JPS5966237A - Ｐｃｍ通信方式 - 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、ディジタル信号が記録チャネルまだは伝送チ
ャネルを介して伝送され、その際ディジタル信号の各胎
がアナログ信号の１つの振幅直に対応しているＩ）　Ｃ
Ｍ通信方式に関する。

ディジタル符号化された電気旧アナログ伯号を磁気記録
したり伝送したりする際、障害信号（例えばノイズ）に
よって信号の一部に誤りが生ずることがある。この種の
誤りに対する尺度として所謂ビット誤シ率があり、こｔ
は、正しくａ生されたビットに対する障害乃至誤ったビ
ットの数の割合を表わす。実際−１−は、ビット誤シ率
の値は１０−４から１０−７の範囲に分布している。誤
り率自体が記録チャ非２１寸だは伝送チャネルの特性に
依存する一方で、再生すべき信号に及ぼすビン）ｉＤの
作用は符号形式に依存する。そこで、再生されたアナロ
グ（８号へのビット誤りの影響が出来るだけ少なくなる
ような符号が必要となる。尚この場合、視聴者の眠また
は耳がどの程度誤りを認識するかという意味での影響も
想定している。−ｆ′：ｌ〜で例えば実験からも理論上
も同様に次のことが判明している。

即ち、テレビジョン画像の印象をある一定の程度まで悪
化させるには、太きｙｘｍ幅の誤差に比べて小さな振幅
の誤差の方が、ｄ、るかに多く発生を許される。２進符
号化された信号の下位のビットにおける障害がそハ、よ
り１つ上位のビットにおける障害と同じ障害感を感じさ
せるには、そのビット誤り率を各々１０倍高くし７ても
よいことがわかった。

本発明の目的ケラ−、再生されたアナログ信号において
ビット誤りが出来るだけ認識されにくいような））　Ｃ
Ｍ通信方式を提供することにおる。

発明の効果 特許請求の範囲第１項記載の特徴を有する本発明のＰＯ
Ｍ方式は、ディジタル信号の誤シ率に比してアナログ信
号の障害が僅かに彦るという利点を有する。実施態様項
記載の構成により本発明の有利な実施例が実現される。

本発明の１３　ＣＭ通信方式はビデオ信号の記録または
伝送に特に有利であるが、別のアナログ信号、例えば音
声信号の記録・伝送にも用いることができる。

実施例の説明 第１図は本発明の実施例を示すブロック回路図であｐ、
）４子１に記録すべきビデオ信号が供給される。ビデオ
信号は一方では低域フィルり２を介してＡ　／　Ｉ）変
換器４に加えられ、他力ではクロック・同期発生器に供
給される。クロック・同期発生器では、ビデオ信号から
同期信号が分離され、この信号からＡ　／　Ｄ変換器４
用の標本化クロック信号と、別の後に詳しく説明するク
ロック信号とが導出される。Ａ　／　Ｉ）変換器のディ
ジタル出力信号は一般に多桁２進信号から成り、多桁２
進信号は例えば最低ビデ：Ａ〜レベルのときｏｏｏｏと
なり、最高ビデオレベルのとき１　］、　１１となる。

ビデオ信号の分解能を充分高めるためにだいていは８桁
ディジタル語が伝送される。標本化値を１つおきに反転
させるために、クロック・同期発生器３から標本化周波
数の２分の１の周波数をもつ信号が切捗スイッチ７に供
給される。切換スイッチ７は標本周期の間、インバータ
５を介して伝送されるディジタル信号と、バッファ６を
介して伝送されるディジタル信号とを交互に符号変換器
８に伝送する。この反転操作は、ビデオ信号においてデ
ィジタル信号中の直流成分を低減するのに役立つが、本
発明の課題解決のために必須のものではない。

符号変換器８においては、Ａ／１．）変換器４の２進符
号化出力信号、から、本郷、：明による符号ノミターン
を有するディジタル信号が作られる。　　。

第１図の回路装置の実施例においては、自明のように切
換スイッチ７はディジタル技術において一般的な論理結
合回路によ多構成した。、符号弯換器はプログラム可能
な、読出、し専用メモリ（ＦＲＯＭ）から形成するとよ
い。亭発明の８ビット符号の一例を第３図に符号、ｏタ
ーンを用、いて示しだ。しかし先ず本発明を、第２図に
示す３ビット符号を用いて説、明する。

回路９では、ディジタル信号に、クロック・、同期発生
器３でビデオ信号の同期信号から取出された１つのデ、
イジタルな同期信号が加えられる。。

次に並列直列変換器１０がディジ、タル信号を１つの直
列なディジタル信号に変換し、この信号がブロックで示
された記録装置ま、声は伝送チャネルに供給される。

第２図および第３図を用−て本発明の符号の実施例を説
明する。この形式の符号は伝送チャネルないし記録チャ
ネルの特性に適合されている？で、、チャネル符号ども
呼、ばれる。この実施例ではチャネ、化、の、基本特性
と、して、１すべでのビ。

