(57)【要約】ディジタルデータ伝送装置を、データ列を変換する２値４値変換部（１１０）と、変換されたデータをマッピングして符号化する符号化部（１２０）と、ディジタルフィルタ（１３０）と、Ｄ／Ａ変換部（１４０）と、高域信号を除去するローパスフィルタ（１５０）と、ローパスフィルタを通過したアナログ信号をツイストペア線（３００）に入力する作動ドライバ（１６０）と、により構成されている送信側（１００）と、ツイストペア線の双方の線についてノイズを除去するローパスフィルタ（２１０）と、ローパスフィルタを通過した信号を受信するレシーバ（２２０）と、Ａ／Ｄ変換部（２３０）と、ディジタルフィルタ（２４０）と、受信した信号の信号レベルを判定する判定処理部（２５０）と、信号レベルを受信データに復号化する復号部（２６０）と、クロックを生成する同期処理部（２７０）と、により構成されている受信側（２００）と、を備えるものとした。
2002030075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタルデータを、一定の単位周期であるシンボル周期毎に上記ディジタルデータに割り当てたシンボルに相当する信号レベルに変換するデータ符号化手段と、
上記データ符号化手段で符号化された信号レベル列の単位周期より短い第１のサンプリング周期を持ち、所定の周波数のみを通過させる第１のディジタルフィルタと、
上記ディジタルフィルタを通過したディジタルデータ列をアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換手段と、
上記ディジタルアナログ変換手段により変換されたアナログ信号から、上記第１のサンプリング周期で決定される上記第１のディジタルフィルタの折り返しひずみを除去する低域通過型フィルタと、
上記低域通過型フィルタの出力を、所定の基準電位を中心に互いに極性の反転した２本の信号に変換して、ツイストペア線に入力する差動ドライバと、
上記ツイストペア線により伝送される伝送信号を受信して、その２本の線間の電位差を信号に変換する差動レシーバと、
上記差動レシーバの出力を第２のサンプリング周期毎にディジタル信号値に変換するアナログディジタル変換処理手段と、
上記アナログディジタル変換手段によりサンプリングされたディジタルデータ列の、所定の周波数帯域のみを通過させる第２のディジタルフィルタと、
上記第２のディジタルフィルタの出力より、信号中にシンボルを含むシンボルタイミングの信号レベルよりシンボル値を判定し、さらにシンボル値に相当するディジタルデータに変換するレベル判定手段と、を備え、
上記第１のディジタルフィルタおよび上記第２のディジタルフィルタは、ともに低域通過型の特性をもち、上記第１のディジタルフィルタは、上記ツイストペア線に流れる各信号により放射される電磁波がお互いに打ち消しあって上記ツイストペア線の外部への電磁波の放射を無くすことができる周波数帯よりも高い周波数データを少なくとも遮断する周波数特性をもつ、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記第１のディジタルフィルタおよび上記第２のディジタルフィルタは、その２つのディジタルフィルタを通過した際の伝送特性がロールオフ特性となる、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項３】
請求の範囲第２項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記データ符号化手段は、１シンボル周期あたり２ビット以上のデータを、伝送するシンボルに変換する、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項４】
請求の範囲第３項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記データ符号化手段は、１シンボル周期あたりに伝送するシンボルの種類の数よりも多い数の信号レベルを設け、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、いずれかの信号レベルに割り当てて符号化する、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項５】
請求の範囲第３項または請求の範囲第４項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記データ符号化手段は、５つの信号レベルをもち、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、直前のシンボル伝送タイミングに伝送した前信号レベル以外の信号レベルに、下位の信号レベルより０１，１１，００，１０の順に割り当てて符号化する、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項６】
請求の範囲第３項または請求の範囲第４項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
伝送するディジタルデータがバイフェーズマーク方式により符号化されたデータであって、
上記データ符号化手段は、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、直前のシンボル伝送タイミングに伝送した前信号レベル以外の信号レベルに、下位の信号レベルより０１，１１，００，１０の順に割り当てて、伝送する信号レベルを決定する、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項７】
請求の範囲第３項または請求の範囲第４項に記載のデータ送信装置において、
上記データ符号化手段は、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、信号レベルの最下位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、信号レベルの最上位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、に交互に割り当てて、伝送する信号レベルを決定する、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項８】
請求の範囲第３項ないし請求の範囲第７項のいずれかに記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記データ符号化手段は、
上記前信号レベルを記憶する前信号レベル記憶手段と、
上記前信号レベルと伝送シンボルとに基づき、伝送するシンボルに対する信号レベルを決定する符号化手段と、
を備えたことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項９】
請求の範囲第８項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記符号化手段は、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、上記前信号レベル記憶手段が記憶する上記前信号レベルに対して所定の差を持つ信号レベルに割り当てる、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項１０】
請求の範囲第３項ないし請求の範囲第９項のいずれかに記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記データ符号化手段には、伝送信号がバイフェーズマーク方式で符号化されているか否かを示す伝送方式指示信号が加えられる、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項１１】
請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記レベル判定手段は、シンボル周期毎に信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、
直前のシンボル受信タイミングに受信した前信号レベルを記憶する前信号レベル記憶手段と、を備え、
信号レベル検出手段により検出した信号レベルを、上記前信号レベル記憶手段の記憶する前信号レベルに基づいて、対応するシンボルに復号化する、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項１２】
請求の範囲第１項または請求の範囲第１１項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記レベル判定手段は、
所定の期間に受信した各信号レベルの変動値に基づき、判定閾値レベルを補正する閾値制御手段と、
上記前信号レベルを記憶する前信号レベル記憶手段と、
閾値を保持し、シンボルタイミングで検出した信号レベルと上記前信号レベルとの信号レベルの差分を閾値判定してシンボル値を復号化する閾値判定手段と、
を備えたことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項１３】
請求の範囲第１１項または請求の範囲第１２項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記レベル判定手段は、受信信号のシンボル周期と同期化する同期処理手段を備え、
上記同期処理手段は、受信信号からシンボル周期の２分の１周期をもつ周波数成分を抽出し、抽出信号の位相に基づきシンボルを検出するシンボルタイミングを制御する、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項１４】
