JPH0145788B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、たとえば数チヤネル以内の少数チヤ
ネルのPCMデイジタル・オーデイオ信号等のよ
うなフレーム分割されたデイジタル信号をシリア
ル伝送するためのデイジタル信号伝送方法に関す
る。

〔背景技術とその問題点〕

近年において、オーデイオ信号や人声信号等の
アナログ信号を、たとえばPCM（Pulse Code
Modulation）方式によりデイジタル化して、信
号伝送媒体（記録媒体も含む）を介して伝送（記
録・再生も含む）することが頻繁に行なわれるよ
うになつている。このようなデイジタル・オーデ
イオ信号等は、元のアナログ信号の１サンプル値
を量子化して符号化した複数ビツトのデイジタ
ル・オーデイオ・サンプル・データの１ワードに
対応して１個のフレームが設定されている。この
場合に、伝送すべきデータとしては、このデイジ
タル・オーデイオ・サンプル・データの他に、必
要に応じてエラー防止データや、ユーザ定義可能
なアルフア・ニユーメリツク・データや、後述す
る種々の情報を含んだチヤネル状態情報や、上記
サンプル・データの信頼性を示す情報等が考えら
れ、この他、将来の応用において必要とされるデ
ータや、必要とあれば、質は低下するが後述する
補助的なデイジタル・オーデイオ・チヤネル用の
データをも伝送可能とすることが望ましい。

このような各種データを含むデイジタル信号を
シリアル伝送する方法に対して、次のような性質
が要求されている。

すなわち、先ず、交流結合を介すあるいは介さ
れない伝送を可能とし、電気的システムの場合で
も閾値検出が確実に行ない得るようにするため
に、直流成分を含まない（DC−free）ような伝
送波形とすることが必要である。次に、伝送波形
は、極性に依存しない（polarity−free）ように
することを必要とされ、これは、たとえばツイス
テツドペア等の一対の（２本の）伝送線の一方と
他方とが入れ違つた場合でも伝送信号に影響を与
えることが無く、装置の簡略化に貢献する。次
に、ハードウエア化が単純・容易であることが必
要である。さらに、放送局やスタジオ等への適用
時の伝送距離を満足し得ることが必要である。

このような要求をすべて満足するデイジタル信
号変調方式として、たとえば、いわゆるデイジタ
ルFM方式が知られている。このデイジタルFM
方式は、“１”、“０”の２値データの各ビツトの
エツジ（あるいは境界）には常に反転
（transition）を配し、各ビツトの中央位置では
“１”のとき反転あり、“０”のとき反転なしとす
る変調方式であり、デイジタル２値データに対応
して第１図のような信号波形として表わされる。
このデイジタルFM方式の信号において、データ
のビツト周期をＴとするとき、上記反転から次の
反転までの間隔は、Ｔ／２（0.5ビツト長）あるい
はＴ（１ビツト長）のいずれかであるため、ビツ
トクロツク信号の検出や保持が極めて容易であ
る。また、上記DC−freeかつpolarity−freeの条
件も満足している。

ところで、前述のPCMデイジタル・オーデイ
オ信号のサンプル・データの１ワードに対応する
１フレーム・データのように、デイジタル信号列
を一定のビツト数を持つ複数のフレームに分割し
てシリアル伝送する場合に、各フレームの同期信
号を確実かつ高精度に抽出することが必要とされ
る。そこで、上記デイジタルFM方式の変調規則
あるいは変換則を破るような特定の信号パターン
のフレーム同期部分を隣り合うフレーム間に挿入
することが提案されている。このフレーム同期パ
ターン部は、各フレームの先頭位置に配される場
合にプリアンブルと称され、また、各フレームの
後尾位置に配される場合にポストアンブルと称さ
れることもある。

ところで、導電ケーブルを用いて長距離伝送を
行なうと、受信波形がなまり、特に、上記デイジ
タルFM方式の変換則を満足する部分（フレーム
のデータ部分）では２値判別が行なえるにもかか
わらず、上記規則違反の部分（フレーム同期パタ
ーン部）ではいわゆる符号間干渉等により信号の
２値が正確に再生できなくなる状態が発生するこ
とがある。これは、たとえば信号パターンの反転
間隔として、1.5ビツト長の直後に0.5ビツト長が
配された場合に顕著に現われる。このようなフレ
ーム同期信号の再生が確実に行なえない場合に
は、複数フレームの分割が正確に行なえなくなる
のみならず、１フレーム内の各データのタイムス
ロツトの決定精度が低下し、データの誤読み取り
等の原因ともなる。

