(57)【要約】【課題】同一信号が連続して伝送される信号伝送方式において、伝送される信号のマーク率を、簡便な方式で、常に１／２に保つことのできる信号伝送方式を提供する。【解決手段】伝送すべき元の信号を所定のビット数ごとに区切ったグループにおいて、上記グループのＤＣバランスをとるように調整信号が付加され、さらに、上記調整信号が付加された元の信号、及び、上記調整信号が付加された元の信号をビット反転して生成した反転信号が交互に出力されることを特徴とする信号伝送方式である。【選択図】図１
2005033519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送すべき元の信号を所定のビット数ごとに区切ったグループに対し、上記グループのＤＣバランスをとるように調整信号が付加されるとともに、上記調整信号が付加された元の信号、及び、上記調整信号が付加された元の信号をビット反転して生成した反転信号が交互に出力されることを特徴とする信号伝送方式。
【請求項２】
請求項１の信号伝送方式において、前記調整信号が付加された元の信号がＮフレーム（Ｎは２以上の自然数）のマルチフレーム信号に変換される際に、上記マルチフレーム信号のｉフレーム、及び、（ｉ＋１）フレーム（ｉは１以上Ｎ−１以下の自然数）において、それぞれのフレームのＤＣバランス状態が同じであれば（ｉ＋１）フレームをビット反転し、それぞれのＤＣバランス状態が異なれば（ｉ＋１）フレームをビット反転しないことを特徴とする信号伝送方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、同一信号が連続して伝送される信号伝送方式において、伝送される信号のマーク率を、簡便な方式で、常に１／２に保つことのできる信号伝送方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気信号が光信号に変換されて伝送される光信号伝送においては、伝送される信号のマーク率が１／２近傍であることが必要である。なぜならば、マーク率が悪いと伝送信号に直流成分が発生し、受信部の光電気変換部において受信信号の識別誤りが発生するとともに、クロック抽出もしにくくなるからである。
【０００３】
そこで、この直流成分の発生を抑制するために、スクランブル方式、伝送路符号変換方式などのように、「１」符号、及び、「０」符号が均等に現れるように符号変換する技術がある。
【０００４】
これは、信号送信においては、電気光変換の前段にビット変換回路を設け、マーク率が１／２近傍になるように元の信号のビット配列を所定の規則に基づいて変換して送信し、信号受信においては、光電気変換の後段にビット復元回路を設け、変換されたビット配列を元のビット配列に復元して受信するというものである。この方式を用いることにより、信号の直流成分発生が抑制され、クロック抽出を確実に行うことができるようになる。また、特許文献１、及び、特許文献２には、上記のようなマーク率改善に関する技術の一例が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−３２７７９７
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−９７２２
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本願発明者は、特願２００３−６１３９３において、電気信号からなる制御信号、及び、保守信号が入出力される中央制御装置、及び、複数の周辺装置を有し、制御信号、及び、保守信号を光信号に変換し、この光信号により、これら中央制御装置、及び、各周辺装置間の信号伝送を行う制御システムを提案している。
【０００８】
図２にこの制御システムの構成図を示す。この制御システム１は、中央制御装置２、第１光電気変換ユニット３、２つの周辺装置４、及び、２つの第２光電気変換ユニット５からなり、中央制御装置２、及び、周辺装置４に、それぞれ第１光電気変換ユニット３、及び、第２光電気変換ユニット５が電気ケーブル６により接続されている。また、第１光電気変換ユニット３、及び、２つの第２光電気変換ユニット５は、光ケーブル７により、順次ループ状に接続されている。
