JPH05509448A - ２進信号のバンド幅の制限方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ２進信号のハント幅の制限方法および装置技術分野 本発明は、信号レベルにおいて連続した変化系列を示すディジタル信号を発生す ることによって、選択された２進信号の／＜ント幅を制限する方法に関するもの である。２つの論理状態は、それぞれ周波数ｆｌおよびＩ２を存する各パルス列 によって代表される。

背景技術 文献には、いくつかの異ったディジタル信号伝送方法か説明されている。たとえ ば種々のテキストブックには、一般にＮＲＺ方法、パイフェーズ方法、およびＤ Ｍ方法という名称て知られている方式か記載されている。たとえば米国カリフォ ルニア州、９５００８−６６０９、キャンヘルのサイロク社の１９８９年５月発 行の製品カタログｒＺ１６Ｃ３０ＣＭＯ３ＵＳＣユニバーサル　シリアル　コン トローラＪの８ペーノを参照されたい。

もっとも簡単て、かつ、もっとも一般的な方法は、ＮＲＺ方法（ノンリターンツ ーセロ）であって、論理１は高位信号によって代表され、論理上口は低位信号に よって代表される（逆の場合も同様である）。ＮＲＺ信号化方法はセロからＩ／ ＴＢヘルツまてのバント幅ををする伝送チャンネルを必要とし、ここてＴＢは秒 単位のデータビットの継続時間である。ＮＲＺ符号は大きい直流電圧成分を持っ ており、それは低位のパン１−限界か０てない場合には不適当である。ＮＲＺは 、信号レベルにおける二つの相互に連続した転換の間の、ごく微小な時間経過を も保証しない。このことは、クロック信号かデータ信号から得られないので、別 のチャンネルから伝送されなければならないことを意味する。

他の方法として、ハイフェーズ符号化方法かある。バイフェーズ符号では、各ビ ット間隔において、信号し△、ルの少なくとも１つ、しかも多くても２つの変化 が常に発生する。これにより符号化された信号からクロック信号か得られること を可能にするけれとも、伝送チャンネルのハント幅かＯ〜２／ＴＢに増加する。

バイフェーズ符号におけるもっとも重大な欠点は、その上位ハント限界かＮＲＺ 信号法の上位バンド限界の２倍である点にある。

マンチェスター符号はバイフェーズ変調の一つの変形であり、パイフェーズ−レ ベルとして知られている。ここでは論理ｌは、ｌ／２ＴＢの高位信号レベルに１ ／２ＴＢの低位信号レベルか続くものとして符号化され、また論理Ｏは、１／２ ＴＢの低位信号レベルに１／２ＴＢの高位信号レベルか続くものとして符号化さ れる。それゆえマンチェスター符号は、極性に依存している。

ＤＭ符号（遅延変調）すなわちミラー符号は、他の方法であり、これは、ハイフ ェーズ符号と同様に、変調されたデータ信号からクロック信号を再生することか 可能であるか、高位のハンド限界に関してはハイフェーズ符号の欠点を有しない 。しかしながら、ＤＭ符号によって変調されたデータ信号は、全く直流電圧成分 の無いものである。ＤＭにおいて、論理１は、もしその次（二〇か来るならばピ ント間隔の中央における信号レベルの変化として符号化され、論理０は、もしそ の次に０か来るならばヒツト間隔の終端における信号レベルの変化として符号化 される。

マンチェスター符号も、ＤＭ符号も、１または０か無限に続く場合には、変調さ れたデータ信号か、単なる１／２データヒツトの位相シフトと同じになるという 欠点を有する。これにより、同期のための問題が生じる。なぜなら、受信器（復 号器）にとっては、変調された信号を正しく復号するために位相の位置を認識す ることか必要となるためである。

発明の開示 本発明の目的は、公知の方法に関する欠点を除く方法を提供し、かつ、結果とし て得られた信号か、たとえばケーブルのようなバンド幅を制限する媒体によって 伝送されるのにいっそう適するように、ディジタル信号を変調することにある。

これは本発明にもとづいて達成でき、本発明では、変調されたディジタル信号の パルス列の周波数ｆ１、ｆ２が相互に相違し、かつ高位周波数ｆ２が、１秒当り のデータビットの数の半分（１／２７Ｂ）に等しくなる。２つのパルス位置の間 のトランジションは、結果として得られる信号の積分値（ＲＤＳ）が、４個の伝 送されたデータビットの持続時間（４ＴＢ）内で０に等しくなるように選定され る。

