JP3842269B2 - Receiving device, communication system using the same, and sampling rate conversion means - Google Patents

Receiving device, communication system using the same, and sampling rate conversion means Download PDF

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    • H04B14/062Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using differential modulation, e.g. delta modulation using delta modulation or one-bit differential modulation [1DPCM]

Description

技術分野
本発明は、パケット通信するネットワークを介して受け取ったデジタル信号に基づいて、マルチビットよりも簡単な回路構成で波形歪みの少ない信号を復調可能な受信装置、それを用いた通信システム、およびサンプリングレート変換手段に関するものである。
背景技術
近年のインターネットやコンピュータの急速な発展に伴なって、IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers,Inc.)1394やUSB(Universal Serial Bus)あるいはイーサネット(登録商標)など、デジタル信号伝送用のネットワークを用いて、アナログのオーディオ信号や映像信号を伝送する通信システムが普及しつつある。
例えば、図18に示す通信システム101の送信装置103において、PCM変調回路111は、図示しない信号源からの入力信号を、PCM(Pulse Code Modulation)変調して、マルチビットの符号列からなるデータ列111を生成する。さらに、トランスミッタ112は、例えば、パケットに分割したり、送信先のアドレスを付すなどして、当該データ列S111を、ネットワーク102で伝送可能なフォーマットのデジタル信号S103に変換した後、ネットワーク102に送信する。
一方、受信装置104において、レシーバ121は、送信装置103からのデジタル信号S103を、ネットワーク102から受け取ると、当該デジタル信号S103に基づいて、マルチビットの符号を順次出力する。さらに、順次出力されるマルチビットの符号列(データ列S121)は、復調回路122によって復調され、アナログ信号の復調信号S104として、受信装置104から出力される。
ここで、送信装置103において、PCM変調回路111が各符号を出力する周期と、受信装置104において、復調回路122が各符号を処理する周期とが異なっていると、復調回路122の処理する符号が足りなくなって音飛びが発生したり、余った符号を削除した結果、復調信号S104の波形が歪んだりしてしまう。なお、受信装置104に、周期の相違を吸収するサンプリングレートコンバータを設けて、当該音飛びや波形歪みを防止しようとすると、伝達関数が複雑となって、多くのビット幅の演算処理が可能なデジタルフィルタが必要になるので、受信装置104の回路構成が複雑になってしまう。
したがって、上記通信システム101では、受信装置104にPLL(Phase Locked Loop)回路123が設けられている。当該PLL回路123は、ネットワーク102を介して送信装置103から伝送されたデジタル信号S103自体、あるいは、当該デジタル信号S103と共に伝送されるクロック信号S113に応じて、クロック信号S123の周波数や位相を調整する。さらに、復調回路122は、PLL回路123からのクロック信号S123に同期して動作する。これにより、復調回路122は、PCM変調回路111が各符号を出力する周期で、レシーバ121からの符号を処理でき、上記音飛びや波形歪みの発生を防止できる。なお、図18の例では、送信装置103のPCM変調回路111は、クロック信号生成回路113から与えられ、予め定められた周期のクロック信号S113に同期して動作している。
なお、従来のサンプリングレートコンバータとして、特開平4−35111号公報(平成4年2月5日公開)に開示されているものを挙げることができる。また、特開平6−104833号公報(平成6年4月15日公開)には、アナログ信号をデルタシグマ変調してデジタル信号に変換した後、光ファイバを用いてデジタル信号を伝送し、復調手段を用いてアナログ信号に戻すことにより、アナログ信号を高品位に伝送する技術が開示されている。さらに、IEEE1394を用いてSACDの信号を伝送する技術が、1394TA(Trading Association)によって規格化されている。IEEE1394はパケットによって通信を行う規格であり、SACDは音楽をデルタシグマ変調した信号を用いて記録する規格である。
しかしながら、上記従来の構成では、波形歪みをさらに低減しようとすると、より高速で、しかも、より多くのビット幅の演算処理が可能な復調回路が必要になる。したがって、従来の構成では、高品質な信号波形の伝送と、受信装置の回路構成の簡略化との双方を実現することは困難である。
さらに、特に、インターネットや無線通信網のように、PLL回路123が安定動作するために必要な時間精度で信号を伝送できない場合は、PLL回路123が安定しない。よって、クロック信号S123の周期変動に起因する波形歪みが発生する虞れもある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、パケット通信するネットワークを介して受け取ったデジタル信号に基づいて、マルチビットよりも簡単な回路構成で波形歪みの少ない信号を復調可能な受信装置、それを用いた通信システム、およびサンプリングレート変換手段を実現することにある。
発明の開示
本発明に係る受信装置は、上記目的を達成するために、単位時間あたりのパルス数が信号波形に応じて変化するパルス数変調信号をパケット分割することによって生成されたデジタル信号を、ネットワークから受け取り、当該デジタル信号からパルス数変調信号を示すビット列を抽出する受信手段と、上記ビット列の各ビットに応じたパルスを、予め定める周期で出力するパルス数変調信号出力手段とを備えていることを特徴としている。
上記構成において、送信装置は、例えば、オーディオ信号などの信号波形を、例えば、デルタシグマ変調などの変調方法で変調してパルス数変調信号を生成する。さらに、当該パルス数変調信号は、パケット分割され、デジタル信号として、パケットを伝送可能なネットワークに送信される。
一方、当該デジタル信号が受信装置に到達すると、受信装置の受信手段は、当該デジタル信号からパルス数変調信号を示すビット列を抽出し、パルス数変調信号出力手段は、当該ビット列の各ビットに応じたパルスを、予め定める周期で出力する。これにより、パルス数変調信号を示すデジタル信号が、パケット通信するネットワーク、すなわち、パルス数変調信号の各パルスが同じ時間間隔で伝送されるとは限らず、他のデータも伝送される可能性のあるネットワークを経由して伝送されている場合において、受信装置は、マルチビットの信号を示すデジタル信号を伝送する場合と比較して、復調時の波形歪みの削減と、簡単な回路構成とを両立可能なパルス数変調信号を、何ら支障なく生成できる。この結果、マルチビットの場合と比較して、簡単な回路構成で、波形歪みの少ない信号を復調可能な受信装置を実現できる。
本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
発明を実施するための最良の形態
〔第1の実施形態〕
本発明の一実施形態について図1ないし図9に基づいて説明すると以下の通りである。すなわち、図1に示すように、実施形態に係る通信システム1は、デジタル信号をパケット伝送するネットワーク2を介して、送信装置3から受信装置4へ、信号波形を示すデジタル信号S3を伝送するシステムである。通信システム1は、例えば、リアルタイムに入力されるアナログ信号(例えば、オーディオ信号など)を高精度に伝送する際に好適に使用されている。
上記ネットワーク2は、例えば、IEEE1394、USBやイーサネット(登録商標)、あるいは、それらを組み合わせたネットワークなど、デジタル信号伝送用のネットワークである。ネットワーク2は、上記送信装置3から受信装置4までの通信経路において、上記デジタル信号S3の伝送に十分な帯域幅を持っている。
また、後述するように、本実施形態に係る受信装置4は、受信したデルタシグマ変調信号S23の出力周期を、ネットワーク2とは独立したクロック信号S22に基づいて決定している。したがって、上記ネットワーク2は、例えば、リピータなど、送信装置3や受信装置4と独立したクロック信号で動作している中間ノードを含んでいてもよい。また、ネットワーク2の各ノードにおいて、それぞれが基準とするクロック信号の精度は、受信装置4がデルタシグマ変調信号S23を再生する際に必要な精度に拘わらず、上記デジタル信号S3の伝送に十分な精度であればよい。
本実施形態に係る送信装置3は、図示しない信号源から入力されたアナログ信号をデルタシグマ変調信号S11に変調して出力するデルタシグマ変調回路11と、パルス状のデルタシグマ変調信号S11に応じたデジタル信号S3を上記ネットワーク2に送信するトランスミッタ12と、サンプリングタイミングを示すクロック信号S13を上記デルタシグマ変調回路11へ入力するクロック信号生成回路13とを備えている。
上記デルタシグマ変調回路11は、入力信号Siとフィードバック信号Sfとの差を、1次または高次積分し、積分結果を上記クロック信号S13が示すサンプリング周期で量子化している。量子化結果は、パルス状のデルタシグマ変調信号S11として、上記トランスミッタ12に出力されると共に、フィードバック信号Sfとして、デルタシグマ変調回路11に入力される。
ここで、2値に量子化して、1ビットのデータ列としてのデルタシグマ変調信号S11を生成する場合、デルタシグマ変調信号S11がハイレベルになると、ローレベルの場合に比べてフィードバック信号Sfの信号レベルも大きくなるので、入力信号Siが十分に大きくない限り、上記積分結果が減少する。したがって、デルタシグマ変調回路11がハイレベルのデルタシグマ変調信号S11を出力する可能性が低下する。これとは逆に、デルタシグマ変調信号S11がローレベルの場合、フィードバック信号Sfの信号レベルが小さいので、入力信号Siに応じて、上記積分結果が増加する。したがって、デルタシグマ変調回路11によって、ハイレベルのデルタシグマ変調信号S11が出力される可能性が高くなる。この結果、デルタシグマ変調信号S11がハイレベルになる頻度(単位時間あたりのパルス数)は、入力信号Siの信号レベルに応じた頻度に制御される。
また、本実施形態に係るクロック信号生成回路13は、ネットワーク2のクロックとは独立して、上記クロック信号S13を生成している。当該クロック信号S13の周波数は、デルタシグマ変調回路11によるサンプリング周波数が予め定める周波数になるように設定されている。例えば、デルタシグマ変調回路11がクロック信号S13の各立ち上がり時点を検出して、サンプリングタイミングを決定している場合は、サンプリング周波数と同一の周波数に設定され、両エッジを検出する場合は、サンプリング周波数の半分の周波数に設定される。
さらに、上記トランスミッタ12は、送信装置3に接続されるネットワーク2に応じて構成されており、上記デルタシグマ変調信号S11のパルス列を、上記ネットワーク2で伝送可能なフォーマットの上記デジタル信号S3に変換し、当該デジタル信号S3をネットワーク2に送信できる。本実施形態に係るネットワーク2は、デジタル信号S3をパケット伝送しているので、トランスミッタ12は、デルタシグマ変調信号S11のパルス列をパケットに分割する。また、パケットに送信先を示すアドレスを付加することが必要なネットワーク2の場合は、上記パケットにアドレスを付加できる。さらに、例えば、バス使用権の獲得要求など、デジタル信号S3の伝送前や伝送後に、所定の動作を行う必要があるネットワーク2の場合は、必要に応じて、これらの動作を行うことができる。
一方、本実施形態に係る受信装置4は、ネットワーク2からデジタル信号S3を受け取り、当該デジタル信号S3に基づいて、上記デルタシグマ変調信号S11の各パルスを示すデータ列S21を順次生成するレシーバ21と、ネットワーク2とは独立して、予め定められた周波数のクロック信号S22を生成するクロック信号生成回路22と、上記データ列S21の出力周期を、当該クロック信号S22が示す周期に変換することによって、デルタシグマ変調信号S23を生成するサンプリングレートコンバータ23と、当該デルタシグマ変調信号S23を復調するローパスフィルタ(LPF)24とを備えている。
上記クロック信号S22の周期は、サンプリングレートコンバータ23がデルタシグマ変調信号S23を出力する周期が、送信装置3のデルタシグマ変調回路11におけるサンプリング周期と同じ値になるように、予め定められている。例えば、サンプリングレートコンバータ23がクロック信号S22の各立ち上がり時点を検出して、デルタシグマ変調信号S23の出力タイミングを決定している場合、クロック信号S22の周期は、上記サンプリング周期と同一に設定される。また、両エッジを検出している場合は、クロック信号S22の周期は、上記サンプリング周期の2倍に設定されている。
ここで、上記クロック信号生成回路22は、ネットワーク2と独立して、予め定められた周期のクロック信号S22を生成している。したがって、ネットワークを介して送信装置から受信装置へクロック信号を伝送する場合や、受信装置がネットワークからの信号に応じて、自機器のPLL回路の位相を調整する場合とは異なり、デルタシグマ変調信号S11に応じたデジタル信号S3を受信し、復調している最中に、クロック信号S22の周期が変動することがない。
ただし、上記構成では、受信装置4のクロック信号生成回路22がネットワーク2とは独立してクロック信号S22を生成している。したがって、クロック信号生成回路22の発振精度を向上させたとしても、送信装置3や受信装置4の個体差や周囲温度などの影響によって、送信装置3のサンプリング周期と、クロック信号S22が指示する周期とは、完全には一致しない。例えば、100ppm程度の誤差が発生する虞れがある。
ところが、上記構成では、当該誤差を補償するためにサンプリングレートコンバータ23が設けられている。したがって、送信装置3のサンプリング周期とクロック信号S22が指示する周期とが一致していなくても、サンプリングレートコンバータ23の出力周期は、上記クロック信号S22が示す周期に揃えられる。
この結果、サンプリングレートコンバータ23は、上記クロック信号S22が示す固定周期のデルタシグマ変調信号S23を出力して、LPF24に入力できる。
ここで、復調信号のレベルを示す値のデジタル信号(マルチビットのデジタル信号)を伝送する場合と異なり、上記ネットワーク2には、デルタシグマ変調信号S11を示すデジタル信号S3が伝送されており、デジタル信号S3に基づいて生成された上記デルタシグマ変調信号S23は、LPF24での高周波成分の除去によって復調される。
この高周波成分の除去は、コンデンサやコイルなどから構成される積分器あるいは積分処理を含む回路によって実現できる。以下に記載された積分器は、純粋な積分演算を行う回路だけではなく、高周波成分を除去するための積分処理を含む回路も併せて示す。
したがって、例えば、比較的簡単な回路で実施可能な以下の▲1▼・▲2▼の変換操作、すなわち
▲1▼ネットワーク2を伝送されるデルタシグマ変調信号S11のサンプリング周波数(クロック信号S13が示すタイミングの周波数)の方がクロック信号S22の示すタイミングの周波数よりも高い場合に、サンプリングレートコンバータ23がビットを削除する操作
▲2▼ネットワーク2を伝送されるデルタシグマ変調信号S11のサンプリング周波数の方がクロック信号S22の示すタイミングの周波数よりも低い場合に、サンプリングレートコンバータ23がビットを挿入する操作
によって、サンプリングレートを変換したとしても、マルチビットの場合と異なり、変換に伴なう誤差が復調信号S4に現れにくい。
すなわち、図2に示すように、上記マルチビットの値xを示すデジタル信号を伝送する場合は、本実施形態の場合のように1ビットのデジタル信号S3を伝送する場合に比べて、1単位のデータ(マルチビットのデータ)が占める時間(1単位時間)が長くなってしまう。したがって、受信装置がネットワークとは独立して生成されたクロック信号に基づいて、復調回路へマルチビットのデータを出力する周期を決定すると、サンプリング周期と当該出力周期との相違を補償するために挿入/削除するデータが、復調信号に大きく影響してしまう。また、マルチビットのデジタルフィルタを用いて、サンプリングレートを変換しようとすると、当該デジタルフィルタでの演算は、1ビットの場合に比べて複雑になり、デジタルフィルタの回路規模が大幅に増大してしまう。なお、上記影響を抑えるため、複雑な伝達関数のデジタルフィルタを用いると、当該回路規模は、さらに増大してしまう。
これに対して、本実施形態のように、1ビットのデジタル信号を伝送する場合は、1単位のデータ(1ビットのデータ)が占める時間が短くなる。したがって、サンプリングレートコンバータ23がデルタシグマ変調信号S23を生成する際に、データ列S21を操作する時点を分散させることができる。また、復調信号S4は、デルタシグマ変調信号S23を積分して生成される。したがって、データ(ビット)の削除/挿入の影響が低減されている。
この結果、マルチビットのデジタル信号を伝送する場合に比べて、簡単な回路でサンプリングレートコンバータ23を構成することができるとともに、LPF24から出力される復調信号S4の品質を向上できる。
以下では、サンプリングレートコンバータ23の構成例として、ランダムな値のビットを挿入する構成を説明する。例えば、図3に示すように、上記サンプリングレートコンバータ23は、レシーバ21から順次出力される、1ビットのデータ列S21を受け取るFIFO(First In First Out)バッファ31と、1ビットの乱数を発生する乱数発生器32と、FIFOバッファ31および乱数発生器32の一方と出力端子T23とを接続するスイッチ33と、上記クロック信号S22が示す周期で、FIFOバッファ31から1ビットのデータを読み出すよう試み、成功した場合は、上記スイッチ33にFIFOバッファ31を選択させると共に、失敗した場合は、上記スイッチ33に乱数発生器32を選択させる制御回路34とを備えている。
上記構成では、デルタシグマ変調信号S11のサンプリング周波数の方がサンプリングレートコンバータ23の出力周波数よりも低い場合、図4に示すように、FIFOバッファ31への書き込み速度よりも読み出し速度が速くなる。したがって、図4中、P1およびP2に示すように、両速度の比に応じた時間間隔で、FIFOバッファ31が空になり、読み出しに失敗してしまう。
この場合、スイッチ33は、制御回路34の指示に従い、FIFOバッファ31からの信号の代わりに、乱数発生器32からの信号を出力する。これにより、データ列S21の合間に、ランダムな値のビットが挿入され、サンプリングレートコンバータ23は、クロック信号S22が示すタイミングの周期で、データ列S21の合間にビットを挿入したデルタシグマ変調信号S23を出力できる。
ここで、上記図3の構成では、サンプリングレートコンバータ23によって、データ列S21の合間にランダムな値のビットが挿入されている。したがって、復調信号S4に周期的なひずみが発生するという不具合が防止されている。
一方、デルタシグマ変調信号S11のサンプリング周波数の方がサンプリングレートコンバータ23の出力周波数よりも高い場合、図5に示すように、FIFOバッファ31への書き込み速度よりも読み出し速度が遅くなる。したがって、図5中、P3およびP4に示すように、両速度の比に応じた時間間隔で、FIFOバッファ31にデータが溢れてしまう。この場合、FIFOバッファ31は、レシーバ21から受け取ったデータ、または、記憶しているデータのいずれかを記憶することができない。これにより、サンプリングレートコンバータ23は、クロック信号S22が示すタイミングの周期で、データ列S21の一部ビットを削除したデルタシグマ変調信号S23を出力できる。
なお、図4および図5では、説明の便宜上、デルタシグマ変調信号S11のサンプリング周波数と、サンプリングレートコンバータ23の出力周波数とが大きく異なっている場合を例示した。しかしながら、クロック信号生成回路13および22の発振精度を向上させることで、両者の相違は、例えば、100ppm程度など、十分に低い値に抑えることができる。したがって、サンプリングレートコンバータ23がデルタシグマ変調信号S23を生成する際にデータ列S21を操作する頻度も、例えば、100ppm程度と極めて低くなっている。この結果、当該操作が、当該デルタシグマ変調信号S23を積分して復調される復調信号S4に与える影響も抑えられ、受信装置4は、高精度な復調信号S4を得ることができる。なお、可聴周波数帯域のノイズレベルを抑えるため、乱数発生器32の発生する乱数については、周波数成分が一様であるよりも、高周波成分が多いことが望ましい。
ところで、図3では、サンプリングレートコンバータ23がランダムな値のビットを挿入する構成について説明したが、これに限るものではない。例えば、図6に示すサンプリングレートコンバータ23aのように、図3に示す乱数発生器32に代えて、スイッチ33が生成回路35を選択する毎に出力値を変更する生成回路35を設けてもよい。
上記サンプリングレートコンバータ23aは、データ列S21の合間にビットを挿入する場合、0および1のビットを交互に挿入できる。したがって、図3の構成に比べて、より長い間、デルタシグマ変調信号S23が示す波形(復調信号S4の波形)のDCバランスを維持できる。
さらに、受信装置4がネットワーク2から切り離され、FIFOバッファ31が空になった場合には、0および1のビットが交互に連続的に出力されるので、LPF24内部の電荷の漏れと共に、LPF24の出力は、0に収束する。したがって、上記サンプリングレートコンバータ23aを用いれば、特別な処理を行わなくても、ネットワーク2から切り離された受信装置4の出力がミュートされる。
また、他の構成例として、図7に示すサンプリングレートコンバータ23bのように、図3に示す乱数発生器32に代えて、FIFOバッファ31が前回出力した値を保持するD−フリップフロップ(D−FF)36を設けてもよい。
上記サンプリングレートコンバータ23bは、データ列S21の合間にビットを挿入する場合、前回のデータを挿入する。これにより、データ列S21の傾向に応じたビットを挿入でき、ビットの挿入に起因する復調信号S4の波形歪みを低減できる。
なお、図7では、前回のデータのみを保持する構成を例示したが、データ列S21の履歴を記憶して、当該履歴に基づいて挿入するビットの値を決定してもよい。ただし、回路構成の簡略化が求められる場合は、図7のように、前回のデータのみに基づいて挿入するビットの値を決定する方が望ましい。
ところで、上記では、FIFOバッファ31からのデータ列S21が足りないときにビットを挿入することによって、サンプリングレートコンバータ23の出力周期をクロック信号S22が示すタイミングの周期に変換する場合について説明したが、ビットを挿入する代わりに、サンプリングレートコンバータ23の出力端子T23をハイインピーダンスに保ってもよい。
例えば、図8に示すサンプリングレートコンバータ23cでは、図3に示す乱数発生器32が削除されており、図3にて、スイッチ33の2つの入力端子のうち、FIFOバッファ31に接続されていない入力端子は、開放されている。これにより、スイッチ33がFIFOバッファ31を選択しない場合、すなわち、FIFOバッファ31からのデータ列S21が足りない場合、サンプリングレートコンバータ23cの出力端子T23は、ハイインピーダンスに保たれる。
このように、サンプリングレートコンバータ23cの出力端子T23がハイインピーダンスに保たれると、LPF24は、一周期前までの積分値を保持することができるので、データ列S21の操作に起因する復調信号S4の波形歪みを低減できる。
