JPH0480577B2

JPH0480577B2 -

Info

Publication number: JPH0480577B2
Application number: JP57031526A
Authority: JP
Inventors: Toshitada Doi; Ragadetsuku Roje
Original assignee: Willi Studer AG Fabrik fuer Elektronische Apparate; Sony Corp
Current assignee: Sony Corp; Harman International Industries Inc
Priority date: 1982-02-27
Filing date: 1982-02-27
Publication date: 1992-12-18
Also published as: JPS58148551A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は１〜４チヤンネル程度の少数のチヤン
ネルのデイジタルオーデイオ信号等をシリアル
に、一対の信号伝送線、又は光フアイバ等を介し
て伝送するデイジタル信号伝送方法に関する。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に対応して１個のワード
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ンネル
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
ヤン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
ない伝送を可能とし、電気的および光学的システ
ムのいずれ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）のようにすることが必要とさ
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。本発明は、このような要求のすべてを満足し、
さらに、ワード同期信号等の検出が容易かつ確実
に行なえ、応用範囲が広く、複数ワードで構成さ
れるブロツクの同期信号の検出も容易かつ確実に
行なえ、しかも、データの有効性も簡単に判別し
得るようなデイジタル信号伝送方法の提供を目的
としている。すなわち、本発明に係るデイジタル信号伝送方
法の特徴は、１ワード複数ビツトより成り、複数
ワードで１ブロツクを構成するデイジタルデータ
信号をシリアルに伝送するデイジタル信号伝送方
法において、上記デイジタルデータを、各ビツト
をそれぞれ２個のセルで表し、第１のセルは常に
反転で開始され、第１のセルと第２のセルとの境
界では、データビツトが“１”のとき反転あり、
データビツトが“０”のとき反転なしとされるよ
うな変調方式にて変調し、上記各ワード毎に一定
ビツト長のプリアンブルを設け、このプリアンブ
ルは、上記データが有効か無効か及びワード同期
かブロツク同期かをそれぞれ選択的に指示する複
数のパターンのうち上記各ワードにそれぞれ対応
するものを用い、上記複数のパターンは、上記変
調方式の規則に違反するものであり、かつ、プリ
アンブルの始端における少なくともセル３個分が
反転なしに連続するとともに、各セル毎の“０”
と“１”の個数が等しくなるよう選択されたもの
とすることである。以下、本発明に係るデイジタル信号伝送方法の
好ましい実施例について、図面を参照しながら説
明する。先ず、前記直流成分を含まず（DC−free）、か
つ、極性に依存しない（polarity−free）信号波
形が得られるようなデイジタル変調方式として、
本実施例ではバイフエイズマーク（Biphase−
Mark）方式を用いている。このバイフエイズマ
ーク方式は、デイジタルFM方式とも称され、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。すなわち、この第１図
からも明らかなように、データの各ビツトはそれ
ぞれ２個のバイナリセルとして表わされ、データ
の１ビツトに対応する２個のセルのうちの第１の
