JPS5811784B2 - デイジタル信号伝送装置の異常検出方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、パルス巾とパルス間隔が一定時間以内Ｋ な
っている複数パルスの組合せからなる変調された信号を
送受信するものであって、少なくとも回線からの信号を
受信する受信回路と、受信信号から信号のビットに同期
したクロックを再生するクロック再生回路と、受信信号
と再生されたクロックにより受信データを復調する復調
回路を有）するディジタル信号伝送装置の異常検出方式
に関するものであり、回線断等の伝送路の異常と、送受
信回路の劣化による誤動作等の異常を検出する異常検出
方式に関する。

ディジタル信号伝送装置の説明の一例として、信号を受
信し復調再生する機能と、変調し送信する機能を有する
再生中継増幅器（以下リピータと呼ぶ）を挙げ、第１図
により、リピータのブロック図と、これら複数台のリピ
ータが伝送路にて、環状に接続された伝送システムの例
を説明する。

正常時のリピータ各部の動作波形を、第２図に示す。

又、伝送路異常状態の代表例として、第１図の伝送路切
り換え用リレー５〜１２が動作する過渡時に発生する伝
送路上の無信号状態時に於けるリピータの各部動作波形
と要求される機能を説明するタイムチャートを第３図に
示す。

第１図に示すリピータ１〜４に要求される、性能、機能
として、一般の伝送装置と同じく以下のことが挙げられ
る。

（１）長距離伝送可能なこと。

（２）高速なこと。

（３）伝送路の異常及び伝送装置の異常を検出し利用者
（伝送システム）へ極力擾乱を与えないこと。

（１）項を満足させるため伝送装置間の電位差の影響を
受けない様に伝送装置相互及び伝送装置と伝送路は、一
般にトランス（磁気）や、フォトカプラ（光）等により
絶縁されている。

又、伝送路を伝送する信号はベースバンド信号伝送でな
く、変調して送信され、受信して復調する変復調技術が
使われる。

フオトカゾラなどの光による絶縁手段に依れば直流分の
伝送が可能であるが、前述の要求と別に同一の伝送路、
即ち、伝送された受信信号から、クロックを再生し、高
価な伝送路の本数を減らす為に光伝送に於てもクロック
情報を有する伝送信号に変調することが行なわれている
。

クロック情報を有する信号でかつ（２）項の高速性を満
たす為には、マンチェスタ符号２相位相変調などが利用
される。

本発明は、これら条件に於て主に要求される前述第（３
）項の異常検出方式に関するものである。

第１図に於て、リピータ１はリレー５と伝送路１０４、
及びリレー１２を介してリピータ４に接続される。

同様に、リレー１１、伝送路１０３、リレー１０を介し
てリピータ３が接続される。

更にリレー９、伝送路１０２、及びリレー８を介しリピ
ータ２へ、リレー１、伝送路１０１、及びリレー６を介
してリピータ１に接続され複数台のリピータを串し差し
状にした環状伝送路が構成される。

それぞれのリピータ１〜４はそれを環状伝送路からバイ
パスさせる為の前述のリレー５〜１２とバイパス用の伝
送路１０５〜１０８を有する。

リピータ１は受信回路１３により伝送路１０１を通して
伝送された信号を受信し、この信号パルス列からタイミ
ング抽出回路１４によりクロック情報を抽出し、クロッ
ク再生回路１６により、受信クロック１ｂを再生する。

さらに、クロック再生回路１６からデータ復調回路１７
に、タイミングが入力され、受信データ１ｃが復調され
る。

送信側は、送信クロック１ｄと、送信データ１ｅがデー
タ変調回路１８に入力され、変調された信号が送信回路
１９により、リレー５を介して伝送路１０４に送信され
る。

この正常時の動作タイムチャートを第２図に示す。

ここでは、送信データ２ａが低レベル“０”の時巾広“
１”の時巾狭信号となる送信信号２ｂのごとく変調され
る例を示す。

ここで、送信信号２ｂは図に示すＴ時間を超える定レベ
ル期間はないという規則性を有し第１図に於て検出回路
１５により受信信号のパルス中成いはパルス間隔が一定
時間幅以上であることを検知し回線断等の異常を検出す
ることができる。