請求の範囲第１１項ないし請求の範囲第１３項のいずれかに記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記レベル判定手段には、受信信号がバイフェーズマーク方式で符号化されているか否かを示す伝送方式指示信号が加えられる、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項１５】
請求の範囲第１項ないし請求の範囲第１４項のいずれかに記載のデータ送信装置において、
伝送するディジタルデータにスクランブルを施すスクランブラと、
受信したディジタルデータに施されているスクランブルを解くデスクランブラと、
を備えた、ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項１６】
ディジタルデータを、一定の単位周期であるシンボル周期毎に上記ディジタルデータに割り当てたシンボルに相当する信号レベルに変換するデータ符号化手段と、
上記データ符号化手段で符号化された信号レベル列の単位周期より短い第１のサンプリング周期を持ち、所定の周波数のみを通過させる第１のディジタルフィルタと、
上記ディジタルフィルタを通過したディジタルデータ列をアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換手段と、
上記ディジタルアナログ変換手段により変換されたアナログ信号から、上記第１のサンプリング周期で決定される上記第１のディジタルフィルタの折り返しひずみを除去する低域通過型フィルタと、
上記低域通過型フィルタの出力を、所定の基準電位を中心に互いに極性の反転した２本の信号に変換して、ツイストペア線に入力する差動ドライバと、を備え、
上記第１のディジタルフィルタは、上記ツイストペア線に流れる各信号により放射される電磁波がお互いに打ち消しあって上記ツイストペア線の外部への電磁波の放射を無くすことができる周波数帯よりも高い周波数データを少なくとも遮断する周波数特性をもつ、
ことを特徴とするデータ送信装置。
【請求項１７】
上記ツイストペア線により伝送される伝送信号を受信して、その２本の線間の電位差を信号に変換する差動レシーバと、
上記差動レシーバの出力を第２のサンプリング周期毎にディジタル信号値に変換するアナログディジタル変換処理手段と、
上記アナログディジタル変換手段によりサンプリングされたディジタルデータ列の、所定の周波数帯域のみを通過させる第２のディジタルフィルタと、
上記第２のディジタルフィルタの出力より、信号中にシンボルを含むシンボルタイミングの信号レベルよりシンボル値を判定し、さらにシンボル値に相当するディジタルデータに変換するレベル判定手段と、
を備えたことを特徴とするデータ受信装置。
【請求項１８】
請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置のレベル判定手段より出力される受信データを判断し、再送信するデータをデータ符号化手段に入力し、再送信しないデータを受信データとして外部に出力し、外部より入力される送信データを再送信データに多重して、上記データ符号化手段に入力する送受信制御手段を備えた、
ことを特徴とするデータ送受信装置。
【請求項１９】
ディジタルデータを、任意のビット数をまとめて１シンボルとして伝送する際、シンボルの種類の数より多い数の信号レベルを設け、
あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、いずれかの信号レベルに割り当てて符号化する、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２０】
請求の範囲第１９項に記載の伝送路符号化方法において、
あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、直前のシンボル伝送タイミングにおける前値信号レベル以外の信号レベルに割り当てて符号化する、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２１】
請求の範囲第１９項または請求の範囲第２０項に記載の伝送路符号化方法において、
あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、信号レベルの最下位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、信号レベルの最上位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、に交互に割り当てて符号化する、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２２】
請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２１項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、
シンボルの種類の数を、４とし、１シンボルあたり２ビットデータを伝送する、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２３】
請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２２項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、
１シンボルあたり２ビットデータを、下位の信号レベルより０１，１１，００，１０の順に、信号レベルに割り当てて符号化する、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２４】
請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２２項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、
あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、上記前値信号レベルに対して所定の差を持つ信号レベルに割り当てて符号化する、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２５】
請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、
信号レベルの数が、シンボルの種類の数より一つ多い、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２６】
請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、
信号レベルの数を、シンボルの種類の数の２倍とした、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２７】
請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、
信号レベルの数を、シンボルの数の１．５倍とした、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２８】
請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２７項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、
上記ディジタルデータは、スクランブルが施されたデータである、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２９】
請求の範囲第２８項に記載の伝送路符号化方法において、
上記スクランブルは、送信データから生成したデータに基づいて、送信データに処理を施す自己同期型スクランブルである、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項３０】
直前のシンボル受信タイミングにおける信号レベルに基づき、シンボル受信タイミングにおける信号レベルをシンボルに復号化する、
ことを特徴とする復号方法。
【請求項３１】
シンボル受信タイミングにおける信号レベルと、直前のシンボル受信タイミングにおける信号レベルと、の２つの信号レベルの差分値にシンボルを対応させて、シンボル受信タイミングにおける信号レベルをシンボルに復号化する、
ことを特徴とする復号方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ディジタルデータ伝送装置、および伝送路符号化方法、および復号方法に関し、ディジタルフィルタにより放射ノイズを低減させたディジタルデータ伝送装置、および、多値伝送においても連続して同じ値に符号化しない伝送路符号化方法、および復号方法に関する。
背景技術
従来のデータ伝送装置としては、たとえば、伝送するディジタルデータを電気信号や光信号の信号レベルに変換して伝送するものがある。また、その伝送速度は年々高速化しており、近年では、映像信号等の大量のデータを伝送するために、数十メガビット／秒の伝送速度で伝送するものもある。これらの信号は高周波数となるため、銅線等で伝送する場合は、その放射ノイズが大きな問題となる。
例えば、自動車などに搭載する場合は、放射ノイズが自動車に搭載された他の電子機器の誤動作の原因になることが考えられるため、車載条件においては、放射ノイズをほとんど出さないようにすることが求められている。また、逆に、他の機器からの放射ノイズの影響を受けることなく正しく伝送できる必要もある。同様に、ファクトリーオートメイション用の機械や医療機器などの精密機器においても放射ノイズの低減と耐ノイズ性が要求されている。
