JPS58148551A - デイジタル信号伝送方法 - 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】 本発明は、１〜４チャンネル程度の少数のチャンネルの
ディジタルオーディオ信号等をシリアルに、一対の信号
伝送線、又は光ファイバ等を介して伝送するディジタル
信号伝送方法に関する。

近年において、オーディオ信号や人声信号等のアナログ
信号を、たとえばＰ　ＣＭ　（Ｐｕ１ｓｅ　ＣｏｄｅＭ
ｏｄｕｌａｔｉｏｎ　）方式によりディジタル化して、
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って
いる。このようなディジタルオーディオ信号等は、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
数ビットのテ゛イジタルオーディ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、このディジタルオーディオサ
ンプルデータの他に、必要に応じてエラー防止テータや
、ユーザ定義可能なアルファニューメリックデータや、
後述する種々の情報を含んだチャンネル状態情報や、上
記サンプルデータの信頼性を示す情報や等が考えられ、
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ィジタ
ルオーディオチャ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ィ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（ｐｏｌａｒｉｔ
ｙ−ｆｒｅｅ）ようにすることが必−要とされ、これは
、たとえばツィステッドペア等の一対の（２本の）伝送
線の一方と他方とが入れ違っ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、
ハードウェア化が単純・容易であることか必要である。

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ックの同期信
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ィジタル信号伝送方法
の提供を目的としている。

すなわち、本発明に係るディジタル信号伝送方法の特徴
は、１ワード複数ヒツトより成り、複数ワードで１ブロ
ンクを構成するディジタルデータ信号をシリアルに伝送
する方法において、上記ティジタルデータを、直流成分
を含ます、がっ、極性に依存しない電気信号波形を得る
ようなディジタル変調方式にて変調し、上記各ワード毎
に一定ビット長ノフリアンプルを設け、このプリアンプ
ルとして、上記データが有効が無効が、および、ワード
同期かブロック同期かをそれぞれ選択的に指示する少な
くとも４種類のパターンのうちの上記各ワードにそれぞ
れ対応するものを用いることである。

以下、本発明に係るディ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’（Ｊ）　Ｃ−ｆｒｅｅ）
　、かつ、極性に依存しない（ｐｏｌａｒｉ　ｔｙ−ｆ
ｒｅｅ）信号波形が得られるようなデ・イジタル変調方
式として、本実施例ではパイフェイズマーク（Ｂｉ’ｐ
ｈａｓｅ−Ｍａｒｋ）方式を用いている。このパイフェ
イズマーク方式は、ディジタル変調方式とも称され、デ
ィジ列ル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、データの各ビットはそれぞれ２個のバイナリ
セルとして表わされ、データの１ヒントに対応する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Ｏ′への反転（ｔｒａｎｓ山ｏ
ｎ）で開始される。そして、データビットが°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（データビットが°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、ピント同期の検出および
維持か極めて容易となる。さらに、このパイフェーズマ
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。したがって、このセル２
個分よりも長い反転の間隔を示す波形は、パイフェーズ
マーク方式の規則を破るものであり、したがって、同期
の目的に使用することができる。

ところで、本発明のディジタル信号伝送方法は、シリア
ル伝送、すなわち、各ワードの全てのヒントを１ピント
ずつ同一ワイヤを介して伝送するものである。したがっ
て、各ワードの始端は絶対の信頼性をもって指示されな
ければならない。さらに、連続して伝送されるワード列
をブロックに分割することによって、上記ティジタルサ
ンプルデータよりも緩慢に変化するような清報を伝送す
ることが可能となり、この場合にはブロックを指示する
ための他の高信頼性の指示部が要求される。

次に、各ティジタルオーディ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
ない誤りによっ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、ワード同期かブロック同期か、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
プリアンプルと称する。これらのプリアンプルのうち、
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、データ有効でブロッ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
アンプルが表われ、データ無効でブロック同期を示すプ
リアンプルは極めてまれである。