変調された信号は、情報を携行する一つの信号レベルから他のものへのトランジ ションまたは接続であるように微分的に変換され、実際のレベル自身ではないよ うにされる。これは、極性への依存性を包含している。

本発明の方法の特に好ましい実施態様においては、選択された２進入力付号かＮ ＲＺ信号であり、次に示す符号化表か、選択されたＮＲＺ信号を翻訳するために 使用される。

（以下余白） 符号化表 ＋＝１つまたはそれ以上の００最初の３個の０は符号語に従したかって符号化さ れ、その後、少なくとも１つのさらなる０が残る。

符号語は符号化されて２進ビツトパターンの２倍の長さを存し、各ＮＲＺ−ビッ トについて２ビツトが高度技術媒介物（Ｕｐｐｔｅｃｋｎｉｇｎｓｍｅｄｉｕｍ ｅｔ）の変調のために使用される。符号語は、論理ｌかビット間隔の後で信号レ ベルに変化を起こさせ、論理Ｏが信号レベルに変化を起させないように、記録手 段を変調させる。

符号語はまた３進法（ベース３による）として表現される。符号語がベース３で 表現される時には、対応する論法は次の通りとなる。

すなわち、符号語が記録手段を変調させて、ｌがビット間隔の中央における信号 レベルの変化を起し、２はビット間隔の後における信号レベルの変化を起し、０ は信号レベルの変化を起さないようにされる。これか符号語の定義である。これ はまた、１はビット間隔の「始まり」における信号レベルの変化を起こさせ、２ はピント間隔の［中央Ｊにおける信号レベルの変化を起させるということかてき る。ＮＲＺ−データの数字ｌおよび０の位置変化についても同様である。

上述の符号化表から、符号化された信号は、ＴＢ／２のステップ内において時間 間隔に伴う信号トランジションまたは接続を有するが、ＩＴＢより決して小さく なく、４ＴＢよりも決して大きくないことか理解されるであろう。

符号語は微分して伝送され、符号表の第２列の（Ｏｌ）のＮＲＺ信号は、先行す るビットか０である時には００１１に変調され、また先行するビットが１である 時には１１００に変調される。

結果的に得られて符号語により構成されたビットストリームにおいて、シーケン ス１０１０１（２進法）か元のＮＲＺ信号内の３つの連続する１（ＩＩＩ）に対 する唯一のものであることから、同期化か達成される。この事実は、入って来る ビットストリームの位相位置の決定のために、受信器（復号器）によって利用さ れる。

好ましい実施態様の説明 本発明による方法を添付図面を参照してさらに詳細に説明する。

図１−［Ｎ３は、ディジタル入力信号の論理１および０の、互いに相異する、考 え得る連続における信号レベルの変調を示している。

図４は具体的な符号器の構成を示しており、これによって本発明の符号化方法か 実行される。

図５は具体的な復号器の構成を示しており、これによって本発明の復号方法か実 施される。

２進入力付号Ｂは、論理１およびＯの互いに異なったシーケンスによって図中に 示されている。符号語のシーケンスＣ（ベース３によって表現されている）はこ のようなそれぞれの２進信号の間中において与えられ、このシーケンスは本発明 の方法において使用される。これらのシーケンスによって示されているのは結果 として得られたディジタル信号りてあって、このディジタル信号は、図示さね説 明された本発明の好ましい実施態様において、本発明の方法に従って、最高およ び最低の周波数がそれぞれ２／ＴＢおよび１／８ＴＢとなるような手法で変調さ れている。基準符号および大きさＴＢは、それぞれデータビットにおけるビット 間隔および持続時間を秒で意味している。図１−図３のそれぞれの一番下に示さ れたものは積分ＲＤＳ　（ディジタル和の長さ、Ｒｕｎ　Ｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｇ ｉｔａｌ　Ｓｕｍ）の値であり、それは本方法によれば４ＴＢの周期の内てＯに 等しくなる。

