JPH037176B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデイジタル信号の検出装置に関する。

情報の伝送や処理過程で情報劣化を受けにくく
する為に情報源をデイジタル化する手法がよく用
いられる。

ところで、このデイジタル情報を伝送する場合
は、伝送路の特性によく合致した変調方式を使用
することが最も重要なことではあるが、現実には
伝送路の特性と完全に合致した変調方式が存在し
ないのが現状である。従つて、通常は伝送路の特
性と変調方式特有の性質との差異を軽減する為に
等化器を挿入したり、その差異にあまり影響を受
けない検出方式を使用したりしている。

この様に、デイジタル情報を伝送する場合は、
伝送路を有効に利用し、又伝送誤りを軽減する意
味で、変調方式、等化方式、検出方式がきわめて
重要なフアクターである。

そこで、デイジタル情報の伝送装置の一例をブ
ロツクダイヤグラムで第１図に示す。第１図にお
いて、１はデータ入力端子、２は変調器、３は伝
送路、４は等化器、５は検出器、６は復調器、７
はデータ出力端子である。伝送すべきデータ列は
データ入力端子１を介して変調器２へ供給され
る。当然、変調器２で使用する変調方式は伝送路
３の特性によく合致した方式を採用する必要があ
る。変調器２では入力されたデータ列を所定の要
領で変形し、伝送路３へ印加する。伝送路３を出
た信号は等化器４により等化され、検出器５へ導
びかれる。検出器５では等化器４の出力信号を整
形し、変調器２の出力波形に再現する。検出器５
を出た信号は復調器６で復調され、データ入力端
子１に入力されたデータ列に再現される。この様
にしてデータ出力端子７からデータ列が送出され
る。

勿論、変調方式、等化方式、検出方式などは伝
送路３の特性と大きく関係していることは言うま
でもないが、今変調方式としてNRZを使用する
ものと仮定して、第１図の各部の波形を第２図に
示す。第２図において、８はクロツク信号、９は
データ列、１０は変調波形、１１及び１３は等化
器出力波形、１２は検出器出力波形、１４はデー
タ列９の１ビツトセル長を示す。クロツク信号８
と同期してデータ列９が第１図のデータ入力端子
１を介して変調器２に印加される。波形１０は変
調器２の出力であり、伝送路３及び等化器４を経
て波形１１となる。波形１１で示される等化器４
の出力信号は検出器５で整形されて波形１２とな
る。勿論、波形１２は波形１０と一致し、元のデ
ータ列９を再現することになる。破線１３につい
ては後程説明する。

ところで、伝送すべきデータの性質、変調方
式、伝送路の特性、等化の方法により検出器５に
加わる波形は種々異なる訳であるが、変調方式の
特性及び伝送路の特性について以外に少し説明し
ておく。

まず、変調方式についてであるが、変調方式の
特性を示すパラメータとしては、最小磁化反転間
隔、最大磁化反転間隔、直流成分の有無、ウイン
ド幅などが挙げられる。最小磁化反転間隔（以下
“Tmin”と記す）は変調後の信号に含まれる高
域成分に大きく関係し、最大磁化反転間隔（以下
“Tmax”と記す）は変調後の信号に含まれる低
域成分やセルフクロツクの容易さに関係する。す
なわち、Tminは出来るだけ大きく、Tmaxは出
来るだけ小さい方が望ましい。又ウインド幅（以
下、“Tw”と記す）は誤り発生の点から出来る
だけ大きい方が良い。一方、伝送路の特性は帯域
通過特性が通常である為直流成分を含まない方が
望ましい。しかしながら、これらの諸条件は互い
に騒反するものであり、どれか一つを改善すると
他のどれかの条件が悪化するのが現状である。