ここで示したサンプリングレートコンバータ23〜23cは、いずれも入力信号S21が途絶えた場合に、自動的に無音に相当する信号を出力するという機能を有している。したがって、何らかの原因によりネットワーク2からのパケット到着が停止した場合であっても、受信装置4から不快なノイズが出力されることはない。
また、上述したサンプリングレートコンバータ23〜23cでは、制御回路34がFIFOバッファ31からデータの読み出しに成功したか否かに応じて、スイッチ33を切り換えていたが、この構成に限定されるものではない。すなわち、上記読み出しの成否に代えて、予め定める第1のしきい値を下回ったか否かに応じて、スイッチ33を切り換えてもよい。なお、上記読み出しの成否で判断する場合は、第1のしきい値が空の場合である。また、FIFOバッファ31が満杯の場合にデータ列S21のビットを削除する代わりに、第2のしきい値を上回った場合に、データ列S21のビットを削除してもよい。いずれの場合であっても、第1のしきい値および第2のしきい値(満杯を含む)が固定値の場合、サンプリングレートコンバータ23〜23cは、送信装置3におけるサンプリング周波数F1と、受信装置4にて、クロック信号S22が示すタイミングの周波数F2との比に応じた時間間隔で、周期的に、データ列S21を操作する。したがって、サンプリングレートコンバータ23〜23cの出力周期を、クロック信号S22が示すタイミングの周期に合わせることができる。
また、上記では、サンプリングレートコンバータ23(23a〜23c)の制御回路34が、FIFOバッファ31に蓄積されたデータ列S21の量に基づいて、データ列S21を操作する周期を決定する場合について説明したが、送信装置3から予め伝えられた情報を参照して、サンプリングレートの変換比率を決定してもよい。
具体的には、本変形例に係る送信装置3では、図1中、破線で示すように、クロック信号生成回路13が、デジタル信号S3の伝送に先立ち、トランスミッタ12へ指示して、例えば、クロック信号S13の周波数自体など、デルタシグマ変調回路11のサンプリング周波数を示す情報を、受信装置4に送信させる。
一方、受信装置4では、レシーバ21がネットワーク2から当該情報を受け取ると、図中破線で示すように、サンプリングレートコンバータ23(23a〜23c)へ当該情報を伝える。ここで、本変形例では、サンプリングレートコンバータ23(23a〜23c)は、図中破線で示すように、クロック信号生成回路22から、クロック信号S22の周波数を示す情報を受け取っている。したがって、サンプリングレートコンバータ23(23a〜23c)の制御回路34は、両者を比較することで、送信装置3におけるサンプリング周期と、サンプリングレートコンバータ23(23a〜23c)の出力周期との比率を決定できる。これにより、制御回路34は、データ列S21を操作する周期と、ビットを削除すべきか否かとを決定できる。
以下では、他の通知方法について、図9を参照しながら説明する。すなわち、本変形例に係る通信システム1dでは、送信装置3dと受信装置4dとの間のネットワーク2dが、ネットワークの1単位時間を示すクロック信号S5を生成するためのクロック信号源5を備えている。さらに、送信装置3dは、当該クロック信号源5からのクロック信号S5に同期して、ネットワーク2dへデジタル信号S3を送信すると共に、受信装置4dは、当該クロック信号源5からのクロック信号S5に同期して、ネットワーク2dからデジタル信号S3を受け取っている。
また、本変形例に係る送信装置3dでは、ネットワーク2dからデータを受け取るために、トランスミッタ12に代えて、トランシーバ12dが設けられている。さらに、送信装置3dは、トランシーバ12dがネットワーク2dから受け取ったクロック信号S5と、クロック信号生成回路13のクロック信号S13とに基づいて、ネットワークの1単位時間をクロック信号S13で計測するカウンタ14dを備えている。当該カウンタ14dは、トランシーバ12dへ指示して、計測結果を受信装置4dへ送信することができる。
一方、本変形例に係る受信装置4dにもカウンタ25dが設けられている。当該カウンタ25dは、レシーバ21がネットワーク2dから受け取ったクロック信号S5と、クロック信号生成回路22のクロック信号S22とに基づいて、ネットワークの1単位時間をクロック信号S22で計測できる。さらに、サンプリングレートコンバータ23(23a〜23c)の上記制御回路34は、上記送信装置3dからネットワーク2dを介して通知された計測結果と、カウンタ25dによる計測結果とに基づいて、サンプリングレートの変換比率を決定でき、データ列S21を操作する周期と、ビットを削除すべきか否かとを決定できる。
さらに、制御回路34が、送信装置3(3d)からの通知に基づいてデータ列S21の操作タイミングを決定するか、図3、図6〜図8に示すFIFOバッファ31に蓄積されたデータ列S21の量に基づいて決定するかに拘わらず、上記制御回路34は、例えば、上述の第1および第2のしきい値を変更したり、変換比率自体を変更するなどして、データ列S21を操作する周期を制御してもよい。具体的には、本変形例に係る制御回路34eは、当該周期が変動し、しかも、各周期の平均値が、サンプリング周波数F1を上記周波数F2に一致させる値になるように制御する。当該制御回路34eを有する場合、サンプリングレートコンバータ23〜23cがデータ列S21を操作する周期にゆらぎが設けられる。したがって、周期的な操作によって、復調信号S4に周期的なひずみが発生するという不具合の発生を防止できる。
なお、本実施の形態では、送信装置3から受信装置4に直接パケットが伝送される場合について示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
すなわち、図10に示すように、ネットワーク2aとネットワーク2bとがバスブリッジ8で結ばれた構成にも適用できる。この際、ネットワーク2aとネットワーク2bは、同じ種類のネットワークでも異なる種類のネットワークでもよい。例えば、両者がともにIEEE1394であるような構成、あるいは一方がIEEE1394であって他方がイーサネットであるような構成が可能である。さらに、有線のネットワークと無線のネットワークとが混在していてもよい。
また、図11のように、送信装置3からパケットに対して、エコーの付加ならびに高音/低音強調のような音声処理や、時刻情報や著作権情報などの編集を行うパケット編集装置9を、送信装置3と受信装置4との間に設けてもよい。
このように図10あるいは図11の構成を採用した場合にも、クロック信号生成回路13が生成するクロック信号S13と、クロック信号生成回路22が生成するクロック信号S22との間の偏差は、受信装置4のサンプリングレートコンバータ23で吸収することができる。
〔第2の実施形態〕
本実施形態では、図12を参照しながら、復調時に電力増幅する受信器4fについて説明する。すなわち、本実施形態に係る受信装置4fは、図1に示すLPF24に代えて、デジタルスイッチングアンプ26を備えている。
上記デジタルスイッチングアンプ26は、サンプリングレートコンバータ23(23a〜23c)から出力されるデルタシグマ変調信号S23の波高値を調整するレベル調整回路41と、レベル調整回路41の出力信号を入力信号とするデルタシグマ変調回路42と、デルタシグマ変調回路42の出力信号S42を電力増幅する電力増幅回路43と、電力増幅回路43の出力に接続されたLPF44とを備えている。また、電力増幅回路43の出力信号は、デルタシグマ変調回路42にフィードバックされている。さらに、本実施形態では、上記デルタシグマ変調回路42へ、クロック信号生成回路22からのクロック信号S22が入力されている。
上記デルタシグマ変調回路42は、送信装置3の上記デルタシグマ変調回路11と略同様に、入力信号Siとフィードバック信号Sfとの差を、1次または高次積分し、積分結果を上記クロック信号S22が示すサンプリング周期で量子化している。一方、上記電力増幅回路43は、例えば、量子化結果に基づいて、図示しない電源回路から印加される電源電圧を、量子化結果に基づいてスイッチングするスイッチング素子などによって実現されている。
これにより、量子化結果を示すパルス信号S42は、波高値が電源電圧レベルになるように電力増幅されて出力される。電力増幅されたパルス信号S43は、LPF44にて高周波成分が除去され、アナログの復調信号S4として、図示しないスピーカなどへ出力される。
ここで、上記デジタルスイッチングアンプ26では、電力増幅回路43の出力信号S43がデルタシグマ変調回路42にフィードバックされている。したがって、例えば、電源電圧のレベル変動などによって、パルス信号S43の波高値が変動し、復調信号S4の信号レベルが変動しようとしても、デルタシグマ変調回路42は、フィードバックされた信号に基づいて、当該変動を打ち消すように、自らの出力信号S42を制御する。これにより、デジタルスイッチングアンプ26は、デルタシグマ変調回路42の出力信号S42がフィードバックされる場合よりも、高精度に入力信号S23を増幅できる。
また、上記構成の受信装置4fでは、デルタシグマ変調回路42が、サンプリングレートコンバータ23(23a〜23c)と同様に、クロック信号S22に基づいて動作しており、サンプリングレートコンバータ23(23a〜23c)は、デルタシグマ変調回路42のサンプリング周期に一致するように、自らの出力周期(レベル調整回路41の出力周期)を調整する。したがって、両者の不一致に起因する復調信号S4の波形歪みは発生せず、受信装置4fは、高品質な復調信号S4を出力できる。
なお、上記では、デジタルスイッチングアンプ26の電力増幅率が固定の場合を例にして説明したが、例えば、電力増幅回路43の出力信号S43をデルタシグマ変調回路42にフィードバックする際の減衰率を制御したり、レベル調整回路41での減衰/増幅率を制御するなどして、デジタルスイッチングアンプ26の電力増幅率を変更してもよい。
なお、送信装置3は、ネットワーク2を用いて、デルタシグマ変調信号S11を示すデジタル信号S3を送信するだけではなく、例えば、図示しない制御ボタンから入力された信号などの制御信号を、トランスミッタ12によって送信することによって、受信装置4fを制御できるように構成されていてもよい。上記制御信号としては、例えば、電源の入/切や、レベル調整回路41を制御しての音量調節などを指示する信号が挙げられる。また、上記制御信号の送信方法は、上記デジタル信号S3のパケットの一部に、制御信号の情報を含める方法でもよいし、デジタル信号S3のパケットとは別のパケットをネットワーク2経由で送信する方法でもよい。なお、制御信号送信のトリガも、上述の制御ボタンからの指示に限るものではなく、例えば、入力信号Siが一定レベル以上になったときに送信するなど、予め定められた条件が成立したときに、送信装置3が自発的に送信してもよい。
〔第3の実施形態〕
本実施形態では、図13を参照しながら、図1、図9または図12に示す送信装置3(3d)および受信装置4(4d・4f)に代えて用いられる送受信装置6について説明する。なお、以下では、一例として、図12に示す送信装置3および受信装置4に代えて用いられる場合について説明する。
上記送受信装置6は、図12に示す受信装置4fの構成に加えて、図12に示す送信装置3のトランスミッタ12を備えている。当該トランスミッタ12は、送信装置3のデルタシグマ変調回路11に代えて、デルタシグマ変調回路42に接続されており、デルタシグマ変調回路42が出力するデルタシグマ変調信号S42を、上記ネットワーク2で伝送可能なフォーマットのデジタル信号S3に変換して、ネットワーク2に送出できる。
さらに、上記送受信装置6には、図示しな信号源からの入力信号が印加される入力端子Tiと、上記サンプリングレートコンバータ23(23a〜23c)の出力端子との一方を選択して、レベル調整回路41へ出力するスイッチ27と、デルタシグマ変調回路42の出力信号S42および電力増幅回路43の出力信号S43の一方を選択して、デルタシグマ変調回路42へフィードバックするスイッチ28と、送受信装置6が、デジタル信号S3を出力するか、復調信号S4を出力するかに応じて、両スイッチ27・28の切り換えを制御する制御回路29とが設けられている。
送受信装置6がデジタル信号S3をネットワーク2に出力する場合、制御回路29は、スイッチ27に入力端子Ti側を選択させると共に、スイッチ28にデルタシグマ変調回路42の出力信号S42を選択させる。この状態では、デルタシグマ変調回路11と同様に、デルタシグマ変調回路42には、自らの出力信号S42がフィードバックされる。したがって、デルタシグマ変調回路42は、デルタシグマ変調回路11と同様に、図示しない信号源からデルタシグマ変調回路42へ入力される信号をデルタシグマ変調した信号S42を出力できる。この結果、送受信装置6は、図1、図9または図13に示す送信装置3(3d)と同様に、当該デルタシグマ変調信号S42に応じたデジタル信号S3をネットワーク2に出力できる。
一方、送受信装置6が、ネットワーク2から受信したデジタル信号S3に基づいて、復調信号S4を出力する場合、制御回路29は、サンプリングレートコンバータ23(23a〜23c)の出力端子側を選択するようスイッチ27に指示すると共に、電力増幅回路43の出力信号S43をフィードバックするようスイッチ28に指示する。この状態では、図13に示す各部材41〜44は、図12に示すデジタルスイッチングアンプ26と同様に接続されている。したがって、デジタルスイッチングアンプ26と同様に、サンプリングレートコンバータ23(23a〜23c)の出力信号を増幅かつ復調した復調信号S4を出力できる。
上記構成では、デジタル信号S3の出力時(送信時)と、復調信号S4の出力時(受信時)との双方で、同じデルタシグマ変調回路42が使用されている。したがって、両者を別に設ける場合、あるいは、送信時とは別に、復調信号S4の生成用に増幅回路を設ける場合に比べて、送受信可能な送受信装置6の回路構成を簡略化できる。
なお、特に、高品質のデルタシグマ変調信号S42を生成したり、増幅・復調時の波形歪みを低減しようとすると、送信用のデルタシグマ変調回路や増幅・復調用の増幅回路の回路規模が複雑になりがちである。ところが、上記構成では、送信時と復調・増幅時との双方で同じデルタシグマ変調回路42が使用されているので、当該デルタシグマ変調回路42を十分に高精度に設定することで、回路規模を余り増大させることなく、送信時と復調・増幅時との双方の精度を向上できる。
また、両スイッチ27・28の切り換えだけで送信と受信(復調増幅)とを切り換えることができるので、送受信の切り換えが容易な送受信装置6を実現できる。
ところで、上記制御回路29は、送受信装置6がネットワーク2に接続されているか否かを判定し、接続されていない場合、スイッチ27に入力端子Ti側を選択させると共に、スイッチ28に電力増幅回路43の出力側を選択させてもよい。この場合は、例えば、ネットワーク2に接続されていない場合は、ヘッドホンアンプとして動作し、ネットワーク2に接続されている場合は、送信装置3として動作するポータブルオーディオ機器のように、スタンドアロンのアンプとしても動作可能な送受信装置6を実現できる。
なお、上記ネットワーク2への接続は、例えば、プラグが接続されているか否かを検出する接点からの出力、あるいは、レシーバ21内部で利用されるキャリア信号の検出回路やバイアス電圧の検出回路からの出力などに基づいて検出できる。
〔第4の実施形態〕
ところで、上記各実施形態では、好適な一例として、リアルタイムに入力される入力信号Siを示すデジタル信号S3が伝送される場合について説明した。これに対して、本実施形態では、他の好適な一例として、送信装置が、ネットワーク接続されたストレージから、エンコードされたデジタルデータを読み出し、デコードすることによって、入力信号Siを生成する構成について、図14を参照しながら説明する。なお、入力信号Siを生成する構成は、上述の第1ないし第3の実施形態のいずれにも適用できるが、以下では、一例として、第1の実施形態の構成に適用した場合について説明する。
すなわち、本実施形態に係る通信システム1gに設けられたストレージ7は、例えば、MP3(Moving Picture Expert Group −1 Audio Layer 3)や、ATRAC(Adaptive Transform Acoustic Coding)など、エンコードされたデジタルデータを記憶する記憶部51と、ネットワーク2経由で、当該デジタルデータS7を送信装置3gに送信するトランスミッタ52とを備えている。
一方、本実施形態に係る送信装置3gは、図1に示す送信装置3と略同様であるが、トランスミッタ12に代えて、図9と同様のトランシーバ12dが設けられている。さらに、本実施形態に係る送信装置3gには、上記ストレージ7から受け取ったデジタルデータS7をデコードすると共に、デコードした信号を入力信号Siとして、デルタシグマ変調回路11へ与えるデコード部(デコード手段)15が設けられている。当該デコード部15は、例えば、上述のMP3およびATRACなど、予め定められた複数の方式のうち、いずれの方式でエンコードされたデジタルデータS7であってもデコードできるように構成されている。
本実施形態では、送信装置3gは、例えば、図1に示すデルタシグマ変調回路11、トランスミッタ12およびクロック信号生成回路13を含む拡張基板が装着されたパーソナルコンピュータによって実現されている。また、上記デコード部15は、当該コンピュータがプログラムを実行することで実現される機能ブロックとして実現されている。
また、上記デコード部15には、エンコードされたデジタルデータS7のフォーマットに従って、クロック信号生成回路13の発振周波数を設定するなどして、デルタシグマ変調回路11のサンプリング周波数を設定する伝送速度調停部(伝送速度調停手段)16も設けられている。
上記サンプリング周波数は、ネットワーク2の伝送帯域の削減が求められる場合には、入力信号Siの劣化が支障にならない範囲で、できるだけ低い周波数に設定する方が望ましい。さらに、著作権保護の観点からは、上記サンプリング周波数で生成されたデルタシグマ変調信号S11のデータ量が、上記エンコードされたデジタルデータS7のデータ量よりも十分大きく設定される方が望ましい。
上記設定値は、予め幾つかの種類に限定されており、例えば、本実施形態に係る伝送速度調停部16では、CDのサンプリング周波数である44.1〔kHz〕の2倍の周波数を、デルタシグマ変調回路11のサンプリング周波数として設定するように構成されている。なお、nは、自然数である。このように、設定値が幾つかの種類に限定されているので、任意に設定可能な場合と比較して、余り回路を複雑にすることなく、送信装置3gあるいは受信装置4に設けられたクロック信号生成回路13・22は、十分な精度でクロック信号S13・S22を生成できる。
さらに、伝送速度調停部16は、トランシーバ12dへ指示して、上記サンプリング周波数を示すデータ(例えば、nなど)を、ネットワーク2を介して、受信装置4に送信できる。一方、受信装置4は、当該データに基づいて、クロック信号生成回路22の発振周波数を調整するなどして、サンプリングレートコンバータ23(23a〜23c)の出力周期を決定できる。
上記構成によれば、送信装置3gがストレージ7からのデジタルデータS7をデコードした後、デコードされた信号に基づいて、デルタシグマ変調信号S11を作成し、当該デルタシグマ変調信号S11を示すデジタル信号S3を受信装置4に送信する。したがって、受信装置4は、ストレージ7から送出されたデジタルデータS7のエンコード方式に拘わらず、デルタシグマ変調信号S11を示すデジタル信号S3を受信し、復調できればよい。
このように、デコード機能が送信装置3gに集約されているため、複数の受信装置4が全てのエンコード方式に対応したデコード部15を備える構成と比較して、多くのエンコード方式のいずれかでエンコードされたデジタルデータS7を各受信装置4で再生可能な通信システム1gを容易に実現できる。したがって、例えば、5.1チャネルシステムのようにリアルな音場空間を構築するために多数のスピーカが必要となるシステムなど、多くの受信装置3gが不可欠なシステムに特に好適に使用できる。
また、上記構成では、デコード機能が送信装置3gに集約されているため、最終的なアナログ出力を生成する受信装置4には、複雑なデコード回路が不要になる。したがって、デコード回路に起因する高周波ノイズが上記アナログ出力に影響を与えるという不具合も回避できる。
さらに、デルタシグマ変調信号S11は、局所的には、乱数とみなすことができるために、圧縮しづらい。したがって、エンコードされたデジタルデータS7をデコードした後でデルタシグマ変調信号S11に変調し、当該デルタシグマ変調信号S11を示すデジタル信号S3を送信すると共に、当該デルタシグマ変調信号S11のデータ量が上記デジタルデータS7のデータ量よりも増大するように、伝送速度調停部16の設定値を設定することによって、ネットワーク2上のパケットをそのまま記録してコピーするという不正コピーがしにくくなり、不正なコピーをある程度防止できる。
なお、上記では、伝送速度調停部16が、デジタルデータS7のフォーマットに基づいて設定値を決定する場合について説明したが、例えば、ネットワーク2に接続された管理ノードの情報(例えば、IEEE1394であれば、バスマネージャなど)を参照して決定してもよいし、受信装置4の能力(どの値に設定可能か)を参照して決定してもよい。
また、上記では、デルタシグマ変調回路11がハードウェアで実現されている場合を例にして説明したが、デルタシグマ変調回路11の一部または全部をソフトウェアによって実現してもよい。さらに、上記では、デコード部15をソフトウェアで実現する場合を例にして説明したが、デコード部15の一部または全部を同様の動作を行うハードウェアで実現してもよい。ただし、いずれの場合であっても、ソフトウェアあるいはハードウェアの追加によって、デコード部15がデコード可能なデジタルデータS7の種類を増やすことができるように、デコード部15に拡張性を持たせておくことが望ましい。
〔第5の実施形態〕
図15に示すように、本実施形態に係る通信システム1hは、図12に示す通信システム1fに類似しているが、ネットワーク2に代えて、図9と同様に、クロック信号源5を有するネットワーク2dが設けられている。
また、本実施形態に係る送信装置3hでは、図9と同様に、トランスミッタ12に代えて、トランシーバ12dが設けられている。さらに、送信装置3hは、クロック信号生成回路13に代えて、トランシーバ12dが受け取ったクロック信号S5に同期したクロック信号S13hを生成するPLL回路13hを備えている。
一方、本実施形態に係る受信装置4hには、クロック信号生成回路22に代えて、レシーバ21が受け取ったクロック信号S5に同期したクロック信号S22hを生成するPLL回路22hが設けられている。これに伴ない、サンプリングレートコンバータ23(23a〜23d)が削除されており、レシーバ21は、デルタシグマ変調信号S11の各パルスを示すデータ列S21を順次生成する際、当該クロック信号S22hが示す周期で、データ列S21の各ビットを順次生成する。
上記構成であっても、クロック信号源5の精度がデルタシグマ変調信号S11の復調に十分な精度であれば、受信装置4hは、何ら支障なく、デルタシグマ変調信号S11を示すデジタル信号S3に基づいて、デルタシグマ変調信号S11を復調できる。
例えば、IEEE1394では、125〔μs〕といった比較的短い周期で時刻合わせのための情報が送信されている。したがって、当該情報に基づいて、各PLL回路13h・22hが、それぞれ11.2896〔MHz〕のクロック信号S13h・S22hを生成することで、受信装置4hは、送信装置3hが生成したデジタル信号S3を、HiFiオーディオとして十分な品位で復調できる。
このように、上記構成の受信装置4hは、デルタシグマ変調信号S11を示すデジタル信号S3が、パケット通信するネットワーク2d、すなわち、デルタシグマ変調信号S11の各パルスが同じ時間間隔で伝送されるとは限らず、他のデータも伝送される可能性のあるネットワーク2dを経由して伝送されているにも拘わらず、当該デジタル信号S3を、何ら支障なく復調できる。したがって、マルチビットの信号を示すデジタル信号を伝送する場合と比較して、簡単な回路で、波形歪みの少ない復調信号S4を出力可能な受信装置4hを実現できる。
