JPS61253957A - デジタル信号伝送装置 - 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】 〔発明の技術的分野〕 この発明は、デジタル信号伝送で、その伝送途中の外乱
によって歪んだ信号波形から高い検出車でかつ誤検出の
確率の低い信号伝送を行うことのできるデジタル信号伝
送装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

デジタル信号伝送において、伝送線路が１系統しか取る
ととができない伝送では、受信側で１ビットの伝送符号
の開始位置と終了位置を検るため忙伝送波形の特徴点を
検出して伝送波形を推測し、１ピ、トの伝送符号を１ビ
ットのデジタルデータに変換する。

〔背景技術の問題点〕

伝送線路に外乱が働くと、伝送波形が歪むためＶｃ１ビ
ットの伝送符号の開始位置と終了位置の両方またはその
どちらか一方を検出するのに時間的な誤差が大きくなり
、１ビットの伝送符号を１ビ、トのデジタルデータに変
換する場合に誤りた変換をしてしまうことがある。

外乱が大きくなるのに比例して誤ったデータに変換する
可能性が大きくなり、最終的に伝送不可能という状態に
なってしまうため、伝送線路上の外乱の侵入をできる限
り押える必要があるが、たとえば、伝送線路に無線伝送
を用いる場合などには、外乱を取り除くのには限界があ
る＠ 〔発明の目的〕 この発明は、上記従来の欠点を除去するためになされ九
もので、外乱の多い伝送線路によって歪んだ伝送波形か
らでも高い検出確率で１ビットの伝送符号を検出するこ
とができ、また低い誤変換確率で１ビツトの伝送符号を
１ビツトのデジタルデータに変換できるデジタル信号伝
送装置を提供することを目的とする・ 〔発明の概要〕 この発明のデジタル信号伝送装置は、ｌビ。

トの伝送時間より十分に小さい時間毎に伝送信号をサン
プリングし、このサンプリングに対応する波形のｎ個分
を記憶し、記憶し７ｔｎ個分のデータと予め用意しであ
る検出したい波形の特徴部分に対して相関の強１ｉＱＨ
個ｍ種類のデータを比較し、このｍ種類のデータの中の
１．ｍ類が前述の記憶したｎ個のデータと一致し九場合
に、目的とする波形の特徴部分が検出されたと判定する
ことＫよって、１ビ、トの伝送符号を１ビ、トのデジタ
ルデータに変換するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明のデジタル信号伝送装置の実施例につい
て図面に基づき説明する。第１図はその一実施例の基本
的な構成を示すブロック図であり、送信機１と受信機２
によって構成されている。

送信機ｌは送信回路３と符号発生回路４とアンテナＡＪ
Ｋより構成され、符号発生回路４の出力は送信回路３に
送出するようＫなっており、送信回路３の出力はアンテ
ナム１から電波としで放射されるようになっている。

一方、受信機２はアンテナＡノから送信された信号をア
ンテナＡ２で受信して、受信回路５に入力され、受信回
路５の出力はサンプリング回路６でサンプリングされて
、記憶回路１と符号変換回路９１Ｃ送出するようになっ
ている。

記憶回路７の出力は比較器８に送出され、比較回路８の
出力は符号変換回路９に送られるようＫなっている。符
号変換回路９の出力は信号処理回路１０ＰＣ送出するよ
うｋなっている。

次に、以上のように構成されたこの発明のデジタル信号
伝送装置の動作について説明する。

まず、送信機１における符号発生回路４は伝送データの
ビットの内容に対応した第２図によるパイフェーズ符号
に変換して送信回路ＪＫ与える。

第２図（ａ）は／４イアニーズ符号ビ、ト＠１”の場合
の表現波形を示し、ｆａ２図（ｂ）は／ぐイフェーズ符
号ピ、ト＠０”の表現波形を示している。このような／
４イフェーズ符号は送信回路ＪＫ送られた後、送信回路
３では与えられた伝送符号を変調してアンテナム１に与
え、電波として放射する。