受信部の動作を第２図を用いて説明する。

受信入力信号２ｃ（第１図の受信回路１３の入力に相当
）は、伝送路により図示のごとく減衰した波形となる。

これを、安定にかつ微小な入力レベルでも増巾できるこ
とが長距離伝送化の１つのポイントとなる。

受信信号２ｄ（第１図の受信回路１３の出力に相当）の
電圧レベルの変化点からタイミング情報２ｅを作り出し
、このうち、丸印を付したビットの周期に同期した情報
のみを取り出し受信クロック２ｆ（第１図のクロック再
生回路１６の出力、受信クロックｌｂ）及び倍の周波数
の受信クロック２ｇ等受信入力信号２ｃからそれと同期
したクロックを再生する。

受信信号２ｄと、受信クロック２ｆ、２ｇとから受信デ
ータ２ｈを復調する。

一般に、図示の変調符号の復調方式は、半ビット、若し
くは１ビツト遅延させながら排他的論理和をとりながら
復調するため受信データ２ｈは、受信信号２ｄから最小
ビット時間の遅れで復調できる。

この受信クロックを再生するには同調回路が使用される
が高い選択度を得る容易な手段として位相同期発振器を
用いたフェーズ・ロックド・ループ（以下ＰＬＬと略す
）が使われることは周知である。

第２図に示す状態から伝送路断の異常状態時の要求され
る動作タイムチャートを第３図に示す。

ここでは、説明の簡略化のために受信信号３ａとして全
て巾広信号にて図示する。

以降のタイムチャートについても全て同じ扱いとする。

第３図に示す正常期間３ｆの期間は受信信号３ａからタ
イミング情報３ｂを抽出し、再生受信クロック３ｃを再
生する。

この間装置が正常であることを示すＲＥＡＤＹ信号３ｄ
は高レベル状態即ちリピータの受信部生き状態を表わし
ている。

前段リピータのリレーの動作の過渡状態などにより発生
する無信号期間３ｅの間は受信信号３ａは無くなり当然
タイミング情報３ｂも無くなることから再生受信クロッ
ク３ｃは不定となる。

ＰＬＬであれば自走発振（ＦＲＥＥ、ＲＵＮ）の状態と
なる。

第３図に示す受信信号３ａのごとく、安定に定レベル状
態となるのであれば通常の変調信号の規則性からワンシ
ョット等で受信信号３ａを監視しＲＥＡＤＹ信号３ｄを
おとすことは容易である。

云いかえれば、無信号期間３ｅの状態を検知する無信号
状態検出遅れ時間３ｇを短かくし、かつ動作不定期間３
ｈの期間安定にＲＥＡＤＹ信号を不成立にし再生データ
を受けとる側に擾乱を与えないことが要求されることに
なる。

無信号期間３ｅを過ぎ正常に受信信号３ａを受信し始め
るとＰＬＬ等同調回路等の引込期間３１后ＲＥＡＤＹ信
号３ｄを成立させ正常期間３ｊに戻る。

リピータから復調データを受けとる装置は第３図に於て
ＲＥＡＤＹ信号３ｄが高レベルの期間だけ意味有データ
として受けとることになる。

一方前述の伝送装置に要求される長距離化を満足するた
めに第１図の受信回路１３として第４図に示す交流結合
された受信回路２０の様な交流増巾器を使用することが
以下の理由により必然的となってくる。

受信回路２０は入力信号４ａを増巾する前置増巾器２１
と、コンデンサ２４により接続された主増巾器２２さら
にコンデンサ２５により波形整形回路２３に入力され出
力信号４ｂを出す。

この様な交流増巾器は構成する素子のバラツキ温度ドリ
フト等の直流変化影響が交流結合することにより、最終
段のみの変動だけに少なくできることにより増巾器を大
きくし微小信号でも受信することができ長距離化を達成
できる。