次に伝送路についてであるが伝送路としてはケ
ーブル、光フアイバ、導波管や種々の記録媒体が
ある。これらは帯域通過特性を有しているのが大
部分である。ここでは伝送路として磁気テープ・
磁気ヘツドにより構成される記録媒体について考
えてみる。磁気テープ・磁気ヘツド系（以下“テ
ープ・ヘツド系”と記す）の特性は低域（低周波
領域）では周波数に略々比例して利得が向上し高
域（高周波領域）では色々の損失により急激に利
得が低下する。すなわち、一種の帯域通過特性と
なる。これは位相進み系であり、一種の微分系と
も言える。この特性については第３図と共に後程
再度説明する。

以下、伝送路として上述のテープ・ヘツド系、
変調方式としてNRZを使用したデイジタル磁気
記録再生装置について説明をする。テープ・ヘツ
ド系は上述のごとく帯域通過特性を有している
為、等化を施した後も低域成分（特に直流成分）
の劣化は皆無とはならない。一方、NRZ方式は
Twが1.0（ビツトセル長１４で正規化した値）と
広く、又Tminも1.0（ビツトセル長１４で正規化
した値）と比較的大きい。このように磁気テープ
に高密度記録する場合にきわめて良い性質を有し
ている反面、直流成分を含んでいる点が大きな欠
点とされている。Tmin及びTwで非常に優れた
性質を有しているにもかかわらず、直流成分を含
んでいる点により殆んど採用されていない。

第３図に第１図の各部の特性を示す。第１図
で、変調器２としてNRZ方式、伝送路３として
テープ・ヘツド系、検出器５として積分検出方式
を採用したデイジタル磁気記録再生装置を仮定し
た場合の各部の特性を第３図に示す。第３図にお
いて、１５は伝送路３を構成するテープ・ヘツド
系の周波数特性を、１６は等価器４の周波数特性
を、１７は検出器５内の積分器の周波数特性を、
１８は伝送路３、等化器４及び検出器５内の積分
器を含めた周波数特性を夫々示し、横軸は周波数
を、縦軸は利得を夫々示している。第３図からも
わかる通り、等化器４により伝送路３（テープ・
ヘツド系）の高域損失を補償し、周波数と利得と
を比例関係に修正する。さらに検出器５内の積分
器により周波数と利得との比例関係を逆補正し、
周波数特性をフラツトにしている。同時に、テー
プ・ヘツド系で発生している位相進みも補償して
いる。しかしながら、直流成分や低域成分につい
ては、曲線１８からもわかる通り完全には補償さ
れない為、第２図の破線１３の様な信号となつて
しまう。すなわち、“０”や“１”の連続時に特
に波形劣化が顕著で検出誤りが多発し、当然雑音
に対するマージンもきわめて悪化する。

この様に、NRZ方式はTminやTwの点で磁気
記録再生装置などにおいて優れた性能を有してい
るにもかかわらず直流成分を含んでいる点が致命
的な欠点であり、従来殆んど使用されない。

本発明は、上述の問題点に鑑み、直流成分を有
する変調方式（NRZやNRZ1等）でも直流成分
や低域成分を通しにくい伝送路を介して伝送する
ことを可能にするもので、直流成分や低域成分の
補償が不完全であつても検出誤りの少ない検出装
置を提供するものである。

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第４図は一実施例のブロツクダイヤグラムで
ある。第４図において、１９は入力端子、２０は
クランプ器、２１は比較器、２２は基準電圧源、
２３はクロツク信号作成器、２４は整形器、２６
はクランプパルス発生器、２５は出力端子であ
る。第１図における等化器４の出力が検出器５に
印加され、検出器５内では、まず等化器４の出力
信号を積分器を介して積分した後、第４図の回路
を経て出力端子２５から検出出力が復調器６へ送
出される。

