(57)【要約】【課題】ＰＬＬが不要で起動時間が短いＭＳＫ変調回路１０＋２０を実現する。【解決手段】データ入力クロックＣＬＫ−ＤＡＴＡＩＮに同期させて二つの送信信号ｆ０，ｆ１を矩形波信号で生成する矩形波生成回路１１と、現状態と送信データＤＡＴＡ−ＩＮとから次に遷移する状態を決定する状態決定回路１３と、その状態と送信データＤＡＴＡ−ＩＮとに応じて送信信号ｆ０，ｆ０￣，ｆ１，ｆ１￣一つを選択して出力する波形選択回路１４とを備え、伝送速度Ｄと送信信号ｆ０，ｆ１の送信周波数ｆＨ，ｆＬと正整数ｎとについて、第１態様の周波数選定条件である式［ｆＨ／Ｄ＝ｎ＋０．５０］と式［ｆＬ／Ｄ＝ｎ］との全成立か、第２態様の周波数選定条件である式［ｆＨ／Ｄ＝ｎ］と式［ｆＬ／Ｄ＝ｎ−０．５０］との全成立か、何れかが満足される。【選択図】        図１
2014168201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二値データ列からなる送信データを入力するタイミングを定めるデータ入力クロックに同期させて周波数の異なる二つの送信信号を矩形波信号で生成する矩形波生成回路と、現状態と前記送信データの入力値とから次に遷移する状態を決定する状態決定回路と、前記状態決定回路の状態と前記送信データの入力値とに応じて前記の二つの送信信号とその反転信号との四つの信号から何れか一つを選択して出力する波形選択回路とを備えたＭＳＫ変調回路であって、前記データ入力クロックの周波数に対応した伝送速度をＤとし、前記送信信号のうち低い方の送信周波数をｆＬとし、前記送信信号のうち高い方の送信周波数をｆＨとし、正の整数の何れか一つをｎとしたときに、式［ｆＨ／Ｄ＝ｎ＋０．５０］と式［ｆＬ／Ｄ＝ｎ］とが総て成立する第１態様の周波数選定条件か、式［ｆＨ／Ｄ＝ｎ］と式［ｆＬ／Ｄ＝ｎ−０．５０］とが総て成立する第２態様の周波数選定条件か、何れかの周波数選定条件が満たされていることを特徴とするＭＳＫ変調回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、デジタル変調の一種のＦＳＫ（frequency shift keying）変調に更に位相連続等の条件も課したＭＳＫ（minimum shift keying）変調を行うＭＳＫ変調回路に関し、詳しくは、高速起動が可能で鉄道信号設備のＡＴＳ−Ｐシステムの無電源地上子にも使用しうるＭＳＫ変調回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＳＫ変調回路の実現手段としては直交振幅変調によるものが一般に知られている。図４は、そのようなＭＳＫ変調回路の具体例を示しており、（ａ）がブロック構成図、（ｂ）が信号波形例のタイムチャートである。
その内容は公知なので、ここでは詳細な説明は割愛するが、図示したＭＳＫ変調回路では、周波数ｆｃの基準信号を基に入力データのデジタル信号に応じたＩ（ｔ）信号とＱ（ｔ）信号を生成・加算することでＭＳＫ変調している。そのため、このＭＳＫ変調回路は電源オンから基準信号の正弦波形・レベルの安定まで時間がかかる。
【０００３】
一般に、ＭＳＫ変調方式では、高低２種の送信周波数がデータに応じて使い分けられ、高い方の送信周波数ｆＨと低い方の送信周波数ｆＬとのうち何れか一方を採択する送信周波数の切替がデータの変化時に行われるが、その切り替え時にも送信信号の位相を連続に保つ必要がある。そして、図示したような一般のＭＳＫ変調方式では、送信周波数切替時の位相連続維持の実現のために、ＰＬＬ(phase locked loop）回路を用いてＭＳＫ変調回路を具現化していた。そのため、起動してから動作が安定するまで時間がかかる。