【０００９】
第１光電気変換ユニット３、及び、第２光電気変換ユニット５には、それぞれ、中央制御装置２、及び、周辺装置４から制御信号、及び、保守信号が入力される。これらの信号は、第１光電気変換ユニット３、及び、第２光電気変換ユニット５において光信号に変換され、光ケーブル７を介して、それぞれの次段に位置する第１光電気変換ユニット３、または、第２光電気変換ユニット５に伝送される。
【００１０】
続いて、次段の第１光電気変換ユニット３、及び、第２光電気変換ユニット５では、入力された光信号は、元の制御信号、及び、保守信号に変換され、中央制御装置２、または、周辺装置４に出力される。
【００１１】
また、第２光電気変換ユニット５では、前段に位置する第１光電気変換ユニット３、または、前段に位置する第２光電気変換ユニット５から伝送されてきた制御信号、及び、保守信号に、接続された周辺装置４から入力された制御信号、及び、保守信号が挿入され、さらに次段の第１光電気変換ユニット３、または、第２光電気変換ユニット５に伝送される。
【００１２】
この制御システム１は、周辺装置４に工作機器等の外部機器（図示せず）が接続され、中央制御装置２から周辺装置４に制御信号を送ることで、外部機器の作動を制御するものである。
【００１３】
周辺装置４のいずれかに制御作動を指令する場合は、まず、中央制御装置２からその周辺装置４を指定するアドレス信号が送られる。指定された周辺装置４は、アドレス信号を受信すると、アドレス信号に呼応して応答信号を発し、次いで、この応答信号が中央制御装置２に伝送される。この応答信号が中央制御装置２に伝送されると、中央制御装置２から、実際の制御作動を指令する信号が出力される。
【００１４】
ここで、中央制御装置２から出力される信号の大きさは、１００ビット以下程度の小さな信号であり、また、中央制御装置２においては、周辺装置４から発せられた応答信号が伝送されてくるまでは、上述のアドレス信号を含む制御信号が出力され続けるようになっている。よって、この制御システム１における信号伝送方式の特徴は、同一の短い信号が連続して伝送されることであるといえる。
【００１５】
上述したように、中央制御装置２、及び、周辺装置４から発せられた信号は、それぞれ、第１光電気変換ユニット３、及び、第２光電気変換ユニット５で光信号に変換されるが、この信号のマーク率が悪いと、悪いマーク率が連続して伝送されることになるので、第１光電気変換ユニット３、及び、第２光電気変換ユニット５においては、伝送されてきた光信号を光電気変換する際に、信号の識別誤りの発生が増加するという問題が生ずる。
【００１６】
そこで、この制御システム１においても、上述のスクランブル方式や、伝送路符号変換方式を適用し、マーク率が１／２近傍になるように符号変換することが考えられる。
【００１７】
しかし、この制御システム１における信号伝送方式は、１００ビット以下程度の同一の短い信号を連続して伝送するものであって、このような短い信号にスクランブル方式を適用して符号変換を行っても、元の信号のビット配列によっては、かえって悪いマーク率に変換されてしまうこともありうる。また、伝送路符号変換方式を適用すれば、マーク率は１／２近傍になるものの、信号のビット数が増加するため、伝送効率が低下してしまうという問題が発生する。
【００１８】
ゆえに、この発明が解決しようとする課題は、同一信号が連続して伝送される信号伝送方式において、伝送される信号のマーク率を簡便な方式で常に１／２に保つことのできる信号伝送方式を提供することである。
【００１９】
【課題を解決する手段】
上記の課題を解決するためになされた請求項１の発明は、伝送すべき元の信号を所定のビット数ごとに区切ったグループに対し、上記グループのＤＣバランスをとるように調整信号が付加されるとともに、上記調整信号が付加された元の信号、及び、上記調整信号が付加された元の信号をビット反転して生成した反転信号が交互に出力されることを特徴とする信号伝送方式である。
【００２０】
ここで「ビット反転」とは、「１」符号を「０」符号に変換し、「０」符号を「１」符号に変換することをいう。
【００２１】