ところで、上記フレームが複数の異なるフレー
ム種類に分類される場合に、上記同期パターン部
によりこれらのフレーム種類を表すことが通常行
われる。このとき、上述した符号間干渉のない複
数種類の同期パターン部を得ようとすると、いず
れかの条件を緩和することが必要となつてくるこ
とがあり、例えば上記直流成分を含まない（DC
フリー）条件を緩めることにより、上記符号間干
渉のない必要な種類数の同期パターン部を得るこ
とが可能となる場合がある。しかしながら、伝送
信号全体としては、直流成分を極力少なくするこ
とが望まれる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
り、複数フレームを区分するとともにフレーム種
類を表すようなフレーム同期パターン部に、デー
タ変調方式の規則を違反するような信号パターン
を用いる場合に、少なくとも１種類の同期パター
ン部に直流成分を含んでも、伝送信号全体を見た
ときの直流成分を低減し得るようなデイジタル信
号伝送方法の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るデイジタル信号伝送方法によれ
ば、デイジタル信号列を一定のビツト数を持つ複
数のフレームに分割し、この分割したフレーム中
のデイジタル信号を第１及び第２の値の一方から
他方への反転位置の間隔の複数の異なる種類が組
み合わせられたコード列となるように一定の変換
規則で変換し、上記分割されたフレームのそれぞ
れに同期パターン部を付加して伝送するようにし
たデイジタル信号伝送方法において、各フレーム
は複数の異なるフレーム種類に分類され、上記同
期パターン部は上記変換規則で変換されたコード
列に存在しない反転間隔を含みかつ上記フレーム
種類を表す反転間隔を含むように、少なくとも１
つは直流成分を含む複数種類より構成されるとと
もに、上記複数種類の同期パターンのうち直流成
分が最も多い上記同期パターン部を上記複数のフ
レーム種類のうち出現確率の最も小さいフレーム
に付加するようにしたことを特徴としている。

〔実施例〕

本発明のデイジタル信号伝送方法の好ましい一
実施例について以下に説明する。

デイジタル信号列を一定のビツト数（たとえば
32ビツト）を持つ複数のフレームに分割し、その
１フレームをたとえば第２図のようなフレーム・
フオーマツトにて構成している。この１フレーム
の先頭の４ビツトは、本発明の要旨となるフレー
ム同期パターン部Ｓとして用い、５ビツト目から
28ビツト目までの24ビツトを、たとえばオーデイ
オ信号の１サンプル値をPCM化したデイジタ
ル・オーデイオ・サンプル・データとして用いて
いる。この場合に、５ビツト目から８ビツト目ま
での４ビツトをデイジタル・オーデイオ・補助サ
ンプル・データ（以下補助データという。）のビ
ツトX₁〜X₄として用い、９ビツト目から28ビツ
ト目までをPCMデイジタル・オーデイオ・サン
プル・データのビツトD₁〜D₂₀として用いてもよ
い。次に、29ビツト目はデータ有効性判別ビツト
Ｖとして、30ビツト目はユーザーズビツトＵとし
て、31ビツト目はチヤネル状態データビツトＣと
して、さらに、32ビツト目はパリテイビツトとし
て、それぞれ用いられている。この場合のユーザ
ーズビツトＵやチヤネル状態データビツトＣは、
第２図のブロツク・フオーマツトにおける１ブロ
ツクを単位としてそれぞれ１つのワードを構成し
ている。

すなわち、この実施例においては、たとえば
256フレームを１ブロツクとして伝送するように
しており、このブロツク単位で上記ユーザ用デー
タやチヤネル状態データを、それぞれ１ワード
256ビツトの情報として伝送している。

さらに、ステレオ・オーデイオ信号のように左
右２チヤネルのサンプル・データ・ワードを１フ
レーム毎に交互に（２フレーム周期で）伝送した
り、一般にｍチヤネル（ｍは整数）のデータ・ワ
ードをｍフレーム周期で伝送することも可能であ
る。

このような１ブロツクの先頭フレームや、ｍチ
ヤネルの第１チヤネルとなるフレームを指示する
ことも、上記同期パターン部（あるいはプリアン
ブル）Ｓにより行なつている。

すなわち、第３図は上記４ビツト長の同期パタ
ーン部の具体例を示す信号波形図であり、それぞ
れがフレーム同期を指示するとともに、第１のパ
ターン（プリアンブル）がブロツク同期を、第
２のパターン（プリアンブル）が複数チヤネル
のうちの第１チヤネル（先頭チヤネル）を、第３
のパターン（プリアンブル）が複数チヤネルの
うち第１チヤネル以外のチヤネルを、それぞれ指
示するものとなつている。いま、１ビツトを２個
のセルに分割し（１セルが0.5ビツト長）、NRZ
（ノン・リターン・トウ・ゼロ）方式でセル・シ
ーケンスを表示すると、 プリアンブル：11 01 11 00 プリアンブル：10 01 11 00 プリアンブル：10 10 00 11 となる。すなわち、同期パターン部（プリアンブ
ル）の後尾2.5ビツト長の部分は、主同期区間と
して、反転間隔が1.5ビツト長の次に１ビツト長
が配置されるように構成されている。