一方、受信機２はアンテナム２で変調された伝送符号を
受信し、受信回路５に送る。受信回路５では、この伝送
符号を復調し、復調した信号はコン／４レータ（図示せ
ず）を通して２値化した伝送符号（第３図−目をサンプ
リング回路６に送る。

サンプリング回路６では、第３図（ａｌで示される伝送
符号の１ビツト伝送周期をＴとした場合に、その周期Ｔ
より十分く小さいサンプリング周期τ（第３図（ｂ））
毎にサンプリングする。とのサンプリング回路６の出力
は第３図ら）のごとくになり、この出力を記憶回路１と
符号変換回路９に送出すゐ。

この場合、１ビツト伝送周期Ｔよりも十分に小さい周期
τ１でサンプリングすると、サンプリング周期τより大
きくて周期τより小さいか等シい周期Ｔ’＊でサンプリ
ングした場合と比べて周期ｉ１でサンプリングした方が
１ビツトの伝送符号を１ビ、トのデジタルデータに変換
するときに誤った変換をする確率が低いことは統計学上
からも明らかである。

そこで、１ビツトの伝送符号を１ビツトのデジタルデー
タに変換するときの誤変換の確率を、この実施例のサン
プリング周期τの場合とサンプリンダ周期ｆ１＝＝周期
Ｔとした場合について計算してみる。

ｌピ、ト周期Ｔ　＝　３　ｍ８、サンプリング周期τに
−１８７，５μｓであるので となり、第３図（ｂ）からでもわかるように、１ビ、ト
周期Ｔの間に１６回サンプリングしている。

１ビット周期中の１６回のサンプリングの１回ごとく誤
うて検出する確率があり、たとえばその１６回のサンプ
リングについて誤検出確率をすべて同じ値Ｐとする。

この実施例では、１ビツトの伝送符号を１ビ、トのデジ
タルデータに変換するのに１６回のサンプリングの出力
のうち＠１”　ｔたは′″０”の数の多い方を１ビット
のデジタルデータとする方法を採っている。

第３図（１）は１ビツトの伝送符号を１ビツトのデジタ
ルデータに変換するときの例でありことでは＠１’　Ｏ
数が５個、＠０”ノ数１）１１６−５＝１１個であり、
＠０”の数の方が多いので、ここでの変換出力は１０”
となる、１ビツトの伝送符号を１ビツトのデジタルデー
タに変換するとき誤った変換がされるのは、第３図（１
）で言えば゛サンプリングが３回以上誤ってデータを検
出した場合であるので、そのときの１ビ、トデゾタルデ
ータへの誤変換確率Ｐ１は次のようになる。

ＰＪ−Ｐ’Ｘ（１−Ｐ）” 次に、サンプリング周期τ′１；１ピ、ト伝送周期Ｔと
した場合の１ビ、トデジタルデータへの誤変換確率Ｐ２
は１ビツト伝送周期Ｔの間に１回しかサンプリングしな
いので、１回のサンプリングの誤検出確率がその１１誤
変換確＄９２となり、 ｐｘ＝ｐ である。たとえば、サンプリングの誤検出確率Ｐが１０
％だったとすると、ＰＩ、ＰＩはそれぞれ次のような値
を取る。

ＰＪ＝０．１　Ｘ（１−０，１）” −０，０００２５４ ＰＪ＝０．１ 以上の値から見ても１ビツト伝送周期を１回しかサンプ
リングしない場合よりも、１６回のサンプリングをして
１ビットデジタルデータに変換する方が誤変換の確率は
非常に小さいことがわかる。

サンプリング回路６でサンプリングした波形は記憶回路
７でｎ個記憶される。たとえば第３図（ａｌｌで表わさ
れるサンプリング出力がｔｓの状態だったとすると、記
憶回路７は第３図８）で表わされる８個のサンプリング
データを記憶しており、記憶した８個を比較回路８に出
力している。