ットに同様に障害が起こりうる。が１，１つの暉、中の
複数のビットが障害を受けることはほとん：どないとい
うことを前提としている。先ず第、２図および第３図９
詳しい説明に入る前に、２進符号のビット誤シに関して
簡単に説明する。

チャネル符号を選択する際１．その符号が誤りによって
どの程匿影響を受けるかに着目しなければならない。８
ビット２進符、号では統酊上どのビットにも（ＭＳＤで
もＬ　、Ｓ！、、Ｄでも）、誤り、、全体の１２．５％
の確率で誤シが起こシうる。しかし、障害のあるチャネ
ルを介して伝送または記録するために、データを暉シの
、影響を受けに、くい符号に変換することができる。そ
のｊｌｌＪ、ＭＳＤにおける誤シの方が下位のピッ、ト
における誤りよシもはやかに強い影響を与えるというこ
とに着目すべきである。つまｐ、誤シがすべてのピット
位置に均一に起こシうるのでなく、２進、、符号のビッ
トの位が下がるにつれ誤シの起こる頻度が高くなるよう
なチャネル符号を使用すると有利である。つまりそのよ
うなチャネル符優においては、２進−符号の下位のビッ
トに関して多くのビット誤９が生ずるようなビツト誤り
が発生し得る。

次に極めて簡単な例を用いて本発明の詳細な説明しよう
。このために第２図に各々３ビツトの異なる３つの符号
を示した。そのうちｂは、振幅段階を２進法で計数する
ことによって得られる所謂自然２進符号を示す。ａ□は
本・発明の符号を示し、Ｃはグレイ符号（交番２進符号
）の、ｅターンを示す。各々左欄に符号パターンが示さ
れている。さらに次の右側”の欄には、各々１つのビッ
トが瞑ることによシ生ずる誤差が□示されている。例え
ば自然２進符号の場合、第１ビツトにおいて１の代シに
０または０の代わシに１が伝送されると、その結果アネ
ログ信号に４′振幅段階分の誤差が生ずる。また第２ピ
ツトの誤シに対しては各々２振幅段□階分の誤差が生じ
、第３ビツトの誤υに対しては単に１振幅段階分の誤差
しか生じない。先に言及した実験によれば、振幅誤差が
２倍になると、妨害作用は１０倍強まる。すべての起こ
シうる。ピット暉シの出現頻度が一様と仮定した場合、
ｂで示す自然２進符号への障害作用について左端の計算
式が成逆立つ。

各々１振幅段階の変化を伴う・４つのビット誤シと、各
々２振幅段階の変化を伴う更に４個のビット誤シとが出
現する可能性がちシ、後者の場合、障害作用は４Ｘ１０
＝４０となる。さらに各り４振幅段階の変化を生じさせ
る４個のビット誤りが出現し得、４振幅段・階の変化は
各々１００で評価されるので、４４４という障害作用の
値が得られる。第２図ａで示す本発明の符号の実施例で
は、４振幅段階に及ぶ誤差は単に２通シの場合にしか生
じない。その代シに谷々３振幅段階分の４つの誤差が生
じ、これらは３８で評価される。障害作用の瞳は合計３
９２となシ、これは明らかに自然２進符号の場合より少
ない。比較のだめ、第２図Ｃに更に所謂ダレイ符号を示
す。この符号では第１ビツトの誤りで振幅に７段階もの
変化が生ずる場合があるので、右端の計算に示すように
、グレイ符号の総合的障害作用は著しく大きい。

本発明の方式の障害作用への効果は３ビット信号の場合
でも明らかであるが、桁の多い符号、例えばテレビ−）
ヨン技術分野でよく用いられる８ビット符号では、さら
にすぐれた効果が得られる。

第３図に示す符号パターンでは、左欄に１０進法の順序
で振幅段階が示されている。右欄にはこの振幅段階に対
応する伝送用ないし記録用のディジタル信号が示されて
いる。最も小さい振幅段階、すなわち段階Ｏは８個のＯ
で示される。振幅段階８まではディジタル信号は各々１
個の１を異なる桁に有している。振幅段階３６壕では、
１個の８桁ディジタル語の中に２個の１が存在する。振
幅段階が高まるにつれ】の数も増加する。簡単のため符
号ノ々ターンは振幅段階１２７捷でしか表わさなかった
。振幅段階１２７より上は、最終的に振幅段階２５５で
８個の１を有するディジタル信号が得られるまで０と１
の配置状態がそれまでと対称であるからである。