【０００４】
一方、鉄道の分野では、高速デジタル無線伝送を利用した信号設備として、ＡＴＳ−Ｐシステムが東日本旅客鉄道株式会社を始め公民鉄で多く使われている。このシステムでは地上子・車上子間の無線伝送にＦＳＫ変調方式を使用している（例えば非特許文献１，２参照）。ＦＳＫ変調方式は送信回路の構成が簡単であるうえ起動から動作安定までの時間が短いために、常時稼働している有電源地上子ばかりでなく、車上子から電力波で電源を供給されたときのみ無線でデータを伝送する無電源地上子にも使用されている。
【０００５】
ＡＴＳ−Ｐのようなシステムでは（例えば非特許文献２参照）、電源線の敷設が不要な無電源地上子（情報固定形）は速度制限箇所での列車防護に不可欠の機器であり、また、無電源地上子（情報可変形）は地上設備費の低減に寄与するため多く使用されている。
ＡＴＳ−Ｐシステムでは、地上から車上への無線伝送に１７０８ｋＨｚ±３２ｋＨｚ（中心周波数ｆｃが１７０８ｋＨｚで，偏倚周波数ｆｄが３２ｋＨｚで，送信周波数ｆＨが１７４０ｋＨｚで，送信周波数ｆＬが１６７６ｋＨｚ）のＦＳＫ変調信号を用い、車上から地上への無線伝送に３０００ｋＨｚ±３２ｋＨｚ（中心周波数ｆｃが３０００ｋＨｚで，偏倚周波数ｆｄが３２ｋＨｚで，送信周波数ｆＨが３０３２ｋＨｚで，送信周波数ｆＬが２９６８ｋＨｚ）のＦＳＫ変調信号を用いて６４ｋｂｐｓのデジタル情報伝送を実施しており、ビット誤り率（ＢＥＲ）が３×１０−５以下の高品質伝送が得られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】宮地正和・松本憲二郎・片方喜信・入夏仁美・豊島進・共著「ＡＴＳ−Ｐｓ（仮称）システムの構成と機能」第３１回鉄道サイバネ論文集、論文番号４１１、Ｐ．１４７−１５０、１９９４年１１月発行
【非特許文献２】鉄道電気技術者のための信号概論「ＡＴＳ・ＡＴＣ［改訂二版］」Ｐ．５５−５８、社団法人日本鉄道電気技術協会平成２４年４月発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これら従来のＦＳＫ変調方式とＭＳＫ変調方式とを比較すると、位相連続を要しないＦＳＫ変調方式の方が、位相連続を要するＭＳＫ変調方式よりも、回路を簡素化しやすいうえ、起動から動作安定までの時間短縮も実現容易であるのに対し、ＭＳＫ変調方式は、同じ周波数帯域（送信周波数ｆＬ〜送信周波数ｆＨの範囲）を使用するのであっても伝送速度ＤをＦＳＫ変調方式の２倍まで高めることが可能である。また、ＦＳＫ変調方式とＭＳＫ変調方式とで、送信信号の周波数帯域ひいては偏倚周波数ｆｄ（送信周波数ｆＨ−中心周波数ｆｃ，中心周波数ｆｃ−送信周波数ｆＬ）が同じであれば、受信回路の占有帯域幅も同じにできるため、雑音レベルも同じであり、従ってビット誤り率も同程度になる。
【０００８】
上述のＡＴＳ−Ｐシステムに当てはめれば、ＭＳＫ変調方式の採用により、偏倚周波数ｆｄを３２ｋＨｚのまま維持して、周波数帯域や通信品質を維持したまま、ＦＳＫ変調方式では６４ｋｂｐｓであった伝送速度Ｄを２倍の１２８ｋｂｐｓに高めることができるのである。より高速のデータ伝送ができれば、地上子や車上子の小型化が可能になるという利点や、現在の地上子や車上子の形状のままでもより高速の列車に対応できるという利点、電文を長くして各地上子からの伝送情報量を増やすことができるという利点などを享受することができるので、中心周波数ｆｃや偏倚周波数ｆｄを余り変えずに伝送速度Ｄを増大したいという要求に応えることができる。