さらに、時間τ後に第３図（ｃ）で表わされるサンプリ
ング出力がｔ４の状態になったとすると、記憶回路７の
出力は第３図Ｃ・）の状態となる。

比較回路８は記憶回路７より与えられたｎ１個の出力と
予め用意したｎ１個ｍ１種類の比較データとを比較し、
記憶回路７の出力とｍ１種類の比較データの中の１種類
が一致したことを符号変換回路９に出力する。

この場合、予め用意する比較データの選択方法について
、この実施例で説明する。この実施例の比較回路８では
、１ピット伝送符号の位置を知る丸めに１ビ、ト伝送符
号の開始を検出している。第３図（ａ）で表わされる伝
送符号を見ると、１ビ、ト伝送符号の開始を検出するの
には、波形の立上り部分を検出すればよいことがわかる
。

しかし、サンプリング回路６の出力の＠０＃から＠ｌ”
への変化点の検出で立上り検出としたとき、たとえば、
本来の波形の立上り以外の場所でサンプリングに誤検出
があると、そこの誤検出のあった場所も１ピット伝送符
号の始まりと判定してしまうため、正しい伝送符号の変
換ができない。

そこで、前述のサンプリング回路６の誤検出による誤り
九伝送符号の変換を最小にするために、波形をｎ１回の
サンプリング出力を見て波形の立上りを検出することに
する。

たとえば、第３図（ｃ）のｔｌからｔ４までの間は１ピ
ット周期の最後の部分から次の１ビット周期の最初の部
分にかけては＠ｌ”ｔｉは１０”のどちらのパイフェー
ズ符号であっても同じ／４ターンを示し、１ビット周期
中のその他の部分には同じ／母ターンは存在しない。

サンプリングごとに波形を８個記憶している記憶回路７
の出力と波形の立上りを検出するために、第３図Ｃ・）
および第３図（ｇ）のｐ４ターンとを比較し、双方のパ
ターンが一致するかどうかを見る。

第３図（ｅ）のサンプリング回路出力とＣ３図（ｍｌの
比較回路出力の関係を見ると、サンプリング回路６の出
力で立上りがあってから、サンブリング周期τ１の３周
期後に比較回路８の出力が波形の立上りを検出している
ことがわかる。

また、第３図（ｃ）のｔｌからｔ４の間にサンプリング
回路６の誤検出がありた場合のために、第３図（ｅ）お
よび第３図（−の波形の立上り・々ターンと相関の強い
比較データを用意しておく。

ここで、予め用意する比較データの選択方法について述
べる。比較データとしての条件は次の２つである。

（１１第３図（ｓ）および第３図（Ｋ）の波形の立上り
／４ターンと相関が強いこと、具体的には波形の立上り
パターンと記憶回路７の出力が取り得るすべてのパター
ンとの相互相関値を計算してその相互相関値がある値以
上の４のであること。

（２）波形の立上り検出の時間的誤差が小さいこと。前
述の（１）の条件を満足する／母ターンでも、その−々
ターンのサンブリング周期τ１だけ後に記憶回路７の出
力が取り得る／ヤターンと第３図Ｃ・）および第３図（
ｇ）の波形の立上りパターンとの相互相関値が大きく渣
る場合は相互相関値の小さい／４’ターンを（１１で選
択した比較データからはずす。

次の第１表は前述の（１１の条件のみを満足するパター
ンをコンビ、−夕で選択し出力させたもので、たとえば
記憶回路２の出力が第３図（ｄ）の／４ターンであった
場合に、比較回路８では第１表のＤ（０）と第３図（ｃ
）の１．が比較され、第１表のＤ（７）と第３図（ｃ）
のｔ３が比較される。