「ＤＣバランスをとる」とは、上記のグループに含まれる「１」符号、または、「０」符号の個数に応じ、「１」符号、または、「０」符号の個数が均等になるようにすることである。
【００２２】
これは、各グループごとに、局所的な直流成分が発生することを抑制するために行うものである。例えば、所定のビット数を３とした場合に、あるグループのビット配列が「１００」であるとすると、調整信号として「１」を付加し、「１００１」という配列を構成すると、これらは、「１」符号と「０」符号の個数が同数となり、グループのＤＣバランスがとられた状態となる。また、「１１０」である場合は、調整信号として「０」を付加し「１１００」という配列を構成すればよい。
【００２３】
また、「０００」、「１１１」のように同じ符号が連なる場合は、調整信号として、それぞれ「１」、「０」を付加し、「０００１」、「１１１０」とすればよい。この場合は、これらの調整信号が付加されることにより、「１」符号、または、「０」符号がそれ以上は連続しないこととなり、上記と同様に、局所的な直流成分の発生を抑制することができる。
【００２４】
このようにして調整信号が付加された元の信号は、局所的な直流成分の発生は抑制されているが、全体のマーク率は必ずしも１／２近傍にはならない。そこで、この信号を伝送する際に、この信号と、この信号をビット反転して生成した反転信号とを、交互に出力するとよい。ビット反転されていない信号の「１」符号の個数と、ビット反転された信号の「０」符号の個数は同数であるので、これらが交互に出力されれば、伝送される信号のマーク率は、元の信号のビット配列に関わらず必ず１／２となる。このビット反転は、例えば、排他的論理和の反転回路を用いることができ、極めて容易に構成することができる。
【００２５】
請求項２の発明は、請求項１の信号伝送方式において、前記調整信号が付加された元の信号がＮフレーム（Ｎは２以上の自然数）のマルチフレーム信号に変換される際に、上記マルチフレーム信号のｉフレーム、及び、（ｉ＋１）フレーム（ｉは１以上Ｎ−１以下の自然数）において、それぞれのフレームのＤＣバランス状態が同じであれば（ｉ＋１）フレームをビット反転し、それぞれのＤＣバランス状態が異なれば（ｉ＋１）フレームをビット反転しないことを特徴とする信号伝送方式である。
【００２６】
ここで「ＤＣバランス状態」とは、上記のマルチフレーム信号において、フレーム単位の信号数がＭであるとした場合、この中に含まれる「１」符号、または、「０」符号の個数が、Ｍ／２以下の状態であるか、または、Ｍ／２より多い状態であるかを示す指標をいう。Ｍ／２以下の状態であるときを状態１、Ｍ／２より多い状態であるときを状態２とすると、ある２つのフレームのＤＣバランス状態が同じであるとは、それぞれがともに状態１であるか、または、ともに状態２となっている場合をいう。ＤＣバランス状態が異なるとは、どちらかが状態１であれば、もう１つは状態２である場合をいう。よって、ここでは、例えば、ｉフレーム、及び、（ｉ＋１）フレームの「１」符号の個数をカウントし、それぞれがともに同じＤＣバランス状態であれば（ｉ＋１）フレームをビット反転し、異なるＤＣバランス状態であれば、ビット反転しないということである。
【００２７】
すなわち、請求項２の発明においては、同じＤＣバランス状態のフレームが連続する場合、次段のフレームがビット反転されるので、次段のフレームは、前段のフレームに対してＤＣバランス状態が異なることとなる。すなわち、直流成分の発生をフレーム単位で抑制することができる。よって、請求項２の発明によれば、請求項１の信号伝送方式において、調整信号が付加された元の信号のマーク率を１／２近傍に改善することができ、局所的な直流成分の発生を抑制することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は本発明に係る信号伝送方式の概念図である。
【００２９】
図１（ａ）のＤは伝送すべき元の信号である。図１（ｂ）に示すように、この信号Ｄは、ｄ１〜ｄＮのＮフレームからなるマルチフレーム信号に変換され、各フレームの先頭にフレーム識別信号Ｆ１〜ＦＮが付加される。また、さらに、フレームｄ１〜ｄＮは、図１（ｃ）に示すように、それぞれＧ１〜Ｇｋのｋ個のグループに分割され、各グループのＤＣバランスをとるように調整信号ｂ１〜ｂｋが付加される。