図１は論理１のシーケンスを含む選択された２進信号Ｂを示しており、すなわち 各ビット間隔ＴＢは論理１から成る。本発明によれば、このような論理ｌのシー ケンスは符号語Ｃによって変調され、図１およびそれに続く図において、３進法 によって表現され、ディジタル信号りになる。このようにして論理ｌは、この論 理１か他の論理ｌによって先行された場合、各ビット間隔ＴＢの中央における変 化として符号化される。これは前述の符号表におけるケースＩとして示される。

図２ａは符号表におけるケースＩＩを示し、そこにおいてはＯに１か後続する。

よってディンタル信号りは、論理Ｏか発生するビット間隔ＴＢの後の信号レベル の変化によって変調される。もし選択された２通信号Ｂが、２つの論理０に論理 Ｉか続くシーケンスを含むならば、図２ｂに示され、かつ符号表にケースＩＩＩ として表わされるように、ディジタル信号りは、２番目の論理０を含むビット間 隔ＴＢの中央における信号レベルの変化によって変調される。

図２０は、選択された２通信号が、３つの論理０に論理１か続くシーケンスを含 む場合の、考え得る符号化の可能性を示す。この場合、論理０を含む各ビット間 隔ＴＢの後に信号レベルの変化をもたらすようにディジタル信号りを変調するこ とによ−って、符号化か行われる。しかし、図２ｄに示され、かつ前述の符号表 のケースＩＶに表されるように、０を含む２番目のビット間隔ＴＢの後の信号レ ベルの変化を起させるようにディジタル信号りを変調することが、いっそう有利 であることがわかった。

これらの例において、選択された２通信号Ｂが後続する１の前に３つ以上のＯが 存在するシーケンスを含む時は、前述の符号表のケースＶにおけるディジタル信 号りは、本発明にもとづいて、２番目のビット間隔ＴＢの中央と３番目のビット 間隔ＴＢの終端との双方において、その信号レベルに変化を呈するように変調さ れる。これは図３に示されている。

本発明の方法がとのように実行されるかを説明するために、符号化装置および復 号装置を図４および図５を参照して説明する。しかしこれらの２つの装置は単に 例示のためにだけのものであり、この方法は他の装置または改良された装置によ っても同様に実施することができる。

符号器 本発明の方法が実行される符号化装置は、符号語カウンタｌと、シフトレジスタ ２と、フィードバック接続フリップフロップ３と、符号語表を形成する組合せ論 理４とを含んでいる。符号語カウンタ１は各パルスによって１つのステップをカ ウントアツプするように構成さねており、もしカウンタか３からカウントアツプ すれは′、それは１となるａＯにセットされた時だけ、それは０になることかで きる。（０セツテイング　０−ｌ−２−３−１−２−３−１−２−３−１）。入 って来るビットストリームは、Ｉ／ＴＢのレー１へて検出される。ラフｌ−レジ スタ２およびフィードバック接続フリップフロップ３は、２／ＴＢてクロック制 御される。符号語カウンタ１は、１／ＴＢのレートでクロック制御される。

符号化プロセスの初めに、シフトレジスタ２は１０１０１０１０にセットされる 。それは４つのＮＲＺ−１（ｌ　ｌ　ｌ　１）の後にセットされる状態であり、 受信器（図５の復号器）が変調された信号りの正しい位相位置を探し得るように セットされる。入って来るデータビットが論理ｌである時、符号語は符号語カウ ンタｌが指示する列へ読み込まれ、この符号語はシフトレジスタ２に挿入され、 その後に符号カウンタ１はＯにセットされる。入って来るデータビットか０て符 号語カウンタｌが数字３である時には、符号語はライン３＋に読み込まれ、この 符号語は２ステツプの変位すなわちシフトでもってシフトレジスタ２に導入され る。入って来るデータ語か０であれば、符号語カウンタｌはｌステップをカウン トアツプする。論理Ｏは各クロックサイクル内の最も重要でないビット内にクロ ックされるので、符号語Ｃにおける論理ｌ（図１−図３）だけかシフトレジスタ ２内へ書き込まれる必要かある。