〈　　第　　１　　表　〉 〔比較データの選択結果〕 基本／臂ターンＤ（０）：００００１１１１：Ｄ（７１
（１１基本／４ターンと相関が強いパターンＤ　（０）
　　　　　　　Ｄ　（７） （４）　　ＯＯＯ００１１１ １ｆ５１　００００１０１１ （８）　　ＯＯＯＯ１１１１ （９）　　ＯＯＯ１０１１１ 個Ｉ　　ＯＯＯ１１０１１ α１　０００１１１０１ α４　００１００１１１ 個ｊ　　００１０１１１１ αＩ　　０１００１１１１ 翰　１００００１１１ Ｃ１１０００１１１１ （イ）　１００１１１１１ また、次の第２表は第１表で示される／４ターンの中か
らさらに前述（２）の条件で選択した結果を出力したも
のである。この実施例では第２表で示される７種類の１
臂ターンを比較データとして使用している・ く第２表〉 〔比較データの選択結果〕 基本／４ターンＤ（０）：００００１１１１：Ｄ（７）
（２）基本／譬ターンと相関が強く、かつ検出の時間的
誤差が小さい／譬ターン Ｄ　（０）　　　　　　　Ｄ　（７３ ＋１１　００００１０１１ ｆｓ３図（ｈ）は比較回路８の出力例であり、その出力
は符号変換回路９に与えられる。この符号変換回路９は
サンプリング回路６の出力と比較回路８の出力が与えら
れ、その２つの出力より１ビツトの伝送符号を１ビツト
のデジタルデータに変換する。

１ビツトの伝送符号は比較回路８が波形の立上りを検出
した時間よりサンプリング周期τ１の３周期前からその
次に比較回路８が波形の立上りを検出した時間よりサン
プリング周期τｌの４周期前までとなり、第３図（ｈ）
の１．からｔｙ　ｔでの間となる。

符号変換回路９では、ｌピ、ト伝送符号中の全サンプリ
ング数Ｓとサンプリング出力が＠ｌ＃だりたサンプリン
グ数Ｓ１の２倍を比較して５）８ＪＸま たった場合、つまり、具体的には、サンプリング出力が
＠Ｏ”だったサンプリング数がサンプリング出力が１１
ｍだったサンプリング数より多い場合、デジタルデータ
を＠０”と判定し、Ｓ≦８１×２ の場合、つまりサンプリング出力が＠Ｏ”だったサンプ
リング数とサンプリング出力が＠１”だったサンプリン
グ数とが同じかまたはサンプリング出力が１１”だった
サンプリング数の方が多す場合、デジタルデータを＠１
”と判定する。

第３図（１）では、Ｓ冨１６．５１−５であり、Ｓ）Ｓ
　Ｉ　Ｘ　２ が成りたつので、この場合のデジタルデータは＠０“と
なる。

符号変換回路９の出力は信号処理回路１０に与えられる
。この信号処理回路１０は伝送符号から変換されたデジ
タルデータを処理して必要な情報を取り出す。

第４図はこの発明のデジタル信号伝送装置の他の実施例
のブロック図である。この第４図の実施例において、第
１図と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し
、第１図とは異なる部分を重点的に述べることにする。

この第４図において、送信機１およびアンテナＡ１は第
１図と全く同様であり、またアンテナＡ２および受信機
２のブロック的構成は第１図と同様であるが、受信機２
の動作は比較回路８と符号変換回路９ｔ−除いて原理的
には同じである。受信機２は受信された伝送信号を復調
し、復調した伝送符号を時間τ３毎にサンプリングし、
サンプリングした波形を３１個記憶し、記憶したｎ１個
の波形のサングリングデータト予め用意したデータとを
比較し、その出力を信号処理して得られた情報を表示出
力するものである・ すなわち、受信回路５は第１図の受信回路５と同じであ
り、受信した受信信号を復調し、第５図Ｃ−で示される
ような受信符号としてサンプリング回路６に与える。

