
スロープ訂正部３２０は、受信フィルタ部３１０の出力を受け、Ａ／Ｄ変換を容易にするために入力信号のスロープを訂正し出力する。次いで増幅部３３０がスロープ訂正部３２０の出力信号を増幅する。そして、レベル変換部３３５が増幅された信号をＴＴＬレベルによる動作クロックＯＰＣＬＫとして出力する。また、ビットスライス部３４０はスロープ訂正部３２０の出力信号を受け、ＴＴＬレベルによるディジタル受信データＲＸＤ１として変換出力する。
【００４３】
復調部２３０の初期クロック検索部８１０は、レベル変換部３３５から動作クロックＯＰＣＬＫ、すなわちデータ４ｈ（Ｉ１９１〜Ｉ００）を受けてクロックデータを検索し、その検索結果に応じて受信データＲＸＤ１の検出有無を示す受信制御信号を出力する。受信データ制御部８２０は、受信変換部２２０から受信データＲＸＤ１を受け、初期クロック検索部８１０の受信制御信号に応答して受信データＲＸＤ１、すなわちデータ４ｉ（Ｓ００〜Ｃ５３１）を出力する。さらにラインデコーディング部８３０は、受信データ制御部８２０から受信データＲＸＤ１を受け、図１０Ａに示すようにＥＸ−ＮＯＲ論理部で所定のクロック信号（ＣＬＯＣＫ）に対応して図１０Ｂに示すようなデコーディングデータ（ＤＡＴＡ ＯＵＴ）、すなわちデータ４ｊを出力する。このときのクロック信号には送受信制御部２７０のタイミング制御信号を使用する。そして、信号歪み訂正部８４０が入力信号に対し所定の基準値に従って信号歪みの訂正を行う。
【００４４】
この訂正過程について、図１１Ａのブロック構成図と図１１Ｂのタイミング図を参照して詳細に説明する。ビット制御及びクロック制御部１１４０は、フリップフロップ１１１０にデータが入力（ＩＮＰＵＴ ＤＡＴＡ）されると、クロックパルス（ＣＬＫ）を受けて入力データの１ビットに該当する時間分のクロック信号（ＣＬＫ ＯＵＴ）と制御信号（ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＩＧＮＡＬ）を発生する。クロック信号はフリップフロップ１１１０に提供され、制御信号は１ビットの終了に際してカウンタ１１２０をクリアするために使用される。
【００４５】
カウンタ１１２０はフリップフロップ１１１０の“ハイ”状態の出力を計数する。このとき、比較器１１３０は、カウンタ１１２０が１ビット該当時間の間に計数した値をマジョリティレジスタ１１５０の基準値と比較する。そして比較器１１３０は、比較した計数値が大きいと“ハイ”状態の出力を行い、一方、比較した計数値が小さい又は同じであれば“ロウ”状態の出力を行う。
【００４６】
この信号歪み訂正部８４０の出力データから実データを抽出するために同期データとヘッダデータを検出する必要があり、同期データについては送信側からの値が正確でなければならない。もし、同期データに誤りが発生すれば実データの抽出は不可能になる。ヘッダデータは２ビットで構成されるが、値が“００”であればこれを実データではなく仮想データの情報と判断し、“００”以外の値に対してのみ実データと判断する。
【００４７】
この実施例におけるＳＳモデムはＴＣＭ（Ｔｉｍｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送方式の通信構造を有しており、マスタ（ｍａｓｔｅｒ）部とスレーブ（ｓｌａｖｅ ）部に区分される。すなわち、スキャナ１２０側のＳＳモデム１２１がマスタ部となり、端末機１１０のＳＳモデムがスレーブ部となる。このＴＣＭ伝送方式はマスタ部がデータを送っているときにスレーブ部でもデータを送ることができ、有効データの判断は伝送フォーマットのヘッダデータを用いて行う。つまり、ヘッダデータが（０，０）であれば実データではなく仮想データとみなす。上述の仮想データはＣＰＵ１２３から送られたデータではなく、ＳＳモデム１２１自体が発生したもので、受信側の受信バッファ（８９０）には貯蔵されないデータである。また、スレーブ部には仮想データ、実データに関係なく受信用情報があり、送信バッファ（５１０）にデータがあれば実データを伝送する。このときのヘッダデータは必ず（０，０）以外の（０，１）、（１，０）、（１，１）のいずれかとしなければならない。スレーブ部は、送信バッファに貯蔵されたデータがなければ、（０，０）のヘッダデータを含んだ仮想データを伝送することになる。
【００４８】
マスタ部はデータを伝送する周期を発生させ、この周期は、送信後に受信データを受けることのできる間隔とされた一定の周期で、マスタ同期によって決定される。マスタ部がその周期に応じてデータを伝送すると、スレーブ部は実際に伝送線路上で生じる遅延時間を経た後にそのデータを受信する。そして、スレーブ部は受信後一定の時間が経つとデータを伝送し、マスタ部はこのデータを受信すると次のフレーム、すなわちマスタ同期に合わせて更にデータを伝送する。このような初期手続中に、ＰＮコードを決定して秘話機能を与えることもできる。
【００４９】
ここに、ヘッダ及び同期検索部８５０の動作を図１２を参照して説明する。まず、第１シフトレジスタ１２５０及び第２シフトレジスタ１２１０が入力データをそれぞれ４ビット及び２ビットずつ貯蔵する。第１比較器１２６０は、第１シフトレジスタ１２５０に貯蔵されたデータと同期データを比較し、その結果を示す同期比較データを出力する。レジスタ１２２０は、発生された同期比較データに対応して第２シフトレジスタ１２１０に貯蔵されたデータを一時貯蔵する。第２比較器１２３０は、レジスタ１２２０の貯蔵データとヘッダデータを入力としてこれら２つの入力データ（貯蔵データ、ヘッダデータ）を比較し、その結果を示すヘッダ比較データを出力する。
【００５０】
データ検索部８６０は、このようにしてデータ４ｊからヘッダデータ及び同期データが検索されると、それらデータを除去してデータ４ｋを出力する。続くＥＸ−ＯＲゲート部８７０は逆拡散手段であって、ＰＮコード発生部２６０から入力されるＰＮコードに従ってデータ４ｋを逆拡散し、データ４ｍとして出力する。このときもし、送信側のＰＮ値と受信側のＰＮ値が異なっていると、データの抽出は不可能である。