フィードバック接続フリップフロップ３は、好ましくはＸ０Ｒ−ゲート６を介し てフィードバック接続される。

復号器 変調された信号りから、選択された２通信号Ｂを再生するための装置は、符号語 カウンタ１１と、シフトレジスタ１２と、２つのフリップフロップ】７、】８と 、フェイズロックドループ（ＤＰＬＬ）１６と、組合せ論理とを含んでいる。こ の組合せ論理は、符号語表１４と、比較器１３と、同期検出器１５とを形成する 。符号語カウンタ１１の構造は、符号化装置の符号器カウンタ１の構造と一致し ている。前述のフリップフロップの一つはＲＸＣフリップフロップ１７であって 、これは、同期検出器１５からの信号に応答して、再生され選択された２通信号 Ｂを得ることかできる出力フリップフロップ１８を活性化するように構成されて いる。シフトレジスタ１′　２およびＲＸＣフリップフロップ１７は、２／ＴＢ のレートでクロック制御される。符号語カウンタ１１および出力フリップフロッ プ１８は、１／ＴＢの割合でクロック制御される。

ＨＤＰＣ法（高密度パルスコード法）によって変調された信号からなる入力信号 りは、ディジタル・フェイズロックドループ（ＤＰＬＬ）２６に送られる。この ループは、入力信号りの周波数よりも数倍高い周波数（たとえば１６／ＴＢ）で 動作される。信号が検出されると、ＤＰＬＬ　１６の出力側に、入力信号りの位 相に合致したクロック信号（２／ＴＢ）か作り出される。このクロック信号２／ ＴＢは、符号化された信号りをソフトレジスタ１２にクロックするために使用さ れる。シフトレジスタ１２の最後の５つのビットか１Ｏ１０１であれば、同期検 出器１５のフリップフロップがフリップし、ＲＸＣフリップフロップ１７か活性 化されて周波数１／ＴＢのクロック信号を発生し、このクロック信号は再生され た２通信号Ｂと位相が合致する。符号語カウンタ１１によって表示された符号語 は、それぞれのＲＸＣサイクルにおいて、シフトレジスタ１２の内容と比較され る。もし符号語がシフトレジスタの内容と一致すれば、論理ｌが出力フリップフ ロップ１８内にクロックされ、符号語カウンタＩＩは０にセットされる。もしこ のような一致が無ければ、論理０が出力フリップフロップ１８にクロックされ、 シフトレジスタ１２のセツティングはより長い符号語の初めの部分一致するよう に制御され、また符号語カウンタ１１が３である時には、シフトレジスタ１２が 前述の符号表によって列（３＋）内の符号語を含むように制御される。もしエラ ーが検出されたなら、同期フリップフロップ１５はリセットされ、この復号器は 再び同期パターンをサーチする。

上に例示した符号器／復号器の実施態様は、ＮＲＺ方法にだけ適しており、そこ ではＮＲＺ符号は、ある管理プロトコルにしたがって次々と符号化される。この 管理プロトコルとしては、たとえば、復号された信号がいくつかの論理１　（同 期化のために使用されたようなもの）によって始まるとともに論理０によって終 了する時に、元の信号を復号信号から区別できるような開始および停止ビットを 備えたものがある。終端Ｏは、ＮＲＺ信号を直列に連結された複数のフリップフ ロップ（図示されていない）に通過させて遅延させることによって、除去するこ とができる。

本方法は、通信チャンネルのいっそう進歩した同期化および制御に使用すること ができる特殊な符号語によって、拡張することができる。

データパッケージの形をして、選択された内容および長さを有する２進データの ブロックを伝送するための完全な実動化は、次のように構成され、ここでは符号 語はベース３によって表現されている。

・・・・・・１１１１１１１１　プリアンプル２２０２０１１１　フレームタイ プ１の始まりまたは２２０１０２０１　フレームタイプ２の始まりまたは２２０ １０１２０　フレームタイプ３の始まりまたは２２０１００１０　フレームタイ プ４の始まりｘｘｘｘｘｘｘｘ　０−ｃｏ個のデータビット２２０１０２０２　 フレームマークの終わり０２０２００２０・・・・・・　ポストアンブルこのよ うにして、選択された２通信号Ｂは、本発明の方法による明白なバンド幅の制限 を伴って伝送することかできる。このように変調されたディジタル信号りは、真 に２進数てあって、２つのレベルのみを存する。本発明を実行するに当たり、こ こではＨＤＰＣ（高密度パルス符号）と称された、高情報密度、高パワースペク トラムおよび狭バント幅のビット符号信号か獲得される。ビット符号で変調され た信号は、直流電圧成分が含まれておらず、それ自身でクロック制圓されている 。データ通信の場合、このビット符号変調信号には自動（再）同期化と位相エラ ー検出とか含まれる。本発明の方法は、データ通信における使用と、ディジタル 情報の記憶とに良く適している。データ通信の場合はに、本方式はポイント・ツ ー・ポイント接続およびハス（マルチドロップ）接続の双方に使用することかで き、かつデータは、連続的またはブロック形感（データパッケージ）として伝達 することかできる。