セルは、常に、“０”から“１”へ、あるいは
“１”から“０”への反転（transition）で開始
される。そして、データビツトが“１”の場合に
は、第１のセルと第２のセルとの間にも上記反転
が配され、他の場合（データビツトが“０”の場
合）には反転なしとなる。ここで、１ビツトに対
応する２個のセルは常に反転より始まるため、ビ
ツト同期の検出および維持が極めて容易となる。
さらに、このバイフエーズマーク方式において
は、２つの上記反転間の最長間隔は、上記セルの
２個分に相当する。したがつて、このセル２個分
よりも長い反転の間隔を示す波形は、バイフエー
ズマーク方式の規則を破るものであり、したがつ
て、同期の目的に使用することができる。ところで、本発明のデイジタル信号伝送方法
は、シリアル伝送、すなわち、各ワードの全ての
ビツトを１ビツトずつ同一ワイヤを介して伝送す
るものである。したがつて、各ワードの始端は絶
対の信頼性をもつて指示されなければならない。
さらに、連続して伝送されるワード列をブロツク
に分割することによつて、上記デイジタルサンプ
ルデータよりも緩慢に変化するような情報を伝送
することが可能となり、この場合にはブロツクを
指示するための他の高信頼性の指示部が要求され
る。次に、各デイジタルオーデイオサンプルデータ
が信頼できるものか否か、すなわち、記録時や伝
送時の訂正できない誤りによつて元と異なる値を
有しているか否かを指示することが重要である。以上の二点より、伝送される各ワードの先頭位
置において、ワード同期かブロツク同期か、およ
び、次に続く（当該ワード内の）サンプルデータ
の有効性が指示されなければならない。これは、
４種類の互いに異なるパターンにより指示するこ
とができ、これらのパターンを以下プリアンブル
と称する。これらのプリアンブルのうち、データ
有効でワード同期を示すものが最も頻繁に表わ
れ、次に、データ有効でブロツク同期を示すもの
が表われる。また、まれに、データ無効でワード
同期を示すプリアンブルが表われ、データ無効で
ブロツク同期を示すプリアンブルは極めてまれで
ある。上記バイフエーズマークデータの内から確
実に検出されるために、上記プリアンブルはバイ
フエーズマークの規則を破ることが必要とされ
る。ただし、データ伝送に対して悪影響を及ぼさ
ないように、上記直流成分を含まないことや極性
に依存しないことも必要とされる。上記４個のプリアンブルは、次の条件の下に選
択されている。すなわち、まず、プリアンブルの
始端は上記反転（transition）で指示され、少な
くとも上記セルの３個分が反転なしに連続するこ
と。次に、プリアンブルの長さは上記セルの８個
分（４ビツト分）とすること。さらに、前述した
直流成分を含まず、かつ、極性に依存しない条件
を満足すること。このような仕様に適合する５個の可能なプリア
ンブルの内で、４個が選択された。５番目のもの
は、あまり好ましいものではないが、なお将来の
応用に使うことができる。いま、プリアンブルの直前のセル（バイフエー
ズマーク符号化データに属するセル）が“０”の
場合には、上記４個のプリアンブルは次に示すセ
ルシーケンスのように選択され、第２図のような
パターンの伝送波形となる。データ有効、ワード同期：11 10 10 00 データ有効、ブロツク同期：11 10 00 10 データ無効、ワード同期：11 10 00 01 データ無効、ブロツク同期：11 11 00 00 次に、プリアンブル直前のセルが“１”の場合
には、４個のプリアンブルは各バイナリセルを逆
としたものとして表わされる。データ有効、ワード同期：00 01 01 11 データ有効、ブロツク同期：00 01 11 01 データ無効、ワード同期：00 01 11 10 データ無効、ブロツク同期：00 00 11 11 これらのプリアンブルパターンの割り付けは、
より頻繁に表われるプリアンブルほどDSV
（Digital Sum Value）を少なくするように、か
つ、８セルに含まれるバイフエーズマークの規則
違反の数に応じて、行なつている。個々のプリア
ンブル間のハミング距離は常に２である。各プリ
アンブルおよび全ての予想し得る（１セルシフト
を伴なう、又は伴なわない）有効データワード間
のハミング距離もまた、最小値が２であり、した