【００５１】
誤り訂正部８８０は、逆拡散で得られたデータ４ｍを７ビットのデータ４ｎ、４ｏに分離し、これら入力データ４ｎ、４ｏ内の誤りコードにより誤り訂正を遂行する。すなわち、誤り訂正部８８０は各７ビットのデータについて誤り訂正を行ってそれぞれ４ビットのデータ４ｐ、４ｑを出力する。そして、データ４ｐ、４ｑは受信バッファ８９０で並列データのデータ４ｒとして変換貯蔵される。その後、受信バッファ８９０はデータを受信した状態であることをＣＰＵ１２３に知らせ、データが読出されるようにする。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、主通信帯域以外の帯域（例えば音声通信では２０ＫＨｚ以上）で特定の周波数でない帯域拡散された周波数帯域を用いて伝送を行うので、主通信サービスに影響を与えることなく更なる別の双方向通信を可能とし、例えば音声通信におけるクロストーク等の不具合を極力抑制することができる。また、帯域拡散方式を用いることで秘話機能をもち得るので、通信情報の保安信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した遠隔情報処理システムのブロック構成図。
【図２】本発明に係る帯域拡散通信方式のデータ変復調装置のブロック構成図。
【図３】図２における受信変換部２２０の詳細を示すブロック構成図。
【図４】図２における送信変換部２４０の詳細を示すブロック構成図。
【図５】図２における変調部２５０の詳細を示すブロック構成図。
【図６】図５における送信データ結合部５７０の詳細を示すブロック構成図。
【図７】Ａは、図５におけるラインコーディング部５９０の詳細を示すブロック構成図で、Ｂは、その動作波形図。
【図８】図２における復調部２３０の詳細を示すブロック構成図。
【図９】Ａは、図８における受信データ制御部８２０の詳細を示すブロック構成図で、Ｂは、その動作波形図。
【図１０】Ａは、図８におけるラインデコーディング部８３０の詳細を示すブロック構成図で、Ｂは、その動作波形図。
【図１１】Ａは、図８における信号歪み訂正部８４０の詳細を示すブロック構成図で、Ｂは、その動作波形図。
【図１２】図８におけるヘッダ及び同期検索部８５０の詳細を示すブロック構成図。
【図１３】本発明の実施例におけるデータフォーマットの変化状態を説明する流れ図。
【符号の説明】
１２１ ＳＳモデム（データ変復調装置）
２１０ ライン整合部
２２０ 受信変換部
２３０ 復調部
２４０ 送信変換部
２５０ 変調部
２６０ ＰＮコード発生部
２７０ 送受信制御部
【産業上の利用分野】
本発明は遠隔情報処理システムの変復調装置に関するもので、例えば、加入者回線に接続された公衆電話等の主通信装置に対し並列に接続された加入者重畳端末機（信用カード照会機、保安監視機等）の情報を、主通信装置の使用に影響を与えることなく送受信できるようにする帯域拡散通信方式のデータ変復調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電話回線や電力線等の伝送媒体を用いる遠隔通信において、主となる通信サービス（電話回線の場合には音声サービス等）とは別の情報を重畳伝送する遠隔情報処理サービスの実現は、技術的な難しさのため、現在でも容易に実現できるものではない。例えば電話回線の場合には、主となる音声通信の帯域に影響しない方式として、接地（ｇｒｏｕｎｄ）を中心とする同相伝送方式と音声帯域を外れた音声外帯域を用いる伝送方式が研究されている。
【０００３】
このような、同じ伝送線路で別の情報を伝送する遠隔情報処理システムにおける従来のデータ変復調装置は、例えば音声通信の場合、主通信帯域である音声帯域に影響を与えることなくデータ通信を行うために、ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調を遂行するＤＯＶ（Ｄａｔａ Ｏｖｅｒ Ｖｏｉｃｅ）通信を行う伝送方式、あるいは、接地を利用した縦（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ）伝送方式を使用している。
【０００４】
ＤＯＶ伝送方式の変復調装置は音声帯域外の帯域を使用するためにＦＳＫ変調を使用したものであるが、この方式の変復調装置は遠距離通信を遂行するために高レベルの信号を伝送するので、クロストーク（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ）等の問題が生じる。また、縦伝送方式の変復調装置は、遠隔地から接地を完全に連結すべきものであり、伝送速度に有利な高周波数を用いにくく、伝送速度が遅いという問題点がある。さらに、これらの変復調装置はそれ自体に秘話機能がないので、データ保安性が低いという問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、重畳伝送式遠隔情報処理システムの加入者端末とマルチプレクサ（ＬＣＡ）等を含む中央処理装置との間での情報通信に関して、主通信装置の通信に影響を与えることなく高速度で別の通信を遂行し得る帯域拡散通信方式のデータ変復調装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、通信時のデータ保安機能を有する帯域拡散通信方式のデータ変復調装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような帯域拡散通信方式のデータ変復調装置を提供するもので、そのデータ変復調装置は、ＰＮコードを生成出力するＰＮコード発生手段と、送受信データの変復調タイミングを制御するためのタイミング制御信号を出力する送受信制御手段と、そのタイミング制御信号に同期して、送信データをＰＮコードを用い帯域拡散させると共に所定の受信用情報を含めて送信変調データとして変調出力する変調手段と、送信変調データをアナログ情報信号に変換して伝送線路を通じて出力する送信変換手段と、伝送線路を通じて入力されるアナログ情報信号から、受信データをディジタル変換出力すると共に動作クロックを生成出力する受信変換手段と、受信データ、動作クロック、及びＰＮコードを受け、前記タイミング制御信号に同期して受信データを動作クロックに対応してＰＮコードで逆拡散させ、受信復調データとして復調出力する復調手段と、から構成されることを特徴とする。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