これに対して、第２図のフレーム・フオーマツ
トにおける同期パターン部Ｓ以外の部分（５ビツ
ト目から32ビツト目までのデータ部分）は、前記
第１図とともに説明したデイジタルFM方式によ
り、反転間隔が１ビツト長と0.5ビツト長の組み
合せのみから成るコード列に変換されており、上
記同期パターン部Ｓの上記主同期区間内の反転間
隔が1.5ビツト長の部分は、デイジタルFM方式の
変換則を破るものとなつて、受信側での抽出が極
めて容易に行なえる。

なお、上記同期パターン部のセル・シーケンス
の例は、同期パターン部の直前のセルが“０”の
場合に自動的に選択されるパターンであるが、該
直前のセルが“１”の場合には、 プリアンブル：00 10 00 11 プリアンブル：01 10 00 11 プリアンブル：01 01 11 00 と現われる。これらは、第３図の信号波形の極性
を反転したものであり、前述した極性に依存しな
い性質からそれぞれ同じ内容を表わすものであ
る。

ところで、本発明の先行技術として、たとえば
第４図に示すような信号波形の同期パターン部
（プリアンブル）を設定することが既に提案され
ているが、このような信号波形の場合には次のよ
うな問題がある。

先ず、第４図のプリアンブルおよびは、反
転間隔1.5ビツト長の部分が２箇所あるため、い
ずれをフレーム同期の基準タイミングとするかの
判別を受信機側で行なわねばならず、回路構成が
複雑化する。

次に、第４図のプリアンブルおよびは、反
転間隔1.5ビツト長の直後に0.5ビツト長が配され
ているため、電気的な伝送ケーブルを介して長距
離伝送した場合に、いわゆる符号間干渉による波
形なまりが生じ、0.5ビツト長の部分を完全に再
生できないことがある。

すなわち、第５図ないし第７図は、200ｍの電
気的な伝送ケーブルを介してデイジタル信号伝送
したときの受信端に現われる信号波形を示し、ビ
ツト・クロツク周波数cがそれぞれ異なる場合を
示している。第５図では、c＝3.072MHzであり、
サンプリング周波数48kHzとするときの２チヤン
ネル伝送（48kHz×32×２）に対応している。第
６図では、c＝3.686MHzであり、第５図のcの
1.2倍に相当する。第７図は、c＝4.05MHzであ
り、第５図のcの約1.3倍に相当する。また、伝
送用ドライバ、レシーバには、EIA規格のRS−
422準拠の9638、9637を用いている。さらに、第
５図ないし第７図の各Ａは反転間隔が1.5T（1.5ビ
ツト長）の直後に1T（１ビツト長）を配した例
を、各Ｂは1.5Tの直後に0.5Tを配した例をそれ
ぞれ示している。

これらの第５図ないし第７図から明らかなよう
に、反転間隔が1.5Tの部分では、受信端の信号
波形の振幅が他のデータ部分（反転間隔が1Tと
0.5Tの組み合せより成る部分）に比べて増大す
るため、上記他のデータ部分で閾値THを交差す
るように伝送周波数特性等が設定されていても、
1.5T直後の0.5Tでは閾値THに達しないことがあ
る。すなわち、第７Ｂ図に示すように、データ部
分での２値情報再生が可能であるにもかかわら
ず、1.5T直後の0.5T部分で閾値THに達しないた
め、この部分での２値情報再生が行なわれなくな
る。これに対して、第７図Ａのように1.5T直後
に1Tを配した場合には、２値情報の再生が完全
に行なわれる。なお、第５図、第６図の場合に
は、Ａ、Ｂいずれの波形も２値情報再生が可能で
はあるが、ＡよりもＢの方がいわゆるアイパター
ンが劣化していることが明らかである。

以上のことからも明らかなように、本発明の実
施例によれば、隣り合うフレーム間に挿入される
同期パターン部に、唯一の1.5Tの反転間隔を設
け、この1.5Tの直後には必ず1Tの反転間隔が連
続するように設定しているため、フレーム内の同
期パターン部以外のデータ部の２値情報が再生さ
れ得る限り、同期信号も確実に再生できる。