従来のデータ伝送装置においては、銅線の代わりに光ファイバーケーブルを用いることで電磁波を一切出さないようにする方法があった。また、銅線を用いる場合には、伝送信号の電圧を低く押さえることにより、放射ノイズを小さくしていた。さらに、放射ノイズが外部に漏れないように、信号を送る伝送線を別のシールド線で覆う方法も用いられていた。また、低速の信号伝送の際には、ツイストペア線のように２本の伝送線をよりあわせた伝送線を用い、それぞれの伝送線に極性を反転させた信号を流すことにより、お互いの信号が打ち消し合って外部に対するノイズ放射がほとんど無いようにしている。ツイストペア線は、構造も簡単で比較的容易に作れるためコストが低減できる利点があるが、高速伝送時には、ノイズ放射を十分に削減できなかった。
また、ディジタル伝送においては、より信頼性の高い通信をおこなうことが求められている。ディジタル伝送の信頼性を低下させる一つの要因として、送信信号が常に同じ信号レベルをとると受信側でシンボルタイミングの同期がとれなくなることがあげられる。
従来、受信の信頼性を向上させるために、送信信号が同じレベルを取り続けないように処理していた。その一つの方法として、スクランブル処理がある。スクランブル処理は、送信するディジタルデータに乱数を加算することによって、送信するディジタルデータが同じ値を連続して持つ場合でも、送信信号は連続して同じ信号レベルを取らないようにする方法である。また、２値ずつデータを伝送する２値伝送の場合、バイフェーズマーク方式で符号化することで連続して同じ信号レベルが続くことを防ぐ方法もあった。
バイフェーズマーク方式の符号化は、オーディオデータのディジタルデータを伝送する際に、標準的な伝送方式として用いられているものである。第３３図は、バイフェーズマーク方式の符号化方法を説明した図である。バイフェーズマーク方式の符号化においては、直前のシンボルが１か０で次の伝送データの符号化を異ならせ、伝送する１ビットのデータを２ビットシンボルに符号化する。したがって、第３３図のように符号化された信号列は、連続して３回以上同じ信号レベルを取らないことが保証される。これにより、受信側では、伝送データのシンボルタイミングを検出でき、正しくデータを再生できる。
ところが、光ファイバーを用いたデータ伝送装置は、放射ノイズを出さないが、光電気信号変換や光損失の少ないファイバー結合などの高価な部品が必要であった。また、光ファイバーでは、ケーブルの曲げ角などの制約などケーブルの強度的な問題もあり、利用できる範囲に制約があった。
また、銅線の信号線をシールド線で覆う方法では、シールド効果により一定の放射ノイズは低減されるが、効果のあるシールドを行うために、送受信間でシールド線を十分に接地しなければならず、このためのコネクターやケーブル等が高価になるという問題もあった。
さらに、ツイストペア線に極性を反転した信号を流す方法では、伝送する信号に周波数の高い成分が含まれていると、２本の伝送線間に含まれるわずかな非対称性により２本の伝送線に流れる信号が必ずしも打ち消し合わなくなり、放射ノイズが発生してしまうため、高速のデータ伝送においては、十分な放射ノイズの低減ができなかった。
そこで、従来は、伝送するディジタル信号を、対応する信号レベルの矩形波信号に変換したのち、抵抗やコイル、コンデンサーなどによる低域通過型のフィルタを用いて、高い周波数成分を除去することで、放射ノイズを除去していた。しかし、アナログ素子で構成されたフィルタでは、伝送する信号に含まれるディジタル情報を損なわずに、急峻な高域遮断型の特性を持たせるのが困難であるため、信号自体のシンボルレートが十分に低い場合でなければ、放射ノイズを十分に取り除くことができない問題があった。
また、データ伝送装置においてスクランブル処理を用いた場合には、スクランブル処理に用いた乱数列に伝送するデータのパターンが一致すると、同じ信号レベルが続くことになり、常に同じ信号レベルが連続しないことが保証できない問題があった。また、バイフェーズマーク方式は、２値の伝送時においては、連続した信号レベルを取らないことが保証されているが、一度に数ビットのデータを伝送するような場合に多値伝送すると、信号が連続しないようにすることができない問題があった。近年、より高速なディジタル伝送や、限られた帯域での効率のよいデータ伝送を行うため、多値伝送の必要性が高まっており、多値伝送においてより正確なデータ伝送のための方式が必要になっている。さらに、新しい伝送装置を導入するにあたっては、従来の伝送方式からの置き換え等を考慮する必要がある。つまり、従来の伝送形式のデータでも問題なくデータ伝送できる必要があり、たとえば、オーディオデータの場合には、バイフェーズマーク方式のデータも正しく伝送できることが望ましい。
さらに、自動車などに搭載された場合のように、接続機器間のグランドレベルが大きく異なったり、電圧のゆれが大きい環境においては、送信側の電圧レベルを正しく伝えることが困難であった。このため、従来、位相変調などを用いることで、送受間で絶対的な電圧を正しく検出できない場合でも再生できるようにしていた。しかし、特定のキャリア周波数を用いた変調方式では、変調を用いないベースバンド方式に比べて倍程度の周波数帯域が必要となってしまう問題があった。
そのうえ、車載条件でのデータ通信においては、送信信号の放射する電磁波が他の機器の誤動作の原因にならないように、その放射量が制限されている。車載条件での、機器や通信線からの電磁波ノイズに関する国際標準規格の一つに、ＣＩＳＰＲ２５がある。このＣＩＳＰＲ２５では、各周波数毎の放射ノイズの規制値を定めてあり、特に３０ＭＨｚ以上の周波数の信号に関しては、厳しい規制がある。したがって、電磁波に対する対策が、放射ノイズを低減するためにシールドを施すなど、比較的簡易になせるような３０ＭＨｚ以下の周波数帯域において、データを伝送することが望ましい。このような周波数帯域においてより効率的にデータを伝送するために、変調を用いることなく多値伝送する場合でも電圧変動に強いデータ伝送方法が必要であった。
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、２０Ｍｂｐｓを越えるような高速なデータ伝送時において、ツイストペア線のような安価なケーブルを用いて、放射ノイズが少なく、かつ耐ノイズ性にすぐれたディジタルデータ伝送装置、および多値伝送においても連続した信号レベルを取らない伝送路符号化方法および復号方法を提供することを目的とする。
発明の開示
上記の課題を解決するために、本発明の請求の範囲第１項に係るディジタルデータ伝送装置は、ディジタルデータを、一定の単位周期であるシンボル周期毎に上記ディジタルデータに割り当てたシンボルに相当する信号レベルに変換するデータ符号化手段と、上記データ符号化手段で符号化された信号レベル列の単位周期より短い第１のサンプリング周期を持ち、所定の周波数のみを通過させる第１のディジタルフィルタと、上記ディジタルフィルタを通過したディジタルデータ列をアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換手段と、上記ディジタルアナログ変換手段により変換されたアナログ信号から、上記第１のサンプリング周期で決定される上記第１のディジタルフィルタの折り返しひずみを除去する低域通過型フィルタと、上記低域通過型フィルタの出力を、所定の基準電位を中心に互いに極性の反転した２本の信号に変換して、ツイストペア線に入力する差動ドライバと、上記ツイストペア線により伝送される伝送信号を受信して、その２本の線間の電位差を信号に変換する差動レシーバと、上記差動レシーバの出力を第２のサンプリング周期毎にディジタル信号値に変換するアナログディジタル変換処理手段と、上記アナログディジタル変換手段によりサンプリングされたディジタルデータ列の、所定の周波数帯域のみを通過させる第２のディジタルフィルタと、上記第２のディジタルフィルタの出力より、信号中にシンボルを含むシンボルタイミングの信号レベルよりシンボル値を判定し、さらにシンボル値に相当するディジタルデータに変換するレベル判定手段と、を備え、上記第１のディジタルフィルタおよび上記第２のディジタルフィルタは、ともに低域通過型の特性をもち、上記第１のディジタルフィルタは、上記ツイストペア線に流れる各信号により放射される電磁波がお互いに打ち消しあって上記ツイストペア線の外部への電磁波の放射を無くすことができる周波数帯よりも高い周波数データを少なくとも遮断する周波数特性をもつ、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２項に係るディジタルデータ伝送装置は、請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置において、上記第１のディジタルフィルタおよび上記第２のディジタルフィルタは、その２つのディジタルフィルタを通過した際の伝送特性がロールオフ特性となる、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第３項に係るディジタルデータ伝送装置は、請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置において、上記データ符号化手段は、１シンボル周期あたり２ビット以上のデータを、伝送するシンボルに変換する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第４項に係るディジタルデータ伝送装置は、請求の範囲第３項に記載のディジタルデータ伝送装置において、上記データ符号化手段は、１シンボル周期あたりに伝送するシンボルの種類の数よりも多い数の信号レベルを設け、