第４図の入力端子１９には積分器（図示してい
ない）を通つた等化器４の出力信号が印加されて
おり、クランプ器２０を介して比較器２１の一方
の入力端子に供給される。クランプ器２０はクラ
ンプパルス発生器２６で発生されるクランプパル
スに従つて、入力端子１９に印加されている信号
を所定電位にクランプする。比較器２１の他の入
力端子には基準電圧源２２が接続されており、こ
の基準電圧源２２とクランプ器２０の出力とを比
較器２１で電圧比較する。例えば、クランプ器２
０の出力電位が基準電圧源２２の電位よりも高い
場合はハイレベルが、逆の場合はローレベルが
夫々比較器２１から出力される。比較器２１の出
力信号はクロツク信号発生器２３及び整形器２４
に印加される。クロツク信号発生器２３では、比
較器２１の出力信号を基に、伝送されて来るデー
タ列に同期したクロツク信号を発生し、整形器２
４に加える。整形器２４ではクロツク信号発生器
２３から印加されるクロツク信号のタイミングで
比較器２１の出力信号を整形する。具体的な構成
例としては、クロツク信号発生器２３の出力をＤ
タイプフリツプフロツプのクロツク端子に、比較
器２１の出力信号をデータ端子に接続することに
より実施される。結局、出力端子２５からは、ク
ロツク信号発生器２３で作成されるクロツク信号
と同期したデイジタル信号が送出され、第１図の
復調器６へと導びかれる。

一方、クロツク信号発生器２３で作成されるク
ロツク信号と整形器２４の出力信号とが夫々クラ
ンプパルス発生器２６に加えられ、所定の要領で
クランプパルスを発生し、クランプ器２０を制御
する。

この様に、本実施例では検出出力に応じて比較
器入力を修正するべく構成している。

次に、第４図の各部の波形を第５図に示し、も
う少し説明を加える。第５図において、２７はデ
ータ列、２８はNRZ変調波形、３０は第４図の
入力端子１９に入力される信号波形、２９はクラ
ンプ器２０の出力波形、３３は比較器２１の出力
波形、３４はクロツク信号発生器２３の出力波
形、３５は整形器２４の出力波形、３６及び３７
はクランプ信号発生器２６から出力されるクラン
プパルスを夫々示している。また３８は基準電圧
源２２の電位、破線３１及び３２はクランプ電
位、破線３９及び３９′はクランプ器２０を動作
させない場合の比較器２１出力を示している。

既に説明した通り、テープ・ヘツド系を通つた
NRZ信号は通常は低域部や直流成分を完全には
補償出来な。従つて、伝送すべきデータ列２７の
NRZ信号である波形２８はクランプ器２０の入
力点で波形３０となり、低域部や直流成分が犯さ
れる。ところで、比較器２１ではクランプ器２０
の出力信号が基準電圧源２２の電位と比較され、
波形２３となる。波形３３を基にして波形３３に
同期したクロツク信号がクロツク信号発生器２３
で作成されて波形３４になる。このクロツク信号
波形３４に従つて波形３３を整形し、整形器２４
からは波形３５が出力される。一方クランプパル
ス発生器２６には整形器２４の出力信号である波
形３５とクロツク信号発生器２３の出力信号であ
る波形３４とが入力され、波形３５がハイレベル
期間のときのみ波形３４に同期したクランプパル
スと波形３５がローレベル期間のときのみ波形３
４に同期したクランプパルスとを発生し、前者は
波形３６で後者は波形３７となる。この２つのク
ランプパルスはクランプパルス発生器２６で作成
され、クランプ器２０に供給される。波形３６が
ハイレベルになるとクランプ器２０の出力はV_h
に、波形３７がハイレベルになるとクランプ器２
０の出力はV_lにクランプされる。V_hは破線３１
に、V_lは破線３２に対応する。この様にして検出
出力に応じて入力される信号をクランプするの
で、クランプ器２０の出力は波形２９となる。波
形２９からも明白な通り、クランプ器２０の出力
は波形３０に見られる様なゼロクロス移動やレベ
ル変動が大きく改善されている。すなわち、クラ
ンプ器２０の出力信号は直流成分及び低域成分が
補償されたとほぼ等価となる。