【０００９】
しかしながら、上述した従来のＭＳＫ変調回路ではＰＬＬを用いて直交変調をおこなっているため、起動してから動作が安定するまでの謂わば起動後整定時間が長いので、電力波受信後１〜２ｍｓで立ち上がって送信を開始する無電源地上子には従来のＭＳＫ変調回路を使用するのが困難であった。回路の簡素化も難しい。
そこで、ＰＬＬが不要で起動後整定時間が短いＭＳＫ変調回路を実現することが技術的な課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のＭＳＫ変調回路は、このような課題を解決するために創案されたものであり、二値データ列からなる送信データを入力するタイミングを定めるデータ入力クロックに同期させて周波数の異なる二つの送信信号を矩形波信号で生成する矩形波生成回路と、現状態と前記送信データの入力値とから次に遷移する状態を決定する状態決定回路と、前記状態決定回路の状態と前記送信データの入力値とに応じて前記の二つの送信信号とその反転信号との四つの信号から何れか一つを選択して出力する波形選択回路とを備えたＭＳＫ変調回路であって、前記データ入力クロックの周波数に対応した伝送速度をＤとし、前記送信信号のうち低い方の送信周波数をｆＬとし、前記送信信号のうち高い方の送信周波数をｆＨとし、正の整数の何れか一つをｎとしたときに、式［ｆＨ／Ｄ＝ｎ＋０．５０］と式［ｆＬ／Ｄ＝ｎ］とが総て成立する第１態様の周波数選定条件か、式［ｆＨ／Ｄ＝ｎ］と式［ｆＬ／Ｄ＝ｎ−０．５０］とが総て成立する第２態様の周波数選定条件か、何れかの周波数選定条件が満たされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このような本発明のＭＳＫ変調回路にあっては、後で例示するように、基本的な二値論理素子を組み合わせた順序回路で具現化することができるので、簡素化やＩＣ化が容易であり、ＰＬＬも要らない。しかも、周波数選定条件の満足に必要な各信号の同期をとるのが、分周カウンタやフリップフロップの一斉初期化といった簡便な手法で出来るうえ、初期化後は各信号が速やかに安定するので、起動から動作安定までの時間が短い。
したがって、この発明によれば、ＰＬＬが不要で起動後整定時間が短いＭＳＫ変調回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１について、ＭＳＫ変調回路の構造を示し、（ａ）が矩形波信号処理用の二値論理回路からなる変調処理部の回路図、（ｂ）が正弦波化用の共振回路からなる送信部の回路図である。
【図２】ＭＳＫ変調回路の設計条件と動作例を示し、（ａ）が第１態様の周波数選定条件、（ｂ）が周波数選定例、（ｃ）が基本波形例、（ｄ）が決定性有限オートマトン様の状態遷移図、（ｅ）がデータ例と信号波形例のタイムチャートである。
【図３】ＭＳＫ変調回路の他の設計条件と動作例を示し、（ａ）が第２態様の周波数選定条件、（ｂ）が周波数選定例、（ｃ）が基本波形例、（ｄ）が決定性有限オートマトン様の状態遷移図、（ｅ）がデータ例と信号波形例のタイムチャートである。
【図４】一般に知られている直交振幅変調によるＭＳＫ変調回路について、（ａ）がブロック構成図、（ｂ）信号波形例のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
