JPS62615B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、一定の時間間隔で標本化して得ら
れた入力信号の振幅値（標本値）を、パルス列へ
の変調操作を行なつた形に変換するパルス変調方
式に関するものである。

従来この種のものとしては、パルスの高さ、
幅、位相、周波数、数、あるいは多進パルス符号
などで表現するものが知られている。

特に、光通信方式では光を搬送波としてその振
幅や位相に情報を乗せて、且つそれを復調する技
術が今だ確立されておらず、現在、行なわれてい
るのは光電力を変化させる強度変調に限られる。
しかし光強度変調にも直線性などに難点があるた
め、光強度変調の前段に電気領域でこれらのパル
ス変調方式が利用されている。

第１図は従来の各パルス変調を示す説明図であ
る。第１図において、ａは一定時間間隔で標本化
され波形、あるいは時間軸、振幅軸両方に量子化
された多値信号の波形を示しており、ｂはパルス
幅変調された信号波形、ｃはパルス位相変調され
た信号波形を示しており、ｄは一定時間間隔の標
本化パルス波形を示している。

第１図ｂのパルス幅変調は、第１図ａの各標本
区間での振幅レベルに対応したパルス幅になつて
いる。第１図ｃのパルス位相変調は、一定の幅の
パルスの標本区間での位相がａの振幅レベルに対
応している。

第２図は、パルス幅変調方式の構成図である。
第２図において、２１は比較器、２２はきよ歯状
波発生器であり、ａ，ｂ，ｄは第１図に示す波形
に対応していることを示している。比較器２１で
は、入力多値信号ａの振幅値と、標本間隔の周期
のきよ歯状波の振幅値とを比較し、入力値信号ａ
の振幅の方が大きい場合には出力を「オン」に
し、逆に小の場合には「オフ」となるパルス幅変
調信号ｂを発生する。きよ歯状波発生器２２は、
標本化パルス列ｄを入力として、この周期に同期
したきよ歯状波を発生するためのものである。

第３図は、従来のパルス幅変調を利用した光通
信を示すブロツク図である。以下では図について
説明する。入力アナログ信号は、低域波器３１
で必要な帯域のみが取り出され、Ａ／Ｄ変換器３
２で２進符号に変換される。ここで、Ａ／Ｄ変換
器３２は第１０図に示すように、１標本値あたり
２ビツトで４レベルにＡ／Ｄ変換するものとす
る。第１０図において、ｐは入力アナログ信号を
示し、ｑはＡ／Ｄ変換された２進符号を示してい
る。スイツチ３３はこの２進符号か、あるいは始
めから２進符号として入力される信号かを選択す
るためのものである。２進符号は、2/3値変換器
３４で２値信号から３値信号へ変換され、第２図
で示したようなパルス幅変調器３５でパルス幅変
調される。２進符号から３進符号への符号変換の
対応を第１１図に示す。第１０図ｑの２進符号が
３個のシンボル毎に区切られて第１１図に示す３
進符号に変換される。ここで、３進符号に変換す
るのはパルス幅変調が２値では効率が低下するの
で、可能な限り多値でパルス幅変調する必要があ
るためである。又、入力アナログ信号から直接パ
ルス幅変調することも可能であるが、通常のアナ
ログ信号では128〜256レベル即ち７〜８ビツトの
分解能が必要であるが、光通信の場合、パルス幅
変調の分解能は８〜16レベル程度であり、従つて
2/3値変換によつて対応している。この信号は、
光ダイオード駆動器３６で光信号に変換された
後、光フアイバ３７を通信路として伝送され、増
幅器３８で電気信号に変換された後に増幅され、
パルス幅復調器３９で元の３値信号に復調され
る。この３値信号は、3/2値変換器４０で２値信
号にさらに変換され、スイツチ４１でスイツチ３
３の選択に対応した選択がされ、Ｄ／Ａ変換器４
２でアナログ信号になり、低域波器４３で必要
な帯域が取り出され、元のアナログ信号が復元さ
れる。

以上説明したような、従来のパルス幅変調方式
は、パルスの立上り部は標本間隔に対応した一定
間隔に位置しており、パルスの立下り部のみが入
力信号の振幅に対応した情報を担つている。した
がつてこの変調方式は冗長なパルス列となつてい
るという欠点がある。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、パルスの立下り部
だけでなく、パルスの立上り部にも情報を持たす
ことで効率の良いパルス変調方式を提供すること
を目的としている。

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第４図は本発明の概念を示す概念図であり、
第５図は概念を説明するための波形図である。

