JP4357286B2 - デジタル無線装置による制御信号伝送方式 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル無線装置による低速制御信号の情報データを伝送する方式に関するものである。

デジタル無線装置等を用いて伝送される情報には、例えば、音声信号を伝送する装置においては、主信号である音声信号データの他に、送信装置から、受信装置又は受信装置に接続される後位機器等を制御するための信号が送信される場合がある。
このような制御信号は、コマンドデータのような複数のビットデータによる制御信号や、オン／オフ切替のような二つの状態を切り替えるための低速度の制御を行う制御信号もある。
例えば、被制御装置の一部の回路をオン／オフするための制御信号が、制御入力側で機械的スイッチのオン／オフで制御するような低速度の制御信号である時、この制御信号を電気信号の（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）に対応させることができ、この時のこの制御信号はデジタル信号の１ビット（１／０）情報として制御の状態を表すことができる。

デジタル無線装置を用いてこの制御信号を伝送する場合には、図７に示すように、デジタル無線送信装置１００において、制御入力手段１１からの制御信号の情報データを多重化部１２で音声データ等の主信号と多重化し、誤り制御信号付加部１３で誤り制御符号を付加したデータフレーム構造のデータ列にして、送信部１４へ入力し、このデータ列によりＲＦ波をデジタル変調して得られる被変調ＲＦ波をデジタル無線受信装置２００まで伝送する。
デジタル無線受信装置２００では受信した被変調ＲＦ波を受信部１５で復調し、データ列を取り出す。誤り検出訂正部１６では、このデータ列に付加されている誤り制御データを参照することによって、伝送されてきたデータの誤り検出や誤り訂正を行い、多重分離部１７では制御信号や主信号などの各信号をそのデータ列から取り出す。この取り出した制御信号を被制御装置１８に送出することによって被制御装置８を制御することになる（特許文献１参照）。
特開平８−２９３８０１号公報

従来の低速度制御信号のデジタル伝送を行うデジタル無線装置では、制御信号を伝送する際に、データ誤り検出や誤り訂正のためのチェックビットの付加やデータの繰り返し送出等を行い、伝送経路で発生するフェージングや雑音、レベル変動、周波数変動等の様々な要因によって引き起こされる伝送誤りを訂正するための手段が設けられている。
しかしながら、伝送誤りは完全には無くすることは出来ないので、制御信号のデータにも誤りが発生する可能性がある。制御信号の誤りは制御の状態を反転することになるため、被制御装置の誤動作に直結することになる。
データ誤りが極力少なくなるような誤り訂正が講じられていれば、制御信号が低速度信号の場合、主信号を含めたデータフレームの伝送速度が、この制御信号の伝送速度に比べて高速であれば、極く希に制御信号に誤りが起きても、それほど問題になることはないかもしれない。
しかし、制御の内容や、被制御装置の制御対象によってはその一度のデータ誤りが問題となる場合もある。また、多重分離前の誤り検出訂正部１６から被制御装置１８に至るまでの伝送経路が長く、その経路のデータ誤りによる制御信号の信号割れ（ｓｐｌｉｔ）等の「ばたつき」が被制御装置１８の誤動作の原因になることも考えられる。