このような本発明のＭＳＫ変調回路について、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例１により説明する。
図１〜３に示した実施例１は、上述した解決手段１（出願当初の請求項１）を具現化したものである。
【実施例１】
【００１４】
本願発明のＭＳＫ変調回路の実施例１について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、（ａ）が変調処理部１０の回路図、（ｂ）が送信部２０の回路図である。また、図２（ａ）が第１態様の周波数選定条件を示し、図３（ａ）が第２態様の周波数選定条件を示している。
【００１５】
このＭＳＫ変調回路１０＋２０は、特定の周波数選定条件を満たす矩形波信号を矩形波のまま処理することでＭＳＫ変調を行う二値論理回路（順序回路）からなる変調処理部１０（本体部）と、ＭＳＫ変調後の矩形波信号を正弦波化する共振回路からなる送信部２０（後置部）とを具えている。変調処理部１０に係る特定の周波数選定条件として二態様があり、変調処理部１０はその二態様のうち何れか一方を任意に選択して周波数選定条件を切り替えることができるようになっているので、先ず、二態様の周波数選定条件とその限定理由を説明し、次に回路構成を説明し（図１参照）、それから、二態様のうち第１態様の周波数選定条件と動作等とを説明し（図２参照）、その後で、二態様のうち残りの第２態様の周波数選定条件と動作等とを説明する（図３参照）。
【００１６】
ＭＳＫ変調できるためには、搬送波として切り替え使用される二つの送信信号であって周波数の異なるものが必要であり、そのうち低い方の送信周波数ｆＬの送信信号と、高い方の送信周波数ｆＨの送信信号とが、直交しなければならない。この直交条件を満足したうえで、二つの送信信号（ｆＬ，ｆＨ）の周波数間隔を最小にするには、二値データ列からなる送信データの伝送速度Ｄ（これは後述するデータ入力クロックＣＬＫ−ＤＡＴＡＩＮデータ入力クロックの周波数に対応しており両者は同じ数値になる）と、上記の送信周波数ｆＬ及び送信周波数ｆＨとの間に、次に列挙する第１〜第４態様の周波数選定条件の何れかが成立しなければならない。
それらの周波数選定条件において、ｎは正の整数である。
【００１７】
第１態様の周波数選定条件は式［ｆＨ／Ｄ＝ｎ＋０．５０］と式［ｆＬ／Ｄ＝ｎ］とが総て成立することであり（図２（ａ）参照）、第２態様の周波数選定条件は式［ｆＨ／Ｄ＝ｎ］と式［ｆＬ／Ｄ＝ｎ−０．５０］とが総て成立することであり（図３（ａ）参照）、第３態様の周波数選定条件は式［ｆＨ／Ｄ＝ｎ＋０．２５］と式［ｆＬ／Ｄ＝ｎ−０．２５］とが総て成立することであり（図示せず）、第４態様の周波数選定条件は式［ｆＨ／Ｄ＝ｎ−０．２５］と式［ｆＬ／Ｄ＝ｎ−０．７５］とが総て成立することである（図示せず）。
【００１８】
常時電源を印加した状態でＰＬＬ回路を用いれば、第１〜第４態様の周波数選定条件のどれでもＭＳＫ変調ができるが、本発明では、周波数選定条件を第１，第２態様のもの（図２（ａ），図３（ａ）参照）に限定したことで、伝送速度Ｄで二値のうち何れかの値をとる送信データを入力するタイミングを定めるデータ入力クロックＣＬＫ−ＤＡＴＡＩＮに二つの送信信号（ｆＬ，ｆＨ）を同期させれば、送信データの変化時における二つの送信信号（ｆＬ，ｆＨ）の位相がπか０の何れかに限定されるので、矩形波信号（ｆＬ，ｆＨ）とその反転信号（ｆＬ￣，ｆＨ￣）とでＭＳＫ信号（デジタルＭＳＫ信号ＭＳＫ−ＯＵＴ）を表現することができる。