がつて高信頼性の同期をとることができる。ワード同期信号は、上記８個の可能なプリアン
ブルのうちのいずれかが検出されることによつて
抜き出される。これにより、デイジタル回路系を
非常に低価格に（少数のゲート回路、ROM、
FPLA等を用いて）構成することが可能となる。ブロツク同期信号は、上記４個の可能なブロツ
ク同期を示すプリアンブルを検出することによつ
て抜き出される。データの有効性も同様に検出さ
れる。次に、ワードフオーマツト、ブロツクフオーマ
ツトについて、第３図を参照しながら説明する。この第３図において、１ワードは32ビツトで構
成され、各ワードは４ビツト（８セルに等価）の
長さのプリアンブルより始まる。次に、デイジタ
ルオーデイオサンプルデータが続き、このサンプ
ルデータは20ビツト、又は補助データが追加され
た24ビツトのワード長を有している。このワード
長の変化のため、サンプルデータの最初に伝送さ
れるビツトをMSB（Most Significant Bit）とし
ている。このデイジタルオーデイオサンプルデー
タは、２の補数表示している。もし必要ならば、上記の24ビツトサンプルデー
タの内の最後の４ビツト（これをデイジタルオー
デイオ補助サンプルデータという）は、サンプル
データのLSB（Least Significant Bit）等として
ではなく、次のように用いることができる。たと
えば、付加的な音声チヤンネルして、又は、付加
的に、ステレオデイジタルオーデイオチヤンネル
に追加される帯域制限されたデイジタルオーデイ
オチヤンネルとして、又は、コンピユータミツク
スダウンデータのような別データのデータチヤン
ネルとして用いることができる。このような４ビツトのデイジタルオーデイオ補
助サンプルデータの次には、もう一群の４ビツト
の予備データが続く。この４ビツトは、たとえ
ば、２ビツトをエラー防止データ用に、１ビツト
をユーザ用に、残り１ビツトを後述するチヤンネ
ル状態情報用にそれぞれ使用する。２ビツトのエ
ラー防止データは、必要に応じて、信号伝送中に
おけるデイジタルオーデイオサンプルデータのシ
ーケンスのバーストエラー等に対するエラー防止
のために用いられる。上記ユーザ用の１ビツト
（ユーザーズビツト）は、ユーザが任意に定義し
得るアルフアニユーメリツクデータ用チヤンネル
として用いられ、たとえば、ほぼ6Kビツト／秒
の８つのチヤンネルが得られる。以上のように、４ビツトのプリアンブル、20＋
４ビツトのデイジタルオーデイオサンプルデー
タ、および４ビツトの予備データにより、各ワー
ドは32ビツトで構成され、上記セル64個により符
号化される。次に、チヤンネル状態データ（Channel
Status Data）について説明する。上記プリアンブルの直前のビツト（各ワードの
最後のビツト）はチヤンネル状態を指示する。す
なわち、これは、ユーザによりいくつかの異なる
状態を選択すること（あるいは無指定時の特定値
に設定すること）ができ、また、デイジタル信号
伝送系がどのように使用されるかを指示すること
ができる。このチヤンネル状態データは、第３図における
１ブロツクにつき全１ワードのフオーマツトで伝
送される。すなわち、この情報は致命的に重要で
あり、もし間違つていると上記オーデイオデータ
の損失の原因ともなり得るものであり、強力なエ
ラー検出および可能な訂正が使用できるようにす
るものである。チヤンネル状態データは、時間とともに緩慢に
変化する情報を含んでいる。たとえば第３図に示
すように、１ブロツクにつき上記サンプルデータ
を含む32ビツトワードの256ワードを対応させる
場合には、上記状態データのための十分な余裕が
あり、該データは５ｍsec毎に変化する。これは
全ての応用をカバーし得るものである。また、た
とえば１ブロツクをサンプルデータの1024ワード
に対応させる場合には、上記状態データは20ｍ
sec内に得られることになり、たとえばコンピユ
ータミツクスダウンチヤンネルのスイツチングの
ような限定された応用範囲にのみ適用することが
できる。次に、チヤンネル状態データの内容の具体例に
ついて説明する。チヤンネル状態データの１ワード分は、１ブロ
ツクにつき１回の割合、すなわち第３図の例で
は、上記サンプルデータの256ワードにつき１回