また、ネットワーク2の精度が十分な場合は、例えば、図16に示す通信システム1iのように、送信装置3iから受信装置4hに、受信装置4hのPLL回路22hが参照する信号を送信してもよい。
具体的には、本変形例に係る通信システム1iは、図1に示すネットワーク2と、図15に示す受信装置4hと、送信装置3iとを備えている。当該送信装置3iは、図1に示す送信装置3と略同様の構成であるが、クロック信号生成回路13がトランシーバ12へ指示して、クロック信号S13に同期したデジタル信号を受信装置4hに送信する点が異なっている。
一方、受信装置4hのPLL回路22hは、ネットワーク2dからのクロック信号S5に代えて、当該デジタル信号に基づいて、クロック信号S22hを生成する。これにより、ネットワーク2がクロック信号S13に同期したデジタル信号を伝送する際の時間精度が、デルタシグマ変調信号S11の復調に十分な精度であれば、受信装置4hは、何ら支障なく、デルタシグマ変調信号S11を示すデジタル信号S3に基づいて、デルタシグマ変調信号S11を復調できる。
また、さらに他の変形例として、図17に示す通信システム1jのように、受信装置4jから送信装置3hへ、送信装置3hのPLL回路13hが参照する信号を送信してもよい。
具体的には、本変形例に係る通信システム1jは、図15に示す送信装置3hと、上記ネットワーク2と、受信装置4jとを備えている。当該受信装置4jは、図15に示す受信装置4hと略同様であるが、PLL回路22hではなく、図1と同様のクロック信号生成回路22を備えている。また、受信装置4jには、レシーバ21に代えて、ネットワーク2とデータを送受可能なトランシーバ22jが設けられており、デジタル信号S3の受信に加えて、クロック信号S22に同期したデジタル信号を送信装置3hに送信できる。
一方、送信装置3hのPLL回路13hは、ネットワーク2dからのクロック信号S5に代えて、当該デジタル信号に基づいて、クロック信号S13hを生成する。これにより、ネットワーク2がクロック信号S22に同期したデジタル信号を伝送する際の時間精度が、デルタシグマ変調信号S11の復調に十分な精度であれば、送信装置3hは、受信装置4jが要求するサンプリング周波数のデルタシグマ変調信号S11を生成できる。一方、受信装置4jは、当該デルタシグマ変調信号S11を示すデジタル信号S3に基づいて、高品質な復調信号S4を生成できる。ただし、本変形例に係る通信システム1jでは、送信装置3hのサンプリング周期が受信装置4hからの信号によって調整される。したがって、本変形例に係る送信装置3hとしては、図示しない信号源からリアルタイムに入力される発生する信号を変調する構成よりも、例えば、第4の実施形態の構成のように、例えば、CD−ROMや半導体記憶媒体など、媒体に蓄積された信号を変調する方が適している。
なお、図15ないし図17では、図12と同様に、送信装置3…と受信装置4…とが異なる構成で、しかも、受信装置4がデジタルスイッチングアンプ26を有する場合を例にして説明したが、これに限るものではない。例えば、図1に示す通信システム1と同様に、デジタルスイッチングアンプ26に代えて、LPF24を備えていてもよい。また、図13と同様に、各受信装置4…の構成に、スイッチ27・28、制御回路29およびトランスミッタ12を加えることによって、送受信装置6を実現してもよい。この場合は、送信用のデルタシグマ変調回路と増幅用のデルタシグマ変調回路とを共用できる。
このように、本実施形態に係る通信システム1h〜1jでは、ネットワーク2(2d)が、十分な精度でクロック信号、または、それに同期した信号を伝送できれば、第1ないし第4の実施形態と略同様の効果が得られる。
ただし、ネットワーク2が無線通信網やインターネットの場合のように、送信装置3…および受信装置4…間で、十分に周期が安定した信号(例えば、IEEE1394の場合の125〔μs〕周期の信号など)を送受できない場合は、第1ないし第4の実施形態のように、受信装置4…がクロック信号生成回路22を備えている方が望ましい。
このように、本発明に係る受信装置は、単位時間あたりのパルス数が信号波形に応じて変化するパルス数変調信号をパケット分割することによって生成されたデジタル信号を、ネットワークから受け取り、当該デジタル信号からパルス数変調信号を示すビット列を抽出する受信手段と、上記ビット列の各ビットに応じたパルスを、予め定める周期で出力するパルス数変調信号出力手段とを備えている構成である。
なお、本発明の受信装置が、パルス数変調信号出力手段の出力信号を増幅かつ復調するアンプを備えている場合、当該アンプは、アナログアンプであってもよい。しかしながら、消費電力を低減し、しかも、より波形歪みの少ない信号の復調が求められるときには、当該アンプは、入力信号をデルタシグマ変調するデルタシグマ変調手段と、当該デルタシグマ変調手段が出力するパルス列を電力増幅する電力増幅手段と、当該電力増幅手段の出力を復調する復調手段とを有するデジタルスイッチングアンプである方が望ましい。
当該構成によれば、パルス数変調信号出力手段の出力信号は、デルタシグマ変調手段によって、デルタシグマ変調される。さらに、デルタシグマ変調手段の出力は、電力増幅手段によって、電力増幅された後、復調手段によって、復調される。なお、デルタシグマ変調手段は、入力信号とアンプの出力に応じたフィードバック信号との差を積分し、積分結果を量子化することで、デルタシグマ変調しているので、デルタシグマ変調手段の前段に、復調手段とは別のローパスフィルタを設ける必要がない。
ここで、電力増幅手段は、パルス列を電力増幅すればよいので、導通または遮断のいずれかの状態を取るスイッチング素子によって構成できる。したがって、パルス数変調信号出力手段の出力信号をローパスフィルタによって復調した後、能動領域で動作するトランジスタからなるアナログアンプによって増幅する場合と比較して、少ない消費電力で、波形歪みの少ない復調信号を生成できる。
さらに、上記構成に加えて、上記デルタシグマ変調手段が出力するパルス数変調信号をパケット分割することによりデジタル信号を生成し、当該デジタル信号を上記ネットワークへ送信する送信手段と、受信したパルス数変調信号を復調する受信モード時には、上記デルタシグマ変調手段の入力端子に上記パルス数変調信号出力手段の出力信号を入力し、デジタル信号を送信する送信モード時には、送信すべき信号の信号源から入力された信号を、上記入力端子に入力する入力切り換え手段とを備えていてもよい。
上記構成において、送信モード時において、入力切り換え手段は、上記信号源から入力された信号を、デジタルスイッチングアンプのデルタシグマ変調手段に入力し、デルタシグマ変調手段が出力するパルス数変調信号が、送信手段によってパケット分割されて、上記ネットワークに送信される。これにより、受信装置は、送受信装置として動作できる。
ここで、上記構成では、受信時に増幅・復調するためのデルタシグマ変調手段が、送信時にデルタシグマ変調してパルス数変調信号を生成するためにも使用されている。したがって、各用途毎にデルタシグマ変調手段を設ける場合よりも、パルス数変調信号を示すデジタル信号を送信可能な受信装置(送受信装置)の構成を簡略化できる。
ここで、受信モード時にも、デルタシグマ変調手段の出力信号をデルタシグマ変調手段にフィードバックしてもよいが、デジタルスイッチングアンプが増幅する際の精度向上が求められる場合は、以下の構成を備えている方が望ましい。
すなわち、上記構成に加えて、上記受信モード時には、上記電力増幅手段の出力信号を上記デルタシグマ変調手段にフィードバックすると共に、上記送信モード時には、上記デルタシグマ変調手段の出力信号をフィードバックする帰還路切り換え手段を備えている方が望ましい。
当該構成によれば、受信モード時において、電力増幅手段の出力信号がデルタシグマ変調手段にフィードバックされる。したがって、電源電圧レベル変動などによって、電力増幅手段の出力信号が不所望に変化したとしても、デルタシグマ変調手段は、当該変化に起因する復調信号の波形歪みを打ち消すようなパルス列を出力できる。この結果、受信モード時において、復調手段は、より高品質な復調信号を出力できる。
また、上記構成に加えて、上記受信装置が上記ネットワークに接続されていない場合は、上記入力切り換え手段に、上記信号源から入力された信号を選択させ、上記帰還路切り換え手段に、上記電力増幅手段の出力信号を選択させてもよい。
当該構成によれば、ネットワークに接続されていない場合、上記両切り換え手段の切り換えによって、上述の信号源を増幅するアンプとして動作できる。この結果、両切り換え手段の切り換え方法を変更するだけで、単なるアンプとしても動作可能な受信装置を実現できる。
ところで、上記ネットワークがクロック信号を十分な精度で伝送できれば、受信装置のパルス数変調信号出力手段がパルス数変調信号の各パルスを出力する周期を示すクロック信号を、送信装置から受信装置へ伝送してもよい。また、十分に高精度なクロック信号源がネットワークに設けられている場合は、当該クロック信号源からのクロック信号に基づいて、送信装置および受信装置が動作してもよい。あるいは、ネットワークがクロック信号を十分な精度にて伝送可能で、しかも、上述の信号源が蓄積された信号を再生する場合は、受信側のクロック信号を送信側に伝送してもよい。
ただし、ネットワークがデジタル信号を伝送する際、時間方向の精度は、データの伝送には十分であっても、受信装置において、パルス数変調信号の各パルスを出力する周期を示すクロック信号を伝送するためには、十分ではないことが多い。特に、無線のように、通信が途切れる可能性がある場合、あるいは、インターネットのように、多くのノードを経由してデータが伝送される場合には、送信装置から受信装置までの経路全てで、十分な精度を持ったネットワークを構築することが難しい。一方、クロック信号の安定性が低下すると、波形が歪む虞れがある。
したがって、送信装置から受信装置までの経路のいずれかに時間方向の精度が十分ではないノードを有するネットワークからのデジタル信号を受信する可能性がある場合、あるいは、受信装置において、より波形歪みの少ないパルス数変調信号の出力が求められる場合には、以下の構成を備えている方が望ましい。
すなわち、上記パルス数変調信号を示すデジタル信号の伝送中、上記ネットワークとは独立して、パルス数変調信号のサンプリング周波数と同一周波数のタイミングを示す受信側クロック信号を生成する受信側クロック信号生成手段を備え、上記パルス数変調信号出力手段は、上記受信手段により抽出されたパルス数変調信号の各パルスを、上記受信側クロック信号の示すタイミングの周波数に変換して出力するサンプリングレート変換手段である方が望ましい。
なお、受信側クロック信号は、パルス数変調信号を示すデジタル信号の伝送中にネットワークと独立して生成されていれば、予め固定値の周波数に設定されていてもよいし、例えば、デジタル信号の伝送前に、送信装置から受信装置へ上記ネットワークを介して伝送された指示に応じた周波数に設定されていてもよい。
上記構成では、パルス数変調信号を示すデジタル信号の伝送中、受信装置の受信側クロック信号生成手段は、ネットワークと独立して、受信側クロック信号を生成する。したがって、ネットワークを介して伝送される信号に基づき、PLL回路によって受信側クロック信号を生成する場合とは異なり、パルス数変調信号を示すデジタル信号の伝送中に受信側クロック信号が変動して、パルス数変調信号を復調した信号の周波数や再生時間が変化するなどの不具合が発生しない。したがって、サンプリングレート変換手段は、受信側クロック信号が変動する場合に比べて、波形歪みの少ない信号を復調可能なパルス数変調信号を出力できる。
ここで、受信側クロック信号生成手段は、ネットワークと独立して受信側クロック信号を生成しているので、受信側クロック信号の示すタイミングの周波数が、ネットワークを伝送されるパルス数変調信号のサンプリング周波数に一致するように、予め設定されていたとしても、例えば、周囲温度の影響や受信装置の個体差などによって、ネットワークを伝送されるパルス数変調信号のサンプリング周波数と、受信側クロック信号の示すタイミングの周波数とを完全に一致させることは難しい。
ところが、上記構成では、サンプリングレート変換手段が、ネットワークを介して伝送されたパルス数変調信号の各パルスを、受信側クロック信号が示すタイミングの周波数に変換して出力する。したがって、上記サンプリングレート変換手段は、上記サンプリング周波数と受信側クロック信号が示すタイミングの周波数とが完全には一致していない場合であっても、フロー制御のための指示を送信側へ送信する必要がない。この結果、送信装置が、ネットワークを介して、複数の受信装置に、同じ内容のパルス数変調信号を伝送する場合や、送信装置がリアルタイムに変調したパルス数変調信号を伝送する場合であっても、受信装置は、高品質な信号を復調可能なパルス数変調信号、すなわち、クロック信号の周期変動に起因する波形歪みの発生しない信号を復調可能なパルス数変調信号を出力できる。
ここで、復調信号のレベルを示す値のデジタル信号(マルチビットのデジタル信号)を伝送する場合と異なり、上記ネットワークには、パルス数変調信号が伝送されており、当該パルス数変調信号は、積分によって復調される。したがって、マルチビットの場合と異なり、例えば、ネットワークを伝送されるパルス数変調信号のサンプリング周波数の方が受信側クロック信号の示すタイミングの周波数よりも高い場合に、サンプリングレート変換手段がビットを削除する操作、あるいは、低い場合に、サンプリングレート変換手段がビットを挿入する操作や出力をハイインピーダンスに保つ操作など、比較的簡単な回路で実施可能な変換操作によって、サンプリングレートを変換したとしても、変換に伴なう誤差が復調信号に現れにくい。
これにより、マルチビットのデジタル信号を伝送する場合に比べて、簡単な回路でサンプリングレート変換手段を構成したとしても、受信装置は、上記高品質な信号を復調可能なパルス数変調信号を出力できる。
これらの結果、簡単な回路構成で、しかも、送信装置が、ネットワークを介して、複数の受信装置に、同じ内容のパルス数変調信号を伝送する場合や、送信装置がリアルタイムに変調したパルス数変調信号を伝送する場合であっても、上記高品質な信号を復調可能なパルス数変調信号を生成可能な受信装置を実現できる。
上記構成に加えて、上記サンプリングレート変換手段は、上記ネットワークを伝送されるパルス数変調信号のサンプリング周波数よりも上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数の方が低い場合、受信したパルス数変調信号のパルス列の合間に、パルスを挿入して、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号の示すタイミングの周波数に設定してもよい。なお、当該挿入するパルスの値は、例えば、ランダムに決定してもよいし、交互に0と1とになるように制御してもよい。また、パルス数変調信号のパルス列の履歴を予め定める数だけ記憶しておき、当該履歴に基づいて決定してもよい。
当該構成によれば、サンプリングレート変換手段は、受信側クロック信号が示すタイミングの周波数の出力信号を確実に出力できる。また、当該出力信号は、パルス数変調されたデジタル信号なので、例えば、ネットワークを介して、他の装置に送信したり、デジタルデータを格納する記録媒体に蓄積したり、デジタルデータとして演算処理するなど、種々のデジタル処理が可能になる。
一方、上記サンプリングレート変換手段の出力端子が、入力端子へ電位として入力される信号を積分する積分器に接続されている場合、上記サンプリングレート変換手段は、上記ネットワークを伝送されるパルス数変調信号のサンプリング周波数よりも上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数の方が低い場合、受信したパルス数変調信号のパルス列の合間に、上記出力端子をハイインピーダンスに保つ期間を設けて、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号の示すタイミングの周波数に設定してもよい。なお、上記積分器は、上述のデジタルスイッチングアンプであってもよいし、復調用のローパスフィルタであってもよい。
当該構成によれば、サンプリングレート変換手段は、パルス列の合間にハイインピーダンスの期間を設けるので、出力信号の周波数が、受信側クロック信号の示すタイミングの周波数と同一の出力信号を確実に出力できる。また、サンプリングレート変換手段が出力端子をハイインピーダンスに保つと、積分器は、一周期前までの積分値を保持することができるので、サンプリングレートの変換に起因する積分結果の誤差を抑えることができ、当該誤差に起因する波形歪みの発生を抑制できる。これにより、さらに波形歪みの少ない信号を出力可能な受信装置を実現できる。
また、サンプリングレート変換手段がパルス列の合間にビットを挿入するかハイインピーダンスの期間を設けるかに関わらず、上記サンプリングレート変換手段は、受信したパルス数変調信号のパルス列を周期的に操作して、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数に設定してもよい。
この場合は、周期的に操作するので、周期的ではない場合に比べて簡単な回路構成で、サンプリングレート変換手段の出力信号を変換できる。
また、周期的に操作する代わりに、上記サンプリングレート変換手段は、上記サンプリングレート変換手段は、受信したパルス数変調信号のパルス列を操作する周期が変動し、しかも、各周期の平均値を、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数に一致させる値になるように、上記周期を制御してもよい。
この場合は、各周期の平均値が上記の値に制御されているので、サンプリングレート変換手段は、何ら支障なく、出力信号の周波数を受信側クロック信号に応じた周波数に設定できる。さらに、パルス列の操作周期が変動しているので、パルス列の操作に起因して、パルス数変調信号の復調信号に波形歪みが発生したとしても、当該歪みを知覚しにくい。この結果、より高品質な信号を復調可能なパルス数変調信号を出力できる。
一方、本発明に係る通信システムは、上記課題を解決するために、上記各構成の受信装置のいずれかと、伝送すべき信号をデルタシグマ変調してパルス数変調信号を生成し、当該パルス数変調信号をパケット分割してデジタル信号を生成すると共に、当該デジタル信号を上記ネットワークを介して上記受信装置に送信する送信装置とを備えている。
それゆえ、上記各受信装置と同様に、パルス数変調信号を示すデジタル信号が、パケット通信するネットワーク、すなわち、パルス数変調信号の各パルスが同じ時間間隔で伝送されるとは限らず、他のデータも伝送される可能性のあるネットワークを経由して伝送されている場合において、受信装置は、マルチビットの信号を示すデジタル信号を伝送する場合と比較して、復調時の波形歪みの削減と、簡単な回路構成とを両立可能なパルス数変調信号を、何ら支障なく生成できる。この結果、マルチビットの場合と比較して、受信装置の回路構成を簡略化でき、しかも、受信装置が波形歪みの少ない信号を復調可能な通信システムを実現できる。
さらに、パルス数変調信号の双方向伝送が望まれる場合は、上記構成に加えて、上記送信装置および受信装置は、上述の各受信装置のうち、送信手段を有する受信装置である方が望ましい。
当該構成では、送信用のパルス数変調信号を生成するためのデルタシグマ変調手段と、受信時に増幅・復調するためのデルタシグマ変調手段とが共用されているので、双方を別々に設ける場合よりも簡単な回路構成で、双方向に、パルス数変調信号を伝送可能な通信システムを実現できる。
また、上記送信装置は、上記ネットワークとして、パルス数変調信号のサンプリングクロックとは独立したクロック信号に基づいて動作する中間ノードを含むネットワークへ、当該パルス数変調信号を示すデジタル信号を送信してもよい。
当該構成では、ネットワークが上記中間ノードを含んでいるため、送信装置から受信装置へクロック信号を伝送しようとすると、パルス数変調信号を示すデジタル信号の伝送中であっても、受信側のクロック信号の周波数が変動しやすく、パルス数変調信号を復調した信号の品質が低下しやすい。
これに対して、上記構成の受信装置では、パルス数変調信号を示すデジタル信号の伝送中に受信側クロック信号の周波数が変動しないので、当該変動に起因する品質低下が発生しない。この結果、送信装置が、上記中間ノードを含むネットワークへパルス数変調信号を送信する場合に特に好適である。
また、上記構成に加えて、上記送信装置には、複数のエンコード方式のいずれかでエンコードされたデジタルデータをデコードして、上記伝送すべき信号を生成するデコード手段が設けられていてもよい。
当該構成によれば、送信装置において、各方式に対応したデコード処理が行われるので、上記デジタルデータが、いずれの方式でエンコードされていたとしても、受信装置を変更する必要がない。したがって、各方式に対応したデコード処理を行うための部材を各受信装置に設ける構成に比べて、簡単な構成で、各受信装置が、複数のエンコード方式のいずれかでエンコードされたデジタルデータを復調可能な通信システムを実現できる。
なお、デジタルデータは、送信装置に蓄積されていてもよいが、送信装置は、上記ネットワーク経由でデジタルデータを取得してもよい。この場合であっても、当該ネットワークがパケット化されたデジタル信号を伝送するので、パルス数変調された信号と見かけ上同時に、エンコードされたデジタルデータを取得できる。
また、上記構成に加えて、デルタシグマ変調する際のサンプリング周波数を予め定められた複数の選択肢から選択する伝送速度調停手段を備えていてもよい。なお、伝送速度調停手段は、ネットワーク内に設けられていてもよいし、送信装置あるいは受信装置に設けられていてもよい。また、送信装置の部材と受信装置の部材とが協調して動作することで、伝送速度調停手段を実現してもよい。
当該構成では、サンプリング周波数を変更して、伝送すべき信号に応じた値に設定できる。さらに、サンプリング周波数が予め定められた複数の選択肢のいずれかなので、任意に設定可能な構成に比べて、PLL回路やクロック信号生成回路など、送信装置において、サンプリングタイミングを決定するための信号を生成する部材、および、受信装置において、パルス数変調信号出力手段の出力タイミングを決定するための信号を生成する部材の構成を、各信号の精度を低下させることなく簡略化できる。
さらに、上記構成に加えて、上記送信装置は、デルタシグマ変調する際のサンプリング周波数を予め定められた複数の選択肢から選択する伝送速度調停手段を備え、上記伝送速度調停手段は、上記エンコードされたデジタルデータの単位時間あたりのデータ量よりも、当該単位時間あたりの上記パルス数変調信号のデータ量の方が大きくなるように、上記サンプリング周波数を決定してもよい。
ここで、デルタシグマ変調によって生成されたパルス数変調信号は、局所的には乱数とみなすことができるため簡単には圧縮しづらい。したがって、上述のように、サンプリング周波数を決定することによって、ネットワーク上のパケットを、そのまま記録してコピーすることが難しくなり、不正なコピーをある程度防止できる。
一方、本発明に係るサンプリングレート変換手段は、単位時間あたりのパルス数が信号波形に応じて変化するパルス数変調信号をパケット分割することによって生成されたデジタル信号から抽出された、上記パルス数変調信号を示すビット列の各ビットに応じたパルスを、予め定める周期で出力する構成である。
上記構成においては、上記抽出されたパルス数変調信号の各パルスを、上記パルス数変調信号を示すデジタル信号の伝送中、ネットワークとは独立して、上記パルス数変調信号のサンプリング周波数と同一周波数のタイミングを示す信号として生成された受信側クロック信号の示すタイミングの周波数に変換して出力することが望ましい。
