(57)【要約】  【課題】  コンピュータと周辺機器とを接続するインタフェース等において用いられる多様なディジタル信号を、アナログ伝送路を介して効率良く伝送することができる信号伝送システムを提供する。  【解決手段】  この信号伝送システムは、ディジタル信号のレベルを変換してＮＲＺ信号を生成し、該ＮＲＺ信号に基づいてバイフェーズ信号及びクロック信号を生成し、該バイフェーズ信号及び該クロック信号を帯域制限して２系統のアナログ伝送路にそれぞれ送信する送信系回路１０と、２系統のアナログ伝送路からそれぞれ受信した２系統の信号のレベルを判定してバイフェーズ信号及びクロック信号を生成し、該バイフェーズ信号及び該クロック信号に基づいてＮＲＺ信号を復元し、復元されたＮＲＺ信号の波形を整形すると共に信号レベルを変換して出力する受信系回路２０とを具備する。【選択図】  図１
2005184732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されるディジタル信号のレベルを変換してＮＲＺ信号を生成し、該ＮＲＺ信号に基づいて所定のビットレートを有するバイフェーズ信号及び該バイフェーズ信号に同期するクロック信号を生成し、該バイフェーズ信号及び該クロック信号を帯域制限して２系統のアナログ伝送路にそれぞれ送信する送信系回路と、
２系統のアナログ伝送路からそれぞれ受信した２系統の信号のレベルを判定してバイフェーズ信号及びクロック信号を生成し、該バイフェーズ信号及び該クロック信号に基づいてＮＲＺ信号を復元し、復元されたＮＲＺ信号の波形を整形すると共に信号レベルを変換して出力する受信系回路と、
を具備する信号伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータと周辺機器とを接続するインタフェース等において用いられるディジタル信号をアナログ伝送路を介して伝送するための信号伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電話回線等のアナログ伝送路を用いてディジタル信号を伝送するためには、ディジタル信号を変調してアナログ信号に直してからアナログ伝送路に送信し、受信側において、アナログ伝送路から受信したアナログ信号を復調してディジタル信号に戻すことにより対応していた。ここで、アナログ信号を復調してディジタル信号に戻す際には、コンパレータやＡＴＣ（オート・スレショルド・コントロール）回路が用いられることが多かった。
【０００３】
しかしながら、このような従来の変復調方式は、極端なデューティ比を有する信号に対しては使用できない。即ち、狭帯域の伝送路にローレベル又はハイレベルが長い期間続くような信号を送信すると、伝送路において大きな波形歪が生じてしまい、元のディジタル信号が正確に判定できなくなる。また、コンピュータと周辺機器とを接続するＲＳ−２３２Ｃインタフェースにおいて用いられているようなディジタル信号を変調して音声帯域のアナログ伝送路を介して伝送する場合には、変調の方式によっては、伝送路の帯域を十分生かしきれずに、ディジタル信号の伝送効率が抑えられてしまうという問題もあった。
【０００４】
従来の変復調方式における問題点について、以下に詳しく説明する。
例えば、ＲＳ−２３２Ｃインタフェースにおいて用いられているディジタル信号を１０ｋＨｚ程度の音声帯域のアナログ伝送路を介して伝送する際には、ディジタル変調を行う必要があるが、このディジタル変調を行うためには、ある程度の帯域を使用とするので、実際の伝送レートに制約を受けてしまう。
【０００５】
また、音声信号は正弦波によって構成されているので、その変化は穏やかであり、急峻な変化は起こり難いが、ディジタル信号の変化は急峻である。従って、ディジタル信号を音声帯域のアナログ伝送路を介して伝送するためには、ディジタル信号の波形をアナログ信号の波形に近付けるような信号処理を施す必要がある。また、そのような信号処理が施された信号を元のディジタル信号に復元するためには、しきい値を用いて信号レベルを判定するコンパレータや、しきい値を制御するＡＴＣ回路が必要となる。しかしながら、「０」又は「１」が連続する場合には、ＡＴＣ回路によって対応できる範囲を超えてしまい、その結果、復元されるディジタル信号において、１ビット当りのパルス幅が一定にならない状態が発生する。
【０００６】
図７は、従来の変復調方式における波形変化を示す図である。図７の（ａ）は、元のディジタル信号の波形を示しており、図７の（ｂ）は、アナログ信号に変調された波形を示しており、図７の（ｃ）は、復調されたディジタル信号の波形を示している。なお、図７の（ｂ）における破線は、信号レベルの判定におけるしきい値を表している。