上記バイフェーズマークデータの内から確実に検出され
るために、上記プリアンプルはパイフェーズマークの規
則を破ることが必要とされる。たたし、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個のプリアンプルは、次の条件の下に選択されて
いる。すなわち、まず、プリアンプルの始端は上記反転
（ｔｒａｎｓ山ｏｎ）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、プリアンプルの長さは上記セルの８個分（４ヒツ
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プルの
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、プリアンプルの直前のセル（パイフェーズマーク
符号化データに属するセル）が°０°の場合には、上記
４個のプリアンプルは次に示すセルシーケンスのようｌ
こ選択され、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　：　１１１０１０００データ
有効、ブロック同期：　１１１０００１０データ無効、
ワード同期　：　１１１００００１テータ無効、ブロッ
ク同期：　１１１１００００次に、プリアンプル直前の
セルが′１°の場合には、４個のプリアンプルは各バイ
ナリセルを逆さしたものとして表わされる。

データ有効、ワード同期：　０００１０１１１データ有
効、ブロック同期：　０００１１１０１データ無効、ワ
ード同期：　０００１１１１０データ無効、ブロック同
期：　００００１１１１これらのプリアンプルパターン
の割り付けは、より頻繁に表われるプリアンプルはどＤ
ＳＶ（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ェーズマ
ークの規則違反の数に応じて、行なっている。個々のプ
リアンプル間のハミング距離は常に２である。各プリア
ンプルおよび全ての予想し得る（１セルシフ１−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、したがって高信頼性の同
期をとることができる。

ワード同期信号は、上記８個の可能なプリアップルのう
ちのいずれかが検出されることによって抜き出される。

これにより、ディ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。

プロ７り同期信号は、上記４個の可能なブロック同期を
示すプリアンプルを検出することによって抜き出される
。データの有効性も同様に検出される。

次に、ワードフォーマット、ブロックフォーマットにつ
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、ｌワードは３２ビツトで構成され
、各ワードは４ヒツト（８セルに等価）の長さのプリア
ンプルより始まる。次に、ティジタルオーディオサンプ
ルテークが続き、このサンプルデータは２０ヒント、又
は補助データが追加された２４ヒ／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ットをＭ　Ｓ　Ｂ　（Ｍｏ５ｔ　Ｓ
　１ｇｎ１ｆｉｃａｎｔＢｉｔ　）としている。このテ
ィジタルオーティ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２４ヒノトサ／プルテータの内の
最後の４ヒ／ト（これをティジタルオーディオ補助サン
プルデータという）は、サンプルデータのＬ　３Ｂ（Ｌ
ｅａｓｔ　５１ｇｎ１ｆｉｃａｎｔ　Ｂｉ　ｔ　）等さ
してではなく、次のように用いることができる。たとえ
ば、付加的な音声チャンネルとして、又は、付加的に、
ステレオディジタルオーディオチャン□ネルに追加され
る帯域制限されたディジタルオーディオチャンネルとし
て、又は、コンピュータミックスダウンデータのような
別データのデータチャンネルとして用いることができる
。

このような４ピツ、トのディジタルオーディオ補助サン
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ピントは、たとえば、２ビツトをエラー
防止データ用に、ｌビントラユーザ用に、残り１ビツト
を後述するチャ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
送中におけるディジタルオーディ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ピント（ユーザーズビ
２ト）は、ユーザが任意に定義し得るアルファニューメ
リンクデータ用チャンネルとして用いられ、たとえば、
はぼ６にビット／秒の８っのチャンネルが得られる。

以上のように、４ピントのプリアンプル、２゜十４ヒツ
トのディジタルオーディオサンプルデータ、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、チャンネル状態データ（Ｃｈａｎｎｅｌ　５ｔａ
ｔｕｓＤａｔａ　）について説明する。

上記プリアンプルの直前のビット（各ワードの最後のピ
ント）はチャ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、ディ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。

このチャ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ワードのフォーマノトチ伝送される。すな
わち、この情報は致命的に重要であり、もし間違ってい
ると上記オーディ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。