さらに、上記構成において、入力されるパルス数変調信号のサンプリング周波数よりも上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数の方が低い場合、入力されるパルス数変調信号のパルス列の合間に、パルスを挿入して、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号の示すタイミングの周波数に設定することが好ましい。
さらに、上記構成において、上記挿入するパルスの値は、交互に0と1とになるように制御されることが望ましい。
また、上記構成において、入力されるパルス数変調信号のサンプリング周波数よりも上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数の方が高い場合、入力されるパルス数変調信号のパルス列からパルスを削除して、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号の示すタイミングの周波数に設定するように構成してもよい。
あるいは、上記構成において、出力端子が、入力端子へ電位として入力される信号を積分する積分器に接続されていると共に、入力されるパルス数変調信号のサンプリング周波数よりも上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数の方が低い場合、入力されるパルス数変調信号のパルス列の合間に、上記出力端子をハイインピーダンスに保つ期間を設けて、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号の示すタイミングの周波数に設定するように構成してもよい。
さらに、上記構成において、入力されるパルス数変調信号のパルス列を周期的に操作して、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数に設定することが望ましい。
あるいは、上記構成において、入力されるパルス数変調信号のパルス列を操作する周期が変動し、しかも、各周期の平均値が、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数と一致させる値になるように、上記周期を制御することが望ましい。
上記構成のサンプリングレート変換手段によれば、本発明による受信装置と同様の作用効果を得ることができる。
発明を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求事項の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
産業上の利用の可能性
以上のように、本発明の受信装置によれば、マルチビットの信号を示すデジタル信号を伝送する場合と比較して、復調時の波形歪みの削減と、簡単な回路構成とを両立可能なパルス数変調信号を、何ら支障なく生成できる。よって、本発明は、マルチビットの場合と比較して、簡単な回路構成で、波形歪みの少ない信号を復調可能な受信装置を実現することに適している。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の一実施形態を示すものであり、通信システムの要部構成を示すブロック図である。
図2は、上記通信システムで伝送される、1ビットのパルス数変調信号と、従来技術で伝送される、マルチビットのパルスコード変調信号とを示すものであり、データ列の操作が影響する時間幅を示す説明図である。
図3は、上記通信システムの受信装置に設けられたサンプリングレートコンバータの構成例を示すブロック図である。
図4は、上記サンプリングレートコンバータの動作を示すものであり、送信側でのサンプリング周期の方が長い場合を示すタイミングチャートである。
図5は、上記サンプリングレートコンバータの動作を示すものであり、送信側でのサンプリング周期の方が短い場合を示すタイミングチャートである。
図6は、上記サンプリングレートコンバータの変形例を示すブロック図である。
図7は、上記サンプリングレートコンバータのさらに他の変形例を示すブロック図である。
図8は、上記サンプリングレートコンバータの別の変形例を示すブロック図である。
図9は、上記通信システムの変形例を示すブロック図である。
図10は、上記通信システムのさらに他の変形例を示すブロック図である。
図11は、上記通信システムのさらに他の変形例を示すブロック図である。
図12は、本発明の他の実施形態を示すものであり、通信システムの要部構成を示すブロック図である。
図13は、本発明のさらに他の実施形態を示すものであり、送受信装置の要部構成を示すブロック図である。
図14は、本発明の別の実施形態を示すものであり、通信システムの要部構成を示すブロック図である。
図15は、本発明のまた別の実施形態を示すものであり、通信システムの要部構成を示すブロック図である。
図16は、上記通信システムの変形例を示すブロック図である。
図17は、上記通信システムのさらに他の変形例を示すブロック図である。
図18は、従来例を示すものであり、通信システムの要部構成を示すブロック図である。
Technical field
The present invention relates to a receiving apparatus capable of demodulating a signal with less waveform distortion with a simpler circuit configuration than multi-bit based on a digital signal received via a packet communication network, a communication system using the same, and a sampling rate It relates to conversion means.
Background art
With the rapid development of the Internet and computers in recent years, digital signal transmission networks such as IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.) 1394 and USB (Universal Serial Bus) or Ethernet (registered trademark) are used. Communication systems that use analog audio signals and video signals to transmit are becoming widespread.
For example, in the transmission apparatus 103 of the communication system 101 shown in FIG. 18, the PCM modulation circuit 111 performs a PCM (Pulse Code Modulation) modulation on an input signal from a signal source (not shown) to form a data sequence consisting of a multi-bit code sequence. 111 is generated. Further, the transmitter 112 converts the data string S111 into a digital signal S103 in a format that can be transmitted by the network 102 by dividing the packet into packets or attaching a destination address, for example, and then transmitting the data sequence S111 to the network 102. To do.
On the other hand, in the receiving apparatus 104, when the receiver 121 receives the digital signal S103 from the transmitting apparatus 103 from the network 102, the receiver 121 sequentially outputs a multi-bit code based on the digital signal S103. Further, the sequentially output multi-bit code sequence (data sequence S121) is demodulated by the demodulation circuit 122 and output from the reception device 104 as a demodulated signal S104 of an analog signal.
Here, if the period at which the PCM modulation circuit 111 outputs each code in the transmission apparatus 103 and the period at which the demodulation circuit 122 processes each code in the reception apparatus 104 are different, the code processed by the demodulation circuit 122 As a result of lack of sound, skipping of the sound occurs, or as a result of deleting excess codes, the waveform of the demodulated signal S104 is distorted. Note that if the sampling rate converter that absorbs the difference in period is provided in the receiving device 104 to prevent the sound skip and waveform distortion, the transfer function becomes complicated and a large number of bit widths can be calculated. Since a digital filter is required, the circuit configuration of the receiving device 104 becomes complicated.
Therefore, in the communication system 101, a PLL (Phase Locked Loop) circuit 123 is provided in the receiving device 104. The PLL circuit 123 adjusts the frequency and phase of the clock signal S123 according to the digital signal S103 itself transmitted from the transmission device 103 via the network 102 or the clock signal S113 transmitted together with the digital signal S103. . Further, the demodulation circuit 122 operates in synchronization with the clock signal S123 from the PLL circuit 123. As a result, the demodulation circuit 122 can process the code from the receiver 121 in the period in which the PCM modulation circuit 111 outputs each code, and can prevent the occurrence of sound skipping and waveform distortion. In the example of FIG. 18, the PCM modulation circuit 111 of the transmission apparatus 103 operates in synchronization with a clock signal S113 given from the clock signal generation circuit 113 and having a predetermined period.
An example of a conventional sampling rate converter is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-35111 (published on February 5, 1992). Japanese Laid-Open Patent Publication No. 6-104833 (published on April 15, 1994) discloses a demodulating means for transmitting a digital signal using an optical fiber after converting the analog signal into a digital signal by delta-sigma modulation. A technique for transmitting an analog signal with high quality by returning the signal to an analog signal using a signal is disclosed. Furthermore, a technique for transmitting a SACD signal using IEEE 1394 is standardized by 1394TA (Trading Association). IEEE 1394 is a standard for communication using packets, and SACD is a standard for recording music using a signal obtained by delta-sigma modulation.
However, in the above-described conventional configuration, a demodulator circuit capable of higher-speed operation processing with a larger bit width is required to further reduce the waveform distortion. Therefore, with the conventional configuration, it is difficult to realize both high-quality signal waveform transmission and simplification of the circuit configuration of the receiving apparatus.
Furthermore, especially when the signal cannot be transmitted with the time accuracy necessary for the PLL circuit 123 to operate stably as in the Internet or a wireless communication network, the PLL circuit 123 is not stable. Therefore, there is a possibility that waveform distortion due to the period variation of the clock signal S123 may occur.
The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a signal with less waveform distortion with a simpler circuit configuration than multi-bit based on a digital signal received via a network for packet communication. Is to realize a receiver capable of demodulating the signal, a communication system using the same, and a sampling rate conversion means.
Disclosure of the invention
In order to achieve the above object, a receiving apparatus according to the present invention receives from a network a digital signal generated by dividing a pulse number modulation signal in which the number of pulses per unit time varies according to the signal waveform. And receiving means for extracting a bit string indicating a pulse number modulation signal from the digital signal, and pulse number modulation signal output means for outputting a pulse corresponding to each bit of the bit string in a predetermined cycle. It is said.
In the above configuration, the transmission device generates a pulse number modulation signal by modulating a signal waveform such as an audio signal by a modulation method such as delta-sigma modulation, for example. Further, the pulse number modulation signal is divided into packets and transmitted as a digital signal to a network capable of transmitting packets.
On the other hand, when the digital signal reaches the receiving device, the receiving means of the receiving device extracts a bit string indicating the pulse number modulation signal from the digital signal, and the pulse number modulation signal output means corresponds to each bit of the bit string. Pulses are output at a predetermined cycle. As a result, a digital signal indicating a pulse number modulation signal is not necessarily transmitted at the same time interval as each pulse of the pulse communication network, that is, each pulse of the pulse number modulation signal may be transmitted. When transmitting via a certain network, the receiver unit achieves both a reduction in waveform distortion during demodulation and a simple circuit configuration compared to the case of transmitting a digital signal indicating a multi-bit signal. A possible pulse number modulation signal can be generated without any trouble. As a result, a receiving apparatus capable of demodulating a signal with less waveform distortion can be realized with a simple circuit configuration compared to the case of multi-bit.
Other objects, features, and advantages of the present invention will be fully understood from the following description. The benefits of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9 as follows. That is, as shown in FIG. 1, the communication system 1 according to the embodiment transmits a digital signal S3 indicating a signal waveform from a transmission device 3 to a reception device 4 via a network 2 that transmits digital signals in packets. It is. The communication system 1 is preferably used when, for example, an analog signal (for example, an audio signal) input in real time is transmitted with high accuracy.
The network 2 is a digital signal transmission network such as IEEE 1394, USB, Ethernet (registered trademark), or a combination thereof. The network 2 has a sufficient bandwidth for the transmission of the digital signal S3 in the communication path from the transmission device 3 to the reception device 4.