【００１９】
そのため、ＰＬＬ回路を含まない簡便な順序回路にて、簡単な状態遷移を行いながら四つの矩形波信号を切替使用してＭＳＫ信号を作成するＭＳＫ変調回路１０＋２０を具現化することができる。このＭＳＫ変調回路１０＋２０は、上述したように（図１参照）、本体部の変調処理部１０と、後置部の送信部２０とを具備している。
変調処理部１０は（図１（ａ）参照）、矩形波生成回路１１と条件切替回路１２と状態決定回路１３と波形選択回路１４とを具備しているが、何れも、二値論理を実行するゲート素子やフリップフロップ等を組み合わせた順序回路からなり、ＩＣ化可能である。
【００２０】
矩形波生成回路１１は、詳細な回路図は割愛したが、例えば、三つの分周カウンタ等で構成され、伝送速度Ｄの周波数と低い方の送信周波数ｆＬと高い方の送信周波数ｆＨという三つの周波数の公倍数を周波数とする基本クロックを、各カウンタで分周することで、特定の周波数選定条件を満たす矩形波状のデータ入力クロックＣＬＫ−ＤＡＴＡＩＮと送信周波数ｆＬと送信周波数ｆＨとを生成するものとなっている。この例では、データ値“０”に送信周波数ｆＨが割り当てられているので送信周波数ｆＨの送信信号を送信信号ＦＲＥＱ−ｆ０と呼び、データ値“１”に送信周波数ｆＬが割り当てられているので送信周波数ｆＬの送信信号を送信信号ＦＲＥＱ−ｆ１と呼ぶが、三つの分周カウンタをリセット信号ＲＥＳＥＴ−ＩＮで同時に初期化することで容易に、上述した三つの信号（ＣＬＫ−ＤＡＴＡＩＮ，ｆＬ，ｆＨ）の初期位相が揃うので、送信信号ＦＲＥＱ−ｆ０と送信信号ＦＲＥＱ−ｆ１が送信データＤＡＴＡ−ＩＮに同期するものとなっている。
【００２１】
条件切替回路１２は、スイッチＳＷが接地電圧側ＧＮＤに切り替えられると、第１態様の周波数選定条件が満足されているときの状態遷移動作を行わせる指令を、状態決定回路１３に送出する一方、スイッチＳＷが電源電圧側Ｖｃｃに切り替えられると、第２態様の周波数選定条件が満足されているときの状態遷移動作を行わせる指令を、状態決定回路１３に送出するようになっている。
【００２２】
状態決定回路１３は、二状態Ａ，Ｂの何れか一方の状態を採ってそれを現状態として記憶保持するとともに状態信号ＳＴＡＴＥ−Ａ，ＳＴＡＴＥ−Ｂにて出力するフリップフロップと、その状態と送信データＤＡＴＡ−ＩＮの値とからフリップフロップが次に採るべき状態を二値論理演算にて決定する論理ゲート回路とからなる。この論理ゲート回路が条件切替回路１２から受けた指令に応じてフリップフロップの状態遷移先を切り替えることで、第１，第２態様いずれの態様の周波数選定条件が採用されても、同じハードウェアを使用することができるようになっている。また、このフリップフロップが矩形波生成回路１１と同じくリセット信号ＲＥＳＥＴ−ＩＮで初期化されるとともにデータ入力クロックＣＬＫ−ＤＡＴＡＩＮのタイミングで状態遷移することで簡便に、各信号の位相連続に必要な同期条件が満たされるものとなっている。
【００２３】