図１は本発明を適用した遠隔情報処理システムのブロック構成図である。すなわち、交換機１００と、多数の伝送線路１０に接続されて線路接続をマルチプレクシングするＬＣＡ（Ｌｉｎｅ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ Ａｄａｐｔｏｒ）１０１と、加入者に対して並列に伝送線路１０に接続されて各種情報を送受信する端末機１１０と、ＬＣＡ１０１に接続されて線路接続を制御し、目的とする端末機１１０とアクセスして情報をやりとりするスキャナ１２０と、このスキャナ１２０に接続されて端末機１１０とデータを送受信するホストコンピュータ１０５と、から構成される。
【０００９】
ホストコンピュータ１０５は、情報を処理し、各種のサービスを提供する遠隔情報処理システムのメインコンピュータである。端末機１１０は、伝送線路（例えば通話線路）と接続し、また、この端末機１１０には各種情報を提供する外部情報処理装置（図示せず）が接続される。外部情報処理装置としては、安全管理サービスの場合にはセンサ等が、遠隔検針の場合にはメータあるいはメータ情報を有する端末機等が、カード照会サービスの場合にはカード情報を処理するカードリーダ（ｃａｒｄ ｒｅａｄｅｒ）等が使用される。
【００１０】
スキャナ１２０はホストコンピュータ１０５とＬＣＡ１０１との間に設けられる監視装置で、ＬＣＡ１０１を通じてマルチプレクシングを行い、伝送線路に接続された多数の端末機１１０をアクセスする。また、スキャナ１２０はアクセスした端末機１１０の情報を取り集めてホストコンピュータ１０５に送り、また、ホストコンピュータ１０５の命令に従って所望の端末機１１０をアクセスしてデータを伝送する。
【００１１】
図１に示すようにスキャナ１２０は、ホストコンピュータ１０５と接続されるホストインタフェース１２５と、このホストインタフェース１２５と接続されてスキャナの全般的な動作を制御するＣＰＵ１２３と、ＣＰＵ１２３に接続されて伝送及び受信されるデータを変復調する帯域拡散通信方式のデータ変復調装置（Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｍｏｄｅｍ ：以下、“ＳＳモデム”という）１２１と、から構成される。
【００１２】
以下、図１の構成を参照して遠隔情報処理システム全体の動作を簡単に説明する。
【００１３】
スキャナ１２０内のＣＰＵ１２３は、ＳＳモデム１２１を制御し、ＬＣＡ１０１を通じてアクセス対象の端末機と線路を介して接続する。以後、スキャナ１２０は対象端末機１１０と通信を行って端末側の情報をアクセスし、その際、情報は動作モードに従って変更可能とされる。スキャナ１２０は、アクセスされた情報をホストコンピュータ１０５に送って該当動作モードを遂行するようにする。このとき、ホストコンピュータ１０５は対象端末機１１０に情報を伝送するために、まずスキャナ１２０に情報を送り、このスキャナ１２０が、接続対象の端末機１１０をアクセスしてホストコンピュータ１０５から受けた情報を当該端末機１１０に伝送し、端末機１１０側で該当する動作を遂行できるようにする。
【００１４】
図２は、この実施例におけるＳＳモデム１２１のブロック構成図である。ライン整合部２１０はＬＣＡ１０１に接続され、また、送受信制御部２７０は送受信データの変復調タイミングを制御するためのタイミング制御信号を出力する。
【００１５】
ＰＮコード発生部２６０は、前記タイミング制御信号に同期して送受信データを帯域拡散及び逆拡散（すなわち収束）させるためのＰＮ（ｐｓｅｕｄｏ ｎｏｉｓｅ）コードを生成出力する。変調部２５０は、ＣＰＵ１２３から入力される送信実データＴＸＤを受け、ＰＮコードにより帯域拡散させて所定の受信用情報（後述）を含む送信変調データＴＸＤ１として変調出力する。送信変換部２４０は、送信変調データＴＸＤ１をアナログ情報信号に変換してライン整合部２１０を通じて出力する。
【００１６】
受信変換部２２０は、ライン整合部２１０に接続され、遠隔地の端末機１１０から入力されるアナログ情報信号をディジタル変換して受信データＲＸＤ１及び動作クロックＯＰＣＬＫを生成し、それぞれ分離出力する。ただし、この分離動作は復調部２３０で実施しても差し支えない。復調部２３０は受信変換部２２０に接続されて帯域拡散変調された受信データＲＸＤ１及び動作クロックＯＰＣＬＫを受け、受信データＲＸＤ１を逆拡散復調してＣＰＵ１２３に受信復調データＲＸＤとして出力する。
【００１７】
図３は図２に示す受信変換部２２０の詳細構成図である。すなわち、この例の受信変換部２２０は、ライン整合部２１０から入力されるアナログ情報信号から変換対象の信号成分を抽出する受信フィルタ部３１０と、受信フィルタ部３１０で抽出された出力を受け、Ａ／Ｄ変換を容易にするために入力信号のスロープを訂正して出力するスロープ訂正部（ｓｌｏｐｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｐａｒｔ）３２０と、スロープ訂正された出力信号を受けて該信号内の初期クロックを再現し、実データ受信のための動作クロックＯＰＣＬＫとして出力する増幅部３３０と、増幅部３３０から動作クロックＯＰＣＬＫを受け、後段の回路に適合するＴＴＬ等のレベルに変換して出力するレベル変換部３３５と、スロープ訂正部３２０の出力信号を受け、該信号の変化に対応してＴＴＬレベル等にレベル変換し、ディジタル受信データＲＸＤ１として出力するビットスライス部３４０と、から構成される。