第４図の具体的な構成例を第６図に示す。第６
図において、１９〜２６は第４図の１９〜２６に
夫々対応しているので説明は省略する。４０は緩
衝増幅器、４１はキヤパシタ、４２及び４３はス
イツチ、４４及び４５はクランプ電圧源、４６は
Ｄタイプフリツプフロツプ、４７は単安定マルチ
バイブレータ、４８及び４９は論理積回路であ
る。緩衝増幅器４０、キヤパシタ４１、スイツチ
４２及び４３、クランプ電圧源４４及び４５でク
ランプ器２０が構成され、Ｄタイプフリツプフロ
ツプ４６で整形器２４が、又単安定マルチバイブ
レータ４７、論理積回路４８及び４９でクランプ
パルス発生器２６が夫々構成されている。入力端
子１９に入力された信号は緩衝増幅器４０を通つ
て低インピーダンスで出力される。比較器２１の
入力インピーダンスは高いので、スイツチ４２又
は４３の一方が閉じるとクランプ電圧源４４又は
４５の電位にクランプされる。クランプ電圧源４
４の電位はV_h、クランプ電圧源４５の電位はV_l
であり、第５図の３１及び３２に対応する。クラ
ンプされた信号は比較器２１で基準電圧源２２の
電位と比較され、その比較出力がＤタイプフリツ
プ４６のデータ入力端子及びクロツク信号発振器
２３に供給される。クロツク信号発生器２３はリ
ンギング発振器やPLL（Phase−Locked−Loop）
で構成され、その出力信号はＤタイプフリツプフ
ロツプ４６のクロツク端子及び単安定マルチバイ
ブレータ４７に印加される。Ｄタイプフリツプフ
ロツプ４６ではクロツク信号のタイミングで比較
器２１の出力を記憶し、次のクロツクまで保持す
ると同時にＱ端子から出力する。端子は論理否
定出力を出す端子である。一方、単安定マルチバ
イブレータ４７ではクロツク信号発生器２３の出
力パルスに応じて所定パルス幅のパルスを作成
し、論理積回路４８及び４９に印加する。論理積
回路４８及び４９の他の入力端子には夫々Ｄタイ
プフリツプフロツプ４６の出力及びＱ出力が印
加される。

この様に構成することにより、緩衝増幅器４０
の入力信号は第５図の波形３０に、キヤパシタ４
１のスイツチ４２側の電位は波形２９に、比較器
２１の出力信号は波形３３に、クロツク信号発生
器２３の出力信号は波形３４に、Ｄタイプフリツ
プフロツプ４６のＱ端子の出力信号は波形３５に
論理積回路４９の出力信号は波形３６に、論理積
回路４８の出力信号は波形３７に夫々対応する。

第６図に示した実施例では、各データ毎に全て
クランプを動作させているが、直流成分や低域成
分の劣化程度がひどくない場合は“０”又は
“１”が相当長く続く時以外はクランプをかける
必要がなく、逆に雑音やビツト間干渉を多く受け
ている場合は各データ全てにクランプをかけると
かえつて不適正な直流レベルにクランプする結果
となることがある。従つて、低域部の劣化程度に
より“０”又は“１”が長く連続する時のみクラ
ンプをかけた方が良い場合がある。

そこで、“０”又は“１”が長く連続する場合
のみクランプをかける場合の実施例を第７図に示
す。第７図において、５０は信号入力端子、５
１はＱ信号入力端子、５２及び５３はカウンタ、
５４はクロツク信号入力端子、４７は単安定マル
チバイブレータ、４８及び４９は論理積回路、５
５及び５６はクランプパルス出力端子である。単
安定マルチバイブレータ４７、論理積回路４８及
び４９は夫々第６図の４７，４８，４９に対応し
ており、Ｑ信号入力端子５１及び信号入力端子
５０は第６図のＤタイプフリツプフロツプ４６の
Ｑ端子及び端子に結合している。Ｑ信号入力端
子５１を介して入力された信号をカウンタ５３の
リセツト端子に加え、信号入力端子５０を介し
て入力された信号をカウンタ５２のリセツト端子
に加える。一方、単安定マルチバイブレータ４７
の出力がカウンタ５２及び５３のクロツク端子に
入力され、カウンタ５２及び５３を駆動する。カ
ウンタ５２及び５３はリセツトが解除された後、
所定クロツク数毎にハイレベルを出力する。又、
この両カウンタ５２及び５３の出力は夫々論理積
回路４８及び４９の一方の入力端子に入力され、
両論理積回路４８及び４９の他の入力端子には単
安定マルチバイブレータ４７の出力が印加されて
いる。論理積回路４８及び４９の出力は夫々クラ
ンプパルスとしてクランプパルス出力端子５５及
び５６を介して第６図のスイツチ４２及び４３を
制御することになる。