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、いずれかの信号レベルに割り当てて符号化する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第５項に係るディジタルデータ伝送装置は、請求の範囲第３項または請求の範囲第４項に記載のディジタルデータ伝送装置において、上記データ符号化手段は、５つの信号レベルをもち、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、直前のシンボル伝送タイミングに伝送した前信号レベル以外の信号レベルに、下位の信号レベルより０１，１１，００，１０の順に割り当てて符号化する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第６項に係るディジタルデータ伝送装置は、請求の範囲第３項または請求の範囲第４項に記載のデータ送信装置において、伝送するディジタルデータがバイフェーズマーク方式により符号化されたデータであって、上記データ符号化手段は、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、直前のシンボル伝送タイミングに伝送した前信号レベル以外の信号レベルに、下位の信号レベルより０１，１１，００，１０の順に割り当てて、伝送する信号レベルを決定する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第７項に係るディジタルデータ伝送装置は、請求の範囲第３項または請求の範囲第４項に記載のデータ送信装置において、上記データ符号化手段は、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、信号レベルの最下位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、信号レベルの最上位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、に交互に割り当てて、伝送する信号レベルを決定する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第８項に係るディジタルデータ伝送装置は、請求の範囲第３項ないし請求の範囲第７項のいずれかに記載のディジタルデータ伝送装置において、上記データ符号化手段は、上記前信号レベルを記憶する前信号レベル記憶手段と、上記前信号レベルと伝送シンボルとに基づき、伝送するシンボルに対する信号レベルを決定する符号化手段と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第９項に係るディジタルデータ伝送装置は、請求の範囲第８項に記載のディジタルデータ伝送装置において、上記符号化手段は、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、上記前信号レベル記憶手段が記憶する上記前信号レベルに対して所定の差を持つ信号レベルに割り当てる、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第１０項に係るディジタルデータ伝送装置は、請求の範囲第３項ないし請求の範囲第９項のいずれかに記載のディジタルデータ伝送装置において、上記データ符号化手段には、伝送信号がバイフェーズマーク方式で符号化されているか否かを示す伝送方式指示信号が加えられる、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第１１項に係るディジタルデータ伝送装置は、請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置において、上記レベル判定手段は、シンボル周期毎に信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、直前のシンボル受信タイミングに受信した前信号レベルを記憶する前信号レベル記憶手段と、を備え、信号レベル検出手段により検出した信号レベルを、上記前信号レベル記憶手段の記憶する前信号レベルに基づいて、対応するシンボルに復号化する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第１２項に係るディジタルデータ伝送装置は、請求の範囲第１項または請求の範囲第１１項に記載のディジタルデータ伝送装置において、上記レベル判定手段は、所定の期間に受信した各信号レベルの変動値に基づき、判定閾値レベルを補正する閾値制御手段と、上記前信号レベルを記憶する前信号レベル記憶手段と、閾値を保持し、シンボルタイミングで検出した信号レベルと上記前信号レベルとの信号レベルの差分を閾値判定してシンボル値を復号化する閾値判定手段と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第１３項に係るディジタルデータ伝送装置は、請求の範囲第１１項または請求の範囲第１２項に記載のディジタルデータ伝送装置において、上記レベル判定手段は、受信信号のシンボル周期と同期化する同期処理手段を備え、上記同期処理手段は、受信信号からシンボル周期の２分の１周期をもつ周波数成分を抽出し、抽出信号の位相に基づきシンボルを検出するシンボルタイミングを制御する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第１４項に係るディジタルデータ伝送装置は、請求の範囲第１１項ないし請求の範囲第１３項のいずれかに記載のディジタルデータ伝送装置において、上記レベル判定手段には、受信信号がバイフェーズマーク方式で符号化されているか否かを示す伝送方式指示信号が加えられる、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第１５項に係るディジタルデータ伝送装置は、請求の範囲第１項ないし請求の範囲第１４項のいずれかに記載のデータ送信装置において、伝送するディジタルデータにスクランブルを施すスクランブラと、受信したディジタルデータに施されているスクランブルを解くデスクランブラと、を備えた、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第１６項に係るデータ送信装置は、ディジタルデータを、一定の単位周期であるシンボル周期毎に上記ディジタルデータに割り当てたシンボルに相当する信号レベルに変換するデータ符号化手段と、上記データ符号化手段で符号化された信号レベル列の単位周期より短い第１のサンプリング周期を持ち、所定の周波数のみを通過させる第１のディジタルフィルタと、上記ディジタルフィルタを通過したディジタルデータ列をアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換手段と、上記ディジタルアナログ変換手段により変換されたアナログ信号から、上記第１のサンプリング周期で決定される上記第１のディジタルフィルタの折り返しひずみを除去する低域通過型フィルタと、上記低域通過型フィルタの出力を、所定の基準電位を中心に互いに極性の反転した２本の信号に変換して、ツイストペア線に入力する差動ドライバと、を備え、上記第１のディジタルフィルタは、上記ツイストペア線に流れる各信号により放射される電磁波がお互いに打ち消しあって上記ツイストペア線の外部への電磁波の放射を無くすことができる周波数帯よりも高い周波数データを少なくとも遮断する周波数特性をもつ、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第１７項に係るデータ受信装置は、上記ツイストペア線により伝送される伝送信号を受信して、その２本の線間の電位差を信号に変換する差動レシーバと、上記差動レシーバの出力を第２のサンプリング周期毎にディジタル信号値に変換するアナログディジタル変換処理手段と、上記アナログディジタル変換手段によりサンプリングされたディジタルデータ列の、所定の周波数帯域のみを通過させる第２のディジタルフィルタと、上記第２のディジタルフィルタの出力より、信号中にシンボルを含むシンボルタイミングの信号レベルよりシンボル値を判定し、さらにシンボル値に相当するディジタルデータに変換するレベル判定手段と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第１８項に係るデータ送受信装置は、請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置のレベル判定手段より出力される受信データを判断し、再送信するデータをデータ符号化手段に入力し、再送信しないデータを受信データとして外部に出力し、外部より入力される送信データを再送信データに多重して、上記データ符号化手段に入力する送受信制御手段を備えた、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第１９項に係る伝送路符号化方法は、ディジタルデータを、任意のビット数をまとめて１シンボルとして伝送する際、シンボルの種類の数より多い数の信号レベルを設け、あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、いずれかの信号レベルに割り当てて符号化する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２０項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第１９項に記載の伝送路符号化方法において、あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、直前のシンボル伝送タイミングにおける前値信号