【００３０】
ここで、例えば、各グループの所定のビット数が３であるとすれば、調整信号は表１に示すように付加すればよい。
【００３１】
【表１】
2005033519.tif 000003
【００３２】
この方式においては、信号配列が「０００」、「１１１」以外の場合は、「１」符号、及び、「０」符号が同数になるように調整信号が付加される。また、「０００」、「１１１」の場合は、同符号が連続しないように、それぞれ「０」、「１」を付加している。
【００３３】
次に、図１（ｄ）に示すように、各フレームに部分反転識別信号Ｌを付加する。次いで、１フレーム、及び、２フレームのＤＣバランス状態を表２に従って決定する。
【００３４】
【表２】
2005033519.tif 000004
【００３５】
「符号数」は、各フレームにおいて、フレーム識別信号を除いた「１」符号、または、「０」符号の個数であり、ここでは「１」符号の個数とする。Ｐは、各フレームのフレーム識別信号を除いた信号の総数、言い換えれば、データ、調整信号、及び、部分反転識別信号の総数である。
【００３６】
そして、１フレーム、及び、２フレームのＤＣバランス状態を比較し、同じＤＣバランス状態であれば、フレーム識別信号を除き、２フレームをビット反転する。異なるＤＣバランス状態である場合は、ビット反転しない。
【００３７】
ここで、２フレームがビット反転される場合は、部分反転識別信号もビット反転される。このビット反転された部分反転信号を「Ｌ／」と表すと、部分反転識別信号「Ｌ」は、「フレームがビット反転されていない」ことを表し、「Ｌ／」は、「フレームがビット反転されている」ことを表すこととなる。
【００３８】
以下同様にして、２フレームと３フレーム、３フレームと４フレーム、・・、（Ｎ−１）フレームとＮフレームのＤＣバランス状態の比較を行い、それぞれ、前段のフレームと、後段のフレームとのＤＣバランス状態が同じであれば、後段のフレームに対し、フレーム識別信号を除いて、ビット反転を行う。例えば、２フレームがビット反転される場合は、図１（ｅ）のように、「Ｆ２、ｄ２／、Ｌ／」というデータ配列となる。
【００３９】
ここで、あるフレームがビット反転された場合は、ビット反転された後のフレームのＤＣバランス状態と、その後段のフレームのＤＣバランス状態を比較することとする。例えば、１フレームと２フレームとが同じＤＣバランス状態であれば、２フレームはビット反転されるが、２フレームと３フレームとのＤＣバランス状態の比較では、ビット反転された２フレームのＤＣバランス状態と、３フレームのＤＣバランス状態とを比較する。
【００４０】
以上のように、元の信号Ｄにフレーム識別信号、調整信号、及び、部分反転識別信号が付加され、さらに、各フレームごとにＤＣバランス状態の比較がなされて、比較結果により対象となるフレームがビット反転されて生成された信号をＡと表す。
【００４１】
次いで、信号Ａにおいて、フレーム識別信号を含み、すべての信号をビット反転して信号Ａ／を生成し、図１（ｆ）に示すように、信号Ａ、及び、信号Ａ／を交互に連続して伝送する。すると、信号Ａの「１」符号の個数と、信号Ａ／の「０」符号の個数は同一となるので、この信号伝送においては、伝送信号のマーク率は１／２となる。
【００４２】
次に、上記の伝送信号を受信した際の信号復旧方法を説明する。この信号伝送方式において、受信側では、図１（ｆ）に示すような、信号Ａ、及び、信号Ａをビット反転して生成した信号Ａ／が交互に連続して受信される。
【００４３】
まず、信号Ａ、及び、信号Ａ／を一組とする信号のフレーム識別信号に対し、それぞれのフレーム識別信号に対応するカウント値を与える。ここでは、フレーム識別信号は、Ｆ１、Ｆ２、・・、Ｆ（Ｎ−１）、ＦＮ、Ｆ１／、Ｆ２／、・・、Ｆ（Ｎ−１）／、ＦＮ／であるので、それぞれのフレーム識別信号に対し、１、２、・・、Ｎ−１、Ｎ、Ｎ＋１、Ｎ＋２、・・、２Ｎ−１、２Ｎというカウント値、すなわち、元の信号に付加されたフレーム識別信号の２倍のカウント値を与える。
【００４４】