ところで、第３図に示す３種の同期パターン部
（プリアンブル、、）と、前述のブロツク
同期、先頭チヤンネル指示、これら以外のフレー
ム同期との対応は任意であるが、プリアンブル
については、一方の極性が2.5T、他方の極性が
1.5Tとなつており、前述の直流抑止（DC−free）
の条件から僅かに外れるものであるため、信号伝
送中における出現頻度の最も少ないブロツク同期
（たとえば256フレームにつき１箇所）として用い
ることが好ましい。残りのプリアンブル、に
ついては、たとえば１チヤンネルを伝送する場合
には、上記ブロツク同期となるフレーム以外のも
の（256フレーム中の255フレーム）のフレーム同
期としてプリアンブルのみを用い、また、ステ
レオ左右チヤンネルのような２チヤンネルＡ、Ｂ
を１フレーム毎に交互に（２フレーム周期で）伝
送する場合には、上記ブロツク同期以外のチヤン
ネルＡのフレームに一方のプリアンブル（ある
いは）を、チヤンネルＢのフレームに他方のプ
リアンブル（あるいは）を、それぞれ用いれ
ばよい。さらに、たとえば４チヤンネルＡ〜Ｄの
４つのチヤンネルを４フレーム周期で順次繰り返
し伝送する場合には、たとえば上記ブロツク同期
以外のチヤンネルＡのフレームに一方のプリアン
ブル（あるいは）を用い、チヤネルＢ，Ｃ，
Ｄの各フレームに他方にプリアンブル（あるい
は）をそれぞれ用いればよい。なお、プリアン
ブル部分に連続する前後の信号の極性をも考慮す
ると、直流抑止（DC−free）の条件をより完全
に満足するのはプリアンブルとなり、このプリ
アンブルが実際の信号伝送中に最も頻繁に出現
するように選択することが好ましい。

なお、本発明は上記実施例のみに限定されるも
のではなく、たとえば、第３図に示す４ビツト長
の同期パターン部内の前半1.5ビツトの補助同期
区間と後半2.5ビツト長の主同期区間とを入れ換
えて、第８図に示すような３種類のパターンを用
いてもよい。これは、前述のセル・シーケンスの
NRZ表示により、 プリアンブル：11 10 01 10 プリアンブル：11 10 01 00 プリアンブル：11 10 01 01 と表わせる。これらはすべて、プリアンブルに先
行する直前のセルが“０”の場合を示しており、
プリアンブル直前のセルが“１”の場合には上記
プリアンブルパターンの極性をそのまま逆にし
て、 プリアンブル：00 01 10 01 プリアンブル：00 01 10 11 プリアンブル：00 01 10 10 としたものを用いればよい。

さらに、４ビツト長より長いビツト長の同期パ
ターン部を設けることは自由であり、また１フレ
ームの最後尾部分に同期パターン部を配したり、
データ・ワードとフレームとの関係を任意にして
１ワードの途中位置に同期パターン部を配しても
よい。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明に係
るデイジタル信号伝送方法によれば、複数種類の
フレームが識別できるようにフレーム同期パター
ン部にその識別データを持たせるようにしたもの
において、直流成分を持つ同期パターン部が存在
するとき、その直流成分が最も多い同期パターン
部を出現確率の最も小さいフレームの同期パター
ン部として用いることにより、伝送信号全体の直
流成分を最も低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はデイジタルFM方式により変調された
デイジタル信号波形の一例を示す波形図、第２図
は本発明に適用されるデイジタル信号伝送のフレ
ーム・フオーマツトおよびブロツク・フオーマツ
トの一例を示す図、第３図は本発明の要部となる
同期パターン部の具体例を示す波形図、第４図は
本発明の先行技術における同期パターン部の一例
を示す波形図、第５図ないし第７図は受信端にお
ける同期パターン部近傍の信号波形を示し、それ
ぞれＡは本発明の実施例、Ｂは先行技術の一例を
示す波形図、第８図は本発明の要部となる同期パ
ターン部の他の具体例を示す波形図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ デイジタル信号列を一定のビツト数を持つ複
   数のフレームに分割し、この分割したフレーム中
   のデイジタル信号を第１及び第２の値の一方から
   地方への反転位置の間隔の複数の異なる種類が組
   み合わせられたコード列となるように一定の変換
   規則で変換し、上記分割されたフレームのそれぞ
   れに同期パターン部を付加して伝送するようにし
   たデイジタル信号伝送方法において、 各フレームは複数の異なるフレーム種類に分類
   され、上記同期パターン部は上記変換規則で変換
   されたコード列に存在しない反転間隔を含みかつ
   上記フレーム種類を表す反転間隔を含むように、
   少なくとも１つは直流成分を含む複数種類より構
   成されるとともに、上記複数種類の同期パターン
   のうち直流成分が最も多い上記同期パターン部を
   上記複数のフレーム種類のうち出現確率の最も小
   さいフレームに付加するようにしたことを特徴と
   するデイジタル信号伝送方法。