本発明の目的は、オン／オフ切替のような低速度の制御信号を伝送するデジタル無線伝送装置において、従来の問題点である、データ誤りによる制御信号の制御誤りや信号の「ばたつき」による被制御装置の誤動作を軽減して、信頼性の高い低速度の制御信号を伝送するデジタル無線伝送装置による制御信号伝送方式を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明に係るデジタル無線装置による低速制御信号伝送方式は、ディジタル無線送信装置ではディジタルデータに対して誤り検出可能な冗長性を持たせた符号化を行って得られる冗長性ディジタルデータを無線伝送路に送出し、ディジタル無線受信装置では伝送された該冗長性ディジタルデータを誤り検出可能な復号化を行って前記ディジタルデータを取り出す伝送系を備え、
前記ディジタル無線送信装置では、さらに、前記ディジタルデータの信号伝送速度より低い低信号伝送速度の制御信号が符号化されて該ディジタルデータと多重化された多重化冗長性ディジタルデータが作成され、
前記ディジタル無線受信装置では、さらに、伝送された多重化冗長性ディジタルデータから前記低信号伝送速度の制御信号が多重化分離して復号化することにより取り出され、
該取り出された制御信号の状態は該状態が変化するまで保持されており、
該復号化の際に前記制御信号に誤りがあることが検知されたときには、該制御信号の出力を当該誤りの検出前の状態に保持する制御が行われるように構成されている。
すなわち、本発明に係わるデジタル無線装置による低速制御信号伝送方式は、制御入力手段から入力された低速度の制御信号を、デジタル無線送信装置内で誤り検出可能な冗長性を持たせた符号化を行って受信装置へ送信し、デジタル無線受信装置内でデータ誤り検出を含む復号化を行った結果を制御信号保持手段を通すことにより、被制御部、又は被制御部内の状態を制御する信号の誤り検出時には、誤り検出以前の制御信号の状態を保持することを可能とし、制御信号のデータ誤りによる誤動作を低減することができる構成を有している。

本発明は、検出可能な誤りについては制御信号を直前の状態を保持するため、制御信号の誤りによる被制御装置の誤作動を避けることができる。
多重分離した以降の制御データに対しても、制御データ個別の誤り制御を行うため、より信頼性の高い制御信号を被制御装置に対し送出することができる。
誤り検出制御のため回路構成をごく簡易にすることができ、少コスト，省スペースで信頼性の高い制御が可能である。

図１は送信側の構成例であり、２１は制御入力手段、２２はデジタル無線送信装置、２３は制御信号符号化部、２４は多重化部、２５は誤り制御信号付加部、２６は送信部である。

本発明を実施するデジタル無線送受信機の基本構成の一例を図２，図３に示し、以下に説明を行う。
図２は受信側の構成例であり、３１はデジタル無線受信装置、３２は受信部、３３は誤り検出訂正部、３４は多重分離部、３５は制御信号復号化部、３６は制御信号保持部、３７は被制御装置である。

制御入力手段２１から入力される信号は、デジタル無線受信装置３１に接続される外部機器である被制御装置３７を制御するための信号である。またこの信号は、被制御装置３７の動作や設定を制御するための制御信号であり、例えば機械的スイッチを手動でオン／オフするように、二つの状態のうちのどちらかの状態を示すような通常固定的な低速度の信号である。以下この信号を制御信号という。制御入力手段２１は、制御信号を手動であるいは自動で発生させて、デジタル無線送信装置２２からデジタル無線受信装置３１に送出する機器である。

本発明方式において、制御入力手段２１から送出された制御信号は、デジタル無線送信装置２２内の制御信号符号化部２３に入力される。この符号化部２３では制御信号の１／０（マーク／スペース）状態をある決まった符号化則に従って符号化するものであり、実施例の構成を図３に示す。

図３の４１は符号化手段、４２はパラレル／シリアル変換器である。例えば、８ビットシフトレジスタの入力Ａ〜ＨのＢとＦに現在の制御信号の状態Ｄを入力し、入力Ｄには制御信号の反転信号 Ｄを入力する。また入力Ｃ，Ｅ，ＧにはＨｉｇｈ、入力Ａ，ＨにはＬｏｗの固定値をそれぞれ入力する。入力データはクロック信号ＣＬＫのタイミングでシリアル変換され、多重化部２４に送られる。このような符号化を行うことにより、ランダムビット誤りやバースト誤りを検出することができる。

多重化部２４に送られた制御信号は、以下多重化部２４で主信号やその他の信号と多重化され、誤り制御信号付加部２５で誤り制御符号を付加したデータフレーム構造のデータ列で送信部２６へ伝送され、ＲＦ波をデジタル変調して得られる被変調ＲＦ波をデジタル受信装置３１まで伝送する。