As will be described later, the receiving device 4 according to the present embodiment determines the output period of the received delta-sigma modulated signal S23 based on the clock signal S22 independent of the network 2. Therefore, the network 2 may include an intermediate node that operates with a clock signal independent of the transmission device 3 and the reception device 4, such as a repeater. In each node of the network 2, the accuracy of the clock signal used as a reference is sufficient for the transmission of the digital signal S3 regardless of the accuracy required when the receiving device 4 reproduces the delta-sigma modulated signal S23. Any accuracy is sufficient.
The transmission device 3 according to the present embodiment modulates an analog signal input from a signal source (not shown) into a delta sigma modulation signal S11 and outputs the delta sigma modulation circuit S11 and a pulsed delta sigma modulation signal S11 A transmitter 12 that transmits a digital signal S3 to the network 2 and a clock signal generation circuit 13 that inputs a clock signal S13 indicating sampling timing to the delta-sigma modulation circuit 11 are provided.
The delta-sigma modulation circuit 11 performs first-order or higher-order integration on the difference between the input signal Si and the feedback signal Sf, and quantizes the integration result at the sampling period indicated by the clock signal S13. The quantization result is output to the transmitter 12 as a pulsed delta sigma modulation signal S11 and also input to the delta sigma modulation circuit 11 as a feedback signal Sf.
Here, when the delta-sigma modulation signal S11 is generated as a 1-bit data string by being quantized into two values, when the delta-sigma modulation signal S11 is at a high level, the signal of the feedback signal Sf is compared with the case of the low level. Since the level also increases, the integration result decreases unless the input signal Si is sufficiently large. Therefore, the possibility that the delta-sigma modulation circuit 11 outputs the high-level delta-sigma modulation signal S11 decreases. On the contrary, when the delta-sigma modulation signal S11 is at a low level, the signal level of the feedback signal Sf is small, so that the integration result increases according to the input signal Si. Therefore, there is a high possibility that the delta sigma modulation circuit 11 outputs the high level delta sigma modulation signal S11. As a result, the frequency (number of pulses per unit time) of the delta-sigma modulation signal S11 is controlled to a frequency according to the signal level of the input signal Si.
Further, the clock signal generation circuit 13 according to the present embodiment generates the clock signal S13 independently of the clock of the network 2. The frequency of the clock signal S13 is set so that the sampling frequency by the delta-sigma modulation circuit 11 becomes a predetermined frequency. For example, when the delta-sigma modulation circuit 11 detects each rising point of the clock signal S13 and determines the sampling timing, it is set to the same frequency as the sampling frequency, and when both edges are detected, the sampling frequency Is set to half the frequency.
Further, the transmitter 12 is configured according to the network 2 connected to the transmission device 3, and converts the pulse train of the delta-sigma modulated signal S 11 into the digital signal S 3 having a format that can be transmitted by the network 2. The digital signal S3 can be transmitted to the network 2. Since the network 2 according to the present embodiment packet-transmits the digital signal S3, the transmitter 12 divides the pulse train of the delta-sigma modulated signal S11 into packets. Further, in the case of the network 2 that needs to add an address indicating a transmission destination to a packet, the address can be added to the packet. Further, for example, in the case of the network 2 that needs to perform a predetermined operation before or after transmission of the digital signal S3, such as a request to acquire a bus use right, these operations can be performed as necessary.
On the other hand, the receiving device 4 according to the present embodiment receives a digital signal S3 from the network 2, and based on the digital signal S3, a receiver 21 that sequentially generates a data sequence S21 indicating each pulse of the delta-sigma modulated signal S11. Independently of the network 2, the clock signal generation circuit 22 that generates a clock signal S22 having a predetermined frequency and the output cycle of the data string S21 are converted into the cycle indicated by the clock signal S22. A sampling rate converter 23 that generates the delta-sigma modulation signal S23 and a low-pass filter (LPF) 24 that demodulates the delta-sigma modulation signal S23 are provided.
The period of the clock signal S22 is determined in advance so that the period at which the sampling rate converter 23 outputs the delta sigma modulation signal S23 has the same value as the sampling period in the delta sigma modulation circuit 11 of the transmission device 3. For example, when the sampling rate converter 23 detects each rising point of the clock signal S22 and determines the output timing of the delta sigma modulation signal S23, the cycle of the clock signal S22 is set to be the same as the sampling cycle. . When both edges are detected, the cycle of the clock signal S22 is set to twice the sampling cycle.
Here, the clock signal generation circuit 22 generates a clock signal S22 having a predetermined cycle independently of the network 2. Therefore, unlike a case where a clock signal is transmitted from a transmission device to a reception device via a network, or a case where the reception device adjusts the phase of the PLL circuit of its own device according to the signal from the network, a delta-sigma modulation signal While the digital signal S3 corresponding to S11 is received and demodulated, the cycle of the clock signal S22 does not fluctuate.
However, in the above configuration, the clock signal generation circuit 22 of the reception device 4 generates the clock signal S22 independently of the network 2. Therefore, even if the oscillation accuracy of the clock signal generation circuit 22 is improved, the sampling period of the transmission apparatus 3 and the period indicated by the clock signal S22 are influenced by the individual differences of the transmission apparatus 3 and the reception apparatus 4 and the ambient temperature. Is not exactly the same. For example, an error of about 100 ppm may occur.
However, in the above configuration, the sampling rate converter 23 is provided to compensate for the error. Therefore, even if the sampling period of the transmission device 3 does not coincide with the period indicated by the clock signal S22, the output period of the sampling rate converter 23 is aligned with the period indicated by the clock signal S22.
As a result, the sampling rate converter 23 can output the delta sigma modulation signal S23 having a fixed period indicated by the clock signal S22 and input it to the LPF 24.
Here, unlike the case where a digital signal having a value indicating the level of the demodulated signal (multi-bit digital signal) is transmitted, a digital signal S3 indicating a delta-sigma modulated signal S11 is transmitted to the network 2 and digital. The delta-sigma modulation signal S23 generated based on the signal S3 is demodulated by removing high-frequency components in the LPF 24.
The removal of this high frequency component can be realized by an integrator composed of a capacitor, a coil or the like or a circuit including an integration process. The integrator described below shows not only a circuit that performs a pure integration operation, but also a circuit that includes an integration process for removing high-frequency components.
Therefore, for example, the following conversion operations (1) and (2) that can be performed with a relatively simple circuit, that is,
(1) When the sampling frequency of the delta-sigma modulated signal S11 transmitted through the network 2 (the frequency of the timing indicated by the clock signal S13) is higher than the frequency of the timing indicated by the clock signal S22, the sampling rate converter 23 To delete
(2) Operation in which the sampling rate converter 23 inserts bits when the sampling frequency of the delta-sigma modulation signal S11 transmitted through the network 2 is lower than the timing frequency indicated by the clock signal S22.
Thus, even if the sampling rate is converted, unlike the case of multi-bit, an error accompanying the conversion hardly appears in the demodulated signal S4.
That is, as shown in FIG. 2, when the digital signal indicating the multi-bit value x is transmitted, one unit of digital signal S3 is transmitted as compared to the case of transmitting the 1-bit digital signal S3 as in the present embodiment. The time (1 unit time) occupied by data (multi-bit data) becomes long. Therefore, when the receiving apparatus determines the period for outputting multi-bit data to the demodulation circuit based on the clock signal generated independently of the network, it is inserted to compensate for the difference between the sampling period and the output period. / Data to be deleted greatly affects the demodulated signal. Also, if the sampling rate is converted using a multi-bit digital filter, the operation with the digital filter becomes more complicated than the case of 1 bit, and the circuit scale of the digital filter increases significantly. . If a digital filter having a complicated transfer function is used to suppress the influence, the circuit scale further increases.
On the other hand, when a 1-bit digital signal is transmitted as in this embodiment, the time occupied by 1 unit of data (1 bit of data) is shortened. Therefore, when the sampling rate converter 23 generates the delta sigma modulation signal S23, the time points at which the data string S21 is operated can be dispersed. The demodulated signal S4 is generated by integrating the delta-sigma modulated signal S23. Therefore, the influence of data / bit deletion / insertion is reduced.
As a result, the sampling rate converter 23 can be configured with a simple circuit and the quality of the demodulated signal S4 output from the LPF 24 can be improved as compared with the case of transmitting a multi-bit digital signal.
Hereinafter, as a configuration example of the sampling rate converter 23, a configuration in which bits of random values are inserted will be described. For example, as shown in FIG. 3, the sampling rate converter 23 generates a 1-bit random number and a FIFO (First In First Out) buffer 31 that receives a 1-bit data string S21 sequentially output from the receiver 21. A random number generator 32, a switch 33 connecting one of the FIFO buffer 31 and the random number generator 32 and the output terminal T23, and an attempt to read 1-bit data from the FIFO buffer 31 at a cycle indicated by the clock signal S22; A control circuit 34 is provided that causes the switch 33 to select the FIFO buffer 31 if the switch is successful, and causes the switch 33 to select the random number generator 32 if the switch 33 is unsuccessful.
In the above configuration, when the sampling frequency of the delta-sigma modulation signal S11 is lower than the output frequency of the sampling rate converter 23, the reading speed is faster than the writing speed to the FIFO buffer 31, as shown in FIG. Therefore, as shown by P1 and P2 in FIG. 4, the FIFO buffer 31 is emptied at a time interval corresponding to the ratio of both speeds, and reading fails.
In this case, the switch 33 outputs a signal from the random number generator 32 instead of the signal from the FIFO buffer 31 in accordance with an instruction from the control circuit 34. As a result, random values of bits are inserted between the data sequences S21, and the sampling rate converter 23 inserts the bits between the data sequences S21 at the timing period indicated by the clock signal S22. Can be output.
Here, in the configuration of FIG. 3, the sampling rate converter 23 inserts random bits between the data strings S21. Therefore, the problem that periodic distortion occurs in the demodulated signal S4 is prevented.
On the other hand, when the sampling frequency of the delta sigma modulation signal S11 is higher than the output frequency of the sampling rate converter 23, the reading speed is slower than the writing speed to the FIFO buffer 31, as shown in FIG. Therefore, as shown by P3 and P4 in FIG. 5, data overflows in the FIFO buffer 31 at time intervals corresponding to the ratio between the two speeds. In this case, the FIFO buffer 31 cannot store either the data received from the receiver 21 or the stored data. Thereby, the sampling rate converter 23 can output the delta-sigma modulation signal S23 from which some bits of the data sequence S21 are deleted at the timing cycle indicated by the clock signal S22.
4 and 5 exemplify the case where the sampling frequency of the delta sigma modulation signal S11 and the output frequency of the sampling rate converter 23 are greatly different for convenience of explanation. However, by improving the oscillation accuracy of the clock signal generation circuits 13 and 22, the difference between the two can be suppressed to a sufficiently low value, for example, about 100 ppm. Therefore, the frequency at which the data sequence S21 is operated when the sampling rate converter 23 generates the delta-sigma modulated signal S23 is also extremely low, for example, about 100 ppm. As a result, the influence of the operation on the demodulated signal S4 that is demodulated by integrating the delta-sigma modulated signal S23 is suppressed, and the receiving device 4 can obtain the highly accurate demodulated signal S4. In order to suppress the noise level in the audible frequency band, it is desirable that the random number generated by the random number generator 32 has more high frequency components than uniform frequency components.
Incidentally, in FIG. 3, the configuration in which the sampling rate converter 23 inserts a random value bit has been described, but the present invention is not limited to this. For example, instead of the random number generator 32 shown in FIG. 3, a generation circuit 35 that changes the output value every time the switch 33 selects the generation circuit 35 may be provided as in the sampling rate converter 23 a shown in FIG. 6. .
The sampling rate converter 23a can alternately insert 0 and 1 bits when inserting bits between the data strings S21. Therefore, the DC balance of the waveform (the waveform of the demodulated signal S4) indicated by the delta-sigma modulated signal S23 can be maintained for a longer time than the configuration of FIG.
Further, when the receiving device 4 is disconnected from the network 2 and the FIFO buffer 31 is emptied, the 0 and 1 bits are output alternately and continuously. Therefore, along with the leakage of charges inside the LPF 24, the LPF 24 The output converges to zero. Therefore, if the sampling rate converter 23a is used, the output of the receiving device 4 disconnected from the network 2 is muted without performing special processing.
As another configuration example, a D-flip flop (D−) that holds the value output last time by the FIFO buffer 31 instead of the random number generator 32 shown in FIG. 3, like a sampling rate converter 23b shown in FIG. 7. FF) 36 may be provided.
The sampling rate converter 23b inserts the previous data when inserting a bit between the data strings S21. Thereby, bits according to the tendency of the data string S21 can be inserted, and the waveform distortion of the demodulated signal S4 caused by the bit insertion can be reduced.
Although FIG. 7 illustrates a configuration that holds only the previous data, the history of the data string S21 may be stored, and the value of the bit to be inserted may be determined based on the history. However, when simplification of the circuit configuration is required, it is desirable to determine the value of the bit to be inserted based only on the previous data as shown in FIG.
In the above description, the case where the output cycle of the sampling rate converter 23 is converted into the cycle of the timing indicated by the clock signal S22 by inserting bits when the data string S21 from the FIFO buffer 31 is insufficient has been described. Instead of inserting a bit, the output terminal T23 of the sampling rate converter 23 may be kept at high impedance.
For example, in the sampling rate converter 23c shown in FIG. 8, the random number generator 32 shown in FIG. 3 is deleted, and the input that is not connected to the FIFO buffer 31 among the two input terminals of the switch 33 in FIG. The terminal is open. As a result, when the switch 33 does not select the FIFO buffer 31, that is, when the data string S21 from the FIFO buffer 31 is insufficient, the output terminal T23 of the sampling rate converter 23c is kept at high impedance.
As described above, when the output terminal T23 of the sampling rate converter 23c is kept at high impedance, the LPF 24 can hold the integrated value up to one cycle before, so that the demodulated signal S4 resulting from the operation of the data string S21. Waveform distortion can be reduced.
Each of the sampling rate converters 23 to 23c shown here has a function of automatically outputting a signal corresponding to silence when the input signal S21 is interrupted. Therefore, even if the packet arrival from the network 2 is stopped for some reason, no unpleasant noise is output from the receiving device 4.
In the sampling rate converters 23 to 23c described above, the switch 33 is switched depending on whether or not the control circuit 34 has successfully read data from the FIFO buffer 31, but the present invention is not limited to this configuration. . That is, instead of the success or failure of the reading, the switch 33 may be switched depending on whether or not a predetermined first threshold value is exceeded. Note that the determination based on the success or failure of the reading is when the first threshold value is empty. Further, instead of deleting the bit of the data string S21 when the FIFO buffer 31 is full, the bit of the data string S21 may be deleted when the second threshold value is exceeded. In any case, when the first threshold value and the second threshold value (including fullness) are fixed values, the sampling rate converters 23 to 23c receive the sampling frequency F1 in the transmission device 3 and the reception. In the device 4, the data string S21 is periodically operated at a time interval corresponding to the ratio to the frequency F2 of the timing indicated by the clock signal S22. Therefore, the output cycle of the sampling rate converters 23 to 23c can be matched with the timing cycle indicated by the clock signal S22.
In the above description, the case where the control circuit 34 of the sampling rate converter 23 (23a to 23c) determines the cycle for operating the data string S21 based on the amount of the data string S21 accumulated in the FIFO buffer 31 has been described. However, the conversion rate of the sampling rate may be determined with reference to information transmitted in advance from the transmission device 3.
Specifically, in the transmission device 3 according to this modification, as indicated by a broken line in FIG. 1, the clock signal generation circuit 13 instructs the transmitter 12 prior to transmission of the digital signal S3, for example, the clock Information indicating the sampling frequency of the delta-sigma modulation circuit 11 such as the frequency of the signal S13 is transmitted to the receiving device 4.
On the other hand, in the receiving device 4, when the receiver 21 receives the information from the network 2, the information is transmitted to the sampling rate converter 23 (23a to 23c) as indicated by a broken line in the figure. Here, in this modification, the sampling rate converter 23 (23a to 23c) receives information indicating the frequency of the clock signal S22 from the clock signal generation circuit 22, as indicated by a broken line in the figure. Therefore, the control circuit 34 of the sampling rate converter 23 (23a to 23c) can determine the ratio between the sampling period in the transmission device 3 and the output period of the sampling rate converter 23 (23a to 23c) by comparing the two. . Thereby, the control circuit 34 can determine the cycle for operating the data string S21 and whether or not to delete the bit.
Hereinafter, another notification method will be described with reference to FIG. That is, in the communication system 1d according to this modification, the network 2d between the transmission device 3d and the reception device 4d includes a clock signal source 5 for generating a clock signal S5 indicating one unit time of the network. . Further, the transmitting device 3d transmits the digital signal S3 to the network 2d in synchronization with the clock signal S5 from the clock signal source 5, and the receiving device 4d is synchronized with the clock signal S5 from the clock signal source 5. The digital signal S3 is received from the network 2d.
Further, in the transmission device 3d according to this modification, a transceiver 12d is provided in place of the transmitter 12 in order to receive data from the network 2d. Further, the transmission device 3d includes a counter 14d that measures one unit time of the network with the clock signal S13 based on the clock signal S5 received from the network 2d by the transceiver 12d and the clock signal S13 of the clock signal generation circuit 13. ing. The counter 14d can instruct the transceiver 12d to transmit the measurement result to the receiving device 4d.
On the other hand, the receiving device 4d according to the present modification is also provided with a counter 25d. The counter 25d can measure one unit time of the network with the clock signal S22 based on the clock signal S5 received by the receiver 21 from the network 2d and the clock signal S22 of the clock signal generation circuit 22. Further, the control circuit 34 of the sampling rate converter 23 (23a-23c) converts the sampling rate conversion ratio based on the measurement result notified from the transmission device 3d via the network 2d and the measurement result by the counter 25d. Can be determined, and the cycle of operating the data string S21 and whether or not the bits should be deleted can be determined.
Furthermore, the control circuit 34 determines the operation timing of the data string S21 based on the notification from the transmission device 3 (3d), or the data string S21 stored in the FIFO buffer 31 shown in FIGS. 3 and 6 to 8. Regardless of whether or not it is determined based on the amount of data, the control circuit 34 changes the data string S21 by, for example, changing the first and second threshold values or changing the conversion ratio itself. You may control the period to operate. Specifically, the control circuit 34e according to the present modification controls so that the period fluctuates and the average value of each period becomes a value that makes the sampling frequency F1 coincide with the frequency F2. When the control circuit 34e is included, fluctuations are provided in the cycle in which the sampling rate converters 23 to 23c operate the data string S21. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a problem that a periodic distortion occurs in the demodulated signal S4 by a periodic operation.
In the present embodiment, a case where a packet is directly transmitted from the transmission apparatus 3 to the reception apparatus 4 is shown, but the present invention is not limited to this.
That is, as shown in FIG. 10, the present invention can also be applied to a configuration in which a network 2a and a network 2b are connected by a bus bridge 8. At this time, the network 2a and the network 2b may be the same type of network or different types of networks. For example, a configuration in which both are IEEE 1394 or a configuration in which one is IEEE 1394 and the other is Ethernet is possible. Furthermore, a wired network and a wireless network may be mixed.
Further, as shown in FIG. 11, a packet editing device 9 that performs voice processing such as echo addition and treble / bass emphasis and editing of time information and copyright information is transmitted from the transmission device 3 to the packet. You may provide between the apparatus 3 and the receiver 4.