【００１８】
さらに、受信フィルタ部３１０は、受信信号から変換対象外帯域の信号、例えば伝送線路が音声通信を主とするものでは主通信帯域である音声帯域の信号を除去し、主通信帯域外の信号成分のみを通過させる第１ＨＰＦ（高域フィルタ）３０１、第２ＨＰＦ３０３、及び第３ＨＰＦ３０５と、第３ＨＰＦ３０５の出力信号から信号成分以上の高周波成分を除去する第１ＬＰＦ（低域フィルタ）３０７及び第２ＬＰＦ３０９と、から構成される。
【００１９】
図４は図２に示す送信変換部２４０の詳細構成図である。同図に示すように、変調部２５０から入力される送信変調データＴＸＤ１をアナログ信号に変換する、例えばデータＴＸＤ１のベースバンド成分を抽出するための送信フィルタ部４２０と、この送信フィルタ部４２０の出力信号を伝送線路に送るために信号の大きさを調整する送信ゲイン制御部４１０と、から構成される。
【００２０】
さらに送信フィルタ部４２０は、変調部２５０から入力される送信変調データＴＸＤ１のＤＣ成分と低周波成分を除去する第１ＨＰＦ４２７と、この第１ＨＰＦ４２７の出力から高調波等の高周波成分を除去する第１、第２ＬＰＦ４２５、４２３と、第２ＬＰＦ４２３の出力中の低周波成分が主通信帯域、例えば音声帯域に混入するのを防ぐための第２ＨＰＦ４２１と、から構成される。
【００２１】
図５は図２に示す変調部２５０の詳細構成図である。変調部２５０は、ＣＰＵ１２３から入力される送信実データＴＸＤを受けて一時貯蔵する送信バッファ５１０と、この送信バッファ５１０に接続され、送信実データＴＸＤの誤り訂正のためのパリティビット（ｐａｒｉｔｙ ｂｉｔ）データを生成して送信実データＴＸＤに組合わせ、シリアルデータとして出力する誤りコード発生部５３０と、ＰＮコード発生部２６０からＰＮコードを受けて誤りコード発生部５３０の出力データを帯域拡散させるＥＸ−ＯＲ（排他的ＯＲ）ゲート部５５０と、このＥＸ−ＯＲゲート部５５０の帯域拡散された出力データを受け、送受信制御部２７０から入力されるタイミング制御信号に同期して実データの有無を示すヘッダデータ（ｈｅａｄｅｒ ｄａｔａ）、初期クロック（ｉｎｉｔｉａｌ ｃｌｏｃｋ）データ、同期（ｓｙｎｃ）データを組合わせて出力する送信データ結合部５７０と、送信データ結合部５７０の出力データを受け、所定のクロック信号に応答してラインコーディングし、送信変調データＴＸＤ１として出力するラインコーディング部５９０と、から構成される。
【００２２】
この例における誤りコード発生部５３０は、公知の４−７−１ハミングコード（Ｈａｍｍｉｎｇ ｃｏｄｅ）を用いてデータの４ビットに対し３ビットのパリティビットを発生し組合わせて出力する、この分野でよく知られた技術である。
【００２３】
図６は図５に示す送信データ結合部５７０の詳細構成図である。すなわち、送受信制御部２７０のタイミング制御信号に同期してＥＸ−ＯＲゲート部５５０から出力されるデータを遅延させるため、１ビットずつシフト出力を行う第１シフトレジスタ６１０と、所定のヘッダデータを貯蔵するヘッダデータ貯蔵部６２０と、第１シフトレジスタ６１０の出力及びヘッダデータ貯蔵部６２０のヘッダデータ出力を受け、送受信制御部２７０のタイミング制御信号に応答して受けたデータを選択的に出力する第１選択器６２５と、この第１選択器６２５の出力データを受けて１ビットずつシフト出力する第２シフトレジスタ６３０と、所定の同期データと初期クロックデータを貯蔵している同期及び初期クロック貯蔵部６４０と、第２シフトレジスタ６３０の出力と同期及び初期クロック貯蔵部６４０の同期データ及び初期クロックデータを受け、送受信制御部２７０のタイミング制御信号に応答して受けたデータを選択的に出力する第２選択器６４５と、この第２選択器６４５の出力データを受けて１ビットずつシフト出力する第３シフトレジスタ６５０と、から構成される。この構成において、ヘッダデータ貯蔵部６２０、同期及び初期クロック貯蔵部６４０としては、所定のデータを貯蔵するためのレジスタ等を使用可能である。
【００２４】
図７Ａは図５のラインコーディング部５９０の詳細構成図である。同図に示すように、所定のクロック信号（ＣＬＯＣＫ）と送信データ結合部５７０の出力（ＤＡＴＡ）を受けてラインコーディング（ｌｉｎｅ−ｃｏｄｅｄ）したデータを出力するＥＸ−ＮＯＲ（排他的ＮＯＲ）論理部で構成される。
【００２５】
図７Ｂはラインコーディング部５９０の動作波形図であって、“ＤＡＴＡ”は送信データ結合部５７０の出力波形を、“ＤＡＴＡ ＯＵＴ”はラインコーディング部５９０の出力波形をそれぞれ示す。“ＣＬＯＣＫ”は入力されるクロック信号の波形を示している。
【００２６】
図８は図２に示す復調部２３０の詳細構成図である。この例の復調部２３０は、受信変換部２２０から動作クロックＯＰＣＬＫを受けてクロックデータを検索し、受信データの開始を知らせる受信制御信号を出力する初期クロック検索部８１０と、受信変換部２２０から入力されるディジタル受信データＲＸＤ１を、初期クロック検索部８１０から入力される受信制御信号に対応させて出力する受信データ制御部８２０と、この受信データ制御部８２０を通して受信データＲＸＤ１を受け、送受信制御部２７０のタイミング制御信号に同期して受信データＲＸＤ１をラインデコーディングし出力するラインデコーディング部８３０と、ラインデコーディング部８３０の出力データを受け、その信号歪みを訂正して出力する信号歪み訂正部８４０と、この信号歪み訂正部８４０の出力データからヘッダデータ及び同期データを検索し、その検索結果を出力するヘッダ及び同期検索部８５０と、信号歪み訂正部８４０の出力データを入力とし、ヘッダ及び同期検索部８５０の検索結果に応答してその入力データからヘッダデータ及び同期データを除去し出力するデータ検索部８６０と、このデータ検索部８６０の出力データをＰＮコード発生部２６０から入力されるＰＮコード（ＰＮ ＣＯＤＥ）により帯域逆拡散した後に出力するＥＸ−ＯＲゲート部８７０と、このＥＸ−ＯＲゲート部８７０の出力データを受け、該データに含まれる誤りコードを使用して順方向誤り訂正し受信復調データＲＸＤを出力する誤り訂正部８８０と、受信復調データＲＸＤを受けて一時貯蔵した後にＣＰＵ１２３に出力する受信バッファ８９０と、から構成される。