反面、交流結合のため受信できる最低周波数限界があり
直流信号は受信できない。

このため、第５図に示す様に、入力信号５ａの無信号期
間５ｅの期間は直流入力となり増巾器の入出力の信号成
分がなくなることから出力信号５ｂは定レベルとならず
増巾器自身の熱雑音や増巾器の電源系の廻り込み等によ
り、自励発振をする期間５ｆとなる。

この為第１図、第３図にて説明したパルス巾時間をワン
ショットで監視する方式は使えなくなる。

この様な、交流結合増巾器に於ける無信号、又は直流入
力時の自励発振をなくすには受信回路内部の基準動作点
をズラしたりヒステリシスをつげることで実現できるが
これは、長距離を伝送し、なまった微小信号を忠実に再
生することに反し、受信波形を歪ませることになる。

即ち、増巾器の動作点を合わせ、受信感度の性能を向上
させ、直流が入力された時は、別の手段で検出すること
が必要となってくる。

無信号状態時に発生する自励発振不定状態を検出するリ
ピータの受信部のブロック図と、タイムチャートを第６
図と、第７図に示す。

第６図に於て、受信クロック６ｂを再生する手段として
ＰＬＬ２８を用いる例について限定しであるが、いわゆ
る一般の同調回路に於ても同じことが云える。

伝送路１０９を介し交流増巾する受信回路２０により受
信された信号から微分回路２６とタイミング回路２７に
より受信信号からクロック情報をとり出しＰＬＬ２８に
入力される。

ＰＬＬ２８は図示のごとく位相比較器２９の出力はコン
デンサ３１、増巾器３０で構成される積分器に入力され
その出力は電圧制御発振器３２に入力されカウンタ３３
を経て再び位相比較器２９に戻るフィードバックルーズ
を形成し、カウンタ３３の出力から復調回路３９により
受信データ６Ｃを復調する。

この時、電圧制御発振器３２の入力電圧は電圧制御発振
器３２の入力電圧対出力周波数の特性の可変範囲内で動
作しており無信号状態に於げる自励発振周波数が外れる
ことをコンパレータ３４゜３６にて基準電圧発生回路３
６，３７より電圧レベルが外れたことを検出し、ゲート
３８により論理和をとりＲＥＡＤＹ信号６ａとして出力
する。

ＰＬＬ２８として、水晶発振素子を用いることにより容
易にその選択度を高めることができ、自励発振による同
調外れを安定に検出できる。

第７図に於て、無信号期間７ｆ状態により自励発振期間
７ｈが発生するがこれにより制御信号７ｃ（第６図増巾
器３０の出力）の電圧レベルが変化することを検知しく
第７図７ｉ）ＲＥＡＤＹ信号７ｅを不成立状態にさせる
。

再度正常に受信すると制御信号７ｃは元のレベルに戻っ
たことを検知しく第７図７ｊ）ＲＥＡＤＹ信号７ｅを成
立状態にする。

同調回路の選択度を高くとる程制御信号７ｃの図示にお
ける立下り時間は長くなり、検出遅れ期間７ｇが長くな
ることになり再生受信クロック７ｄの不定期間７ｋ、受
信データγｂの自励発振、不定期間７ｈにもかかわらず
ＲＥＡＤＹ信号７ｅを成立させている期間７ｇがありこ
の期間諜まってデータを取り込むことになり伝送系の誤
動作を引きおこすことになる。

尚、第７図では無信号状態時の自励発振周波数が正常の
動作周波数より低く制御信号１ｃが下がる例について示
しであるが受信回路の特性により自励発振周波数が高く
外れる場合もあるがこの時は制御信号７ｃの電圧レベル
が正常時よりも高くなることを検出し以降の動作は同様
である。

以上の様に長距離化を要求される交流増巾器は一般に無
信号時には自励発振をするため、単に受信信号中を検出
するだけでは無信号状態を検出できない。

又、ＰＬＬの電圧制御発振器の入力電圧即ち同調回路の
動作レベルを検出すれば無信号状態を検知できるが検出
遅れ時間が大きくその間諜まったデータを取り込むこと
により伝送システムの誤動作を引きおこす危険性がある
。