波形選択回路１４は、論理ゲート回路からなり、状態決定回路１３の状態（ＳＴＡＴＥ−Ａ，ＳＴＡＴＥ−Ｂ）と送信データＤＡＴＡ−ＩＮの値とに応じて、矩形波生成回路１１から入力した送信信号ＦＲＥＱ−ｆ０そのままの送信信号ｆ０と、送信信号ＦＲＥＱ−ｆ１を反転させた送信信号ｆ０￣と、矩形波生成回路１１から入力した送信信号ＦＲＥＱ−ｆ１そのままの送信信号ｆ１と、送信信号ＦＲＥＱ−ｆ１を反転させた送信信号ｆ１￣とから何れか一つの送信信号を選択し、それをデジタルＭＳＫ信号ＭＳＫ−ＯＵＴとして送信部２０に送出するようになっている。この選択は、データ入力クロックＣＬＫ−ＤＡＴＡＩＮのタイミングで行われ、第１，第２態様の何れであっても周波数選定条件が満足されていれば選択切替の前後で位相の連続する送信信号が選ばれるようになっている。
【００２４】
送信部２０は（図１（ｂ）参照）は、無線アンテナとして機能する送信コイルＬ１をデジタルＭＳＫ信号ＭＳＫ−ＯＵＴで駆動するものであるが、その駆動に際して矩形波の信号から高調波成分を除去しながら効率良く出力するために、送信コイルＬ１にコンデンサＣ１，Ｃ２を並列接続された共振回路になっている。そのため、送信部２０は矩形波状のＭＳＫ変調信号から正弦波状のＭＳＫ変調信号を生成して無線伝送することができる。図示したＥ−ＯＲ素子はブースターの一例であり、必要とされる送信パワーの大小に応じて、より強力なパワーアンプ等が用いられることもあれば、省かれることもある。
【００２５】
このＭＳＫ変調回路１０＋２０について、変調処理部１０の周波数選定条件が第１態様に切り替えられているときの使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図２は、（ａ）が第１態様の周波数選定条件、（ｂ）がその周波数選定例、（ｃ）が基本波形例、（ｄ）が決定性有限オートマトン様の状態遷移図、（ｅ）が具体的なデータ例と信号波形例のタイムチャートである。
【００２６】
スイッチＳＷが接地電圧側ＧＮＤに接続されて上述した第１態様の周波数選定条件が満足されており（図２（ａ）参照）、その条件が任意の正整数について成立するところ、簡明な説明のため、ここではｎ＝１の場合を述べるが、ｎ＞１の場合も同様である。ｎが１なので（図２（ｂ）参照）、送信周波数ｆＨ／伝送速度Ｄ＝１．５０、送信周波数ｆＬ／伝送速度Ｄ＝１．００となる。また、上述したように周波数ｆＨの送信信号ｆ０，ｆ０￣がデータ値“０”に割り当てられ周波数ｆＬの送信信号ｆ１，ｆ１￣がデータ値“１”に割り当てられているので、伝送速度Ｄの一周期の中に（図２（ｃ）参照）、送信信号ｆ１，ｆ１￣は一周期分の波形が収まり、送信信号ｆ０，ｆ０￣は一周期半の波形が収まり、何れも始端・終端の位相が０かπになる。
【００２７】
そして、リセット信号ＲＥＳＥＴ−ＩＮでの初期化に続いて送信データＤＡＴＡ−ＩＮが入力されるが、変調処理部１０は二値論理の順序回路なので初期化が済んでスタートすると直ちに安定動作し、状態決定回路１３による状態遷移と波形選択回路１４による送信信号波形の選択とがデータ入力クロックＣＬＫ−ＤＡＴＡＩＮの各周期毎に行われる。状態Ａ，Ｂがそれぞれデータ変化点の位相０，πに対応しているので、状態Ａでは次に始端の位相が０である非反転の正規信号（ｆ０又はｆ１）が選ばれ、状態Ｂでは次に始端の位相がπである反転信号（ｆ０￣又はｆ１￣）が選ばれる。また、始端と終端とで位相の変わる送信信号（ｆ０又はｆ０￣）を選択したときには他の状態に移るが、始端と終端とで位相の変わらない送信信号（ｆ１又はｆ１￣）を選択したときには同じ状態にとどまる。
【００２８】