【００２７】
図９Ａは図８に示す受信データ制御部８２０の詳細構成図で、受信データ制御部８２０はＡＮＤ論理部から構成されている。図９Ｂは図９Ａに示す受信データ制御部８２０の動作波形図である。
【００２８】
図１０Ａは図８に示すラインデコーディング部８３０の詳細構成図で、ＥＸ−ＮＯＲ論理部から構成されることを示している。図１０Ｂは図１０Ａに示すラインデコーディング部８３０の動作波形図である。
【００２９】
図１１Ａは図８に示す信号歪み訂正部８４０の詳細構成図である。信号歪み訂正部８４０は、ラインデコーディング部８３０から出力されるデータ（ＤＡＴＡ ＩＮ）を所定の周期でラッチ出力するフリップフロップ１１１０と、このフリップフロップ１１１０の出力データを受けて出力し、その際に論理“ハイ”の入力に対する計数値を発生するカウンタ１１２０と、このカウンタ１１２０の計数値を受けてフリップフロップ１１１０のクロック周期を制御するビット制御及びクロック制御部１１４０と、多数の基準値を貯蔵するマジョリティレジスタ（ｍａｊｏｒｉｔｙ ｒｅｇｉｓｔｅｒ）１１５０と、カウンタ１１２０の出力とマジョリティレジスタ１１５０の貯蔵基準値とを比較してその結果を出力（ＲＥＡＬ ＤＡＴＡ）する比較器１１３０と、から構成される。
【００３０】
図１１Ｂは図１１Ａに示す信号歪み訂正部８４０の動作波形図である。
【００３１】
図１２は図８に示すヘッダ及び同期検索部８５０の詳細構成図である。その構成は、信号歪み訂正部８４０の出力データを、それぞれで４ビット及び２ビットずつシフト入力して一時貯蔵する第１シフトレジスタ１２５０及び第２シフトレジスタ１２１０と、所定の同期データ（一例として“０１０１”）を貯蔵する同期データ貯蔵部１２７０と、その同期データと第１シフトレジスタ１２５０に貯蔵されたデータを比較し、その結果に応じた同期比較データ（ＳＹＮＣ ＣＯＭＰＡＲＩＮＧ ＤＡＴＡ）を出力する第１比較器１２６０と、該同期比較データに応じて第２シフトレジスタ１２１０からシフト出力されたデータを一時貯蔵するレジスタ１２２０と、所定のヘッダデータ（一例として“００”）を貯蔵しているヘッダデータ貯蔵部１２４０と、レジスタ１２２０の貯蔵データ、ヘッダデータ、同期比較データを入力とし、同期比較データに対応して他の２つの入力データ（前記貯蔵データ、ヘッダデータ）を比較し、その結果に応じたヘッダ比較データ（ＨＥＡＤＥＲ ＣＯＭＰＡＲＩＮＧ ＤＡＴＡ）を出力する第２比較器１２３０と、からなる。
【００３２】
図１３は、本実施例におけるＳＳモデムで、伝送対象の８ビットの実データ（ｒｅａｌ ｄａｔａ）が１６４ビットに変調伝送され、そして８ビットの実データに復調されるまでのデータフォーマット変化状態を示す流れ図である。
【００３３】
次に、以上説明した構成に基づいて、図１３を参照してこの実施例による通信について詳細に説明する。尚、以下の説明では、８ビットの実データ伝送を一例として説明することにする。
【００３４】
まず、図５に示す送信バッファ５１０は、ＣＰＵ１２３から並列に送られてくる８ビットの実データを４ビットずつ（Ｄ０〜Ｄ３：４ａ、Ｄ４〜Ｄ７：４ｂ）貯蔵する。この後、送信バッファ５１０は内部に貯蔵された実データ（Ｄ０〜Ｄ３：４ａ、Ｄ４〜Ｄ７：４ｂ）をシリアル出力する。
【００３５】
誤りコード発生部５３０は、送信バッファ５１０から出力される実データを受け、４−７−１ハミングコードを用いて４ビットにつき３ビットのパリティビット（Ｃ０〜Ｃ２、Ｃ３〜Ｃ５）を生成及び組合わせてデータ４ｃ、４ｄを出力する。
【００３６】
ＥＸ−ＯＲゲート部５５０はＰＮコード結合手段であって、データ４ｃ、４ｄを受けてＰＮコードで帯域拡散を行い、５６ビットのデータ４ｅ（Ｄ００〜Ｃ５３）として出力する。すなわち、データＤ０〜Ｄ３にＣ０〜Ｃ２を追加し、データＤ４〜Ｄ７にＣ３〜Ｃ５を追加すると、このときＰＮコードにより１ビットのデータがそれぞれ４ビットのデータ（例えばＤ０→Ｄ００、Ｄ０１、Ｄ０２、Ｄ０３）に帯域拡散される。尚、ＰＮコードの１単位４ビットを適当に選定・変化させることにより秘話機能を適宜加えることができる。
【００３７】
送信データ結合部５７０で、帯域拡散されたデータ４ｅは第１シフトレジスタ６１０（図６）に１ビットずつ入力される。そして、送受信制御部２７０のタイミング制御により送信データ結合部５７０の出力フォーマットが制御される。まず、送受信制御部２７０は第２選択器６４５を制御し、データ４ｅより先に、同期及び初期クロック貯蔵部６４０から初期クロックデータを第３シフトレジスタ６５０に出力させる。さらに、送受信制御部２７０は、初期クロックデータの出力が終わると同期及び初期クロック貯蔵部６４０から同期データを出力させる。その後、送受信制御部２７０は第１選択器６２５を制御し、ヘッダデータ貯蔵部６２０からヘッダデータを出力させる。そして、初期クロックデータ、同期データ、ヘッダデータの出力が終わると、送信データ結合部５７０はデータ４ｅを順次送って所定の受信用情報を含んだ８２ビットのシリアルデータ４ｆとして出力する。このときの所定の受信用情報とは、初期クロックデータ、同期データ、ヘッダデータ（Ｉ０〜Ｉ１９）、（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）、（Ｈ０、Ｈ１）を意味する。