デジタル無線送信装置２２の送信部２６から出力された被変調ＲＦ波は、伝送路を伝播し、デジタル無線受信装置３１の受信部３２で受信される。受信部３２では被変調ＲＦ波からデジタル信号が復調され、誤り検出訂正部３３ではそのデータに付加されている誤り制御データから誤りの検出を行う。データは多重分離部３４で主信号、制御信号等が分離され、制御信号は制御信号復号化部３５に送られる。
この制御信号復号化部３５ではデジタル無線送信装置２２側で符号化された制御信号を復号する。また、符号化データに付加されている誤り制御データから誤り検出を行い、伝送されたデータに誤りがある場合には制御信号保持部３６を制御し、制御信号が誤った制御状態に移行しないように直前の状態を保持するように制御する。

図４にその制御信号復号化部３５と制御信号保持部３６の構成例を示す。これは図３の制御信号符号化部２３にて示した符号化データを復号する場合に相当する。
５１はシリアル／パラレル変換器、５２は復号化処理部、５３は誤り検出部、５４は制御信号保持制御部である。例えば、多重分離部３４で分離された制御信号データはシリアル／パラレル変換器５１に入力されパラレルデータに変換される。このパラレルデータは図３の実施例の符号化データであり、この場合、復号化処理部５２で行う復号化処理は、決められたビットのデータを抽出するだけの、符号化と同様にごく簡単な回路で実施することができる。

シリアル／パラレル変換器５１は８ビットのシフトレジスタであり、出力データＱ１，Ｑ５が制御信号Ｄであり、出力データＱ３が制御信号の反転出力 Ｄである。これらのデータにより多数決の誤り訂正も可能である。シフトレジスタの他の固定値出力Ｑ０，Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ７から得られる誤り検出部５３のイネーブル信号と共に、誤り検出回路５３である３〜８ビットのデコーダに入力される。

誤り検出部５３におけるデコーダのセレクト入力Ａ，Ｂ，Ｃがそれぞれ「０」，「１」，「０」すなわち制御信号Ｄが“０”の時のデータとして誤りがない状態の場合、デコーダ出力Ｙ２がＬｏｗになる。同様にセレクト入力Ａ，Ｂ，Ｃがそれぞれ「１」，「０」，「１」すなわち制御信号Ｄが“１”の時のデータとして誤りがない状態の場合、デコーダ出力Ｙ５がＬｏｗになる。図４の誤り検出部５３の入力における（ ）内は制御信号Ｄが０（この実施例の場合Ｌｏｗ）の状態を示している。

誤り検出部５３におけるデコーダの出力Ｙ２，Ｙ５はそれぞれ制御信号保持制御部５４に接続されており、これらの信号によって制御信号保持処理が行われる。この構造例では制御信号保持制御部５４はセット／リセットフリップフロップ回路で構成され、デコーダ出力Ｙ２はＳ／Ｒフリップフロップのセット入力、Ｙ５がリセット入力であり、それぞれの信号がＬｏｗになることにより、セット，リセットを行うため、反転出力 Ｑは、制御信号Ｄが“０”の時Ｌｏｗ出力、制御信号Ｄが“１”の時Ｈｉｇｈ出力となる。このＳ／Ｒフリップフロップ反転出力が、実質上デジタル無線受信装置３１の制御信号出力であり被制御機器３７へ制御信号を出力する。

本発明における制御信号の誤り訂正制御付き伝送及び制御保持動作について、さらに具体的に説明する。

前述のように、送信装置２２において、１ビットの制御信号は制御信号符号化部２３で複数ビットに符号化され、複数ビットに符号化された制御信号と主データ信号は多重化部２４で多重された後、誤り訂正符号付加部２５で誤り訂正符号を付加して、送信部２６から送信される。