【０００７】
図７の（ａ）に示すように、「０」が連続してデューティ比が８％程度になった場合には、アナログ信号に変調すると図７の（ｂ）に示すような波形となり、これをディジタル信号に復調すると図７の（ｃ）に示すような波形となる。復調されたディジタル信号においては、パルス幅が伸縮する劣化が起きており、元のディジタル信号と比較してデューティ比が増加することにより、データ異常となる。このようなデータ異常を避けるために、実際に使用できるデューティ比は２５％〜７５％程度の範囲に制限され、その範囲から外れるデューティ比を有するデータを伝送することは困難であった。
【０００８】
ところで、下記の特許文献１には、データ処理装置とアナログ電話回線とを接続する変復調装置（モデム）を用いて、コンピュータから出力されるデータをオーディオカセットテープに記録することが開示されている。しかしながら、特許文献１は、何ら新規な変復調方式を教示するものではない。
【特許文献１】特開昭５７−８９３５９号公報  （第１−２頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、コンピュータと周辺機器とを接続するインタフェース等において用いられる多様なディジタル信号を、アナログ伝送路を介して効率良く伝送することができる信号伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するため、本発明に係る信号伝送システムは、入力されるディジタル信号のレベルを変換してＮＲＺ信号を生成し、該ＮＲＺ信号に基づいて所定のビットレートを有するバイフェーズ信号及び該バイフェーズ信号に同期するクロック信号を生成し、該バイフェーズ信号及び該クロック信号を帯域制限して２系統のアナログ伝送路にそれぞれ送信する送信系回路と、２系統のアナログ伝送路からそれぞれ受信した２系統の信号のレベルを判定してバイフェーズ信号及びクロック信号を生成し、該バイフェーズ信号及び該クロック信号に基づいてＮＲＺ信号を復元し、復元されたＮＲＺ信号の波形を整形すると共に信号レベルを変換して出力する受信系回路とを具備する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、入力されるディジタル信号に基づいて、デューティ比が一定の範囲内にあるバイフェーズ信号と、該バイフェーズ信号に同期するクロック信号とを生成し、これらの信号を帯域制限して２系統のアナログ伝送路にそれぞれ送信するので、コンピュータと周辺機器とを接続するインタフェース等において用いられる多様なディジタル信号を、アナログ伝送路を介して効率良く伝送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係る信号伝送システムに含まれている送信系回路の構成を示すブロック図である。図１に示すように、送信系回路は、コンピュータと周辺機器とをシリアルケーブルで接続するためのＲＳ−２３２Ｃインタフェースにおいて用いられる信号（以下、「ＲＳ−２３２Ｃ信号」という）を入力し、このＲＳ−２３２Ｃ信号を変調してバイフェーズ信号及びクロック信号を出力する変調回路１０と、変調回路１０から出力されるバイフェーズ信号及びクロック信号を帯域制限して２系統の伝送路１及び２に供給するアナログ化回路１６及び１７とによって構成される。
【００１３】
変調回路１０は、信号レベル変換部１１と、サンプリング部１２と、タイミング生成部１３と、バイフェーズ変調部１４と、クロックパルス生成部１５とを含んでいる。
信号レベル変換部１１は、ビットレートが９６００ｂｐｓ（ビット・パー・セカンド）のＲＳ−２３２Ｃ信号を入力し、このＲＳ−２３２Ｃ信号のレベルを変換して、ＴＴＬレベルのＮＲＺ（ノン・リターン・トゥー・ゼロ）信号を出力する。
【００１４】
サンプリング部１２は、信号レベル変換部１１から出力されるＮＲＺ信号を、９６００ｂｐｓの伝送ビットレートに合わせてサンプリングすることにより、伝送のためのタイミングを合わせて同期化する。タイミング生成部１３は、サンプリング部１２から出力される同期化信号Ｓａの立ち上がりエッジ及び／又は立ち下がりエッジを基準にタイミング信号を生成する。
【００１５】
バイフェーズ変調部１４は、サンプリング部１２から出力される同期化信号Ｓａと、タイミング生成部１３から出力されるタイミング信号とを合成してバイフェーズ変調を行うことにより、バイフェーズ変調信号Ｓｂを生成する。また、クロックパルス生成部１５は、タイミング生成部１３から出力されるタイミング信号に基づいて、クロックパルス信号Ｓｃを生成する。