具体的には（図２（ｄ）参照）、状態Ａからスタートし、状態Ａのときデータ値“１”が入力されると送信信号ｆ１を選択して状態Ａにとどまり、状態Ａのときデータ値“０”が入力されると送信信号ｆ０を選択して状態Ｂに移り、状態Ｂのときデータ値“１”が入力されると送信信号ｆ１￣を選択して状態Ｂにとどまり、状態Ｂのときデータ値“０”が入力されると送信信号ｆ０￣を選択して状態Ａに移る、という処理が繰り返される。この処理によって、データ変化点の位相がπであれば次に反転信号（ｆ０￣又はｆ１￣）が選ばれ、データ変化点の位相が０であれば次に非反転の正規信号（ｆ０又はｆ１）が選ばれるので、デジタルＭＳＫ信号ＭＳＫ−ＯＵＴは位相の連続した矩形波状信号になる。
【００２９】
そのため、例えば送信データＤＡＴＡ−ＩＮのデータ値が“０”，“１”，“１”，“０”，“０”，“１”，…であったとすると（図２（ｅ）参照）、それに応じて、状態がＢ，Ｂ，Ｂ，Ａ，Ｂ，Ｂ，…と遷移し、デジタルＭＳＫ信号ＭＳＫ−ＯＵＴが送信信号ｆ０，ｆ１￣，ｆ１￣，ｆ０￣，ｆ０，ｆ１￣，…と変化する。このデジタルＭＳＫ信号ＭＳＫ−ＯＵＴは、矩形波ではあるが、全域で位相が連続しているので適切なＭＳＫ信号となっている。送信データＤＡＴＡ−ＩＮが他の値をとった場合も、繰り返しとなる煩雑な説明は割愛するが、同様にして、適切なＭＳＫ信号が生成される。この矩形波のＭＳＫ信号が送信部２０によって正弦波状のＭＳＫ信号にされ無線送信される。
【００３０】
さらに、ＭＳＫ変調回路１０＋２０について、変調処理部１０の周波数選定条件が第２態様に切り替えられているときの使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図３は、（ａ）が第２態様の周波数選定条件、（ｂ）がその周波数選定例、（ｃ）が基本波形例、（ｄ）が決定性有限オートマトン様の状態遷移図、（ｅ）が具体的なデータ例と信号波形例のタイムチャートである。
【００３１】
スイッチＳＷが電源電圧側Ｖｃｃに接続されて上述した第２態様の周波数選定条件が満足されており（図３（ａ）参照）、その条件が任意の正整数について成立する。ここでも、ｎ＝１の場合を述べると（図３（ｂ）参照）、送信周波数ｆＨ／伝送速度Ｄ＝１．００、送信周波数ｆＬ／伝送速度Ｄ＝０．５０となる。また、やはり周波数ｆＨの送信信号ｆ０，ｆ０￣がデータ値“０”に割り当てられ周波数ｆＬの送信信号ｆ１，ｆ１￣がデータ値“１”に割り当てられているので、伝送速度Ｄの一周期の中に（図３（ｃ）参照）、送信信号ｆ０，ｆ０￣は一周期分の波形が収まり、送信信号ｆ１，ｆ１￣は半周期分の波形が収まり、何れも始端・終端の位相が０かπになる。
【００３２】
そして、やはり初期化後は直ちに安定動作し、データ入力クロックＣＬＫ−ＤＡＴＡＩＮの各周期毎に状態決定回路１３による状態遷移と波形選択回路１４による送信信号波形の選択とが行われるが、この第２態様では（図３（ｄ）参照）、状態Ａからスタートし、状態Ａのときデータ値“１”が入力されると送信信号ｆ１を選択して状態Ｂに移り、状態Ａのときデータ値“０”が入力されると送信信号ｆ０を選択して状態Ａにとどまり、状態Ｂのときデータ値“１”が入力されると送信信号ｆ１￣を選択して状態Ａに移り、状態Ｂのときデータ値“０”が入力されると送信信号ｆ０￣を選択して状態Ｂにとどまる、という処理が繰り返される。この処理によって、やはり、データ変化点の始端位相がπであれば次に反転信号（ｆ０￣又はｆ１￣）が選ばれ、データ変化点の始端位相が０であれば次に非反転の正規信号（ｆ０又はｆ１）が選ばれるので、周波数選定条件が第２態様の場合も、デジタルＭＳＫ信号ＭＳＫ−ＯＵＴは位相の連続した矩形波状信号になる。