Thus, even when the configuration of FIG. 10 or FIG. 11 is adopted, the deviation between the clock signal S13 generated by the clock signal generation circuit 13 and the clock signal S22 generated by the clock signal generation circuit 22 is different from the receiving device. 4 sampling rate converter 23 can absorb.
[Second Embodiment]
In the present embodiment, a receiver 4f that amplifies power during demodulation will be described with reference to FIG. That is, the receiving device 4f according to the present embodiment includes a digital switching amplifier 26 instead of the LPF 24 shown in FIG.
The digital switching amplifier 26 includes a level adjustment circuit 41 that adjusts the peak value of the delta-sigma modulation signal S23 output from the sampling rate converter 23 (23a to 23c), and a delta that uses the output signal of the level adjustment circuit 41 as an input signal. A sigma modulation circuit 42, a power amplification circuit 43 that amplifies the output signal S42 of the delta sigma modulation circuit 42, and an LPF 44 connected to the output of the power amplification circuit 43 are provided. Further, the output signal of the power amplifier circuit 43 is fed back to the delta sigma modulation circuit 42. Further, in the present embodiment, the clock signal S22 from the clock signal generation circuit 22 is input to the delta-sigma modulation circuit 42.
The delta sigma modulation circuit 42 performs first-order or higher-order integration of the difference between the input signal Si and the feedback signal Sf in substantially the same manner as the delta sigma modulation circuit 11 of the transmission device 3, and the integration result is the clock signal S22. Is quantized with the sampling period indicated by. On the other hand, the power amplifier circuit 43 is realized by, for example, a switching element that switches a power supply voltage applied from a power supply circuit (not shown) based on the quantization result based on the quantization result.
As a result, the pulse signal S42 indicating the quantization result is output with the power amplified so that the peak value becomes the power supply voltage level. The high-frequency component is removed from the power-amplified pulse signal S43 by the LPF 44 and output to an unillustrated speaker or the like as an analog demodulated signal S4.
Here, in the digital switching amplifier 26, the output signal S 43 of the power amplifier circuit 43 is fed back to the delta sigma modulation circuit 42. Therefore, for example, even if the peak value of the pulse signal S43 fluctuates due to fluctuations in the level of the power supply voltage and the signal level of the demodulated signal S4 tends to fluctuate, the delta-sigma modulation circuit 42 It controls its own output signal S42 so as to cancel the fluctuation. Thus, the digital switching amplifier 26 can amplify the input signal S23 with higher accuracy than when the output signal S42 of the delta-sigma modulation circuit 42 is fed back.
In the receiving device 4f configured as described above, the delta-sigma modulation circuit 42 operates based on the clock signal S22, similarly to the sampling rate converter 23 (23a to 23c), and the sampling rate converter 23 (23a to 23c). Adjusts its own output cycle (output cycle of the level adjustment circuit 41) so as to coincide with the sampling cycle of the delta-sigma modulation circuit. Therefore, the waveform distortion of the demodulated signal S4 due to the mismatch between the two does not occur, and the receiving device 4f can output the high-quality demodulated signal S4.
In the above description, the case where the power amplification factor of the digital switching amplifier 26 is fixed has been described as an example. For example, the attenuation factor when the output signal S43 of the power amplification circuit 43 is fed back to the delta-sigma modulation circuit 42 is controlled. Alternatively, the power amplification factor of the digital switching amplifier 26 may be changed by controlling the attenuation / amplification factor in the level adjustment circuit 41.
The transmitter 3 not only transmits a digital signal S3 indicating the delta-sigma modulated signal S11 using the network 2, but also transmits a control signal such as a signal input from a control button (not shown) by the transmitter 12. You may be comprised so that the receiving device 4f can be controlled by transmitting. Examples of the control signal include a signal for instructing power on / off, volume control by controlling the level adjustment circuit 41, and the like. The control signal transmission method may include a method of including control signal information in a part of the packet of the digital signal S3, or a method of transmitting a packet other than the packet of the digital signal S3 via the network 2. But you can. The trigger for transmitting the control signal is not limited to the instruction from the control button described above. For example, when a predetermined condition is satisfied such as transmission when the input signal Si exceeds a certain level. The transmission device 3 may transmit spontaneously.
[Third Embodiment]
In the present embodiment, a transmission / reception device 6 used instead of the transmission device 3 (3d) and the reception device 4 (4d · 4f) shown in FIG. 1, FIG. 9, or FIG. 12 will be described with reference to FIG. In the following, as an example, a case where the transmission device 3 and the reception device 4 illustrated in FIG. 12 are used instead will be described.
The transmitter / receiver 6 includes a transmitter 12 of the transmitter 3 shown in FIG. 12 in addition to the configuration of the receiver 4f shown in FIG. The transmitter 12 is connected to the delta sigma modulation circuit 42 instead of the delta sigma modulation circuit 11 of the transmission apparatus 3, and can transmit the delta sigma modulation signal S 42 output from the delta sigma modulation circuit 42 through the network 2. Can be converted into a digital signal S3 of a proper format and sent to the network 2.
Further, the transceiver 6 selects one of an input terminal Ti to which an input signal from a signal source (not shown) and an output terminal of the sampling rate converter 23 (23a to 23c) are selected to adjust the level. The switch 27 that outputs to the circuit 41, the switch 28 that selects one of the output signal S42 of the delta sigma modulation circuit 42 and the output signal S43 of the power amplification circuit 43 and feeds back to the delta sigma modulation circuit 42, and the transmission / reception device 6 A control circuit 29 is provided for controlling the switching of the switches 27 and 28 depending on whether the digital signal S3 is output or the demodulated signal S4 is output.
When the transmission / reception device 6 outputs the digital signal S3 to the network 2, the control circuit 29 causes the switch 27 to select the input terminal Ti side and causes the switch 28 to select the output signal S42 of the delta-sigma modulation circuit 42. In this state, similar to the delta sigma modulation circuit 11, the output signal S42 is fed back to the delta sigma modulation circuit. Therefore, like the delta sigma modulation circuit 11, the delta sigma modulation circuit 42 can output a signal S42 obtained by delta sigma modulating a signal input from a signal source (not shown) to the delta sigma modulation circuit 42. As a result, the transmission / reception device 6 can output the digital signal S3 corresponding to the delta-sigma modulation signal S42 to the network 2, similarly to the transmission device 3 (3d) shown in FIG. 1, FIG. 9, or FIG.
On the other hand, when the transmission / reception device 6 outputs the demodulated signal S4 based on the digital signal S3 received from the network 2, the control circuit 29 switches to select the output terminal side of the sampling rate converter 23 (23a-23c). 27, and instructs the switch 28 to feed back the output signal S43 of the power amplifier circuit 43. In this state, the members 41 to 44 shown in FIG. 13 are connected in the same manner as the digital switching amplifier 26 shown in FIG. Therefore, similarly to the digital switching amplifier 26, the demodulated signal S4 obtained by amplifying and demodulating the output signal of the sampling rate converter 23 (23a to 23c) can be output.
In the above configuration, the same delta-sigma modulation circuit 42 is used both when the digital signal S3 is output (when transmitted) and when the demodulated signal S4 is output (when received). Therefore, the circuit configuration of the transmitting / receiving device 6 capable of transmitting and receiving can be simplified as compared with the case where both are provided separately or when the amplifier circuit is provided for generating the demodulated signal S4 separately from the transmission.
In particular, when generating a high-quality delta-sigma modulation signal S42 or reducing waveform distortion during amplification / demodulation, the circuit scale of the delta-sigma modulation circuit for transmission and the amplification circuit for amplification / demodulation is complicated. It tends to be. However, in the above configuration, since the same delta-sigma modulation circuit 42 is used for both transmission and demodulation / amplification, the circuit scale can be reduced by setting the delta-sigma modulation circuit 42 with sufficiently high accuracy. The accuracy of both transmission and demodulation / amplification can be improved without much increase.
Further, since transmission and reception (demodulation amplification) can be switched only by switching both the switches 27 and 28, the transmission / reception apparatus 6 that can easily switch between transmission and reception can be realized.
By the way, the control circuit 29 determines whether or not the transmission / reception device 6 is connected to the network 2. If the transmission / reception device 6 is not connected, the control circuit 29 causes the switch 27 to select the input terminal Ti side and causes the switch 28 to select the power amplification circuit 43. May be selected. In this case, for example, when it is not connected to the network 2, it operates as a headphone amplifier, and when it is connected to the network 2, it can be used as a stand-alone amplifier like a portable audio device that operates as the transmission device 3. An operable transceiver 6 can be realized.
The connection to the network 2 is, for example, an output from a contact for detecting whether or not a plug is connected, or a carrier signal detection circuit or a bias voltage detection circuit used inside the receiver 21. It can be detected based on the output.
[Fourth Embodiment]
By the way, in each said embodiment, the case where the digital signal S3 which shows the input signal Si input in real time was transmitted as a suitable example was demonstrated. On the other hand, in the present embodiment, as another suitable example, a configuration in which the transmission device generates the input signal Si by reading and decoding the encoded digital data from the network-connected storage, This will be described with reference to FIG. Note that the configuration for generating the input signal Si can be applied to any of the first to third embodiments described above. Hereinafter, a case where the configuration is applied to the configuration of the first embodiment will be described as an example.
That is, the storage 7 provided in the communication system 1g according to the present embodiment stores encoded digital data such as MP3 (Moving Picture Expert Group-1 Audio Layer 3) and ATRAC (Adaptive Transform Acoustic Coding). And a transmitter 52 that transmits the digital data S7 to the transmission device 3g via the network 2.
On the other hand, the transmission device 3g according to the present embodiment is substantially the same as the transmission device 3 shown in FIG. 1, but a transceiver 12d similar to that in FIG. Further, the transmission device 3g according to the present embodiment decodes the digital data S7 received from the storage 7 and also provides a decoding unit (decoding means) 15 for giving the decoded signal as an input signal Si to the delta-sigma modulation circuit 11. Is provided. The decoding unit 15 is configured to be able to decode digital data S7 encoded by any one of a plurality of predetermined methods such as MP3 and ATRAC described above.
In the present embodiment, the transmission device 3g is realized by, for example, a personal computer on which an expansion board including the delta sigma modulation circuit 11, the transmitter 12, and the clock signal generation circuit 13 illustrated in FIG. The decoding unit 15 is realized as a functional block that is realized when the computer executes a program.
Also, the decoding unit 15 sets the sampling frequency of the delta-sigma modulation circuit 11 by setting the oscillation frequency of the clock signal generation circuit 13 according to the format of the encoded digital data S7. Transmission rate arbitrating means) 16 is also provided.
When the reduction of the transmission band of the network 2 is required, it is desirable to set the sampling frequency as low as possible within a range that does not hinder the deterioration of the input signal Si. Further, from the viewpoint of copyright protection, it is desirable that the data amount of the delta-sigma modulation signal S11 generated at the sampling frequency is set sufficiently larger than the data amount of the encoded digital data S7.
The set value is limited to several types in advance. For example, in the transmission speed arbitration unit 16 according to the present embodiment, 24.1 of 44.1 [kHz] which is the sampling frequency of the CD. n The double frequency is set as the sampling frequency of the delta-sigma modulation circuit 11. Note that n is a natural number. As described above, since the set values are limited to several types, the clock provided in the transmission device 3g or the reception device 4 is not complicated as compared with the case where the setting values can be arbitrarily set. The signal generation circuits 13 and 22 can generate the clock signals S13 and S22 with sufficient accuracy.
Further, the transmission rate arbitration unit 16 can instruct the transceiver 12d to transmit data indicating the sampling frequency (for example, n) to the receiving device 4 via the network 2. On the other hand, the receiving device 4 can determine the output period of the sampling rate converter 23 (23a to 23c) by adjusting the oscillation frequency of the clock signal generation circuit 22 based on the data.
According to the above configuration, after the transmission device 3g decodes the digital data S7 from the storage 7, based on the decoded signal, the delta sigma modulation signal S11 is generated, and the digital signal S3 indicating the delta sigma modulation signal S11 is generated. Is transmitted to the receiving device 4. Therefore, the receiving device 4 only needs to be able to receive and demodulate the digital signal S3 indicating the delta-sigma modulated signal S11 regardless of the encoding method of the digital data S7 sent from the storage 7.
As described above, since the decoding functions are concentrated in the transmission device 3g, the encoding is performed by one of many encoding methods as compared with the configuration in which the plurality of receiving devices 4 include the decoding unit 15 corresponding to all the encoding methods. The communication system 1g that can reproduce the digital data S7 by each receiving device 4 can be easily realized. Therefore, for example, the present invention can be used particularly preferably in a system in which many receiving devices 3g are indispensable, such as a system that requires a large number of speakers to construct a realistic sound field space such as a 5.1 channel system.
In the above configuration, since the decoding function is concentrated in the transmission device 3g, the reception device 4 that generates the final analog output does not require a complicated decoding circuit. Accordingly, it is possible to avoid the problem that high-frequency noise caused by the decoding circuit affects the analog output.
Furthermore, since the delta-sigma modulation signal S11 can be regarded as a random number locally, it is difficult to compress. Therefore, the encoded digital data S7 is decoded and then modulated to the delta sigma modulation signal S11, and the digital signal S3 indicating the delta sigma modulation signal S11 is transmitted, and the data amount of the delta sigma modulation signal S11 is equal to the digital value. By setting the setting value of the transmission rate arbitration unit 16 so as to be larger than the data amount of the data S7, it becomes difficult to perform illegal copying in which packets on the network 2 are recorded and copied as they are. Can prevent to some extent.
In the above description, the case where the transmission rate arbitration unit 16 determines the setting value based on the format of the digital data S7 has been described. For example, information on a management node connected to the network 2 (for example, IEEE 1394). , Or a bus manager), or may be determined with reference to the capability of the receiving device 4 (which value can be set).
In the above description, the case where the delta-sigma modulation circuit 11 is realized by hardware has been described as an example. However, part or all of the delta-sigma modulation circuit 11 may be realized by software. Furthermore, in the above description, the case where the decoding unit 15 is realized by software has been described as an example. However, part or all of the decoding unit 15 may be realized by hardware that performs the same operation. However, in any case, the decoding unit 15 should be extensible so that the types of digital data S7 that can be decoded by the decoding unit 15 can be increased by adding software or hardware. Is desirable.
[Fifth Embodiment]
As shown in FIG. 15, the communication system 1 h according to the present embodiment is similar to the communication system 1 f shown in FIG. 12, but instead of the network 2, a network having the clock signal source 5 as in FIG. 9. 2d is provided.
Further, in the transmission device 3h according to the present embodiment, a transceiver 12d is provided instead of the transmitter 12, as in FIG. Further, the transmission device 3h includes a PLL circuit 13h that generates a clock signal S13h synchronized with the clock signal S5 received by the transceiver 12d, instead of the clock signal generation circuit 13.
On the other hand, the receiving device 4h according to the present embodiment is provided with a PLL circuit 22h that generates a clock signal S22h synchronized with the clock signal S5 received by the receiver 21, instead of the clock signal generating circuit 22. Accordingly, the sampling rate converter 23 (23a to 23d) is deleted, and the receiver 21 sequentially generates a data sequence S21 indicating each pulse of the delta sigma modulation signal S11, and the period indicated by the clock signal S22h. Thus, each bit of the data string S21 is sequentially generated.
Even with the above configuration, if the accuracy of the clock signal source 5 is sufficient to demodulate the delta sigma modulation signal S11, the receiving device 4h can be used without any problem based on the digital signal S3 indicating the delta sigma modulation signal S11. Thus, the delta sigma modulation signal S11 can be demodulated.
For example, in IEEE 1394, information for time adjustment is transmitted at a relatively short period of 125 [μs]. Therefore, based on the information, the PLL circuits 13h and 22h generate clock signals S13h and S22h of 11.2896 [MHz], respectively, so that the receiving device 4h generates the digital signal S3 generated by the transmitting device 3h. And can be demodulated with sufficient quality as HiFi audio.
As described above, in the receiving device 4h configured as described above, the digital signal S3 indicating the delta-sigma modulated signal S11 is transmitted in the network 2d for packet communication, that is, each pulse of the delta-sigma modulated signal S11 is transmitted at the same time interval. Not limited to this, the digital signal S3 can be demodulated without any problem even though other data may be transmitted via the network 2d. Therefore, the receiving device 4h that can output the demodulated signal S4 with less waveform distortion can be realized with a simple circuit as compared with the case of transmitting a digital signal indicating a multi-bit signal.
Further, when the accuracy of the network 2 is sufficient, for example, as in the communication system 1i illustrated in FIG. 16, a signal referred to by the PLL circuit 22h of the reception device 4h may be transmitted from the transmission device 3i to the reception device 4h. Good.
Specifically, the communication system 1i according to the present modification includes the network 2 shown in FIG. 1, the reception device 4h shown in FIG. 15, and the transmission device 3i. The transmission device 3i has substantially the same configuration as the transmission device 3 shown in FIG. 1, but the clock signal generation circuit 13 instructs the transceiver 12 to transmit a digital signal synchronized with the clock signal S13 to the reception device 4h. The point is different.
On the other hand, the PLL circuit 22h of the receiving device 4h generates the clock signal S22h based on the digital signal instead of the clock signal S5 from the network 2d. As a result, if the time accuracy when the network 2 transmits the digital signal synchronized with the clock signal S13 is sufficient to demodulate the delta-sigma modulation signal S11, the receiving device 4h can perform the delta-sigma modulation without any problem. Based on the digital signal S3 indicating the signal S11, the delta-sigma modulated signal S11 can be demodulated.
As still another modification, a signal referred to by the PLL circuit 13h of the transmission device 3h may be transmitted from the reception device 4j to the transmission device 3h as in the communication system 1j illustrated in FIG.
Specifically, the communication system 1j according to the present modification includes the transmission device 3h, the network 2, and the reception device 4j shown in FIG. The receiving device 4j is substantially the same as the receiving device 4h shown in FIG. 15, but includes a clock signal generation circuit 22 similar to that in FIG. 1 instead of the PLL circuit 22h. The receiving device 4j is provided with a transceiver 22j capable of transmitting and receiving data to and from the network 2 instead of the receiver 21. In addition to receiving the digital signal S3, the receiving device 4j transmits a digital signal synchronized with the clock signal S22. Can be sent to 3h.
On the other hand, the PLL circuit 13h of the transmission device 3h generates the clock signal S13h based on the digital signal instead of the clock signal S5 from the network 2d. Thus, if the time accuracy when the network 2 transmits a digital signal synchronized with the clock signal S22 is sufficient to demodulate the delta-sigma modulation signal S11, the transmission device 3h performs the sampling required by the reception device 4j. A frequency delta-sigma modulated signal S11 can be generated. On the other hand, the receiving device 4j can generate a high-quality demodulated signal S4 based on the digital signal S3 indicating the delta-sigma modulated signal S11. However, in the communication system 1j according to the present modification, the sampling period of the transmission device 3h is adjusted by a signal from the reception device 4h. Therefore, as the transmission apparatus 3h according to the present modification, for example, as in the configuration of the fourth embodiment, for example, a CD− is used rather than the configuration of modulating a generated signal input in real time from a signal source (not shown). It is more suitable to modulate a signal stored in a medium such as a ROM or a semiconductor storage medium.