【００３８】
ラインコーディング部５９０は受信用情報を含むデータ４ｆを受け、所定のクロック信号に対応してラインコーディングする。このとき、ラインコーディング部５９０はＥＸ−ＮＯＲ論理部をもつので、クロック信号に同期して入力データ（ＤＡＴＡ）を図７Ｂに示すようにラインコーディングし、１６４ビットのデータ４ｇ、すなわち送信変調データＴＸＤ１として出力する。このラインコーディングは、“１”や“０”の連続したデータを防止するためのものである。したがって、実際にラインに伝送される情報量は１６４ビットとなる。また、初期クロックデータが２０ビットの同一情報を送るので、実際のラインには上述のような２０個の初期クロック（Ｉ０〜Ｉ１９）が伝送される。
【００３９】
送信変換部２４０内の送信フィルタ部４２０は、送信変調データＴＸＤ１を受けて狭帯域のアナログ信号に変換する。すなわち上述したように、まず第１ＨＰＦ４２７が送信変調データＴＸＤ１のＤＣ成分と低周波成分を除去する。次いで第１、第２ＬＰＦ４２５、４２３が第１ＨＰＦ４２７の出力から高周波成分を除去する。さらに、第２ＨＰＦ４２１により、第２ＬＰＦ４２３の出力中の低周波成分が主通信帯域、例えば音声帯域に混入しないように濾波される。そして、送信ゲイン制御部４１０が、伝送線路に送るために送信フィルタ部４２０の出力信号の大きさを調整し、ライン整合部２１０を介して伝送線路に出力する。
【００４０】
続いて、本実施例における受信変換部２２０及び復調部２３０について説明する。
【００４１】
受信変換部２２０内の受信フィルタ部３１０は、ライン整合部２１０より入力されるアナログ情報信号を濾波して対象信号成分を抽出する。すなわち、第１、第２、第３ＨＰＦ３０１、３０３、３０５が、アナログ情報信号から主通信帯域、例えば音声帯域を除去し、対象信号成分のみを通過させる。さらに第１、第２ＬＰＦ３０７、３０９が、第３ＨＰＦ３０５の出力信号から対象信号成分以上の高周波成分を除去する。
【００４２】
スロープ訂正部３２０は、受信フィルタ部３１０の出力を受け、Ａ／Ｄ変換を容易にするために入力信号のスロープを訂正し出力する。次いで増幅部３３０がスロープ訂正部３２０の出力信号を増幅する。そして、レベル変換部３３５が増幅された信号をＴＴＬレベルによる動作クロックＯＰＣＬＫとして出力する。また、ビットスライス部３４０はスロープ訂正部３２０の出力信号を受け、ＴＴＬレベルによるディジタル受信データＲＸＤ１として変換出力する。
【００４３】
復調部２３０の初期クロック検索部８１０は、レベル変換部３３５から動作クロックＯＰＣＬＫ、すなわちデータ４ｈ（Ｉ１９１〜Ｉ００）を受けてクロックデータを検索し、その検索結果に応じて受信データＲＸＤ１の検出有無を示す受信制御信号を出力する。受信データ制御部８２０は、受信変換部２２０から受信データＲＸＤ１を受け、初期クロック検索部８１０の受信制御信号に応答して受信データＲＸＤ１、すなわちデータ４ｉ（Ｓ００〜Ｃ５３１）を出力する。さらにラインデコーディング部８３０は、受信データ制御部８２０から受信データＲＸＤ１を受け、図１０Ａに示すようにＥＸ−ＮＯＲ論理部で所定のクロック信号（ＣＬＯＣＫ）に対応して図１０Ｂに示すようなデコーディングデータ（ＤＡＴＡ ＯＵＴ）、すなわちデータ４ｊを出力する。このときのクロック信号には送受信制御部２７０のタイミング制御信号を使用する。そして、信号歪み訂正部８４０が入力信号に対し所定の基準値に従って信号歪みの訂正を行う。
【００４４】
この訂正過程について、図１１Ａのブロック構成図と図１１Ｂのタイミング図を参照して詳細に説明する。ビット制御及びクロック制御部１１４０は、フリップフロップ１１１０にデータが入力（ＩＮＰＵＴ ＤＡＴＡ）されると、クロックパルス（ＣＬＫ）を受けて入力データの１ビットに該当する時間分のクロック信号（ＣＬＫ ＯＵＴ）と制御信号（ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＩＧＮＡＬ）を発生する。クロック信号はフリップフロップ１１１０に提供され、制御信号は１ビットの終了に際してカウンタ１１２０をクリアするために使用される。
【００４５】
カウンタ１１２０はフリップフロップ１１１０の“ハイ”状態の出力を計数する。このとき、比較器１１３０は、カウンタ１１２０が１ビット該当時間の間に計数した値をマジョリティレジスタ１１５０の基準値と比較する。そして比較器１１３０は、比較した計数値が大きいと“ハイ”状態の出力を行い、一方、比較した計数値が小さい又は同じであれば“ロウ”状態の出力を行う。
【００４６】
この信号歪み訂正部８４０の出力データから実データを抽出するために同期データとヘッダデータを検出する必要があり、同期データについては送信側からの値が正確でなければならない。もし、同期データに誤りが発生すれば実データの抽出は不可能になる。ヘッダデータは２ビットで構成されるが、値が“００”であればこれを実データではなく仮想データの情報と判断し、“００”以外の値に対してのみ実データと判断する。
【００４７】