チャ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、ｌブ
ロックにつき上記サンプルブータラ含む３２ビ７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５ｍｍｃ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１０２
４ワードに対応させる場合には、上記状態データは２ｏ
ｒｒＬＩＩｅｃ内に得られることになり、たとえばコン
ピュータミックスダウンチャンネルのスイッチングのよ
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、チャンネル状態データの内容の具体例について説
明する。

チャンネル状態データの１ワ一ド分は、１ブロンクにつ
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
のチャンネル状態ワードの先頭位置は、上記ブロック同
期信号によって指示される。たた′シ、第３図からも明
らかなように、シリアル伝送される３２ピントのワード
の最後のヒツトがチャンネル状態データヒントであるか
ら、ブロック同期を示すプリアンプルの始端カラ３２ビ
ツト目のヒントが上記チャンネル状態ワードの最初のビ
ットとなる。チャンネル状態データの１ワードは２５６
ヒントを有し、はぼ５ｍ５ｅｃ毎の割合で新ワードに更
新される。このチャ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（チャンネル状態サブワード
）のヒントシーケンスおよび内容が考えられる。

ｍ−（未定義）１２０ ＥＱ　　　イコライザ情報　　　　　　　　３２ＲＯチ
ャンネル径路：始点　　　　　１６ＲＤ　　　チャンネ
ル径路：終点　　　　　１６ＣＩ　　　チャンネル識別
　　　　　　　　　８ＳＩ　　　ソース機器識別　　　
　　　　　８ＥＰ　　　ディジタルオーディオサン プルのエラー防止　　　　　　　８ ＸＩ　　　補助サンプル用途識別　　　　　８ＷＬ　　
　ディジタルオーディオサン プルワード長　　　　　　　　　　４ ＣＭ　　　チャンネルミューティング 情報　　　　　　　　　　　　　４ ＥＭ　　　エンファシスのタイプ　　　　　４ＦＳ　　
　ディジタルオーディオサン プルのサンプリング周波数　　　４ ＮＣチャンネル数、およびチャ ンネル群の表題　　　　　　　　８ ＣＲＣＲ，Ｃ（誤り検出ワード）１６ 以上のチャンネル状態サブワードの内で、ＦＳは、たと
えばディジタルオーディオチャンネルにおいて使用され
る業務用のサンプリング周波数を指定する。ＸＩは、上
記ディジタルオーディオ補助サンプルデータビットを、
たとえば、音声（ｖｏｉｃｅ　）　チャンネル、帯域の
狭いディジタルオーティｔ−ｆ−ヤンネル、あるいはミ
ッ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、ディジタルオーディオチャンネルの周波
数化特性として、エンファシスなし、あるいはいくつか
のエンファシスを選択的に用いるかを指定する。

これらのチャ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ピントを°０゜とするときの
評価（いわゆるｄｅｆａｕｌｔ　ｖａｌｕｅ　）として
は、たとえば、 ＥＱ＝Ｏ：イコライズ動作無し ａｏ＝＝ｏ　、　ＲＤ＝Ｏ、ＣＩ＝Ｏ、Ｓ　Ｉ＝０：無
関係（ｄｏｎｔ　ｃａｒｅ　） ＥＰ＝Ｑ　：エラー防止熱し ＸＩ＝Ｏ：補助サンプル不使用 ｗＬ＝０：ディジタルオーディオサンプルテータを２０
ヒツトとする。

ＣＭ＝０：チャンネルミューティング無しＥＭ＝０：エ
ンファシス無し ＦＳ＝ｏ：サンプリング周波数の指定なしＮＣ＝Ｑ　：
チャンネル数の指定なし なお、上記ＣＲＣ（ｃｙｄｉｃ　ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ
　ｃｈｅｃｋ　）の生成するための多項式９　（ｘ）は
、？　（、ｒ）　＝　ｘ１６＋／＋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ットは、信号伝送に先立っ
て上記多項式を用いて変換しておく必要がある。