15 to FIG. 17, as in FIG. 12, the case where the transmission devices 3... And the reception devices 4... Are different from each other and the reception device 4 includes the digital switching amplifier 26 is described as an example. However, it is not limited to this. For example, the LPF 24 may be provided instead of the digital switching amplifier 26 as in the communication system 1 shown in FIG. Similarly to FIG. 13, the transmission / reception device 6 may be realized by adding the switches 27 and 28, the control circuit 29, and the transmitter 12 to the configuration of each reception device 4. In this case, the delta sigma modulation circuit for transmission and the delta sigma modulation circuit for amplification can be shared.
As described above, in the communication systems 1h to 1j according to the present embodiment, if the network 2 (2d) can transmit a clock signal or a signal synchronized therewith with sufficient accuracy, it is substantially the same as the first to fourth embodiments. Similar effects can be obtained.
However, as in the case where the network 2 is a wireless communication network or the Internet, a signal having a sufficiently stable cycle (for example, a signal having a period of 125 [μs] in the case of IEEE 1394, etc.) between the transmission devices 3. ) Cannot be transmitted / received, it is preferable that the receivers 4... Have the clock signal generation circuit 22 as in the first to fourth embodiments.
As described above, the receiving apparatus according to the present invention receives a digital signal generated by dividing a pulse number modulation signal in which the number of pulses per unit time varies according to the signal waveform from the network, and receives the digital signal. Receiving means for extracting a bit string indicating a pulse number modulation signal from the signal, and pulse number modulation signal output means for outputting a pulse corresponding to each bit of the bit string in a predetermined cycle.
When the receiving apparatus of the present invention includes an amplifier that amplifies and demodulates the output signal of the pulse number modulation signal output means, the amplifier may be an analog amplifier. However, when demodulation of a signal with reduced power consumption and less waveform distortion is required, the amplifier includes a delta-sigma modulation unit that delta-sigma-modulates an input signal, and a pulse train output by the delta-sigma modulation unit. A digital switching amplifier having a power amplifying means for amplifying power and a demodulating means for demodulating the output of the power amplifying means is desirable.
According to this configuration, the output signal of the pulse number modulation signal output means is delta-sigma modulated by the delta-sigma modulation means. Further, the output of the delta sigma modulation means is power amplified by the power amplification means and then demodulated by the demodulation means. The delta sigma modulation means integrates the difference between the input signal and the feedback signal according to the output of the amplifier and quantizes the integration result to perform delta sigma modulation. There is no need to provide a low-pass filter separate from the demodulating means.
Here, since the power amplifying means only needs to amplify the power of the pulse train, the power amplifying means can be constituted by a switching element that takes either a conduction state or a cutoff state. Therefore, after demodulating the output signal of the pulse number modulation signal output means with a low-pass filter, the demodulated signal with less power consumption and less waveform distortion is compared with the case of amplifying with an analog amplifier composed of transistors operating in the active region. Can be generated.
Further, in addition to the above configuration, the pulse number modulation signal output from the delta sigma modulation means is packet-divided to generate a digital signal, and the digital signal is transmitted to the network. In the reception mode for demodulating the signal, the output signal of the pulse number modulation signal output means is input to the input terminal of the delta sigma modulation means, and in the transmission mode for transmitting a digital signal, it is input from the signal source of the signal to be transmitted. Input switching means for inputting the received signal to the input terminal may be provided.
In the above configuration, in the transmission mode, the input switching unit inputs the signal input from the signal source to the delta sigma modulation unit of the digital switching amplifier, and the pulse number modulation signal output from the delta sigma modulation unit is transmitted. The packet is divided by the means and transmitted to the network. Thereby, the receiving apparatus can operate as a transmitting / receiving apparatus.
Here, in the above configuration, the delta sigma modulation means for amplifying and demodulating at the time of reception is also used for generating a pulse number modulation signal by performing delta sigma modulation at the time of transmission. Therefore, the configuration of a receiving device (transmitting / receiving device) capable of transmitting a digital signal indicating a pulse number modulation signal can be simplified as compared with the case where delta-sigma modulation means is provided for each application.
Here, even in the reception mode, the output signal of the delta sigma modulation means may be fed back to the delta sigma modulation means. However, when improvement in accuracy when the digital switching amplifier amplifies is required, the following configuration is provided. It is desirable to be.
That is, in addition to the above configuration, in the reception mode, the output signal of the power amplifying means is fed back to the delta sigma modulation means, and in the transmission mode, the feedback path switching is fed back to the output signal of the delta sigma modulation means. It is desirable to have a means.
According to this configuration, in the reception mode, the output signal of the power amplification unit is fed back to the delta sigma modulation unit. Therefore, even if the output signal of the power amplification means changes undesirably due to power supply voltage level fluctuations, the delta sigma modulation means can output a pulse train that cancels the waveform distortion of the demodulated signal caused by the change. As a result, in the reception mode, the demodulation means can output a demodulated signal with higher quality.
In addition to the above configuration, when the receiving apparatus is not connected to the network, the input switching unit selects the signal input from the signal source, and the feedback path switching unit causes the power amplification. The output signal of the means may be selected.
According to this configuration, when not connected to the network, it is possible to operate as an amplifier that amplifies the above-described signal source by switching the both switching means. As a result, it is possible to realize a receiving apparatus that can operate as a simple amplifier only by changing the switching method of both switching means.
By the way, if the network can transmit the clock signal with sufficient accuracy, the pulse number modulation signal output means of the reception device transmits a clock signal indicating the period of outputting each pulse of the pulse number modulation signal from the transmission device to the reception device. May be. In addition, when a sufficiently accurate clock signal source is provided in the network, the transmission device and the reception device may operate based on the clock signal from the clock signal source. Alternatively, when the network can transmit the clock signal with sufficient accuracy and the signal source stored above is reproduced, the clock signal on the reception side may be transmitted to the transmission side.
However, when the network transmits a digital signal, even if the accuracy in the time direction is sufficient for data transmission, the receiving device transmits a clock signal indicating the period of outputting each pulse of the pulse number modulation signal. For that, it is often not enough. In particular, when there is a possibility that communication may be interrupted, such as wireless communication, or when data is transmitted via many nodes, such as the Internet, all the paths from the transmission device to the reception device, It is difficult to build a network with sufficient accuracy. On the other hand, if the stability of the clock signal is reduced, the waveform may be distorted.
Therefore, when there is a possibility of receiving a digital signal from a network having a node whose accuracy in the time direction is not sufficient in any of the paths from the transmission device to the reception device, or in the reception device, there is less waveform distortion When output of a pulse number modulation signal is required, it is desirable to have the following configuration.
That is, during transmission of the digital signal indicating the pulse number modulation signal, a reception side clock signal generation means for generating a reception side clock signal indicating the timing of the same frequency as the sampling frequency of the pulse number modulation signal, independently of the network And the pulse number modulation signal output means is a sampling rate conversion means for converting each pulse of the pulse number modulation signal extracted by the reception means into a frequency at a timing indicated by the reception side clock signal and outputting the converted signal. Is preferable.
The reception-side clock signal may be set in advance to a fixed frequency as long as it is generated independently of the network during transmission of the digital signal indicating the pulse number modulation signal. Before transmission, the frequency may be set according to an instruction transmitted from the transmission device to the reception device via the network.
In the above configuration, during the transmission of the digital signal indicating the pulse number modulation signal, the reception-side clock signal generation means of the reception device generates the reception-side clock signal independently of the network. Therefore, unlike the case where the receiving side clock signal is generated by the PLL circuit based on the signal transmitted through the network, the receiving side clock signal fluctuates during transmission of the digital signal indicating the pulse number modulation signal, and the pulse Problems such as changes in the frequency and reproduction time of the signal obtained by demodulating the number modulation signal do not occur. Therefore, the sampling rate conversion means can output a pulse number modulation signal capable of demodulating a signal with less waveform distortion as compared with the case where the receiving side clock signal fluctuates.
Here, since the receiving side clock signal generating means generates the receiving side clock signal independently of the network, the frequency of the timing indicated by the receiving side clock signal is the sampling frequency of the pulse number modulation signal transmitted through the network. For example, the sampling frequency of the pulse number modulation signal transmitted through the network and the timing indicated by the receiving side clock signal may be set, for example, due to the influence of the ambient temperature or individual differences in the receiving device. It is difficult to perfectly match the frequency of
However, in the above configuration, the sampling rate conversion means converts each pulse of the pulse number modulation signal transmitted via the network into a frequency of the timing indicated by the reception side clock signal and outputs it. Therefore, the sampling rate conversion means needs to transmit an instruction for flow control to the transmission side even when the sampling frequency and the frequency of the timing indicated by the reception side clock signal do not completely match. There is no. As a result, even when the transmission device transmits a pulse number modulation signal having the same contents to a plurality of reception devices via a network, or even when the transmission device transmits a pulse number modulation signal modulated in real time. The receiving apparatus can output a pulse number modulation signal capable of demodulating a high-quality signal, that is, a pulse number modulation signal capable of demodulating a signal that does not cause waveform distortion due to a period variation of the clock signal.
Here, unlike the case of transmitting a digital signal having a value indicating the level of the demodulated signal (multi-bit digital signal), a pulse number modulation signal is transmitted to the network, and the pulse number modulation signal is integrated. Demodulated by Therefore, unlike the case of multi-bit, for example, when the sampling frequency of the pulse number modulation signal transmitted through the network is higher than the frequency of the timing indicated by the receiving side clock signal, the sampling rate conversion means deletes the bit. Even if the sampling rate is converted by a conversion operation that can be performed with a relatively simple circuit, such as an operation, or if the sampling rate conversion means inserts a bit or keeps the output at a high impedance when the operation is low, conversion is possible. The error accompanying this is unlikely to appear in the demodulated signal.
As a result, even if the sampling rate conversion means is configured with a simple circuit as compared with the case of transmitting a multi-bit digital signal, the receiving apparatus can output a pulse number modulation signal capable of demodulating the high-quality signal. .
As a result, when the transmitter transmits a pulse number modulation signal having the same content to a plurality of receivers via a network with a simple circuit configuration, or the pulse number modulation modulated in real time by the transmitter Even when a signal is transmitted, a receiving apparatus capable of generating a pulse number modulation signal capable of demodulating the high-quality signal can be realized.
In addition to the above configuration, the sampling rate conversion means may receive the received pulse number modulation signal when the frequency of the timing indicated by the receiving clock signal is lower than the sampling frequency of the pulse number modulation signal transmitted through the network. A pulse may be inserted between the pulse trains, and the frequency of the output signal may be set to the timing frequency indicated by the reception side clock signal. Note that the value of the pulse to be inserted may be determined at random, or may be controlled to be 0 and 1 alternately. Alternatively, a predetermined number of pulse train histories of the pulse number modulation signal may be stored and determined based on the history.
According to this configuration, the sampling rate conversion means can reliably output an output signal having the frequency indicated by the reception-side clock signal. In addition, since the output signal is a pulse number modulated digital signal, for example, it is transmitted to other devices via a network, accumulated in a recording medium for storing digital data, or processed as digital data. Various digital processing becomes possible.
On the other hand, when the output terminal of the sampling rate conversion means is connected to an integrator that integrates a signal input as a potential to the input terminal, the sampling rate conversion means is a pulse number modulation signal transmitted through the network. When the frequency of the timing indicated by the receiving side clock signal is lower than the sampling frequency of the output signal, a period for keeping the output terminal in a high impedance is provided between the pulse trains of the received pulse number modulation signal, and the frequency of the output signal May be set to the frequency of the timing indicated by the receiving side clock signal. The integrator may be the above-described digital switching amplifier or a demodulation low-pass filter.
According to this configuration, since the sampling rate conversion means provides a high impedance period between pulse trains, it is possible to reliably output an output signal having the same frequency as that of the timing indicated by the reception-side clock signal. Also, if the sampling rate conversion means keeps the output terminal at high impedance, the integrator can hold the integrated value up to one cycle before, so that errors in the integration result due to sampling rate conversion can be suppressed. It is possible to suppress the occurrence of waveform distortion due to the error. As a result, a receiving apparatus that can output a signal with less waveform distortion can be realized.
Regardless of whether the sampling rate conversion means inserts a bit between pulse trains or provides a period of high impedance, the sampling rate conversion means periodically operates the pulse train of the received pulse number modulation signal, You may set the frequency of an output signal to the frequency of the timing which the said receiving side clock signal shows.
In this case, since the operation is performed periodically, the output signal of the sampling rate conversion means can be converted with a simple circuit configuration as compared with the case where the operation is not periodic.
Further, instead of periodically operating, the sampling rate converting means, the sampling rate converting means, the period for operating the pulse train of the received pulse number modulation signal varies, and the average value of each period is output. The period may be controlled so that the frequency of the signal becomes a value that matches the frequency of the timing indicated by the receiving side clock signal.
In this case, since the average value of each period is controlled to the above value, the sampling rate conversion means can set the frequency of the output signal to a frequency according to the reception side clock signal without any trouble. Further, since the operation cycle of the pulse train fluctuates, even if waveform distortion occurs in the demodulated signal of the pulse number modulation signal due to the operation of the pulse train, it is difficult to perceive the distortion. As a result, a pulse number modulation signal capable of demodulating a higher quality signal can be output.
On the other hand, in order to solve the above problems, a communication system according to the present invention generates a pulse number modulation signal by performing delta sigma modulation on a signal to be transmitted with any of the reception devices having the above-described configurations. And a transmission device that divides the signal into packets to generate a digital signal and transmits the digital signal to the reception device via the network.
Therefore, as with each of the above receiving devices, a digital signal indicating a pulse number modulation signal is transmitted in a packet communication network, that is, each pulse of the pulse number modulation signal is not always transmitted at the same time interval. In the case where data is also transmitted through a network that may be transmitted, the receiving device reduces waveform distortion during demodulation compared to the case of transmitting a digital signal indicating a multi-bit signal. Thus, it is possible to generate a pulse number modulation signal compatible with a simple circuit configuration without any trouble. As a result, compared with the multi-bit case, the circuit configuration of the receiving device can be simplified, and a communication system capable of demodulating a signal with less waveform distortion can be realized.
Furthermore, when bidirectional transmission of a pulse number modulation signal is desired, in addition to the above-described configuration, the transmitting device and the receiving device are preferably receiving devices having transmitting means among the above-described receiving devices.
In this configuration, the delta sigma modulation means for generating the pulse number modulation signal for transmission and the delta sigma modulation means for amplifying and demodulating at the time of reception are shared, so that both are provided separately. A communication system capable of transmitting a pulse number modulation signal in both directions can be realized with a simple circuit configuration.
The transmitter may transmit a digital signal indicating the pulse number modulation signal to a network including an intermediate node that operates based on a clock signal independent of a sampling clock of the pulse number modulation signal as the network. Good.
In this configuration, since the network includes the intermediate node, when the clock signal is transmitted from the transmission device to the reception device, the clock signal on the reception side is transmitted even during transmission of the digital signal indicating the pulse number modulation signal. The frequency of the signal tends to fluctuate, and the quality of the signal obtained by demodulating the pulse number modulation signal tends to deteriorate.
On the other hand, in the receiving apparatus having the above-described configuration, the frequency of the receiving clock signal does not vary during transmission of the digital signal indicating the pulse number modulation signal, so that quality degradation due to the variation does not occur. As a result, it is particularly suitable when the transmission apparatus transmits a pulse number modulation signal to the network including the intermediate node.
In addition to the above configuration, the transmission device may be provided with a decoding unit that decodes digital data encoded by any of a plurality of encoding methods and generates the signal to be transmitted.
According to this configuration, since a decoding process corresponding to each method is performed in the transmission device, it is not necessary to change the reception device regardless of which method the digital data is encoded. Therefore, each receiving device can demodulate digital data encoded by one of a plurality of encoding methods with a simple structure compared to a configuration in which each receiving device has a member for performing decoding processing corresponding to each method. A possible communication system can be realized.
The digital data may be stored in the transmission device, but the transmission device may acquire the digital data via the network. Even in this case, since the network transmits the packetized digital signal, the encoded digital data can be acquired simultaneously with the pulse number modulated signal.
In addition to the above configuration, transmission rate arbitration means may be provided for selecting a sampling frequency for performing delta-sigma modulation from a plurality of predetermined options. The transmission rate arbitration means may be provided in the network, or may be provided in the transmission device or the reception device. Further, the transmission speed arbitration unit may be realized by the cooperative operation of the transmission apparatus member and the reception apparatus member.
In this configuration, the sampling frequency can be changed and set to a value according to the signal to be transmitted. Furthermore, since the sampling frequency is one of a plurality of predetermined options, a signal for determining the sampling timing is generated in the transmission device such as a PLL circuit or a clock signal generation circuit as compared with a configuration that can be arbitrarily set. In the receiving member and the receiving apparatus, the configuration of the member that generates a signal for determining the output timing of the pulse number modulation signal output means can be simplified without reducing the accuracy of each signal.
Further, in addition to the above configuration, the transmission device includes transmission rate arbitration means for selecting a sampling frequency for delta-sigma modulation from a plurality of predetermined options, and the transmission rate arbitration unit is encoded with the encoded The sampling frequency may be determined such that the data amount of the pulse number modulation signal per unit time is larger than the data amount per unit time of digital data.
Here, the pulse number modulation signal generated by the delta-sigma modulation can be regarded as a random number locally, and thus is difficult to compress easily. Therefore, as described above, by determining the sampling frequency, it becomes difficult to record and copy packets on the network as they are, and illegal copying can be prevented to some extent.
On the other hand, the sampling rate conversion means according to the present invention provides the pulse number modulation extracted from the digital signal generated by dividing the pulse number modulation signal in which the number of pulses per unit time varies according to the signal waveform. In this configuration, a pulse corresponding to each bit of a bit string indicating a signal is output at a predetermined cycle.
In the above configuration, each pulse of the extracted pulse number modulation signal is transmitted at the same frequency as the sampling frequency of the pulse number modulation signal independently of the network during transmission of the digital signal indicating the pulse number modulation signal. It is desirable to convert and output the frequency of the timing indicated by the reception side clock signal generated as the signal indicating the timing.
Further, in the above configuration, when the frequency of the timing indicated by the receiving clock signal is lower than the sampling frequency of the input pulse number modulation signal, a pulse is inserted between the pulse trains of the input pulse number modulation signal. Thus, it is preferable to set the frequency of the output signal to the frequency of the timing indicated by the receiving side clock signal.
Further, in the above configuration, it is desirable that the value of the pulse to be inserted is controlled to be 0 and 1 alternately.
In the above configuration, when the frequency of the timing indicated by the receiving clock signal is higher than the sampling frequency of the input pulse number modulation signal, the pulse is deleted from the pulse train of the input pulse number modulation signal, You may comprise so that the frequency of an output signal may be set to the frequency of the timing which the said receiving side clock signal shows.
Alternatively, in the above configuration, the output terminal is connected to an integrator that integrates a signal input as a potential to the input terminal, and the reception-side clock signal indicates the sampling frequency of the input pulse number modulation signal. When the timing frequency is lower, a period for maintaining the output terminal in a high impedance is provided between the pulse trains of the input pulse number modulation signal, and the frequency of the output signal is the frequency of the timing indicated by the receiving clock signal. You may comprise so that it may set to.
Further, in the above configuration, it is desirable to periodically operate the pulse train of the input pulse number modulation signal and set the frequency of the output signal to the frequency of the timing indicated by the receiving side clock signal.
Alternatively, in the above configuration, the cycle for operating the pulse train of the input pulse number modulation signal varies, and the average value of each cycle matches the frequency of the output signal with the frequency of the timing indicated by the receiving side clock signal. It is desirable to control the period so as to be a value.