サンプリング回路６は第１図のサンプリング回路６が時
間τ１毎にサンプリングしていたのに代って、時間τ３
毎にサンプリングするものであり、時間τ１が１８７．
４μｓに対して時間τ雪は２５０μｓであり、サンプリ
ング回路６では１ピ、ト周期Ｔの間に１２回サンプリン
グするものである。サンプリング回路６の出力は記憶回
路７に与えられる。第５図（ａ）にサンプリング回路６
の出力例を示す。

記憶回路７はサンプリングに対応する波形のｎ１個を記
憶する回路であり、第１図の記憶回路２が波形のｎ１個
を記憶するのに対して波形のｎ１個を記憶することを除
すて、原理は第１図の記憶回路２と同じである。ｎｌは
８個、ｎｌは１２個となっている。記憶回路７のｎ１個
の出力は比較回路８に与えられる。

比較回路８は記憶回路２より与えられたｎ１個の出力と
予め用意した３１個ｍ２種類の比較データとを比較し、
記憶回路８の出力とｍ３種類の比較データの中の１種類
が一致したことを符号変換回路９に出力する。

第１図の比較回路８では、波形の立上りを検出したが、
ｆｘ４図の比較回路８では第２図で示されるパイフェー
ズ符号を検出する。検出したい一臂イフェーズ符号は第
２図で示されるように、２種類あるため比較回路８で２
種類のパイフェーズ符号のうちどちらを検出したかわか
るようにする必要がある。

そこで、比較回路５に予め用意する比較データは、２種
類のパイフェーズ符号のそれぞれから選択したものを用
意する。具体的には、第１図の比較回路８で用意した比
較データを選択したのと同じ方法を用いて、第５図ａ）
と第５図（ｊ）の−ヤターンにそれぞれ相関が強く、か
つ検出の時間的誤差が小さいノ母ターンを選択する。

次の第３表は第５図（ｆ）を基本／ヤターンとして相関
値の高いものを選択したものであり、第４表は第３表で
選択されたものの中からさらに検出の時間的誤差が小さ
いものを選択したものである。

〈第３表〉 〔比較データの選択結果〕 基本／母ターンＤ（０）：１１１１００００００００：
Ｄαη（１１基本／々ターンと相関が強い／４ターンＤ
　（０）　　　　　　　　　　　　Ｄαη＋３１　１０
１１００００００００ ＋５）　　１１１１００００００００ ＋８）　　１１１１１０００００００ ＜８４表〉 〔比較データの選択結果〕 基本Ａｆｉ−ｙＤ（０）：１１１１００００００００：
ＤＯＪ（２）基本／４ターンと相関が強く、かつ検出の
時間的誤差が小さい／４ターン Ｄ　ｒＯ）　　　　　　　　　　　Ｄａ力＋３１　１１
０１００００００００ ＋５１　１１１１００１０００００ また、次の第５表は第５図（ｊ）を基本Ｉ臂ターンとし
て相関値の高いものを選択したものであり、第６表は第
５表で選択したものの中からさらに検出の時間的誤差が
小さいものを選択したものである。

〈第５表〉 〔比較データの選択結果〕 基本／４ターｙＤ（０）：１１１１１１１１００００：
Ｄα壇（１１基本／ｌターンと相関が強い／譬ターンＤ
　（０）　　　　　　　　　　　ｏαυ＋２）　　０１
１１１１１１１０００ 〈第６表〉 〔比較データの選択結果〕 基本−々ターンＤ（０）：１１１１１１１１００００：
Ｄαη（２）基本ａ４ターンと相関が強く、かつ検出の
時間的誤差が小さｂノ４ターン Ｄ　（０）　　　　　　　　　　　Ｄαカ（２＋　　１
０１１１１１１００００ １５＋　　１１１１１１１１００１０ 比較回路８の比較データは第４表と第６表に上げられる
ものであり、記憶回路７の出方と比較データの中の１種
類が一致した場合、一致した比較データが第４表に属す
るのか、第６表に属するのか、と論う出力を符号変換°
回路９に与える。