【００１６】
このようにしてバイフェーズ変調を行うことにより、バイフェーズ変調信号Ｓｂのデューティ比は、３３．３％〜６６．７％の範囲に制限され、音声帯域のアナログ伝送路を用いて伝送するのに適した値となる。また、クロックパルス信号Ｓｃのデューティ比は、ほぼ５０％となるようにする。
【００１７】
アナログ化回路１６は、積分回路（ローパスフィルタ）を含んでおり、バイフェーズ変調部１４から出力されるバイフェーズ変調信号Ｓｂを帯域制限してアナログの伝送信号Ｓｂ’を生成し、これを伝送路１に供給する。同様に、アナログ化回路１７も、積分回路（ローパスフィルタ）を含んでおり、クロックパルス生成部１５から出力されるクロックパルス信号Ｓｃを帯域制限してアナログの伝送信号Ｓｃ’を生成し、これを伝送路２に供給する。
【００１８】
これにより、バイフェーズ変調信号Ｓｂに基づいて得られたアナログの伝送信号Ｓｂ’は、主に４８００Ｈｚと９６００Ｈｚの周波数成分を持つようになる。また、クロックパルス信号Ｓｃに基づいて得られたアナログの伝送信号Ｓｃ’は、主に９６００Ｈｚの周波数成分を持つようになる。従って、これらのアナログ伝送信号Ｓｃ及びＳｃ’は、１０ｋＨｚ程度の音声帯域のアナログ伝送路を介して伝送することが可能となる。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態に係る信号伝送システムに含まれている受信系回路の構成を示すブロック図である。図２に示すように、受信系回路は、２系統の伝送路１及び２を介してそれぞれ伝送されたアナログ伝送信号Ｓｂ’及びＳｃ’を受信して復調し、ＲＳ−２３２Ｃ信号を出力する復調回路２０によって構成される。
【００２０】
復調回路２０は、信号レベル変換部２１及び２２と、合成部２３と、波形整形タイミング生成部２４と、波形整形部２５と、信号レベル変換部２６とを含んでいる。
本実施形態においては、信号レベル変換部２１及び２２の各々が、アナログの伝送信号をしきい値と比較することにより２値化するコンパレータと、このコンパレータにおいて用いられるしきい値を制御するＡＴＣ（オート・スレショルド・コントロール）回路とによって構成されている。
【００２１】
信号レベル変換部２１は、伝送路１を介して伝送されたアナログの伝送信号Ｓｂ’のレベルを判定し、ビットレートが９６００ｂｐｓのＴＴＬレベルのバイフェーズ変調信号Ｓｂに変換する。また、信号レベル変換部２２は、伝送路２を介して伝送されたアナログの伝送信号Ｓｃ’のレベルを判定し、ＴＴＬレベルのクロックパルス信号Ｓｃに変換する。
【００２２】
本実施形態においては、合成部２３が、バイフェーズ変調信号Ｓｂとクロックパルス信号Ｓｃとの排他的論理和を求めるエクスクルーシブＯＲ回路によって構成されている。合成部２３は、排他的論理和を求めることにより、バイフェーズ変調信号Ｓｂとクロックパルス信号Ｓｃとを合成して、合成信号Ｓｄを生成する。
【００２３】
波形整形タイミング生成部２４は、クロックパルス信号Ｓｃの波形を整形して、波形整形タイミング信号Ｓｅを生成する。波形整形部２５は、波形整形タイミング信号Ｓｅを用いて合成信号Ｓｄのグリッチ（スパイク状のノイズ）を補正することにより、補正信号Ｓｆを生成する。信号レベル変換部２６は、ＴＴＬレベルの補正信号Ｓｆのレベルを変換することにより、ＲＳ−２３２Ｃ信号として出力する。
【００２４】
図３は、図１に示す送信系回路と図２に示す受信系回路の各部における信号波形を示す波形図である。送信系回路においては、サンプリング部１２から出力される同期化信号Ｓａに基づいてバイフェーズ変調を行うことにより、同期化信号Ｓａが「０」のときと「１」のときとで位相が反転するバイフェーズ変調信号Ｓｂが生成される。また、同期化信号Ｓａの立ち上がりエッジ及び／又は立ち下がりエッジを基準にタイミング信号が生成され、このタイミング信号に基づいてクロックパルス信号Ｓｃが生成される。
【００２５】
一方、受信系回路においては、バイフェーズ変調信号Ｓｂとクロックパルス信号Ｓｃとの排他的論理和を求めることにより、合成信号Ｓｄが生成される。即ち、バイフェーズ変調信号Ｓｂとクロックパルス信号Ｓｃとが「０」と「１」の組合せであるときに合成信号Ｓｄが「１」となり、バイフェーズ変調信号Ｓｂとクロックパルス信号Ｓｃとが共に「０」又は共に「１」であるときに合成信号Ｓｄが「０」となる。ただし、バイフェーズ変調信号Ｓｂ又はクロックパルス信号Ｓｃが変化する際に、合成信号Ｓｄにグリッチが発生するので、クロックパルス信号Ｓｃから得られた波形整形タイミング信号Ｓｅを用いて、合成信号Ｓｄのグリッチが取り除かれ、補正信号Ｓｆが生成される。