レベル以外の信号レベルに割り当てて符号化する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２１項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第１９項または請求の範囲第２０項に記載の伝送路符号化方法において、あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、信号レベルの最下位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、信号レベルの最上位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、に交互に割り当てて符号化する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２２項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２１項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、シンボルの種類の数を、４とし、１シンボルあたり２ビットデータを伝送する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２３項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２２項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、１シンボルあたり２ビットデータを、下位の信号レベルより０１，１１，００，１０の順に、信号レベルに割り当てて符号化する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２４項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２２項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、上記前値信号レベルに対して所定の差を持つ信号レベルに割り当てて符号化する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２５項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、信号レベルの数が、シンボルの種類の数より一つ多い、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２６項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、信号レベルの数を、シンボルの種類の数の２倍とした、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２７項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、信号レベルの数を、シンボルの数の１．５倍とした、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２８項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２７項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、上記ディジタルデータは、スクランブルが施されたデータである、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２９項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第２８項に記載の伝送路符号化方法において、上記スクランブルは、送信データから生成したデータに基づいて、送信データに処理を施す自己同期型スクランブルである、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第３０項に係る復号方法は、直前のシンボル受信タイミングにおける信号レベルに基づき、シンボル受信タイミングにおける信号レベルをシンボルに復号化する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第３１項に係る復号方法は、シンボル受信タイミングにおける信号レベルと、直前のシンボル受信タイミングにおける信号レベルと、の２つの信号レベルの差分値にシンボルを対応させて、シンボル受信タイミングにおける信号レベルをシンボルに復号化する、ことを特徴とする。
以上のように本発明の請求の範囲第１項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、ディジタルデータを、一定の単位周期であるシンボル周期毎に上記ディジタルデータに割り当てたシンボルに相当する信号レベルに変換するデータ符号化手段と、上記データ符号化手段で符号化された信号レベル列の単位周期より短い第１のサンプリング周期を持ち、所定の周波数のみを通過させる第１のディジタルフィルタと、上記ディジタルフィルタを通過したディジタルデータ列をアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換手段と、上記ディジタルアナログ変換手段により変換されたアナログ信号から、上記第１のサンプリング周期で決定される上記第１のディジタルフィルタの折り返しひずみを除去する低域通過型フィルタと、上記低域通過型フィルタの出力を、所定の基準電位を中心に互いに極性の反転した２本の信号に変換して、ツイストペア線に入力する差動ドライバと、上記ツイストペア線により伝送される伝送信号を受信して、その２本の線間の電位差を信号に変換する差動レシーバと、上記差動レシーバの出力を第２のサンプリング周期毎にディジタル信号値に変換するアナログディジタル変換処理手段と、上記アナログディジタル変換手段によりサンプリングされたディジタルデータ列の、所定の周波数帯域のみを通過させる第２のディジタルフィルタと、上記第２のディジタルフィルタの出力より、信号中にシンボルを含むシンボルタイミングの信号レベルよりシンボル値を判定し、さらにシンボル値に相当するディジタルデータに変換するレベル判定手段と、を備え、上記第１のディジタルフィルタおよび上記第２のディジタルフィルタは、ともに低域通過型の特性をもち、上記第１のディジタルフィルタは、上記ツイストペア線に流れる各信号により放射される電磁波がお互いに打ち消しあって上記ツイストペア線の外部への電磁波の放射を無くすことができる周波数帯よりも高い周波数データを少なくとも遮断する周波数特性をもつもの、としたので、高速な伝送速度を実現することができる。さらに、伝送信号の周波数帯域を、ツイストペア線において極性を反転させた信号を流した場合の放射ノイズ削減効果のある周波数帯域とすることができ、高速データ伝送においても放射電磁波ノイズをほとんどなくすことができる。
また、本発明の請求の範囲第２項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置において、上記第１のディジタルフィルタおよび上記第２のディジタルフィルタは、その２つのディジタルフィルタを通過した際の伝送特性がロールオフ特性となるもの、としたので、上記第１のディジタルフィルタおよび上記第２のディジタルフィルタを通過した信号を、シンボルレートの２分の１よりわずかに大きい帯域内の信号に変換することができる。また、シンボルタイミングにおいて隣接符号間の干渉のない信号に変換するので、含まれているシンボルをシンボルタイミングで読み取ることができる信号に変換することができる。
また、本発明の請求の範囲第３項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置において、上記データ符号化手段は、１シンボル周期あたり２ビット以上のデータを、伝送するシンボルに変換するもの、としたので、シンボルレートを下げることができ、高速な伝送速度を実現できる。また、１シンボルを符号化する毎に、そのシンボルを表す信号レベルを送信することができ、遅延の少ないデータ送信を行うことができる。
また、本発明の請求の範囲第４項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置において、上記データ符号化手段は、１シンボル周期あたりに伝送するシンボルの種類の数よりも多い数の信号レベルを設け、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、いずれかの信号レベルに割り当てて符号化するもの、としたので、シンボルを所定の信号レベルに割り当てて符号化することができる。また、前値の信号レベルとは異なる信号レベルに変換することができるので、送信側から出力される信号は、常にシンボルタイミング毎に変化し、受信側において容易に同期を取ることができる信号となる。
また、本発明の請求の範囲第５項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、請求の範囲第３項または請求の範囲第４項に記載のディジタルデータ伝送装置において、上記データ符号化手段は、５つの信号レベルをもち、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、直前のシンボル伝送タイミングに伝送した前信号レベル以外の信号レベルに、下位の信号レベルより０１，１１，００，１０の順に割り当てて符号化するもの、としたので、シンボルを所定の信号レベルに割り当てて符号化することができる。