本発明は以上の諸点に鑑み発明されたもので、その目的
とするところは回線の異常状態を速くかつ安定に検出し
、無信号状態にて引きおこされた復調データ再生クロッ
クの使用を禁止するようにしたこの種ディジタル伝送装
置の異常検出方式を提供するにある。

本発明の特徴とするところは受信したパルス列のパルス
巾とパルス間隔の少なくとも１つが所定値以上になった
ときこれを異常として検出する第１の検出手段とクロッ
ク再生回路の同期外れかあつたときこれを異常として検
出する第２の検出手段を有し、いずれか１つの検出手段
が異常を検出した場合、異常状態信号を出力し、この異
常状態出力信号はいったん出力されると該第１の検出手
段の出力により予め決められた時間出し続けるようにし
、且つこの時間経過後は該第１、第２の検出手段の出力
がどちらも出なくなったとき停止させるようにしている
ことである。

この場合の、「予め決められた時間とは」無信号時、第
１の検出手段が異常を検出してから第２の検出手段が異
常を検出するまでの時間より長くすることが望ましい。

本発明によれば、第１の検出手段が異常を検出した場合
は、少なくとも予め決められた時間、異常検出信号を出
し続けるようにしているので、第２の検出手段が同期は
ずれの異常を検出する前に第４の検出手段が異常を検出
しなくなる不定期間があっても不都合はなくなる。

本発明の１つの特徴は、異常状態出力信号は、異常状態
を出力して一定時間経過後は、２つの検出手段がいずれ
も異常を検出しなくなった時点で解除されるようにして
いることである。

なお、ここで異常状態出力信号とは、ＲＥＡＤＹ信号を
復調データの使用不許可側にすることを意味する。

第８図により、交流結合増巾器の入力信号が無信号状態
になった直後の動作波形を説明する。

受信入力信号８ａの無信号期間８ｄの間熱信号状態の直
後は交流増巾器内部のコンデンサの容量を充放電する期
間があるため８ｅの聞出力レベル一定期間８ｆが存在し
その後不定動作期間８ｇとなる。

即ちりトリガブルワンショットを用いた時間巾検出回路
により検出信号８ｃを得、トリガ信号８ｉによりＲＥＡ
ＤＹ信号を不許可側にすることができる。

本発明の一実施例のブロック図を第９図にそのタイムチ
ャートを第１０図に示す。

第９図に於て、伝送路１０９から受信入力信号９ａが受
信回路２０へ入力されその後微分回路２６、タイミング
抽出回路２７、ＰＬＬ２８、復調回路３９で構成される
受信部の構成は第６図と同様である。

電圧制御発振器３２の入力電圧レベルを監視することに
より設定された基準電圧発生回路３６，３７から外れた
ことを検出するコンパレータ３４，３５とそれらの出力
の論理和をとるゲート３８を有する。

この部分が同期外れを検出する部分である。

さらに受信回路２０の出力パルスの時間巾と、パルス間
隔を監視すべく微分回路２６の出力がワンショット４０
に入力される。

受信回路２０の出力パルス巾とパルス間隔のいずれか１
つが規定値以上となったことを検出した出力９ｄ異常検
出はゲート３８の出力（同期外れによる異常検出）とゲ
ート４３にて論理和をとられフリップフロップ４７をリ
セットすることによりＲＥＡＤＹ信号９ｋを不成立側と
する。

（この場合を、異常状態出力と称している。

）又、ワンショット４０の出力とゲート３８の出力はゲ
ート４１，４２を介てゲート４４に入力され、該２つの
検出手段のどちらもが検出しないことを示す信号９ｈを
作り出し、前述のゲート４３の出力后一定時間経たこと
をワンショット４６の出力とゲート４５に於て論理をと
られワンショット４６で設定した一定時間を経過后であ
れば、スリップ・フロップ４７をただちにセットしＲＥ
ＡＤＹ信号を成立側、すなわち、異常状態出力の解除を
行う。

第１０図にこれらのタイムチャートを示す。

第１０図に付した９ａ〜に迄の符号は第９図のそれらと
対応する。

受信入力信号９ａの無信号期間１０ａを受信データ９ｂ
の微分信号９ｃからそのパルス巾と間隔を監視すべくリ
トリガブルワンショット４０により検出される検出信号
９ｄを得る。