なお、第７図の各部の波形は第８図に示す。第
８図において、５７はデータ列、５８はNRZ変
調後の波形、５９はクロツク信号発生器２３で作
成されるクロツク信号、６０は単安定マルチバイ
ブレータ４７で作成される信号、６１及び６２は
夫々Ｑ信号入力端子５１及び信号入力端子５０
に入力される信号、６３及び６４は夫々カウンタ
５３及び５２の出力信号、６５は論理積回路４９
の出力信号、６６は論理積回路４８の出力信号、
６７〜７３は時刻を夫々示している。

伝送すべきデータがデータ列５７であると、
NRZ変調すると波形５８となる。第４図の入力
端子１９には波形５８の直流成分などが劣化した
信号が入力されている。一方、第４図のクロツク
信号発生器２３では波形５８に同期したクロツク
信号が作成されて波形５９となり、単安定マルチ
バイブレータ４７に入力されている。単安定マル
チバイブレータ４７からは波形６０が出力され
る。又第６図のＤタイプフリツプフロツプ４６の
Ｑ端子からは波形６１が出力され、端子からは
波形６２が出力されている。波形６１がカウンタ
５３のリセツト端子に入力されており、この信号
がローレベルの時リセツトがかかつている。従つ
て、時刻６８〜６９の間はリセツト状態にあり、
時刻６９でリセツトが解除され、カウントを開始
する。説明を簡単化する為にカウンタ５３及び５
２は２クロツク毎に１クロツク周期の出力を出す
ものとすると、時刻７０〜７１の間及び時刻７２
〜７３の間ハイレベルとなり、波形６３となる。
その後、時刻７３以降はリセツト状態である。又
時刻６７〜６８の間はリセツトが解除されている
が、時刻６８で再度リセツトされるので、出力は
ローレベルを保持することになる。カウンタ５２
の場合も同じ動作により波形６４を出力する。論
理積回路４９では波形６３と波形６０とを論理積
するので、その出力は波形６５となり、論理積回
路４８は波形６４と波形６０とを論理積して波形
６６を出力する。波形６５及び波形６６が夫々第
６図のスイツチ４２及びスイツチ４３を制御する
ことになる。

この様にして“０”又は“１”が連続する時の
み所定データ数毎にクランプ器２０が動作するこ
とになる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は
変調方式としてNRZに限定して効果を発揮する
ものではない。変調方式として直流成分を含む変
調方式で特に効果を発揮するものであり、例えば
NRZI方式なども同様である。

又本実施例では伝送路としてテープ・ヘツド系
を使用するデイジタル磁気記録再生装置について
説明した訳であるが、他の伝送路を使用する装置
についても本発明は適用出来る。要するに直流成
分や低域成分に対する劣化の多い伝送路を介して
直流成分や低域成分を有する変調方式でデータを
伝送する場合本発明が効力を発する。

さらに、本発明の実施例では、デイジタル磁気
記録再生装置を例に挙げ、検出方式としては所謂
“積分検出方式”を採用した場合を示している。
ここで言う“積分検出”とはテープ・ヘツド系の
特性が微分特性（実際には、高域成分は色々の損
失で劣化するので、等化により略々微分特性とな
る様に補正する）を有しているので、積分するこ
とにより元の変調波形に近い波形と再現し、その
再現された信号を基準電位と比較して検出を実行
する検出方式を示している。従つて、伝送路が微
分特性を有していない単なる帯域通過形の場合は
積分する必要がない。テープ・ヘツド系の場合は
積分した後の信号が変調信号に略々再現されて比
較器に印加されるのに対し、微分特性を有しない
伝送路の場合は積分をしなくても変調信号に略々
再現され比較器に入力される。この様な意味か
ら、テープ・ヘツド系の場合の積分操作も等化の
一部と考えても良い。さらに言いかえると、検出
器を構成する比較器の入力信号が変調信号に再現
（等化）される検出方式を使用し、直流成分を有
する変調方式でデイジタル情報を直流成分を伝送
しない（又は直流成分や低域成分を犯す）伝送路
を介して伝送する場合に本発明は効力を発揮す
る。