図４および図５を参照して説明された図示の回路構造は、単に本発明の方法かと のように実現されるかの例を示しただけのものである。前述の符号化および復号 化の機能の双方を、一つの論理回路に集積することかできる。また本方法は、ビ ・ノド／＜ターンを翻訳するための、ステート・マシンとしての読み出しメモリ の助けの有無にかかわらず、シーケンシャル・ロジックを含む他の技術分野へ応 用できることが、当業者にとって自明である。

要　約　書 選択された２通信号のバンド幅を制限するための方法において、信号レベルにお いて連続した変化系列を示す変調ディジタル信号（Ｄ）か発生される。二つの起 こりうる論理状態（１０）か、それぞれ対称なパルス列によってそれぞれ代表さ れ、これらパルス列の周波数ｆ１、ｆ２か相互に相違する。高い方の周波数ｆ２ は、各秒の間に伝送されたデータビット数を２で割ったヘルツに等しい。

３または４個のデータピッ）・の持続時間内における結果的な信号の積分か０と なるように、二つのパルス列間の１ヘランジンヨンか構成される。符号器と復号 器との好適な実施態様においては、それぞれか符号語カウンタを含む。この符号 語カウンタは、組合せ論理回路（符号語表）とともに活性化するか、または変調 ディンタル信号をそれぞれ伝送しあるいは受け取るためのソフトレソスタによっ て活性化される。