【００２６】
図４は、本発明に係る信号伝送システムにおけるデューティ比が５０％の信号の波形変化を示す図である。図４の（ａ）は、元のディジタル信号の波形を示しており、図４の（ｂ）は、アナログ信号に変調された波形を示しており、図４の（ｃ）は、復調されたディジタル信号の波形を示している。なお、図４の（ｂ）における破線は、レベル判定におけるしきい値を表している。
【００２７】
図４の（ａ）に示すようにデューティ比が５０％の場合には、アナログ信号に変調して図４の（ｂ）に示す波形となってから復調しても、図４の（ｃ）に示すように、ほぼ完全に復調できる。
【００２８】
図５は、本発明に係る信号伝送システムにおけるデューティ比が３３．３％の信号の波形変化を示す図である。図５の（ａ）は、元のディジタル信号の波形を示しており、図５の（ｂ）は、アナログ信号に変調された波形を示しており、図５の（ｃ）は、復調されたディジタル信号の波形を示している。なお、図５の（ｂ）における破線は、レベル判定におけるしきい値を表している。
【００２９】
図５の（ａ）に示すようにデューティ比が３３．３％の場合には、アナログ信号に変調すると図５の（ｂ）に示すような波形となり、これをディジタル信号に復調すると図５の（ｃ）に示すような波形となる。復調されたディジタル信号においては、元のディジタル信号と比較してデューティ比が若干増加するものの、ＡＴＣ回路の動作によりパルス幅の伸縮が抑えられ、データの処理が可能である。
【００３０】
図６は、本発明に係る信号伝送システムにおけるデューティ比が６６．７％の信号の波形変化を示す図である。図６の（ａ）は、元のディジタル信号の波形を示しており、図６の（ｂ）は、アナログ信号に変調された波形を示しており、図６の（ｃ）は、復調されたディジタル信号の波形を示している。なお、図６の（ｂ）における破線は、レベル判定におけるしきい値を表している。
【００３１】
図６の（ａ）に示すようにデューティ比が６６．７％の場合には、アナログ信号に変調すると図６の（ｂ）に示すような波形となり、これをディジタル信号に復調すると図６の（ｃ）に示すような波形となる。復調されたディジタル信号においては、元のディジタル信号と比較してデューティ比が若干減少するものの、ＡＴＣ回路の動作によりパルス幅の伸縮が抑えられ、データの処理が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、コンピュータと周辺機器とを接続するインタフェース等において用いられるディジタル信号をアナログ伝送路を介して伝送するための信号伝送システムにおいて利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る信号伝送システムに含まれている送信系回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る信号伝送システムに含まれている受信系回路の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す送信系回路と図２に示す受信系回路の各部における信号波形を示す波形図である。
【図４】本発明に係る信号伝送システムにおけるデューティ比が５０％の信号の波形変化を示す図である。
【図５】本発明に係る信号伝送システムにおけるデューティ比が３３．３％の信号の波形変化を示す図である。
【図６】本発明に係る信号伝送システムにおけるデューティ比が６６．７％の信号の波形変化を示す図である。
【図７】従来の変復調方式における波形変化を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１、２  伝送路
１０  変調回路
１１  信号レベル変換部
１２  サンプリング部
１３  タイミング生成部
１４  バイフェーズ変調部
１５  クロックパルス生成部
１６、１７  アナログ化回路
２０  復調回路
２１、２２  信号レベル変換部
２３  合成部
２４  波形整形タイミング生成部
２５  波形整形部
２６  信号レベル変換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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