又第７図に示した実施例では、“０”又は“１”
が連続する時２クロツク毎に（データ２個毎にク
ランプをかける）１回ずつクランプを実行させる
様な構成で説明したが、低域部や直流成分の劣化
の程度に従つてクランプを実行させる頻度を設定
すればよい。

さらに第６図及び第７図ではクランプ電位を２
種類（V_h及びV_l）設定したが、必ずしも両者を
同時に必要としない場合もある。

以上の説明からも明白な通り、本発明は直流成
分や低域成分を伝送しない又は劣化が多い伝送路
を介して直流成分又は低域成分を比較的多く含む
変調方式でデイジタルデータを伝送する場合、直
流成分や低域成分の補償が不完全でも検出誤りの
きわめて少ない検出装置を実現可能とするもので
ある。特に、デイジタル情報の磁気記録再生装置
に本発明の検出装置を採用することにより、
TminやTwの点で優れた特性を有しながら従来
使用出来なかつたNRZ変調方式も使用可能とな
り、記録密度向上の点からも効果は大である。

なお、従来直流成分を有する変調方式でデイジ
タル情報を磁気記録し、再生に際し、低域成分を
強調したり、第５図の波形３０の様な変形を逆補
正する方法などが試みられているが、前者の場合
はその補正量、群遅延特性、低域成分強調による
雑音（隣接トラツクからのクロストークなど）増
大の点で問題があり、後者の場合はその逆補正用
の信号を得ること自体が非常にむずかしいという
点で問題があるが、本発明の場合、この様な従来
試みられる方式で生ずる問題は全く生じないこと
は言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はデイジタル情報伝送装置を示すブロツ
クダイヤグラム、第２図は第１図の各部の波形を
示す波形図、第３図は第１図の各部の特性を示す
周波数特性図、第４図は本発明検出装置の一実施
例を示すブロツクダイヤグラム、第５図は第４図
の各部の波形を示す波形図、第６図は第４図の一
具体構成例を示す回路図、第７図は第６図におけ
るクランプパルス発生器の他の構成例を示す回路
図、第８図は第７図の各部の波形を示す波形図で
ある。 ２０……クランプ器、２１……比較器、２２…
…基準電圧線、２３……クロツク信号発生器、２
４……整形器、２６……クランプパルス発生器、
３１，３２……クランプ電位、３６，３７，６
５，６６……クランプパルス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ デイジタル情報の検出装置において、検出す
   べき信号を第１のクランプパルスが印加された時
   は第１の電位にクランプし第２のクランプパルス
   が印加された時は第２の電位にクランプするクラ
   ンプ手段と、該クランプ手段の出力と基準電位と
   を比較して大小関係に応じハイレベル又はローレ
   ベルの一方を出力する比較手段と、該比較手段の
   出力に同期したクロツク信号を作成するクロツク
   信号発生手段と、該クロツク信号発生手段の出力
   クロツクのタイミングでの上記比較手段の出力を
   次のクロツクタイミングまで保持する整形手段
   と、該整形手段の出力が上記ハイレベルの期間上
   記クロツク信号発生手段の出力に関連したパルス
   を作成して上記第１のクランプパルスを発生し該
   整形手段の出力が上記ローレベルの期間上記クロ
   ツク信号発生手段の出力に関連したパルスを作成
   して上記第２のクランプパルスを発生するクラン
   プパルス発生手段とを具備し、上記整形手段の出
   力を検出出力とすることを特徴とするデイジタル
   情報の検出装置。