第４図において、横方向にはパルス間隔を、縦
方向にはパルス幅を示し、その可能な組合せを示
している。すなわち、パルス幅のタイムスロツト
数を１からｍまで、パルス間隔のタイムスロツト
数を１からｎまでとり、パルスの幅と間隔で１組
の符号（ｉ、ｊ）構成するものである。

第５図に、符号（ｌ、ｊ）の波形を示す。

第６図は、この発明の一実施例を示す図であ
る。図において、入力アナログ信号は低域波器
３１において必要な帯域のみが取り出され、Ａ／
Ｄ変換器３２で２進符号に変換されて、スイツチ
３３でこのアナログ入力を取るか、あるいはデジ
タル入力側から直ちに２進符号を取るかを選択す
る。ここで、Ａ／Ｄ変換器３２は第３図に示すも
のと同様で、第１０図に示す通りの２進符号を導
出するものとする。２進符号は、２／（２、２）
変換器６１で２進符号から上述した（２、２）符
号に変換される。第７図に、２／（２、２）変換
器６１の変換表を示しており、図に示すように２
進符号は２ビツト単位に（２、２）符号に変換さ
れる。ここで（２、２）符号は、２進表現された
形式で、パルス間隔・幅変調器６２へ入力され、
第５図に示すような波形が出力される。ここで、
２／（２、２）変換器６１はROM（Read Only
Memory）回路を用いて構成される。即ち、第７
図に示す入力２進符号をROMのアドレスとし、
該当アドレスに対応する（２、２）符号の２進表
現されたものをデータとして記憶して置けばよ
い。

第８図に、パルス間隔・幅変調器６２の構成図
を示す。第９図は第８図を説明するための波形図
である。第９図ｐは第１０図ｐの入力アナログ信
号に対応し、第９図ｑは第１０図ｑのＡ／Ｄ変換
された２進符号に対応している。又、第９図ｒは
第７図の（２、２）符号に対応し、第９図ｓは第
７図の（２、２）符号の２進表現に対応してい
る。更に、第９図ｔ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｋは第８
図の各信号状態を示す。第８図において、２／
（２、２）変換器６１の出力はカウンタ８１，８
２のプリセツト信号となり、カウンタ８１，８２
はクロツク信号ｔが交互にふり分けされた第９図
に示すタイミング信号ｅ，ｆをプリセツトの数だ
け計数し、計数を終えると終了信号ｇ，ｈを発生
する。終了信号ｇ，ｈはRSフリツプフロツプ８
４のそれぞれリセツト端子、セツト端子に接続さ
れ、（ｉ、ｊ）符号に対応してｉ個の「オン」、ｊ
個の「オフ」を発生し、パルス間隔・幅変調信号
ｋを発生する。

符号読込制御器８３では、このパルス間隔・幅
変調信号ｋの変化点により、２／（２、２）変換
器６１へ（２、２）符号の送出を指示すると共
に、カウンタ８１，８２の読み込みを制御する。

他方、クロツク発生器８５からは、定められた
周期のクロツク信号ｔを発生し、パルス間隔・幅
変調信号ｋとその反転器８７を通つた反転信号と
によりゲート回路８６，８８でゲートをかけ、交
互にふり分けられてタイミング信号ｅ，ｆとして
カウンタ８１，８２へ供給される。

このようにパルス間隔・幅変調器６２で発生さ
れた信号は、光ダイオード駆動器３６で光信号に
変換された後、光フアイバ３７を通信路として伝
送される。

受信側においては、増幅器３８で光電変換され
増幅された後、パルス間隔・幅復調器６３で復調
され（２、２）符号となる。（２、２）／２変換
器６４で２進符号に変換され、スイツチ４１で出
力をアナログかデジタルかに選択された後に、ア
ナログの場合には、Ｄ／Ａ変換器４２でアナログ
信号にされ、低域波器４３で帯域制限されて入
力信号が復元される。ここで、パルス間隔・幅復
調器６３はパルスの立ち上りから立ち下りまでの
パルス間隔と、パルスの立ち下りから立ち上りま
でのパルス幅を計数して、第７図に示すような
（２、２）符号に復調するものである。又、（２、
２）／２変換器６４は第７図に示すように（２、
２）符号から２進符号に変換するものである。

ここで、上記の例はｍ＝２、ｎ＝２の場合であ
り、第５図に例示したパルス幅とパルス間隔との
組合せの状態数Ｋ（Ｋ＝ｍ×ｎ）はＫ＝４となつ
ている。また、入力信号の情報系列の状態数Ｌ
（ＬＫ）は第９図に示すように２進符号で２ビ
ツトを１ブロツクとしておりＬ＝４となつてい
る。