国際調査報告 国際調査報告 、１ＩＣ“°１：　二ｍ　−二三干二１−７９釈１Ｅ−一一一」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．周波数ｆ１およびｆ２を有するそれぞれ対称なパルス列によって二つの論理 状態（１、０）がそれぞれ代表される時に、信号レベル変化のシーケンス的な列 を提供する変調ディジタル信号（Ｄ）を発生することによって、選択された２進 信号（Ｂ）のバンド幅を制限するための方法であって、周波数ｆ１、ｆ２が相互 に相違し、高い方の周波数ｆ２が各秒の間に伝送されたデータビット数を２で割 った（１／２ＴＢ）ヘルツに等しく、かつ３または４個のデータビットの持続時 間内における結果的な信号の積分が０となるように、二つのパルス列間のトラン ジションが構成されることを特徴とする、２進信号のバンド幅の制限方法。 ２．変調された信号（Ｄ）は、２つのレベルだけを有した真の２進数であること を特徴とする、請求項１記載の２進信号のバンド幅の制限方法。 ３．信号レベル中の２つの相互に連続した変化どうしの間の最長時間と最短時間 との比が、大きくても４：１であることを特徴とする、請求項１記載の２進信号 のバンド幅の制限方法。 ４．信号レベルにおける２つの相互に連続した変化どうしの間の経過時間は、デ ータビットの持続時間の１／２倍のステップにおいて、データビットの持続時間 （ＴＢ）の１から４倍であることを特徴とする、請求項１記載の２進信号のバン ド幅の制限方法。 ５．選択された２進信号（Ｂ）の論理１のシーケンスは各ビット間隔（ＴＢ）の 中央において信号レベルの変化をもたらすようにディジタル信号（Ｄ）を変調し 、かつ論理１が論理０によって先行された場合には、ビット間隔（ＴＢ）の間に おいて信号レベルに変化が無いことを特徴とする、請求項１から４までのいずれ か１項記載の２進信号のバンド幅の制限方法。 ６．選択された２進信号（Ｂ）における、論理１が後続する単一の論理０の発生 が、その論理０が含まれるビット間隔（ＴＢ）の後の信号レベルの変化をもたら すようなディジタル信号（Ｄ）の変調を生起し、また選択された２進信号（Ｂ） における、論理１が後続するシーケンス内の２つの論理０の発生が、２番目の論 理０を含むビット間隔（ＴＢ）の中央において信号レベルの変化をもたらすよう なディジタル信号（Ｄ）の変調を生起することを特徴とする、請求項１から４ま でのいずれか１項記載の２進信号のバンド幅の制限方法。 ７．選択された２進信号（Ｂ）における、論理１が後続する３つの論理０のシー ケンスが、論理０を含む各ビット間隔（ＴＢ）の後の信号レベルに変化をもたら すような、ディジタル信号（Ｄ）の変調を生起することを特徴とする、請求項１ から４までのいずれか１項記載の２進信号のバンド幅の制限方法。 ８．選択された２進信号（Ｂ）における、論理１が後続する３つの論理０のシー ケンスが、第２のビット間隔（ＴＢ）の後で信号レベルに変化をもたらすような 、ディジタル信号（Ｄ）の変調を生起することを特徴とする、請求項１から４ま でのいずれか１項記載の２進信号のバンド幅の制限方法。 ９．選択された２進信号（Ｂ）における、少なくともさらに１つの論理０に後続 される３つの論理０のシーケンスが、２番目の論理０を含むビット間隔（ＴＢ） の中央において信号レベルに変化をもたらすとともに、３番目の論理０を含むビ ット間隔（ＴＢ）の終りで信号レベルにさらなる変化をもたらすような、ディジ タル信号（Ｄ）の変調を生起し、それによって、制限された２進信号（Ｂ）内に ４個よりも少ない０が残るまでそのシーケンスが繰返されることを特徴とする、 請求項１から４までのいずれか１項記載の２進信号のバンド幅の制限方法。 １０．周波数ｆ１およびｆ２を有するそれぞれ対称なパルス列によって二つの論 理状態（１、０）がそれぞれ代表される時に、信号レベルに連続的な変化列をも たらす変調ディジタル信号（Ｄ）を発生することによって、選択された２進信号 （Ｂ）のバンド幅を制限するための符号化器であって、選択された２進信号（Ｂ ）により制御される符号語カウンタ（１）を有し、この符号カウンタは、入力信 号と一緒にシフトレジスタ（２）の内容を変更させるように構成され、このシフ トレジスタの出力はフィードバック接続フリップフロップ（３）へ接続され、こ のフリップフロップの出力からディジタル信号（Ｄ）が得られるように構成され ていることを特徴とする符号器。 １１．符号語カウンタ（１）がＯＲゲート（５）の入力に接続され、このＯＲゲ ートの他の入力に、選択された２進信号（Ｂ）が供給されるように構成され、か つこのＯＲゲートの出力かシフトレジスタ（２）のチャージ入力（ＳＥＴ）に接 続されることを特徴とする、請求項１０記載の符号器。 １２．周波数ｆ１およびｆ２を有するそれぞれ対称なパルス列によって二つの論 理状態（１、０）がそれぞれ代表される時に、信号レベルに連続的な変化列をも たらす変調ディジタル信号（Ｄ）から、選択された２進信号（Ｂ）を復号するた めの復号器であって、シフトレジスタ（１２）とクロック制御されたフェイズロ ックトループ（１６）とを有し、このフェイズロックトループの入力側に変調デ ィジタル信号（Ｄ）が供給されるとともに、その出力側は出力用フリップフロッ プ（１８）のデータ入力側とクロック入力側とにそれぞれ接続され、かつ前記シ フトレジスタは、前記選択された２進信号（Ｂ）を出力することができる前記出 力用フリップフロップヘのラインに比較器（１３）を有し、この比較器は、その 出力側が、前記出力用フリップフロップに接続されるとともに、符号語カウンタ （１１）と組合せ論理（１４）とを経て、この比較器の入力側へ戻されるべく接 続されていることを特徴とする復号器。 １３．送りレジスタ（１２）に接続された同期検出器（１５）を有し、この同期 検出器（１５）は、変調されたディジタル信号（Ｄ）があらかじめ定められた同 期パターン（２進符号の１０１０１）を含んでいる時に活性化するように構成さ れ、かつ不許可信号を検出した時にはリセットされるように構成されていること を特徴とする請求項１２記載の復号器。