符号変換回路９は比較回路８の出力から１ビ、トの伝送
符号を１ビ、トのデジタルデータに変換する回路である
。記憶回路７の出力と一致した比較データが第４表に属
するときには、デジタルデータを＠０＃と判定し、第６
表に属するときには、デジタルデータを″１”と判定す
る。

符号変換回路９の出力は信号処理回路１０に与えられる
。信号処理回路１０は伝送符号から変換されたデジタル
データを処理して必要な情報を取り出す。

上記第１図の実施例の説明における送信回路３、受信回
路５および第４図の実施例における受信回路５におｈて
、デジタル信号の伝送がその信頼性を向上させるために
、いかなる変調方式または伝送のためのいかなる媒体を
用りようとも、この発明は実現できる。

また、両実施例の符号発生回路４、符号変換回路９、信
号処理回路１０において、いかなる伝送符号′またはい
かなる伝送符号の組み合わせを用いようとも、この発明
は実現できる・さらに、両実施例の比較回路８における
比較データを変更することにより、前述の２つの実施例
で用いた立上りのタイミング検出および／４イフェーズ
符号検出以外のたとえば立下り、正／ヤルス、負／ダル
スなどの波形のタイミング検出も可能であり、その応用
範囲は広い。

この発明は一般的にデジタル信号を伝送しようとする手
段を必要とするものに対して広く応用できる・ 〔発明の効果〕 以上のように、この発明のデジタル信号伝送装置によれ
ば、外乱の存在する伝送線路を用いるデジタル信号伝送
において、受イδ信号を１ビ、ト伝送周期より短込サン
プリング周期でサンプリングを行い、サンプリングに対
応する波形の３個分を記憶し、記憶したｈ個分のデータ
と予め用意した比較データと比較することによりタイミ
ング検出を行うようにしているので、外乱により伝送信
号が歪んでいたとしても、低いタイミング検出の時間的
誤差で検出でき、かつ１ピット伝送符号を低り誤変換確
率で１ビットのデジタルデータに変換できる。

ｉＩ九、比較データと符号変換回路を変更することによ
り単純な伝送符号から複雑な伝送符号まで対応すること
ができる。

さらに、同じ波形をタイミング検出するのであっても、
使用する伝送線路に合ったタイミング検出を比較データ
の変更のみで可能となり、広い範囲でデジタル信号伝送
に応用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のデジタル信号伝送装置の一実施例の
基本的な構成を示すグロ、り図、第２図は同上デジタル
信号伝送装置に適用される１ビツトの伝送符号であるパ
イフェーズ符号のタイミング図、第３図は同上デジタル
信号伝送装置の動作を説明するための図、第４図はこの
発明のデジタル信号伝送装置の他の実施例の基本的な構
成を示すブロック図、第５図は第４図のデジタル信号伝
送装置の動作を説明するための図である。 １・・・送信機、２・・・受信機、３・・・送信回路、
４・・・符号発生回路、５・・・受信回路、６・・・サ
ンプリング回路、１・・・記憶回路、８・・・比較回路
、９・・・符号変換回路、１０・・・信号処理回路。 フ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. デジタル信号の伝送で１ビットが所定の時間で伝送され
   るときこの所定の時間よりは小さな時間で伝送信号の１
   ビットの波形に対してＫ回サンプリングするサンプリン
   グ手段と、このサンプリング手段によって得られた波形
   のうち連続したｎ個の波形を記憶する記憶手段と、この
   記憶手段によって記憶されたｎ個の波形のデータと予め
   用意したｎ個ｍ種類のデータのうちどれか１種類と一致
   しているかを比較する比較手段と、上記サンプリング手
   段の出力と上記比較手段の出力とより１ビットの伝送符
   号を１ビットのデジタルデータに変換する符号変換手段
   と、この符号変換手段で変換されたデジタルデータを処
   理して必要な情報を取り出す手段とを具備するデジタル
   信号伝送装置。