振幅段階Ｏに対応する符号語が１ビット誤っても、せい
ぜい８振幅段階の振幅誤差にしかならない。一般的に言
うと、ピットが１個誤ってもせいぜい、正しい振幅段階
の代わりに、隣接する符号語グループ内の１つの振幅段
階が伝送ないし再生されるという形でしか現われない。

この場合符号語グループとは、同敬の０まだｄ二ｌの数
をもつディジタル語で代表される一連の振幅段階のこと
を指す。グループは相〃に大きさが異なる。例えば１個
の１と７個の０とから成る符号のグループは８個の振幅
段階を有し、４個の１と４個のＯとから成る符号のグル
ープｕ７０個の振幅段階を有する。ただし図にはそのう
ちの３５個のみ示した。先に説明した通り、ビット誤シ
の影響を低減することができる。確かにビット誤ｐによ
シ比較的大きな振幅誤差が生ずることもあるが、自然２
進符号の場合に比べて僅かである。例えば、４個の１と
４個の０とから成る符号グループの始端部にある符号語
が、１ピツトの誤シによって、３個の１を有する符号の
グループの始端部の符号語の１つに相当する形に変化す
ることが容易に生じる。このとき生ずる振幅誤差は１２
３振幅段階になる。

そのだめに符号語をグループ内で次のように配列した。

即ち、１つのグループの一方の端部にある１つの符号語
が１ビット誤まることによって、隣接するグループの相
応の端部にある、なるべく１つの符号語に変化するよう
にした。３個の１を有するグループの最初の振幅段階３
７に対応する符号語は、０が１に誤まることによって振
幅段階９３から９７に対応する符号語に変化する。つま
り４個の１を有するグル−プの始端部１〜へ木端部の符
号語に変化する。

この観点に従って構成された第３図に示す符号では、誤
差振幅の頻度分布は第４図に示すようになる。第４図に
おいては、２進符号に対しても第３図の符号に対しても
横軸に誤差振幅、座標には振幅に対応して誤シの出現頻
度が表されている。頻度は冒頭に述べた関係に応じて評
価した。即ち、誤差の振幅値が２分の１になると、同じ
障害作用が現れるのには１０倍多く出現してよいという
関係である。

自然２進符号では、８ビット語の】つのビットが誤った
場合、単に］、　、　２　、４　、８　、　］、　６　
。

３２　、６４　、　］、　２８振幅段階の振幅誤差しか
生じない。これを第４図では垂直線で示しだ。頻度が大
きく異なるので、頻度に対しては対数目盛を選んた。た
だしこｉｔば、例えば６４振幅段階の誤差が１２８振幅
段階の誤差に比べて妨害作用がＮｏ分の１であるという
意味ではない。

第３図に示す符号での誤差の個々の出現頻度は点で表わ
されている。最大の誤差は８８振幅段階である。障害作
用で評価した全振幅誤差の積分値は、自然２進符号の場
合より小さい。ＳＮ比が５　ｄ　Ｂ改善されることが実
証された。

本発明の方式は上記の実施例に限定ヘノしるものではな
く、よシ短いまたはよシ長いビットの語にも用いること
ができる。第、１図および第３　。

図に関連して説明した莢施例では・、■１の数の増加す
るノぐターンを採用した。これは、ドイツ・連□邦共和
国特許出願第３１１３３・９′・９号明細書の発明の対
象との組合わせを示してい：る。そこでは、ビデオ信号
記録時にディジタノＪ信号のスペクトル分布を都合の良
いものにするだめに、画点が１つおきに反転される他、
１の個数がビデオ、信号振幅にほぼ正比例している。し
かし本発明は上記特許明細書の特徴を使用しないで用い
ることができる。つまシ、第１図の回路装置において反
転操作を省くことができる。。さら、にデータ語ｏｏｏ
ｏｏｏｏｏから出廃する必要もない。夕１え：ば振幅段
階ＯＫ対して任意のどのデータ語大用いてもよい。必要
なのは、このデータ語に対して、特許請求の範囲に記載
の特徴を有する変化が行なわれるということである。っ
ま多振幅段階１〜８用の符号語の、振幅段階０用の符号
語に対する関係は一般的には次のように表現することが
できる。即ち、振幅段階Ｏ用の符号語を基点にし、て、
振叫段階１〜８用の符号語では、各々別個の１つのピッ
ト位置の値が変化する。

この□変化すべき１つあピット位置に、振幅段階０’　
ｍ’　ｏ　ｎ号語−〇値０を有、す、るときは値１に変
化し、振幅段階０用の符嬉語が値１を有するときは＋ｍ
’ｏに変化する。　　　。