受信装置３１では、伝送された誤り訂正符号付きの制御信号と主データ信号との多重化信号を受信部３２で受信後に、誤り検出訂正部３３でその多重化信号の誤りを検出してその誤りを訂正後に、多重分離部３４で制御信号と主データ信号とに分離する。

分離された制御信号は、制御信号復号化部３５において、シリアル／パラレル変換器５１でシリアル／パラレル変換された後、復号化処理部５２に入力される。

復号化処理部５２では、３ビットのデコーダ入力信号Ａ，Ｂ，Ｃと３ビットのデコーダイネーブル入力信号Ｇ１，Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂとして復号する。制御信号が伝送過程で誤りが発生していない場合、送信部の符号化前の制御信号が“Ｌ”であれば、デコーダ入力Ａ，Ｂ，Ｃがそれぞれ“Ｌ”“Ｈ”“Ｌ”となり、デコーダのＹ２出力から“Ｌ”が出力され、符号化前の制御信号が“Ｈ”であれば、デコーダ入力Ａ，Ｂ，Ｃがそれぞれ“Ｈ”“Ｌ”“Ｈ”となり、デコーダのＹ５出力から“Ｌ”が出力される。デコーダから出力されたＹ２及びＹ５はＳＲ（セット・リセット）Ｆ／Ｆへ入力され、Ｙ２が“Ｌ”であればＳＲ Ｆ／ＦのＳ入力に“Ｌ”が入力され、Ｒ入力に“Ｈ”が入力されることとなり、 Ｑ出力から“Ｌ”が出力される。Ｙ５が“Ｌ”であればＳＲ Ｆ／ＦのＳ入力に“Ｈ”が入力され、Ｒ入力に“Ｌ”が入力されることとなり、 Ｑ出力から“Ｈ”が出力される。

ここで、制御信号に伝送過程で誤りが発生した場合を考える。例えば、送信した制御信号が“Ｌ”であり、符号化結果が“ＬＨＬＨＨＨＬＬ”（ は制御信号とその制御信号を反転させた信号）である場合に、伝送過程で第３ビットと第７ビットが反転したとすると受信した制御信号は“ＬＨＨＨＨＨＨＬ”に復号処理される。復号された信号はデコーダのＡ，Ｂ，Ｃ入力に“Ｈ”“Ｈ”“Ｈ”として入力され、デコーダ出力Ｙ２，Ｙ５は共に“Ｈ”となり、ＳＲ Ｆ／ＦのＳ入力とＲ入力も共に“Ｈ”となる。ＳとＲが共に“Ｈ”となったＳＲ Ｆ／Ｆの Ｑ出力はそれまでの状態を保持する。また、伝送過程で第５ビットが反転したとすると、受信した制御信号は“ＬＨＬＨＬＨＬＬ”に復号処理される。復号された信号はデコーダのＡ，Ｂ，Ｃ入力に“Ｈ”“Ｈ”“Ｈ”として入力され、同様にデコーダ出力Ｙ２，Ｙ５が共に“Ｈ”となり、ＳＲ Ｆ／ＦのＳ入力とＲ入力も共に“Ｈ”となる。ＳとＲが共に“Ｈ”となったＳＲ Ｆ／Ｆの Ｑ出力はそれまでの状態を保持する。

以上のように、簡単な構成で制御信号が伝送過程で誤った場合でも、誤りを受けた制御信号がそのまま出力されることなく、前回の状態を維持した制御信号が出力される。

前記の復号化処理部５２に用いられているイネーブル信号生成器５２−１は、例えば図５に示す回路により実現することができる。ここで、シリアル／バラレル変換器５１のＱ２出力がイネーブル信号生成器５２−１のＧ₁ 出力となり、シリアル／パラレル変換器５１のＱ０出力の反転とＱ４出力とのＡＮＤ出力がイネーブル信号生成器５２−１の Ｇ２Ａ出力となり、シリアル／パラレル変換器５１のＱ７出力の反転とＱ６出力とのＡＮＤ出力がイネーブル信号生成器５２−１の−Ｇ２Ｂとなる。