次に、このようなディ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、上記ディジタル信号伝送方法のフ
ォーマットにより伝送されたディジタル信号を受信する
側の回路構成の一例を示し、入力抱子１には上記フォー
マットのディジタル信号が供給されている。この入力デ
ィジタル信号は、プリアンプル検出回路２およびＦＭデ
コーダ３に送られる。プリアンプル検出回路２では、上
記プリアンプルの検出が行なわれ、ワード同期かブロッ
ク同期か、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ック同
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、マスク発振器６からの発振出力と、上
記同期信号や上記入力ディジクル信号とを位相比較して
、入力ディジタル信号に位相ロックされたクロック信号
をプリアンプル検出回路２や制御回路４に送る。制御回
路４からのヒツトクロック信号は、Ｆ＆デコーダ３に送
られ、このＦＭデコーダ３は、入力ディジタル信号の上
記パイフェーズマーク信号より各ビットの値を復元する
。

ＦＭデコーダ３からのシリアルのピントデータ信号は、
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、ｌワード３２ピントの中の少なくとも
オーディオサンプルデータの２４ピントを並列ディジタ
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、テークラッチ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、データラッチ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（ど示された１ワード３２ピントの中で、
データヒツトとして有用なものは、プリアンプルの４ビ
ツトを除いた残り２８ピントであり、ＦＭデコーダ３は
、たとえば、プリアンプルの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
からのシリアル出力される上記２８ビツトデータのうち
、上記チャンネル状態情報の１ビツトがチャンネル情報
検出回路１２により順次抜き出され、制御回路４からの
ブロック同期信号によりチャ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
ビットの１ビツトは、ユーザーズビートラッチ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ィジタル信号伝送方法ｉ用
いて、たとえばモノラルオーディオチャンオ、ルを伝送
する場合に、サンプリング周波数をｆｓ　とすると、伝
送レートは１秒につき３２ｆｓ　　ビットとなる。この
ときのｆｓをほぼ５０ｋＨｚとすると、上記伝送レート
はほぼ１．６Ｍビット／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Ｒ８４
２２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、ステレオのディジタルオーディオチャンネルを伝
送する場合には、上記ビットレートはほぼ３．２Ｍビッ
ト／秒にまで増大する。このステレオ伝送時には、左、
右のチャンネルが交互に伝送され、これに伴って共通の
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。左チャンネルと右チャンネルの判別は、上記各ブロ
ックが左チャンネルから始まって次に右チャンネルが続
く、といっ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、たとえばプラスチック被覆された光ファイバ等を用
いて、ＩＫ−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プル
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、ブロック同期信号を取り
出すことができ、高速に変化するオーディオサンプルデ
ータと、緩慢に変化するチャンネル状態データやユーザ
ーズビットデー。

夕とを、極めて効率良く、シかも確実に伝送でき、受信
も簡単な回路構成で回なえる。また、ディジタル信号波
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ェー
ズマークの変調方式（ディジタルＦＭ方式）を説明する
ための図、第２図はプリアンプルパターンの例を示す図
、第３図はワードおよびブロックのフォーマットを示す
図、第４図は受信側回路構成の一例を示すブロック回路
図である。 １・・・・・・・・・テイジタル信号入力端子２・・・
・・・・・・プリアンプル検出回路３・・・・・・・・
・Ｆ　Ｍ　テＤ　−９”４・・・・・・・・・制御回路 １２・・・・・・チャンネル状態情報検出回路１３・・
・・・・ユーザーズビソトランチ特許出願人　ソニー株
式会社 ヴイリ・ンユトウーダー 代理人　弁理士　小　池　　　晃 同　　　　１）　村　　榮　　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ワード複数ビツトより成り、複数ワードで１ブロツク
   を構成するディジタルデータ信号をシリアルに伝送する
   方法において、上記ディジタルテータを、直流成分を含
   まず、かつ、極性に依存しない電気信号波形を得るよう
   なディジタル変調方式にて変調し、上記各ワード毎に一
   定ビ７ト長のプリアンプルを設け、このプリアンプルと
   して、上記データが有効か無効か、および、ワード同期
   かブロック同期かをそれぞれ選択的に指示する少なくと
   も４種類のパターンのうちの上記各ワードにそれぞれ対
   応するものを用いることを特徴とするディジタル信号伝
   送方法。