【００３３】
そのため、この場合も送信データＤＡＴＡ−ＩＮのデータ値が例えば“０”，“１”，“１”，“０”，“０”，“１”，…であったとすると（図３（ｅ）参照）、それに応じて、状態がＡ，Ｂ，Ａ，Ａ，Ａ，Ｂ，…と遷移し、デジタルＭＳＫ信号ＭＳＫ−ＯＵＴが送信信号ｆ０，ｆ１，ｆ１￣，ｆ０，ｆ０，ｆ１，…と変化する。この場合も、デジタルＭＳＫ信号ＭＳＫ−ＯＵＴは、矩形波であるが、全域で位相が連続しているので適切なＭＳＫ信号となっている。送信データＤＡＴＡ−ＩＮが他の値をとった場合も、同様にして、適切な矩形波のＭＳＫ信号が生成され、最終出力は正弦波状のＭＳＫ信号になる。
【００３４】
最後に、ＡＴＳ−Ｐシステムに適した実用的な周波数選定条件の具体例を挙げる。送信周波数ｆＨ／伝送速度Ｄ：送信周波数ｆＬ／伝送速度Ｄがｎ＋０．５０：ｎとなる第１態様の周波数選定条件の例としては、データ入力クロックＣＬＫ−ＤＡＴＡＩＮの周波数＝伝送速度Ｄ＝１２８ｋｂｐｓ、送信周波数ｆＬ＝１６６４ｋＨｚ、送信周波数ｆＨ＝１７２８ｋＨｚ、ｎ＝１３、ｆＨ／Ｄ＝１３．５０、ｆＬ／Ｄ＝１３．００のものが挙げられる。送信周波数ｆＨ／伝送速度Ｄ：送信周波数ｆＬ／伝送速度Ｄがｎ：ｎ−０．５０となる第２態様の周波数選定条件の例としては、伝送速度Ｄ＝１２８ｋｂｐｓ、送信周波数ｆＬ＝１７２８ｋＨｚ、送信周波数ｆＨ＝１７９２ｋＨｚ、ｎ＝１４、ｆＨ／Ｄ＝１４．００、ｆＬ／Ｄ＝１３．５０のものが挙げられる。これらのうちでは第１態様の周波数選定条件が現行のＡＴＳ−Ｐの占有帯域に近いことがわかる。
【００３５】
そのような特定条件を満たすよう各信号の周波数を選定して変調処理部１０に適用したことにより、変調処理部１０は、二つの送信信号（ｆＬ，ｆＨ）を含めて“１”／“０”のＮＲＺ信号で全て構成できるため、簡単なＩＣ回路の構成で位相連続のデジタルＭＳＫ信号ＭＳＫ−ＯＵＴを生成することができる。また、送信部２０は、送信コイルＬ１と共振コンデンサＣ１，Ｃ２とで正弦波状のＭＳＫ変調信号を生成することができる。そのため、ＭＳＫ変調回路１０＋２０は、電源オンからＭＳＫ変調信号送信までの立上りが速く、電源投入から１〜２ｍｓで位相連続の信号を生成できるので、無電源地上子に組み込んで使用することができる。無電源地上子にすら適用できるのであるから、常時電源を投入されている有電源地上子や車上装置にも組み込んで使用することができる。しかも、変調処理部１０も送信部２０も回路構成が簡素なため、価格や信頼性の面でも有利である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明のＭＳＫ変調回路は、ＡＴＳ−Ｐシステムの無電源地上子への適用を当初の目的として開発されたものであるが、その適用は無電源地上子に限られる訳でなく、高速なデジタル信号伝送を利用した点制御ＡＴＳなどの列車制御分野、さらにはその他全般のデジタル信号伝送にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０…変調処理部（矩形波信号処理回路，ＭＳＫ変調回路の本体部）、
１１…矩形波生成回路、１２…条件切替回路、
１３…状態決定回路、１４…波形選択回路、
２０…送信部（共振回路，ＭＳＫ変調回路の後置部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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