また、本発明の請求の範囲第６項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、請求の範囲第３項または請求の範囲第４項に記載のディジタルデータ伝送装置において、伝送するディジタルデータがバイフェーズマーク方式により符号化されたデータであって、上記データ符号化手段は、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、直前のシンボル伝送タイミングに伝送した前信号レベル以外の信号レベルに、下位の信号レベルより０１，１１，００，１０の順に割り当てて、伝送する信号レベルを決定するもの、としたので、バイフェーズマーク方式で符号化されたデータを伝送することができる。バイフェーズマーク方式で符号化されたデータは、２値伝送と同様に１つの閾値に対する上下判定のみで信号を判定してシンボルを復号化することができ、ほぼ２値判定の信頼性に近い信号検出を行うことができる。また、各シンボルタイミングにおいて取り得る値は２値であり、シンボル間は、信号レベル２を境いに２シンボル以上距離が離れるため、ノイズによる誤判定も２値伝送の場合と同様の低い確率におさえることができる。
また、本発明の請求の範囲第７項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、請求の範囲第３項または請求の範囲第４項に記載のデータ送信装置において、上記データ符号化手段は、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、信号レベルの最下位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、信号レベルの最上位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、に交互に割り当てて、伝送する信号レベルを決定する、ことを特徴とするもの、としたので、シンボルを下位の信号レベルと、上位の信号レベルとに交互に符号化することができる。また、いかなる場合でも前値の信号レベルとは異なる信号レベルに変換することができるので、送信側から出力される信号は、常にシンボルタイミング毎に変化し、受信側において容易に同期を取ることができる信号となる。
また、本発明の請求の範囲第８項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、請求の範囲第３項ないし請求の範囲第７項のいずれかに記載のディジタルデータ伝送装置において、上記データ符号化手段は、上記前信号レベルを記憶する前信号レベル記憶手段と、上記前信号レベルと伝送シンボルとに基づき、伝送するシンボルに対する信号レベルを決定する符号化手段と、を備えたもの、としたので、シンボルを所定の信号レベルに割り当てて符号化することができる。また、前信号レベルとは異なる信号レベルに変換することができる。
また、本発明の請求の範囲第９項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、請求の範囲第８項に記載のディジタルデータ伝送装置において、上記符号化手段は、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、上記前信号レベル記憶手段が記憶する上記前信号レベルに対して所定の差を持つ信号レベルに割り当てるもの、としたので、受信側は、上記前信号レベルとの信号レベルの差のみで、受信した信号のシンボルを判定できる。また、ベースバンドの多値伝送時に送信側と受信側との間の電圧レベルが異なるような場合や、電圧の揺れが大きい環境においても正確にデータ伝送を行うことができる。
また、本発明の請求の範囲第１０項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、請求の範囲第３項ないし請求の範囲第９項のいずれかに記載のディジタルデータ伝送装置において、上記データ符号化手段には、伝送信号がバイフェーズマーク方式で符号化されているか否かを示す伝送方式指示信号が加えられるもの、としたので、伝送方式に従って伝送信号を符号化することができ、従来の伝送方式であるバイフェーズマーク方式のデータも送信することができる。
また、本発明の請求の範囲第１１項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置において、上記レベル判定手段は、シンボル周期毎に信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、直前のシンボル受信タイミングに受信した前信号レベルを記憶する前信号レベル記憶手段と、を備え、信号レベル検出手段により検出した信号レベルを、上記前信号レベル記憶手段の記憶する前信号レベルに基づいて、対応するシンボルに復号化するもの、としたので、上記前信号レベルと受信した信号レベルとにより、受信した信号のシンボルを判定することができる。また、１信号レベルを受信する毎に、その信号レベルが表すシンボルを取得することができ、遅延の少ないデータ受信を行うことができる。
また、本発明の請求の範囲第１２項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、請求の範囲第１項または請求の範囲第１１項に記載のディジタルデータ伝送装置において、上記レベル判定手段は、所定の期間に受信した各信号レベルの変動値に基づき、判定閾値レベルを補正する閾値制御手段と、上記前信号レベルを記憶する前信号レベル記憶手段と、閾値を保持し、シンボルタイミングで検出した信号レベルと上記前信号レベルとの信号レベルの差分を閾値判定してシンボル値を復号化する閾値判定手段と、を備えたもの、としたので、前値信号レベルとの信号レベルの差分のみで、受信した信号のシンボルを判定することができ、たとえば、送信側と受信側とで電位が異なる場合や電位が変動する場合に、送信側の絶対的な電圧レベルを検出することができなくても、データを正しく復号化することができる。さらに、一定期間に受信した信号の判定結果に基づき、閾値を修正するので、電源電圧の変動により送信されてくる電圧が変動した場合などに、閾値を修正して正しいデータとすることができる。
また、本発明の請求の範囲第１３項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、請求の範囲第１１項または請求の範囲第１２項に記載のディジタルデータ伝送装置において、上記レベル判定手段は、受信信号のシンボル周期と同期化する同期処理手段を備え、上記同期処理手段は、受信信号からシンボル周期の２分の１周期をもつ周波数成分を抽出し、抽出信号の位相に基づきシンボルを検出するシンボルタイミングを制御するもの、としたので、受信信号の信号レベルの変化を利用して、より信頼性の高い同期をとることができる。
また、本発明の請求の範囲第１４項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、請求の範囲第１１項ないし請求の範囲第１３項のいずれかに記載のディジタルデータ伝送装置において、上記レベル判定手段には、受信信号がバイフェーズマーク方式で符号化されているか否かを示す伝送方式指示信号が加えられるもの、としたので、伝送方式に従って伝送データを復号化することができ、従来の伝送方式であるバイフェーズマーク方式のデータも受信することができる。
また、本発明の請求の範囲第１５項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、請求の範囲第１項ないし請求の範囲第１４項のいずれかに記載のデータ送信装置において、伝送するディジタルデータにスクランブルを施すスクランブラと、受信したディジタルデータに施されているスクランブルを解くデスクランブラと、を備えたもの、としたので、上記ディジタルデータが連続して同じ値を持たないようにすることができる。
また、本発明の請求の範囲第１６項に係るデータ送信装置によれば、ディジタルデータを、一定の単位周期であるシンボル周期毎に上記ディジタルデータに割り当てたシンボルに相当する信号レベルに変換するデータ符号化手段と、上記データ符号化手段で符号化された信号レベル列の単位周期より短い第１のサンプリング周期を持ち、所定の周波数のみを通過させる第１のディジタルフィルタと、上記ディジタルフィルタを通過したディジタルデータ列をアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換手段と、上記ディジタルアナログ変換手段により変換されたアナログ信号から、上記第１のサンプリング周期で決定される上記第１のディジタルフィルタの折り返しひずみを除去する低域通過型フィルタと、上記低域通過型フィルタの出力を、所定の基準電位を中心に互いに極性の反転した２本の信号に変換して、ツイストペア線に入力する差動ドライバと、を備え、上記第１のディジタルフィルタは、上記ツイストペア線に流れる各信号により放射される電磁波がお互いに打ち消しあって上記ツイストペア線の外部への電磁波の放射を無くすことができる周波数帯よりも高い周波数データを少なくとも遮断する周波数特性をもつもの、としたので、高速な伝送速度を実現することができる。さらに、伝送信号の周波数帯域を、ツイストペア線において極性を反転させた信号を流した場合の放射ノイズ削減効果のある周波数帯域とすることができ、高速データ伝送においても放射電磁波ノイズをほとんどなくすことができる。