ここで、１〜Ｎを前半カウントと呼び、Ｎ＋１〜２Ｎを後半カウントと呼ぶこととする。すなわち、前半カウント時におけるカウント値は信号Ａに対応し、後半カウント時におけるカウント値は信号Ａ／に対応することとなる。
【００４５】
そして、信号入力に対し、前半カウントのカウント値が与えられているときは、入力された信号はそのまま受信し、後半カウントのカウント値が与えられているときは、入力された信号をビット反転する。従って、信号Ａはそのまま、信号Ａ／は信号Ａに復旧されて受信できることとなる。
【００４６】
次いで、信号Ａに含まれる各フレームにおいて、各フレーム内にある部分反転識別信号Ｌ、または、Ｌ／を検出する。Ｌが検出されれば、そのフレームはそのままとし、Ｌ／が検出されれば、フレーム識別信号を除き、そのフレームをビット反転する。こうして、信号Ａが、元の信号にフレーム識別信号、調整信号、及び、部分反転識別信号が付加された状態に復旧される。
【００４７】
上述の通り、この信号には、フレーム識別信号、調整信号、及び、部分反転識別信号が含まれているので、フレーム識別信号に基づいて、この信号をパラレル信号に戻すとともに、調整信号、及び、部分反転識別信号を除去すれば、伝送すべき元の信号が復旧される。
【００４８】
上述の制御システム１の第１光電気変換ユニット３、及び、第２光電気変換ユニット５に、以上の信号伝送方式を適用するとよい。すなわち、中央制御装置２、及び、周辺装置４から出力される信号をシリアル信号に変換した後、このシリアル信号に対し、上記の信号伝送方式を適用すれば、第１光電気変換ユニット３、及び、複数の第２光電気変換ユニット５の間の信号伝送においては、このシリアル信号がどのようなマーク率であっても、伝送信号のマーク率を１／２とすることができる。しかも、局所的な直流成分も抑制されているので、信号受信において、受信信号の識別誤りを防ぐことができるという優れた効果が発揮されるものである。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、伝送すべき元の信号を所定のビット数ごとに区切ったグループにおいて、上記グループのＤＣバランスをとるように調整信号が付加され、さらに、上記調整信号が付加された元の信号と、上記調整信号が付加された元の信号をビット反転して生成した反転信号と、が交互に出力される信号伝送方式としたので、伝送すべき元の信号に調整信号が付加されることにより元の信号の局所的な直流成分の発生が抑制され、かつ、伝送される信号全体の「１」符号、及び、「０」符号は同数となり、信号伝送全体において、マーク率を常に１／２とすることができるという効果がある。
【００５０】
請求項２の発明によれば、請求項１の信号伝送方式において、前記調整信号が付加された元の信号がＮフレーム（Ｎは２以上の自然数）のマルチフレーム信号に変換される際に、上記マルチフレーム信号のｉフレーム、及び、（ｉ＋１）フレーム（ｉは１以上Ｎ−１以下の自然数）において、それぞれのフレームのＤＣバランスの偏りが同じであれば（ｉ＋１）フレームをビット反転し、それぞれのＤＣバランスの偏りが異なれば（ｉ＋１）フレームをビット反転しないことを特徴とする信号伝送方式としたので、元の信号をマルチフレーム信号に変換して伝送する際、マルチフレーム信号の、各フレームごとに「１」符号及び「０」符号のＤＣバランスをとり、伝送信号においては、局所的な直流成分の発生がさらに抑制されるという効果がある。。
【００５１】
よって、この信号伝送方式は、伝送される信号に対し、従来あるようなビット配列の変換を行わなくてもよいので、回路負荷が少なく、かつ、伝送効率が低下しない、という優れた効果をもつものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】信号伝送方式の概念図。
【図２】制御システム１の構成図。
【符号の説明】
１        制御システム
２        中央制御装置
３        第１光電気変換ユニット
４        周辺装置
５        第２光電気変換ユニット
６        電気ケーブル
７        光ケーブル
【図１】
2005033519.tif 000005
【図２】
2005033519.tif 000006