この実施例におけるＳＳモデムはＴＣＭ（Ｔｉｍｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送方式の通信構造を有しており、マスタ（ｍａｓｔｅｒ）部とスレーブ（ｓｌａｖｅ ）部に区分される。すなわち、スキャナ１２０側のＳＳモデム１２１がマスタ部となり、端末機１１０のＳＳモデムがスレーブ部となる。このＴＣＭ伝送方式はマスタ部がデータを送っているときにスレーブ部でもデータを送ることができ、有効データの判断は伝送フォーマットのヘッダデータを用いて行う。つまり、ヘッダデータが（０，０）であれば実データではなく仮想データとみなす。上述の仮想データはＣＰＵ１２３から送られたデータではなく、ＳＳモデム１２１自体が発生したもので、受信側の受信バッファ（８９０）には貯蔵されないデータである。また、スレーブ部には仮想データ、実データに関係なく受信用情報があり、送信バッファ（５１０）にデータがあれば実データを伝送する。このときのヘッダデータは必ず（０，０）以外の（０，１）、（１，０）、（１，１）のいずれかとしなければならない。スレーブ部は、送信バッファに貯蔵されたデータがなければ、（０，０）のヘッダデータを含んだ仮想データを伝送することになる。
【００４８】
マスタ部はデータを伝送する周期を発生させ、この周期は、送信後に受信データを受けることのできる間隔とされた一定の周期で、マスタ同期によって決定される。マスタ部がその周期に応じてデータを伝送すると、スレーブ部は実際に伝送線路上で生じる遅延時間を経た後にそのデータを受信する。そして、スレーブ部は受信後一定の時間が経つとデータを伝送し、マスタ部はこのデータを受信すると次のフレーム、すなわちマスタ同期に合わせて更にデータを伝送する。このような初期手続中に、ＰＮコードを決定して秘話機能を与えることもできる。
【００４９】
ここに、ヘッダ及び同期検索部８５０の動作を図１２を参照して説明する。まず、第１シフトレジスタ１２５０及び第２シフトレジスタ１２１０が入力データをそれぞれ４ビット及び２ビットずつ貯蔵する。第１比較器１２６０は、第１シフトレジスタ１２５０に貯蔵されたデータと同期データを比較し、その結果を示す同期比較データを出力する。レジスタ１２２０は、発生された同期比較データに対応して第２シフトレジスタ１２１０に貯蔵されたデータを一時貯蔵する。第２比較器１２３０は、レジスタ１２２０の貯蔵データとヘッダデータを入力としてこれら２つの入力データ（貯蔵データ、ヘッダデータ）を比較し、その結果を示すヘッダ比較データを出力する。
【００５０】
データ検索部８６０は、このようにしてデータ４ｊからヘッダデータ及び同期データが検索されると、それらデータを除去してデータ４ｋを出力する。続くＥＸ−ＯＲゲート部８７０は逆拡散手段であって、ＰＮコード発生部２６０から入力されるＰＮコードに従ってデータ４ｋを逆拡散し、データ４ｍとして出力する。このときもし、送信側のＰＮ値と受信側のＰＮ値が異なっていると、データの抽出は不可能である。
【００５１】
誤り訂正部８８０は、逆拡散で得られたデータ４ｍを７ビットのデータ４ｎ、４ｏに分離し、これら入力データ４ｎ、４ｏ内の誤りコードにより誤り訂正を遂行する。すなわち、誤り訂正部８８０は各７ビットのデータについて誤り訂正を行ってそれぞれ４ビットのデータ４ｐ、４ｑを出力する。そして、データ４ｐ、４ｑは受信バッファ８９０で並列データのデータ４ｒとして変換貯蔵される。その後、受信バッファ８９０はデータを受信した状態であることをＣＰＵ１２３に知らせ、データが読出されるようにする。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、主通信帯域以外の帯域（例えば音声通信では２０ＫＨｚ以上）で特定の周波数でない帯域拡散された周波数帯域を用いて伝送を行うので、主通信サービスに影響を与えることなく更なる別の双方向通信を可能とし、例えば音声通信におけるクロストーク等の不具合を極力抑制することができる。また、帯域拡散方式を用いることで秘話機能をもち得るので、通信情報の保安信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した遠隔情報処理システムのブロック構成図。
【図２】本発明に係る帯域拡散通信方式のデータ変復調装置のブロック構成図。
【図３】図２における受信変換部２２０の詳細を示すブロック構成図。
【図４】図２における送信変換部２４０の詳細を示すブロック構成図。
【図５】図２における変調部２５０の詳細を示すブロック構成図。
【図６】図５における送信データ結合部５７０の詳細を示すブロック構成図。
【図７】Ａは、図５におけるラインコーディング部５９０の詳細を示すブロック構成図で、Ｂは、その動作波形図。
【図８】図２における復調部２３０の詳細を示すブロック構成図。
【図９】Ａは、図８における受信データ制御部８２０の詳細を示すブロック構成図で、Ｂは、その動作波形図。
【図１０】Ａは、図８におけるラインデコーディング部８３０の詳細を示すブロック構成図で、Ｂは、その動作波形図。
【図１１】Ａは、図８における信号歪み訂正部８４０の詳細を示すブロック構成図で、Ｂは、その動作波形図。
【図１２】図８におけるヘッダ及び同期検索部８５０の詳細を示すブロック構成図。
【図１３】本発明の実施例におけるデータフォーマットの変化状態を説明する流れ図。
【符号の説明】
１２１ ＳＳモデム（データ変復調装置）
２１０ ライン整合部
２２０ 受信変換部
２３０ 復調部
２４０ 送信変換部
２５０ 変調部
２６０ ＰＮコード発生部
２７０ 送受信制御部
Claims (5)
- 主通信帯域に影響を与えることなく同じ伝送線路で別の情報通信を可能とする帯域拡散通信方式のデータ変復調装置であって、
ＰＮコードを生成出力するＰＮコード発生手段と、
送受信データの変復調タイミングを制御するためのタイミング制御信号を出力する送受信制御手段と、
送信データから誤り訂正コードを発生して当該送信データに組合せ、誤り訂正コードを含んだ送信データとしてシリアル出力する誤りコード発生手段と、この誤りコード発生手段から出力される送信データを受け、ＰＮコードを用い帯域拡散させて出力するＰＮコード結合手段と、この帯域拡散された送信データを受け、前記送受信制御手段のタイミング制御信号に同期して当該送信データ内のデータ有無、受信同期、データ開始を知らせる受信用情報を当該送信データに組合せる送信データ結合手段と、この受信用情報を含んだ送信データを受け、同一データの連続伝送を避けるためにラインコーディングして送信変調データとして出力するラインコーディング手段と、から構成される変調手段と、