また、本発明の請求の範囲第１７項に係るデータ受信装置によれば、上記ツイストペア線により伝送される伝送信号を受信して、その２本の線間の電位差を信号に変換する差動レシーバと、上記差動レシーバの出力を第２のサンプリング周期毎にディジタル信号値に変換するアナログディジタル変換処理手段と、上記アナログディジタル変換手段によりサンプリングされたディジタルデータ列の、所定の周波数帯域のみを通過させる第２のディジタルフィルタと、上記第２のディジタルフィルタの出力より、信号中にシンボルを含むシンボルタイミングの信号レベルよりシンボル値を判定し、さらにシンボル値に相当するディジタルデータに変換するレベル判定手段と、を備えたもの、としたので、受信信号をシンボルタイミングにおいてサンプリングし、含まれているシンボルを復号することができる。
また、本発明の請求の範囲第１８項に係るデータ送受信装置によれば、請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置のレベル判定手段より出力される受信データを判断し、再送信するデータをデータ符号化手段に入力し、再送信しないデータを受信データとして外部に出力し、外部より入力される送信データを再送信データに多重して、上記データ符号化手段に入力する送受信制御手段を備えたもの、としたので、必要なデータを選別しながら、種々のデータを送受信することができる。
また、本発明の請求の範囲第１９項に係る伝送路符号化方法によれば、ディジタルデータを、任意のビット数をまとめて１シンボルとして伝送する際、シンボルの種類の数より多い数の信号レベルを設け、あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、いずれかの信号レベルに割り当てて符号化するもの、としたので、前値の信号レベルとは異なる信号レベルに変換することができる。
また、本発明の請求の範囲第２０項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第１９項に記載の伝送路符号化方法において、あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、直前のシンボル伝送タイミングにおける前値信号レベル以外の信号レベルに割り当てて符号化するもの、としたので、いかなる場合でも前値の信号レベルとは異なる信号レベルに変換することができる。
また、本発明の請求の範囲第２１項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第１９項または請求の範囲第２０項に記載の伝送路符号化方法において、あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、信号レベルの最下位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、信号レベルの最上位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、に交互に割り当てて符号化するもの、としたので、伝送信号を下位の信号レベルと、上位の信号レベルとに交互に変化するようにすることができ、クロック成分を多重することができる。
また、本発明の請求の範囲第２２項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２１項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、シンボルの種類の数を、４とし、１シンボルあたり２ビットデータを伝送するもの、としたので、限られた帯域において効率の良いデータ伝送を行うことができる。
また、本発明の請求の範囲第２３項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２２項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、１シンボルあたり２ビットデータを、下位の信号レベルより０１，１１，００，１０の順に、信号レベルに割り当てて符号化するもの、としたので、シンボルを所定の信号レベルに割り当てて符号化することができる。
また、本発明の請求の範囲第２４項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２２項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、上記前値信号レベルに対して所定の差を持つ信号レベルに割り当てて符号化するもの、としたので、いかなる場合でも前値の信号レベルとは異なる信号レベルに変換することができるので、送信側から出力される信号は、常にシンボルタイミング毎に変化し、受信側において容易に同期を取ることができる信号となる。また、ベースバンドの多値伝送時に送信側と受信側との間の電圧レベルが異なるような場合や、電圧の揺れが大きい環境においても正確にデータ伝送を行うことができる。
また、本発明の請求の範囲第２５項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、信号レベルの数が、シンボルの種類の数より一つ多いもの、としたので、前値の信号レベルを禁止して、出力信号を前値以外の信号レベルにマッピングすることができ、同じ信号レベルが継続して出力されるのを防止することができる。
また、本発明の請求の範囲第２６項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、信号レベルの数を、シンボルの種類の数の２倍としたので、シンボルを下位の信号レベルと、上位の信号レベルとに交互に符号化することができる。また、いかなる場合でも前値の信号レベルとは異なる信号レベルに変換することができるので、送信側から出力される信号は、常にシンボルタイミング毎に変化し、受信側において容易に同期を取ることができる信号となる。
また、本発明の請求の範囲第２７項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、信号レベルの数を、シンボルの数の１．５倍としたので、シンボルを下位の信号レベルと、上位の信号レベルとに交互に符号化することができる。
また、本発明の請求の範囲第２８項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２７項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、上記ディジタルデータは、スクランブルが施されたデータである、としたので、上記ディジタルデータが連続して同じ値を持たないようにすることができる。
また、本発明の請求の範囲第２９項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第２８項に記載の伝送路符号化方法において、上記スクランブルは、送信データから生成したデータに基づいて、送信データに処理を施す自己同期型スクランブルである、としたので、送信信号に確実にクロック成分を多重することができる。また、送信側と受信側とのタイミング合わせをすることなくデスクランブルすることができるので、どのようなデータでも送受信することができる。
また、本発明の請求の範囲第３０項に係る復号方法によれば、直前のシンボル受信タイミングにおける信号レベルに基づき、シンボル受信タイミングにおける信号レベルをシンボルに復号化するもの、としたので、上記前信号レベルと受信した信号レベルとにより、受信した信号のシンボルを判定することができる。
また、本発明の請求の範囲第３１項に係る復号方法によれば、シンボル受信タイミングにおける信号レベルと、直前のシンボル受信タイミングにおける信号レベルと、の２つの信号レベルの差分値にシンボルを対応させて、シンボル受信タイミングにおける信号レベルをシンボルに復号化するもの、としたので、前値信号レベルとの信号レベルの差分のみで、受信した信号のシンボルを判定することができ、たとえば、送信側と受信側とで電位が異なる場合や電位が変動する場合に、送信側の絶対的な電圧レベルを検出することができなくても、データを正しく復号化することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、ここで示す実施の形態はあくまでも一例であって、必ずしもこの実施の形態に限定されるものではない。
（実施の形態１）
まず、本発明の請求の範囲第１項ないし請求の範囲第６項、請求の範囲第８項ないし請求の範囲第１４項に記載のディジタルデータ伝送装置、および請求の範囲第１６項に記載のデータ送信装置、および請求の範囲第１７項に記載のデータ受信装置、および請求の範囲第１９項または請求の範囲第２０項、請求の範囲第２２項ないし請求の範囲第２５項に記載の伝送路符号化方法、および請求の範囲第３０項または請求の範囲第３１項に記載の復号方法を実施の形態１として、図面を参照しながら説明する。
第１図は本実施の形態１に係るディジタルデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。
第１図に示すように本実施の形態１によるディジタルデータ伝送装置は、データを送信する送信側１００と、送信側１００により送信されたデータを受信する受信側２００とが、ツイストペア線３００により接続されている。
送信側１００は、１ビットずつのデータ列を４値の２ビットデータ列に変換する２値４値変換部１１０と、２値４値変換部により変換された２ビットデータを所定の信号レベルにマッピングして符号化する符号化部１２０と、シンボルレートの２分の１の周波数成分を帯域通過させるディジタルフィルタ１３０と、ディジタルフィルタ１３０を通過した２ビットデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部１４０と、アナログ信号から高域信号を除去するローパスフィルタ１５０と、ローパスフィルタ１５０を通過したアナログ信号を基準電位を中心に極性の反転した２つの信号に変換してツイストペア線３００に入力する差動ドライバ１６０と、により構成されている。