したがつて第８図のパルス間隔・幅変調器６２
は入力状態Ｌ＝４と出力状態Ｋ＝４を１対１に対
応ずけていることになる。

次に本発明の変調方式と第１図ｂに示すパルス
幅変調方式との変調効率を比較してみる。第９図
に示す場合を例にすると本発明のパルス間隔・幅
変調では、第９図ｑに示す入力信号の５標本信号
に対して第９図ｋに示すように変調され、最小パ
ルス幅および最小パルス間隔をＴ秒とすると、
14T秒に変換されたことになる。

他方、パルス幅変調では、第９図ｑが４状態の
ために１標本点当り5T秒のタイムスロツトが必
要となり、合計20T秒となる。第９図の例では
20T秒を14T秒で表現できることで20/14倍の効
率となる。一般には、ｍ＝２、ｎ＝２のパルス幅
とパルス間隔の組合せでは平均的に１標本当り
3T秒であり5/3倍の効率が期待できる。

なお、上記実施例では（ｉ、ｊ）符号において
ｉ、ｊは離散的な値をとるものとして説明した来
たが連続値をとつてもよい。

また、上記実施例ではパルスのデユーテイ比が
50％になるが、このデユーテイ比を低下させるた
めに、１タイムスロツトに相当したパルス幅毎に
１タイムスロツトより短かいパルス幅でかつ、タ
イムスロツト中の定位置に１個づつパルスを発生
きせても同様な効果が得られる。この一実施例を
第１２図に示す。第１２図ｕは第５図に示すパル
ス間隔・幅変調された信号波形を示し、第１２図
ｖ，ｗは共にパルスのデユーテイ比を25％にした
例を示している。又、第１２図ｖとｗはパルスの
位置が異なつている場合を示している。

また、上記実施例では２／（２、２）変換器６
１で入力２進符号と（ｍ、ｎ）符号がすべて可能
な状態で１対１対応するものとしたが、通信路の
特性を考慮に入れて、（ｍ、ｎ）符号中のいくつ
かは禁止するように対応させても同様な効果が得
られる。

以上のように、この発明によればパルス変調方
式には、パルスの立上り部と、パルスの立下り部
との両方に情報をもたせることで、すなわちパル
スの幅と間隔との両方に情報をもたせ、従来のよ
うにパルスの立下り部のみを入力信号の振幅に対
応させた情報をもたせた方式でないので、変調効
率の高いパルス変調方式が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の各パルス変調を示す説明図、第
２図は従来のパルス幅変調方式を示す構成図、第
３図は従来のパルス幅変調方式を利用した光通信
を示すブロツク図、第４図はこの発明の概念を示
す概念図、第５図はこの発明の概念を説明するた
めの波形図、第６図はこの発明の一実施例を示す
ブロツク図、第７図はこの発明の符号変換を示す
図、第８図はこの発明のパルス間隔・幅変調器を
示す構成図、第９図は第８図を説明するための波
形図、第１０図はＡ／Ｄ変換を示す説明図、第１
１図は２進符号と３進符号の対応を示す変換図、
第１２図は第５図に示す波形図の変形例を示す波
形図である。図において、６１は２／（２、２）
変換器、６２はパルス間隔・幅変調器、６３はパ
ルス間隔・幅復調器、６４は（２、２）／２変換
器、８１，８２はカウンタ、８４はRSフリツプ
フロツプ、８３は符号読込制御器を示す。なお、
図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力信号の情報を、変調されたパルス列に変
   換するパルス変調方式において、所定のタイムス
   ロツトを基準にして、ｉ（１≦ｉ≦ｍの整数）個
   のタイムスロツトをパルス幅とする信号を発生す
   る手段と、上記パルス幅に続きｊ（１≦ｊ≦ｎの
   整数）個のタイムスロツトをパルス間隔とする信
   号を発生する手段と、上記パルス幅とパルス間隔
   の１対の組合せ（組合せの状態数ＫはＫ＝ｍ×
   ｎ）を１ブロツクとする手段と、入力信号の情報
   系列を系列の状態数がＬ（ＬＫ）になるように
   区切りブロツク化する手段と、上記パルス幅とパ
   ルス間隔とを組合せたブロツクの一つの状態と上
   記入力信号のブロツクの一つの状態とを対応させ
   る手段とを備えたことを特徴とするパルス変調方
   式。 ２ １ブロツク中のパルス幅とパルス間隔とのタ
   イムスロツト数に対応して、入力信号の情報を検
   出する標本化間隔を不等間隔にする手段を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパ
   ルス変調方式。 ３ パルス幅の代わりに、パルス幅のあるべきタ
   イムスロツトにおいて、タイムスロツトの一定位
   置に、一定幅のパルスを挿入することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のパルス変調方式。