送信変調データをアナログ情報信号に変換して伝送線路を通じて出力する送信変換手段と、
伝送線路を通じて入力されるアナログ情報信号から、受信データをディジタル変換出力すると共に動作クロックを生成出力する受信変換手段と、
この受信変換手段から動作クロックを受けて受信データの開始を検索し、データ受信を制御する受信制御信号を生成出力する初期クロック検索手段と、ディジタル変換された受信データを受け、前記受信制御信号に対応して当該受信データの出力を制御する受信データ制御手段と、この受信データ制御手段から受信データを受け、前記送受信制御手段のタイミング制御信号に同期してラインデコーディングし出力するラインデコーディング手段と、このラインデコーディングされた受信データを受け、貯蔵してある所定の基準値と比較して信号歪みを訂正し出力する信号歪み訂正手段と、この信号歪み訂正手段から受信データを受け、当該受信データ内の受信用情報を検索して検索結果を出力する受信用情報検索手段と、この受信用情報検索手段の検索結果に対応して、前記信号歪み訂正手段より出 力される受信データから受信用情報を除去して出力するデータ検索手段と、この受信用情報が除去された受信データを受けてＰＮコードを用い逆拡散させる逆拡散手段と、この逆拡散された受信データを受け、当該受信データ内の誤り訂正コードにより誤り訂正して受信復調データとして出力する誤り訂正手段と、から構成される復調手段と、
から構成されることを特徴とするデータ変復調装置。 - 送信変換手段は、送信変調データを受けてアナログ信号に変換出力する送信フィルタ部と、この送信フィルタ部の出力信号を受け、該出力信号の大きさを調整して出力する送信ゲイン制御手段と、から構成される請求項１記載のデータ変復調装置。
- 送信フィルタ部は、送信変調データ信号を受けてＤＣ成分をカップリングすると共に低周波成分を除去する第１高域フィルタと、この第１高域フィルタの出力信号を受けて高周波成分を除去する低域フィルタと、この低域フィルタの出力を受けてディジタル成分が主通信帯域にかからないよう濾波する第２高域フィルタと、から構成される請求項２記載のデータ変復調装置。
- 受信変換手段は、伝送線路を通じて受信されるアナログ情報信号を濾波して変換対象の信号成分を抽出し出力する受信フィルタ部と、この受信フィルタ部の出力を受けてスロープを訂正し出力するスロープ訂正手段と、このスロープ訂正された出力信号を受けて増幅する増幅器と、この増幅された信号をＴＴＬレベルに変換して動作クロックを出力するレベル変換手段と、前記スロープ訂正された出力信号を受け、該出力信号の変化に応じてＴＴＬ信号に変換し、ディジタル受信データとして出力するビットスライス手段と、から構成される請求項１記載のデータ変復調装置。
- 主通信帯域に影響を与えることなく同じ伝送線路で別の情報通信を可能とする帯域拡散通信方式のデータ変復調装置であって、ＰＮコードを生成出力するＰＮコード発生手段と、送受信データの変復調タイミングを制御するためのタイミング制御信号を出力する送受信制御手段と、送信データから誤り訂正コードを発生して当該送信データに組合せシリアル出力する誤りコード発生手段と、誤りコード発生手段から出力される送信データを受け、ＰＮコードを用い帯域拡散させて出力するＰＮコード結合手段と、この帯域拡散された送信データを受け、前記送受信制御手段のタイミング制御信号に同期して当該送信データ内のデータ有無、受信同期、データ開始を知らせる受信用情報を当該送信データに組合せる送信データ結合手段と、この受信用情報を含んだ送信データを受け、同一データの連続伝送を避けるためにラインコーディングして送信変調データとして出力するラインコーディング手段と、送信変調データを受けてアナログ情報信号に変換する送信フィルタ部と、この送信フィルタ部の出力信号を受け、該出力信号の大きさを調整して伝送線路へ出力する送信ゲイン制御手段と、伝送線路を通じて受信されるアナログ情報信号を濾波して変換対象の信号成分を抽出し出力する受信フィルタ部と、この受信フィルタ部の出力を受けてスロープを訂正し出力するスロープ訂正手段と、このスロープ訂正された出力信号を受けて増幅する増幅器と、この増幅された信号をＴＴＬレベルに変換して動作クロックを生成出力するレベル変換手段と、前記スロープ訂正された出力信号を受け、該出力信号の変化に応じてＴＴＬ信号に変換し、ディジタル受信データとして出力するビットスライス手段と、前記動作クロックを受けて受信データの開始を検索し、データ受信を制御するための受信制御信号を生成出力する初期クロック検索手段と、前記ディジタル変換された受信データを受け、前記受信制御信号に対応して当該受信データの出力を制御する受信データ制御手段と、この受信データ制御手段から受信データを受け、前記タイミング制御信号に同期してラインデコーディングし出力するラインデコーディング手段と、このラインデコーディングされた受信データを受けて貯蔵してある所定の基準値と比較し、当該受信データの歪みを訂正して出力する信号歪み訂正手段と、この信号歪み訂正手段から受信データを受け、当該受信データ内の受信用情報を検索して検索結果を出力する受信用情報検索手段と、この受信用情報検索手段の検索結果に対応して、前記信号歪み訂正手段より出力される受信データから受信用情報を除去して出力するデータ検索手段と、この受信用情報が除去された受信データを受けてＰＮコードを用い逆拡散させる逆拡散手段と、この逆拡散された受信データを受け、当該受信データ内の誤り訂正コードにより誤り訂正して受信復調データとして出力する誤り訂正手段と、から構成されることを特徴とするデータ変復調装置。
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