無信号期間１０ａにより一定時間受信データ９ｂは定レ
ベルであるがやがて、斜線で示す自励発振の不定期間と
なる。

そのため同期の外れを検出する９ｅ、９ｆ迄の間９ｇの
斜線で示す異常検出期間を発生してしまう。

即ちこの間受信回路の動作はできないにもかかわらず、
正常と状態表示をしてしまう危険を有する。

ところが、信号９ｇが出力されてから一定時間（９ｉに
示すＴ２の期間）異常と状態表示することにより、同期
外れを検出する迄のＴ１期間に発生する不定期間をマス
クし、状態表示９ｋを安定に出力できる。

ここで、当然ながらＴ２はＴ１よりも十分に大きく設定
されることが必要となる。

再び、受信入力信号９ａが正常に戻り同期引込を検出し
たならば状態表示信号９ｋを正常側に表示する。

尚、無信号状態検出遅れ時間１０ｂは原理的に１〜２ビ
ット時間あれば良く、又第２図で説明した様に元々復調
によるデータ遅れが１ビット時間あることからさらにデ
ータを１ビット程度遅延させれば状態表示信号９ｋにて
無信号状態により引き起こされる復調データの乱れを完
全にカバーし使用禁止とさせる制御信号とすることがで
きる。

このように本発明によれば、回線断等の異常を早急にか
つ安定に検出できるので、交流結合増巾器の基準と動作
点の直流レベルを可及的に合わせることができ微小入力
信号でも忠実に受信することができるため長距離伝送が
可能となる。

また、検出遅れ時間が短かいため無信号状態による不定
データを制御信号（ＲＥＡＤＹ信号）で完全にマスクす
ることが容易となる。

これにより伝送装置の性能を向上させさらに伝送装置を
用いたシステムに擾乱を与えないのでシステム全体の信
頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が適用される伝送装置の内部構成ブロ
ック図と複数の伝送装置に構成されるシステム例を示す
図、第２図は、第１図の正常動作時のタイムチャートを
示す図、第３図は、伝送路断等により入力信号が無信号
状態となった時の動作を説明するタイムチャート、第４
図は、交流結合受信回路のブロック図を示す図、第５図
は、交流結合受信回路の入力無信号時の特性を示すタイ
ムチャート、第６図は、無信号状態を検出する従来技術
の異常検出方式の一例を示すブロック図、第７図は、第
６図を説明する動作タイムチャート、第８図＆１、交流
結合受信回路の無信号入力時の過渡特性を説明するタイ
ムチャート、第９図は、本発明になるところの伝送装置
の異常検出方式の実施例を説明するブロック図、第１０
図は、第９図の動作説明用のタイムチャートである。 ２８・・・・・・ＰＬＬ、３４，３５・・・・・・コン
パレータ、４０・・・・・・リトリガラブルワンショッ
トマルチバイブレータ、４６・・°・・・ワンショット
マルチバイブレータ、４７・・・・・・フリップフロッ
プ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ パルス巾とパルス間隔が一定時間以内になっている
   複数パルスの組合せからなる変調された信号を送受信す
   るものであって、少なくとも回線からの信号を受信する
   受信回路と、受信信号から信号のビットに同期したクロ
   ックを再生するクロック再生回路と、該受信信号と再生
   されたクロックにより受信データを復調する復調回路を
   有するディジタル信号伝送装置において、受信したパル
   ス列のパルス巾とパルス間隔の少なくとも１つが所定値
   以上になったとき、これを異常として検出する第１の検
   出手段と、該再生回路の同期外れがあったとき、これを
   異常として検出する第２の検出手段を有し、該第１、第
   ２の検出手段のうち少なくとも１つが異常を検出した時
   には異常状態信号を出力し、この異常状態出力信号は、
   該第１検出手段の出力により予め決められた時間出し続
   けるようにし、且つこの時間経過後は該第１、第２の検
   出手段の出力がどちらも出なくなったとき停止させるよ
   うにしたことを特徴とするディジタル信号伝送装置の異
   常検出方式。