次に、誤り検出部５３を構成する３〜８デコーダは、例えば、表１に示す論理値表の論理動作を実行するように構成されたデコーダである。

また、制御信号保持制御部５４を構成するＦＳ・ＦＦは、例えば図６（ａ）または（ｂ）に示す回路構成を有し、表２に示す論理値表の論理動作を実行する回路である。

本発明は、高速デジタル信号伝送系を利用して、低速制御信号を高信頼性を以て伝送することができるので、高速デジタル信号伝送系が広く用いられる傾向にあり、また、企業，家庭等に低速制御信号を伝送する需要も増大する傾向にある現状に鑑み、広範囲に利用される可能性を有するものである。

本発明を実施するデジタル無線送信機の基本構成例図である。 本発明を実施するデジタル無線受信機の基本構成例図である。 本発明に用いる制御信号符号化部構成例図である。 本発明に用いる制御信号復号化部，制御信号保持手段構成例図である。 図４の制御信号復号化部に用いるイネーブル信号生成器の回路構成例を示す回路図である。 本発明に用いる制御信号保持制御部の回路構成例を示す回路図である。 従来の低速度の制御信号伝送を行うデジタル無線送信機の基本構成例図である。

符号の説明

１１ 制御入力手段
１２ 多重化部
１３ 誤り制御部
１４ 送信部
１５ 受信部
１６ 誤り訂正部
１７ 多重分離部
１８ 被制御装置
２１ 制御入力手段
２２ デジタル無線送信装置
２３ 制御信号符号化部
２４ 多重化部
２５ 誤り制御信号付加部
２６ 送信部
３１ デジタル無線受信装置
３２ 受信部
３３ 誤り検出訂正部
３４ 多重分離部
３５ 制御信号復号化部
３６ 制御信号保持部
３７ 被制御装置
４１ 符号化手段
４２ パラレル／シリアル変換器
５１ シリアル／パラレル変換器
５２ 復号化処理部
５２−１ イネーブル信号生成部
５３ 誤り検出部（３〜８デコーダ）
５４ 制御信号保持制御部（ＳＲ Ｆ／Ｆ）
１００ デジタル無線送信装置
２００ デジタル無線受信装置

Claims (1)

1. ディジタル無線送信装置ではディジタルデータに対して誤り検出可能な冗長性を持たせた符号化を行って得られる冗長性ディジタルデータを無線伝送路に送出し、ディジタル無線受信装置では伝送された該冗長性ディジタルデータを誤り検出可能な復号化を行って前記ディジタルデータを取り出す伝送系を備え、
   前記ディジタル無線送信装置では、さらに、前記ディジタルデータの信号伝送速度より低い低信号伝送速度の１ビットの制御信号が反転手段及び符号化手段によってパラレル信号に変換して更にシリアル変換手段によって複数ビットのシリアル信号に符号化されて該ディジタルデータと多重化された多重化冗長性ディジタルデータが作成され、
   前記ディジタル無線受信装置では、さらに、伝送された多重化冗長性ディジタルデータから前記低信号伝送速度の複数ビットのシリアル制御信号が多重化分離し、該複数ビットのシリアル制御信号はパラレル変換手段でパラレル信号に変換し、復号化処理手段で復号化し、誤り検出手段で誤りを検知した１ビットの制御信号が取り出され、
   該取り出された１ビットの制御信号の状態は該状態が変化するまで制御信号保持制御手段で保持されており、
   該復号化の際に前記制御信号に誤りがあることが検知されたときには、該制御信号の出力を当該誤りの検出前の状態に保持する制御が行われる
   ように構成されたことを特徴とするディジタル無線装置により低速制御信号伝送方式。

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