の割合で出現する。このチヤンネル状態ワードの
先頭位置は、上記ブロツク同期信号によつて指示
される。ただし、第３図からも明らかなように、
シリアル伝送される32ビツトのワードの最後のビ
ツトがチヤンネル状態データビツトであるから、
ブロツク同期を示すプリアンブルの始端から32ビ
ツト目のビツトが上記チヤンネル状態ワードの最
初のビツトとなる。チヤンネル状態データの１ワ
ードは256ビツトを有し、ほぼ５ｍsec毎の割合で
新ワードに更新される。このチヤンネル状態ワー
ドの内部には、たとえば次のようなサブワード
（チヤンネル状態サブワード）のビツトシーケン
スおよび内容が考えられる。

【表】以上のチヤンネル状態サブワードの内で、FS
は、たとえばデイジタルオーデイオチヤンネルに
おいて使用れる業務用のサンプリング周波数を指
定する。XIは、上記デイジタルオーデイオ補助
サンプルデータビツトを、たとえば、音声
（voice）チヤンネル、帯域の狭いデイジタルオー
デイオチヤンネル、あるいはミツクスダウン情報
等のいずれに使用するかを指定する。また、EM
は、デイジタルオーデイオチヤンネルの周波数応
特性として、エンフアシスなし、あるいはいくつ
かのエンフアシスを選択的に用いるかを指定す
る。これらのチヤンネル状態サブワードについて、
無指定時、すなわちサブワードの全ビツトを
“０”とするときの評価（いわゆるdefault
value）としては、たとえば、 EQ＝０：イコライズ動作無し RO＝０，RD＝０，CI＝０，SI＝０：無関係
（don′t care） EP＝０：エラー防止無し XI＝０：補助サンプル不使用 WL＝０：デイジタルオーデイオサンプルデー
タを20ビツトとする。 CM＝０：チヤンネルミユーテイング無し EM＝０：エンフアシス無し FS＝０：サンプリング周波数の指定なし NC＝０：チヤンネル数の指定なしなお、上記CRC（cyclic redundancy check）
の生成するための多項式ｇ（ｘ）は、ｇ（ｘ）＝x¹⁶＋x¹²＋x⁵＋１である。上記default valueとの両立性を考慮し
て、CRのサブワードの個々のビツトは、信号伝
送に先立つて上記多項式を用いて変換しておく必
要がある。次に、このようなデイジタル信号伝送方法にお
ける受信側の回路構成の一例を第４図とともに説
明する。すなわち、第４図は、上記デイジタル信号伝送
方法のフオーマツトにより伝送されたデイジタル
信号を受信する側の回路構成の一例を示し、入力
端子１には上記フオーマツトのデイジタル信号が
供給されている。この入力デイジタル信号は、プ
リアンブル検出回路２およびFMデコーダ３に送
られる。プリアンブル検出回路２では、上記プリ
アンブルの検出が行なわれ、ワード同期かブロツ
ク同期、およびデータが有効か無効かの判別がな
される。そして、抜き出されたワード同期信号や
ブロツク同期信号は、制御回路４およびPLL回
路５にそれぞれ送られる。また、データの有効、
無効に応じてエラーポインタ信号が出力される。
PLL回路５は、マスタ発振器６からの発振出力
と、上記同期信号や上記入力デイジタル信号とを
位相比較して、入力デイジタル信号に位相ロツク
されたクロツク信号をプリアンブル検出回路２や
制御回路４に送る。制御回路４からのビツトクロ
ツク信号は、FMデコーダ３に送られ、このFM
デコーダ３は、入力デイジタル信号の上記バイフ
エーズマーク信号より各ビツトの値を復元する。
FMデコーダ３からのシリアルのビツトデータ信
号は、シリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ変換
器）７に送られており、Ｓ／Ｐ変換器７は、制御
回路４からのワード同期信号に応じて、１ワード
32ビツトの中の少なくともオーデイオサンプルデ
ータの24ビツトを並列デイジタル信号に変換す
る。この24ビツトパラレルのデータバスDBに
は、データメモリ８、エラー検出補正回路９、デ
ータラツチ１０等が接続されており、たとえばメ
モリ制御回路１１からの制御信号に応じて動作制
御され、データラツチ１０からエラー補正された
24ビツトデータが出力される。ところで、第３図
に示された１ワード32ビツトの中で、データビツ