According to the sampling rate converting means having the above-described configuration, it is possible to obtain the same operational effects as those of the receiving apparatus according to the present invention.
The specific embodiments or examples made in the best mode for carrying out the invention are merely to clarify the technical contents of the present invention, and are limited to such specific examples. The present invention should not be interpreted in a narrow sense but can be implemented with various modifications within the spirit of the present invention and the scope of the following claims.
Industrial applicability
As described above, according to the receiving apparatus of the present invention, compared with the case of transmitting a digital signal indicating a multi-bit signal, a pulse capable of achieving both a reduction in waveform distortion during demodulation and a simple circuit configuration. The number modulation signal can be generated without any trouble. Therefore, the present invention is suitable for realizing a receiving apparatus capable of demodulating a signal with less waveform distortion with a simple circuit configuration as compared with the case of multi-bit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and is a block diagram showing a main configuration of a communication system.
FIG. 2 shows a 1-bit pulse number modulation signal transmitted by the communication system and a multi-bit pulse code modulation signal transmitted by the prior art, and the time that the operation of the data sequence affects. It is explanatory drawing which shows a width | variety.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a sampling rate converter provided in the receiving apparatus of the communication system.
FIG. 4 shows the operation of the sampling rate converter, and is a timing chart showing a case where the sampling cycle on the transmission side is longer.
FIG. 5 shows the operation of the sampling rate converter, and is a timing chart showing a case where the sampling cycle on the transmission side is shorter.
FIG. 6 is a block diagram showing a modification of the sampling rate converter.
FIG. 7 is a block diagram showing still another modification of the sampling rate converter.
FIG. 8 is a block diagram showing another modification of the sampling rate converter.
FIG. 9 is a block diagram showing a modification of the communication system.
FIG. 10 is a block diagram showing still another modification of the communication system.
FIG. 11 is a block diagram showing still another modification of the communication system.
FIG. 12 shows another embodiment of the present invention, and is a block diagram showing a main configuration of a communication system.
FIG. 13 shows still another embodiment of the present invention, and is a block diagram showing a main configuration of a transmitting / receiving apparatus.
FIG. 14 shows another embodiment of the present invention, and is a block diagram showing a main configuration of a communication system.
FIG. 15 shows still another embodiment of the present invention, and is a block diagram showing a main configuration of a communication system.
FIG. 16 is a block diagram showing a modification of the communication system.
FIG. 17 is a block diagram showing still another modification of the communication system.
FIG. 18 shows a conventional example and is a block diagram showing a main configuration of a communication system.

Claims (25)

デジタル信号をパケット伝送するネットワークを介して、送信装置から受信装置へ信号波形を示すデジタル信号を伝送するシステムに用いられる受信装置であって、
単位時間あたりのパルス数が信号波形に応じて変化するパルス数変調信号をパケット分割することによって生成されたデジタル信号を、ネットワークから受け取り、当該デジタル信号からパルス数変調信号を示すビット列を抽出する受信手段と、
上記ビット列の各ビットに応じたパルスを、前記ネットワークとは独立したクロック信号に基づき、予め定める周期で出力するパルス数変調信号出力手段とを備えていることを特徴とする受信装置。
A receiving apparatus used in a system for transmitting a digital signal indicating a signal waveform from a transmitting apparatus to a receiving apparatus via a network for transmitting digital signals in packets,
Receives a digital signal generated by dividing a pulse number modulated signal whose number of pulses per unit time varies according to the signal waveform from the network, and extracts a bit string indicating the pulse number modulated signal from the digital signal Means,
A receiving apparatus comprising: pulse number modulation signal output means for outputting a pulse corresponding to each bit of the bit string in a predetermined cycle based on a clock signal independent of the network .
デジタル信号をパケット伝送するネットワークを介して、送信装置から受信装置へ信号波形を示すデジタル信号を伝送するシステムに用いられる受信装置であって、
単位時間あたりのパルス数が信号波形に応じて変化するパルス数変調信号をパケット分割することによって生成されたデジタル信号を、ネットワークから受け取り、当該デジタル信号からパルス数変調信号を示すビット列を抽出する受信手段と、
上記ビット列の各ビットに応じたパルスを、予め定める周期で出力するパルス数変調信号出力手段とを備え、
上記パルス数変調信号出力手段の出力信号を増幅かつ復調するアンプが設けられ、
当該アンプは、入力信号をデルタシグマ変調するデルタシグマ変調手段と、当該デルタシグマ変調手段が出力するパルス列を電力増幅する電力増幅手段と、当該電力増幅手段の出力を復調する復調手段とを有するデジタルスイッチングアンプであることを特徴とする受信装置。
A receiving apparatus used in a system for transmitting a digital signal indicating a signal waveform from a transmitting apparatus to a receiving apparatus via a network for transmitting digital signals in packets,
Receives a digital signal generated by dividing a pulse number modulation signal whose number of pulses per unit time varies according to the signal waveform from the network, and extracts a bit string indicating the pulse number modulation signal from the digital signal Means,
A pulse number modulation signal output means for outputting a pulse corresponding to each bit of the bit string at a predetermined period;
An amplifier for amplifying and demodulating the output signal of the pulse number modulation signal output means is provided,
The amplifier includes a delta-sigma modulation unit that delta-sigma modulates an input signal, a power amplification unit that power-amplifies a pulse train output from the delta-sigma modulation unit, and a demodulation unit that demodulates the output of the power amplification unit rECEIVER it is a switching amplifier.
上記デルタシグマ変調手段が出力するパルス数変調信号をパケット分割することによりデジタル信号を生成し、当該デジタル信号を上記ネットワークへ送信する送信手段と、
受信したパルス数変調信号を復調する受信モード時には、上記デルタシグマ変調手段の入力端子に上記パルス数変調信号出力手段の出力信号を入力し、デジタル信号を送信する送信モード時には、送信すべき信号の信号源から入力された信号を、上記入力端子に入力する入力切り換え手段とを備えていることを特徴とする請求項2記載の受信装置。
Transmitting means for generating a digital signal by packet-dividing the pulse number modulation signal output from the delta-sigma modulation means, and transmitting the digital signal to the network;
In the reception mode for demodulating the received pulse number modulation signal, the output signal of the pulse number modulation signal output means is input to the input terminal of the delta sigma modulation means, and in the transmission mode for transmitting a digital signal, the signal to be transmitted The receiving apparatus according to claim 2, further comprising: an input switching unit that inputs a signal input from a signal source to the input terminal.
上記受信モード時には、上記電力増幅手段の出力信号を上記デルタシグマ変調手段にフィードバックすると共に、上記送信モード時には、上記デルタシグマ変調手段の出力信号をフィードバックする帰還路切り換え手段を備えていることを特徴とする請求項3記載の受信装置。  A feedback path switching means is provided for feeding back the output signal of the power amplification means to the delta-sigma modulation means in the reception mode and feeding back the output signal of the delta-sigma modulation means in the transmission mode. The receiving device according to claim 3. 上記受信装置が上記ネットワークに接続されていない場合は、上記入力切り換え手段に、上記信号源から入力された信号を選択させ、上記帰還路切り換え手段に、上記電力増幅手段の出力信号を選択させることを特徴とする請求項4記載の受信装置。  When the receiving device is not connected to the network, the input switching unit selects the signal input from the signal source, and the feedback path switching unit selects the output signal of the power amplification unit. The receiving apparatus according to claim 4. 上記パルス数変調信号を示すデジタル信号の伝送中、上記ネットワークとは独立して、パルス数変調信号のサンプリング周波数と同一周波数のタイミングを示す受信側クロック信号を生成する受信側クロック信号生成手段を備え、
上記パルス数変調信号出力手段は、上記受信手段により抽出されたパルス数変調信号の各パルスを、上記受信側クロック信号の示すタイミングの周波数に変換して出力するサンプリングレート変換手段であることを特徴とする請求項1記載の受信装置。
A receiving-side clock signal generating means for generating a receiving-side clock signal indicating a timing of the same frequency as the sampling frequency of the pulse-number modulated signal, independently of the network, during transmission of the digital signal indicating the pulse number-modulated signal; ,
The pulse number modulation signal output means is a sampling rate conversion means for converting each pulse of the pulse number modulation signal extracted by the receiving means into a frequency at a timing indicated by the receiving side clock signal and outputting it. The receiving apparatus according to claim 1 .
上記サンプリングレート変換手段は、上記ネットワークを伝送されるパルス数変調信号のサンプリング周波数よりも上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数の方が低い場合、受信したパルス数変調信号のパルス列の合間に、パルスを挿入して、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号の示すタイミングの周波数に設定することを特徴とする請求項6記載の受信装置。  When the frequency of the timing indicated by the reception side clock signal is lower than the sampling frequency of the pulse number modulation signal transmitted through the network, the sampling rate conversion means, between the pulse trains of the received pulse number modulation signal, 7. The receiving apparatus according to claim 6, wherein a pulse is inserted and the frequency of the output signal is set to a timing frequency indicated by the receiving side clock signal. 上記サンプリングレート変換手段の出力端子は、入力端子へ電位として入力される信号を積分する積分器に接続されていると共に、
上記サンプリングレート変換手段は、上記ネットワークを伝送されるパルス数変調信号のサンプリング周波数よりも上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数の方が低い場合、受信したパルス数変調信号のパルス列の合間に、上記出力端子をハイインピーダンスに保つ期間を設けて、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号の示すタイミングの周波数に設定すること特徴とする請求項6記載の受信装置。
The output terminal of the sampling rate conversion means is connected to an integrator that integrates a signal input as a potential to the input terminal,
The sampling rate conversion means, when the frequency of the timing indicated by the receiving clock signal is lower than the sampling frequency of the pulse number modulation signal transmitted through the network, between the pulse train of the received pulse number modulation signal, 7. The receiving apparatus according to claim 6, wherein a period for keeping the output terminal in high impedance is provided, and the frequency of the output signal is set to the frequency of the timing indicated by the receiving side clock signal.
上記サンプリングレート変換手段は、受信したパルス数変調信号のパルス列を周期的に操作して、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数に設定することを特徴とする請求項6、7または8記載の受信装置。  The sampling rate converting means periodically operates the pulse train of the received pulse number modulation signal to set the frequency of the output signal to the frequency of the timing indicated by the receiving clock signal. The receiving device according to 7 or 8. 上記サンプリングレート変換手段は、受信したパルス数変調信号のパルス列を操作する周期が変動し、しかも、各周期の平均値が、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数に一致させる値になるように、上記周期を制御することを特徴とする請求項6、7または8記載の受信装置。  In the sampling rate converting means, the cycle for operating the pulse train of the received pulse number modulation signal varies, and the average value of each cycle matches the frequency of the output signal with the frequency of the timing indicated by the receiving clock signal. 9. The receiving apparatus according to claim 6, wherein the period is controlled so as to be a value. 請求項1に記載の受信装置と、
送すべき信号をデルタシグマ変調してパルス数変調信号を生成し、当該パルス数変調信号をパケット分割してデジタル信号を生成すると共に、当該デジタル信号を上記ネットワークを介して上記受信装置に送信する送信装置とを備えていることを特徴とする通信システム。
A receiving device according to claim 1 ;
The heat Okusu should signal by delta-sigma modulation produces a pulse number modulation signal, transmitting the pulse number modulated signal in packet division to generate a digital signal, the digital signal via the network to the receiving device A communication system comprising:
請求項2に記載の受信装置と、A receiving device according to claim 2;
伝送すべき信号をデルタシグマ変調してパルス数変調信号を生成し、当該パルス数変調信号をパケット分割してデジタル信号を生成すると共に、当該デジタル信号を上記ネットワークを介して上記受信装置に送信する送信装置とを備えていることを特徴とする通信システム。  A signal to be transmitted is delta-sigma modulated to generate a pulse number modulation signal, the pulse number modulation signal is packet-divided to generate a digital signal, and the digital signal is transmitted to the receiving device via the network. A communication system comprising: a transmission device.
上記送信装置および受信装置は、請求項3、4または5記載の受信装置であることを特徴とする請求項12記載の通信システム。13. The communication system according to claim 12, wherein the transmission device and the reception device are the reception devices according to claim 3, 4 or 5. 上記送信装置は、上記ネットワークとして、パルス数変調信号のサンプリングクロックとは独立したクロック信号に基づいて動作する中間ノードを含むネットワークへ、当該パルス数変調信号を示すデジタル信号を送信することを特徴とする請求項11記載の通信システム。The transmission apparatus transmits a digital signal indicating the pulse number modulation signal to a network including an intermediate node that operates based on a clock signal independent of a sampling clock of the pulse number modulation signal as the network. The communication system according to claim 11. 上記送信装置には、複数のエンコード方式のいずれかでエンコードされたデジタルデータをデコードして、上記伝送すべき信号を生成するデコード手段が設けられていることを特徴とする請求項11記載の通信システム。12. The communication according to claim 11, wherein the transmitting device is provided with decoding means for decoding the digital data encoded by any of a plurality of encoding methods and generating the signal to be transmitted. system. デルタシグマ変調する際のサンプリング周波数を予め定められた複数の選択肢から選択する伝送速度調停手段を備えていることを特徴とする請求項11記載の通信システム。12. The communication system according to claim 11, further comprising transmission rate arbitration means for selecting a sampling frequency for performing delta-sigma modulation from a plurality of predetermined options. デルタシグマ変調する際のサンプリング周波数を予め定められた複数の選択肢から選択する伝送速度調停手段を備え、Transmission rate arbitration means for selecting a sampling frequency for performing delta-sigma modulation from a plurality of predetermined options,
上記伝送速度調停手段は、上記エンコードされたデジタルデータの単位時間あたりのデータ量よりも、当該単位時間あたりの上記パルス数変調信号のデータ量の方が大きくなるように、上記サンプリング周波数を決定することを特徴とする請求項15記載の通信システム。  The transmission rate arbitration unit determines the sampling frequency so that the data amount of the pulse number modulation signal per unit time is larger than the data amount of the encoded digital data per unit time. The communication system according to claim 15.
デジタル信号をパケット伝送するネットワークを介して、送信装置から受信装置へ信号波形を示すデジタル信号を伝送するシステムに用いられるサンプリングレート変換手段であって、  Sampling rate conversion means used in a system for transmitting a digital signal indicating a signal waveform from a transmitting device to a receiving device via a network for transmitting digital signals in packets,
単位時間あたりのパルス数が信号波形に応じて変化するパルス数変調信号をパケット分割することによって生成されたデジタル信号から抽出された、上記パルス数変調信号を示すビット列の各ビットに応じたパルスを、前記ネットワークとは独立したクロック信号に基づき、予め定める周期で出力することを特徴とするサンプリングレート変換手段。  The pulse corresponding to each bit of the bit string indicating the pulse number modulation signal extracted from the digital signal generated by dividing the pulse number modulation signal whose number of pulses per unit time varies according to the signal waveform. A sampling rate conversion means for outputting at a predetermined cycle based on a clock signal independent of the network.
デジタル信号をパケット伝送するネットワークを介して、送信装置から受信装置へ信号波形を示すデジタル信号を伝送するシステムに用いられるサンプリングレート変換手段であって、
単位時間あたりのパルス数が信号波形に応じて変化するパルス数変調信号をパケット分割することによって生成されたデジタル信号から抽出された、上記パルス数変調信号を示すビット列の各ビットに応じたパルスを、予め定める周期で出力し、
上記抽出されたパルス数変調信号の各パルスを、
上記パルス数変調信号を示すデジタル信号の伝送中、ネットワークとは独立して、上記パルス数変調信号のサンプリング周波数と同一周波数のタイミングを示す信号として生成された受信側クロック信号の示すタイミングの周波数に変換して出力することを特徴とするサンプリングレート変換手段。
Sampling rate conversion means used in a system for transmitting a digital signal indicating a signal waveform from a transmitting device to a receiving device via a network for transmitting digital signals in packets,
A pulse corresponding to each bit of the bit string indicating the pulse number modulation signal extracted from the digital signal generated by dividing the pulse number modulation signal whose number of pulses per unit time varies according to the signal waveform. , Output in a predetermined cycle,
Each pulse of the extracted pulse number modulation signal is
During transmission of the digital signal indicating the pulse number modulation signal, the frequency of the timing indicated by the receiving clock signal generated as a signal indicating the same frequency as the sampling frequency of the pulse number modulation signal is independent of the network. Sampling rate conversion means for converting and outputting.
入力されるパルス数変調信号のサンプリング周波数よりも上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数の方が低い場合、入力されるパルス数変調信号のパルス列の合間に、パルスを挿入して、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号の示すタイミングの周波数に設定することを特徴とする請求項19記載のサンプリングレート変換手段。When the frequency of the timing indicated by the receiving clock signal is lower than the sampling frequency of the input pulse number modulation signal, a pulse is inserted between the pulse trains of the input pulse number modulation signal, and the output signal 20. The sampling rate conversion means according to claim 19, wherein the frequency is set to a frequency at a timing indicated by the receiving side clock signal. 上記挿入するパルスの値を、交互に0と1とになるように制御することを特徴とする請求項20記載のサンプリングレート変換手段。21. The sampling rate conversion means according to claim 20, wherein the value of the pulse to be inserted is controlled to be 0 and 1 alternately. 入力されるパルス数変調信号のサンプリング周波数よりも上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数の方が高い場合、入力されるパルス数変調信号のパルス列からパルスを削除して、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号の示すタイミングの周波数に設定することを特徴とする請求項19記載のサンプリングレート変換手段。When the frequency of the timing indicated by the receiving clock signal is higher than the sampling frequency of the input pulse number modulation signal, the pulse is deleted from the pulse train of the input pulse number modulation signal, and the frequency of the output signal is 20. The sampling rate conversion means according to claim 19, wherein the sampling rate conversion means sets the frequency of the timing indicated by the receiving side clock signal. 出力端子が、入力端子へ電位として入力される信号を積分する積分器に接続されていると共に、  The output terminal is connected to an integrator that integrates a signal input as a potential to the input terminal, and
入力されるパルス数変調信号のサンプリング周波数よりも上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数の方が低い場合、入力されるパルス数変調信号のパルス列の合間に、上記出力端子をハイインピーダンスに保つ期間を設けて、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号の示すタイミングの周波数に設定すること特徴とする請求項19記載のサンプリングレート変換手段。  When the frequency of the timing indicated by the receiving side clock signal is lower than the sampling frequency of the input pulse number modulation signal, the period during which the output terminal is kept in high impedance between the pulse trains of the input pulse number modulation signal The sampling rate converting means according to claim 19, wherein the sampling rate converting means is configured to set the frequency of the output signal to the frequency of the timing indicated by the receiving clock signal.
入力されるパルス数変調信号のパルス列を周期的に操作して、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数に設定することを特徴とする請求項19ないし23のいずれか1項記載のサンプリングレート変換手段。24. The pulse train of an input pulse number modulation signal is periodically manipulated to set the frequency of the output signal to the timing frequency indicated by the receiving side clock signal. The sampling rate conversion means described. 入力されるパルス数変調信号のパルス列を操作する周期が変動し、しかも、各周期の平均値が、出力信号の周波数を上記受信側クロック信号が示すタイミングの周波数と一致させる値になるように、上記周期を制御することを特徴とする請求項19ないし23のいずれか1項記載のサンプリングレート変換手段。The cycle for operating the pulse train of the input pulse number modulation signal varies, and the average value of each cycle is a value that matches the frequency of the output signal with the frequency of the timing indicated by the receiving side clock signal. The sampling rate conversion means according to any one of claims 19 to 23, wherein the period is controlled.
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