先の、考察では、値１が０に誤るビット誤シと、その逆
怜０から１へのビ・ットＩとの間には何う堆い力ｉない
ので、第３図の符号化パターンは全体を反転させること
ができ、その結果得られる別の、ｐ７は、、第３図の符
−ｉ　、、勺同じ障害効果をもφ。　　□ 一生された、もしくは伝送された直列ディジタル信奉は
、端子１３（第１図）から直列／並列変換器１４とクロ
ック・同期再生器１５とに供給される。直列／並列父換
器の出力信号は、符号変換器８とは逆の機能を有する符
号変換器１６に供給され、その結果冒頭に述べた形式の
２進符号化信号が符号変換器１６の出力側に生ずる。こ
の信号は回路１７　、’　１　ｓ　、１　’９でもって
標本化値ごとに再び反転さ糺、ｉれによシ、回路５，６
．７で行なわれた相応の反転が相殺されお。。。えゎＫ
え４２４合、ゆ、は、２．□ッ　　。

り・同期再生器１５の出力側の、標本化周波数の２分の
１の周波数ｆａ／２を有する信号が供給される。

Ｄ／Ａ変換器２０を用い忙アナｉグビ□デオ信号が出力
端子２１から取出ぎれる。

ブロック回路図として略示した個々の回〒は基本的に公
知の回路であるので、本発明の範囲内では詳しい説明は
省略する。

【図面の簡単な説明】

８１図は、本発明の方式によシ符号化ｉび榎号化を行う
装置のブロック回路図、第：２図は本発明の方式に用い
られる符号の一例を説明するだめの符号化ノぐターン図
、第３図は本発明の方式による８ビット位号用の符号の
実施例必符号化パターンの略図、第４図は振幅誤差の頻
就を振幅誤差の大きさの関数として示すグラフ図変換器
、′！５・・・り一ツク・同期再生器ＦＩＧ、２ −１８８− ２・　”１”＝２ ４・　１０＝　　４０ ４・　３８＝　　１５２ ２・１００．　２００ ４・　　１＝４ ４・　１０．４０ ４・１００：　４００ ７・　　１＝７ ３・　３８：１１４ １・２１０．　２１０ １・６４１．　６４１ ７３ ０００００００００　　　　　　４６　０１０００１０
’＋００’ｌＯＯ’ＩＯ’１ ９）７’　　１１００００’ｌ’１ １０１０００１１ ＦＩＧ、３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ディジタル信号が記録チャネルまたは伝送チャネル
   を介して伝送され、その際ディジタル信号の各語がアナ
   ログ信号の１つの振幅値に対応しているＰＯＭ通信方式
   においテ、１語中の１ビツトの変化によって生ずる振幅
   値の変化を、生じうるすべてのビット興化に亘ってみた
   場合に、出来るだけ僅か力障害作用しか生じないように
   、ディジタル信号の個々の語を各々異なる振幅直に対応
   づけたこと全特徴とする、Ｉ）　ＣＭ通信方式。 ２　ディジタル信号が記録チャネルまたは伝送チャネル
   を介して伝送され、その際ディジタル信号の各胎がアナ
   ログ信号Ｌ：ｒ？１２の振幅皿に対応しているｌ）　０
   ．　Ｍ通信方式べおいて、１胎中の１ビツトの変化によ
   って生ずる振１ｌＩｉ、ｌ呟の変化が、アナログ信号の
   余儀幅領域の４゜％よシ小さくなるようにディジタルレ
   イ宮セの１固々の語を菅々異なる振幅［直に対応づけた
   特許請求の範囲第１項記革のＰＯＭ通信方式。 ３　アナログ信号に対して与えられた振幅領域の一方の
   限界ｆ咋を舛点にして符号語が型感され′Ｃゝシ・２の
   符号語７は・振幅領域″竺記の一方の限界［直に対応、
   する符号語を基準にしてｎ個のビットが変化しており、
   その際前記の一方の限界値に続く振幅段階に対応するｎ
   ＝１のすべての符号語が第１のグループを形成し、ｎ　
   ７　’２の符号語が第２．のグループを形成するという
   ようにして、ｎ−符号語のリット数−１のグループまで
   ｎの数が順に増加し、すべてのビットが変化した符号語
   が振幅領域の他方の限界値を形成、している特許請求の
   範囲一］項記載のＰＣＭ通無力無方 式・　符号語グ″−ゾ内部に′！″′’ｐ・　１″′！
   グ″−ノの谷符号語が、起と、す？る１つのビット誤や
   によって、隣接するグループの、グループ内の振幅段階
   位置が本来の符号語の位１１から出来るだけ離れていな
   いね号詔に変化するように、符号語を選んだ特許請求の
   範囲第３項記載のＰＣＭ通信方式。 ５　振幅領域の一方の限界値に対応する符号語を複数の
   値Ｏから形成し、他方の限界値に対応する符号語を複数
   の値］から形成し、両限界（直の間の、値１を同数有す
   るグループは、グループごとに順次値１の個数が１個づ
   ・り増えるようにした特許請求の範囲第４項記載のｐ　
   ＯＭ通信方式。