トとして有用なものは、プリアンブルの４ビツト
を除いた残り28ビツトであり、FMデコーダ３
は、たとえば、プリアンブルの４ビツト入力時に
デコード動作を停止するように制御される。この
FMデコーダ３からシリアル出力される上記28ビ
ツトデータのうち、上記チヤンネル状態情報の１
ビツトがチヤンネル情報検出回路１２により順次
抜き出され、制御回路４からのブロツク同期信号
によりチヤンネル状態データのワードの区分が指
示されて出力される。また、上記ユーザーズビツ
トの１ビツトは、ユーザーズビツトラツチ１３に
より順次抜き出されて出力される。以上説明したようなデイジタル信号伝送方法を
用いて、たとえばモノラルオーデイオチヤンネル
を伝送する場合に、サンプリング周波数をsとす
ると、伝送レートは１秒につき32sビツトとな
る。このときのsをほぼ50kHzとすると、上記伝
送レートはほぼ1.6Mビツト／秒となる。このよ
うなデータ伝送速度においては、たとえばRS422
方式では40ｍ程度の伝送距離を保証するにすぎな
いのに比べ、本発明の方法を用いれば、安価な伝
送線を用いて、極めて容易に、非常に長距離の伝
送を達成できる。また、ステレオのデイジタルオーデイオチヤン
ネルを伝送する場合には、上記ビツトレートはほ
ぼ3.2Mビツト／秒にまで増大する。このステレ
オ伝送時には、左、右のチヤンネルが交互に伝送
され、これに伴つて共通の上記状態データや個々
のサンプルデータの情報も送られる。左チヤンネ
ルと右チヤンネルの判別は、上記各ブロツクが左
チヤンネルから始まつて次に右チヤンネルが続
く、といつた定義内容に応じて行なわれる。一般に、上述したような長い伝送距離や高速の
データ転送速度を実現しようとする際には、電気
信号線上のデータ伝送を不安定なものとするが、
本発明によれば、安価な、たとえばプラスチツク
被覆された光フアイバ等を用いて、１Km以上もの
長距離にわたり、データ伝送において極めて高い
信頼性を提示しながら、容易に実現できる。さらに、各ワードの先頭部分に配設されるプリ
アンブルを検出することにより、データの有効性
が判別できるのみならず、ワード同期信号、ブロ
ツク同期信号を取り出すことができ、高速に変化
するオーデイオサンプルデータと、緩慢に変化す
るチヤンネル状態データやユーザーズビツトデー
タとを、極めて効率良く、しかも確実に伝送で
き、受信も簡単な回路構成で行なえる。また、デ
イジタル信号波形は、直流成分を含まず、極性に
依存しない変調方式で変調されたものであるた
め、簡単な回路構成で、高信頼性のデータ伝送が
可能となることは勿論である。なお、本発明は上記実施例のみに限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例において採用されたバ
イフエーズマークの変調方式（デイジタルFM方
式）を説明するための図、第２図はプリアンブル
パターンの例を示す図、第３図はワードおよびブ
ロツクのフオーマツトを示す図、第４図は受信側
回路構成の一例を示すブロツク回路図である。１……デイジタル信号入力端子、２……プリア
ンブル検出回路、３……FMデコーダ、４……制
御回路、１２……チヤンネル状態情報検出回路、
１３……ユーザーズビツトラツチ。

Claims

【特許請求の範囲】１１ワード複数ビツトより成り、複数ワードで
１ブロツクを構成するデイジタルデータ信号をシ
リアルに伝送するデイジタル信号伝送方法におい
て、上記デイジタルデータを、各ビツトをそれぞれ
２個のセルで表し、第１のセルは常に反転で開始
され、第１のセルと第２のセルとの境界では、デ
ータビツトが“１”のとき反転あり、データビツ
トが“０”のとき反転なしとされるような変調方
式にて変調し、上記各ワード毎に一定ビツト長のプリアンブル
を設け、このプリアンブルは、上記データが有効
か無効か及びワード同期かブロツク同期かをそれ
ぞれ選択的に指示する複数のパターンのうち上記
各ワードにそれぞれ対応するものを用い、上記複数のパターンは、上記変調方式の規則に
違反するものであり、かつ、プリアンブルの始端
における少なくともセル３個分が反転なしに連続
するとともに、各セル毎の“０”と“１”の個数
が等しくなるよう選択されたものとすることを特
徴とするデイジタル信号伝送方法。