また、受信側２００は、ツイストペア線３００の双方の線について伝送信号の信号帯域外のノイズを除去するローパスフィルタ２１０と、ローパスフィルタ２１０を通過した信号を受信するレシーバ２２０と、受信した信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換部２３０と、所定の周波数帯域のみを通過させるディジタルフィルタ２４０と、受信した信号がどの信号レベルであるかを判定する判定処理部２５０と、判定処理部２５０により判定された信号レベルを２ビットの受信データに復号化する復号部２６０と、Ａ／Ｄ変換する際のクロックを生成する同期処理部２７０と、により構成されている。
次に、このように構成されるディジタルデータ伝送装置の動作について説明する。
送信側１００により伝送するディジタル信号は、まず、２値４値変換部１１０に入力される。２値４値変換部１１０では、１ビットずつのデータ列を「０１」，「１１」，「００」，「１０」の４値の２ビットデータ列に変換し、符号化部１２０へ送る。
符号化部１２０は、２値４値変換部１１０から入力される信号を、その値を表現する信号レベルにマッピングして符号化処理する。この符号化部１２０は、第２図に示すように、直前に符号化したデータである前値を記憶する前値記憶部１２１と、前値記憶部１２１に記憶されている前値および２値４値変換部１１０からの信号に基づき符号化処理を行う信号変換部１２２と、により構成されている。この信号変換部１２２は、第３図に示す変換テーブルに基づいて、直前に符号化した信号レベル以外の信号レベルにマッピングして符号化する。第３図の変換テーブルは、前値の信号レベル０〜４に基づいて、伝送するシンボル「０１」，「１１」，「００」，「１０」をマッピングする信号レベルを定めたものであり、前値の信号レベルとは異なる信号レベルにマッピングするようになされている。たとえば、前値記憶部１２１に記憶されている前値が信号レベル０である場合、２値４値変換部１１０より新たにシンボル「０１」が入力されると、信号変換部１２２はこのシンボルを信号レベル１に符号化する。同様に、それぞれの前値の信号レベルについて、その信号レベル以外の４値の信号レベルに入力信号をマッピングして符号化する。このようにして、符号化部１２０は、いかなる場合でも前値の信号レベルとは異なる信号レベルに符号化する。
符号化した信号は、ディジタルフィルタ１３０により、シンボルレートの２分の１以上の周波数成分が除去される。このディジタルフィルタ１３０は、シンボルレートの２分の１の周波数成分を帯域通過させるローパスフィルタであり、実際には、受信側２００のディジタルフィルタ２４０との２つで適当なロールオフ特性を持つように構成されている。パルス信号を伝送するには無限の帯域幅が必要であるが、ロールオフ特性をもつフィルタを通すとシンボルレートの２分の１よりわずかに大きい帯域内の信号になり、かつ、読み取りタイミングにおいて隣接符号間の干渉のない信号に変換される。これにより、伝送するデータが有限の帯域での信号となる。
ディジタルフィルタ１３０を通過した信号は、Ｄ／Ａ変換部１４０によりアナログ信号に変換される。つまり、各シンボル周期のシンボルタイミングに、符号化したシンボルが含まれる信号となる。このアナログ信号は、ローパスフィルタ１５０により、ディジタルフィルタ１３０を通過した周波数の２倍以上の周波数帯域に現れる折り返しの周波数成分を除去して、差動ドライバ１６０に送られる。差動ドライバ１６０は、この信号を基準電位を中心に入力信号に比例した振幅の極性の反転した２つの信号に変換し、ツイストペア線３００に差動出力する。この差動ドライバ１６０から出力する信号は、常に前値の信号レベルとは異なる信号レベルをとるように符号化されている信号であり、シンボルタイミングで常に値が変化する信号となっている。
次に、受信側２００では、ツイストペア線３００の双方の線により伝送されている伝送信号を、ローパスフィルタ２１０を通過させて所定の信号帯域外のノイズを除去する。たとえば、車載時では、数キロヘルツから１ギガヘルツまでの大きなノイズが混入する可能性があり、このような高周波数のノイズが混入した場合には、次段の差動レシーバ２２０の周波数特性で所望の特性が補償できない。このため、ローパスフィルタ２１０は、レシーバ２２０の周波数特性で所望の特性が補償できない領域の成分を遮断するとともに、後段で接続されるディジタルフィルタ２４０で処理可能な帯域の信号に変換する。
そして、ローパスフィルタ２１０によりノイズを除去した信号を、差動レシーバ２２０により受信する。差動レシーバ２２０は、ツイストペア線３００双方の差信号に比例した信号を出力し、この信号をＡ／Ｄ変換部２３０によりディジタル化する。ここで、同期処理部２７０は、シンボルタイミングでＡ／Ｄ変換部２３０がサンプリングするように、同期させたサンプリングクロックを生成し、Ａ／Ｄ変換部２３０へ送る。
同期処理部２７０は、第７図に構成の一例を示すように、バンドパスフィルタ２７１と、Ｄ／Ａ変換部２７２と、比較器２７３と、ＰＬＬ２７４と、分周器２７５と、により構成されている。ここで、分周器２７５の分周率は、サンプリング周期がシンボル周期の何倍であるかにより決定される。たとえば、シンボルレートの２倍のサンプルレートであれば、４分周する。この同期処理部２７０は、シンボル周期毎に常に変化する受信信号の信号レベルを利用してクロックの同期をとるものであり、バンドパスフィルタ２７１により受信信号からシンボルレートの２分の１の周波数成分を抽出し、Ｄ／Ａ変換部２７２でアナログ信号に変換した後、比較器２７３で方形波信号に変換する。この方形波信号をＰＬＬ２７４の参照クロック（ＲＥＦ）に入力し、ＰＬＬ２７４から出力するクロックを分周器２７５により分周したクロック（ＶＡＬ）との位相比較により、クロックの同期を取る。その結果、Ａ／Ｄ変換部２３０では、シンボルタイミングでサンプリングし、Ａ／Ｄ変換するようになる。なお、同期処理部２７０は、第７図に示した構成に限定するものではなく、他の手段においても常に各シンボル周期毎に値が変化することを利用して、受信側での再生同期を容易に実現することができる。
変換されたディジタル信号はディジタルフィルタ２４０を通される。このディジタルフィルタ２４０は、送信側１００のディジタルフィルタ１３０との組み合わせでロールオフ特性を持つものであり、通過したディジタル信号を、隣接符号間の干渉がなく、適切なタイミングで読み取ることのできる信号に変換する。
次に、判定処理部２５０により、シンボルタイミングでサンプリングした信号の信号レベルが５値レベル中のいずれであるかを判定する。この判定処理は第４図に示すようになされ、判定処理部２５０は、サンプリングした信号を、閾値１、閾値２、閾値３、閾値４に基づいて信号レベル０，１，２，３，４のいずれにあたるか判定する。
そして、復号化部２６０は、判定処理部２５０により判定された信号レベルを２ビットの受信データに変換して復号化する。この復号化部２６０は、第５図に示すように、直前のシンボルタイミングで判定処理部２５０により判定された前値の信号レベルを記憶する前値記憶部２６１と、前値記憶部２６１に記憶されている信号レベルおよび判定処理部２５０からの信号レベルに基づき復号化処理を行う信号変換部２６２と、により構成されている。信号変換部２６２は、第６図に示す変換テーブルに基づいて信号レベルをシンボルに復号化する。ここで、第６図の変換テーブルはデータ送信装置１００の符号化部１２０による符号化に用いたものと同一のものであり、データ送信装置１００で変換に用いたものと同じ変換テーブルにより受信データを得る。たとえば、前値記憶部２６１に記憶されている前値が信号レベル０である場合、判定処理部２５０より新たに信号レベル４（設定値）が入力されると、信号変換部２６２はこの信号レベルをシンボル「１０」に復号化する。
次に本実施の形態１によるディジタルデータ伝送装置の伝送線であるツイストペア線３００が放射する電磁波が非常に小さくなることを説明する。
車載条件での、機器や通信線からの電磁波ノイズに関する国際標準規格の一つに、ＣＩＳＰＲ２５がある。このＣＩＳＰＲ２５では、各周波数毎の放射ノイズの規制値を定めている。
たとえば、シールドなしツイストペア線の平衡伝送においては、ノイズ放射量の抑制が比較的困難となる３０ＭＨｚ以上の周波数帯域において規制値が設けられている。このため、３０ＭＨｚ以上の周波数帯域の信号を伝送すると、車載条件を満たすことが困難になる。また、３０ＭＨｚ以下の帯域においても放射ノイズの規制値が設定されているが、平衡度を保つことによりノイズ量を低減することが可能である。したがって、伝送信号の周波数帯域を３０ＭＨｚ以下におさえることにより、車載条件に適合した放射ノイズ量にすることができる。
ツイストペア線３００は、そのより合わせピッチやドライバへの配線長の誤差などにより、伝送する信号にわずかな位相のずれを含んでいる。この位相のずれによる影響は伝送信号が高周波数になるにつれて大きくなり、お互いの放出ノイズを打ち消し合わなくなる。そこで、伝送信号の信号帯域が、放出ノイズを十分に打ち消し合う周波数内となるように、ディジタルフィルタによって帯域制限している。
第８図は、ツイストペア線での伝送におけるノイズ除去効果の周波数レベルでの関係を説明した図である。ツイストペア線のノイズ除去効果は、その製作精度により異なるが、３０ＭＨｚ程度を越えるとノイズ削減効果の低下が顕著になる。このため、信号帯域が、その帯域以下になるようにディジタルフィルタで帯域制限する。
ディジタルフィルタ１３０は、シンボルレートより高い周波数でサンプリング処理する。そして、ディジタルフィルタ１３０とディジタルフィルタ２４０を合わせた特性がシンボルレートの２分の１を中心にしたロールオフ特性を持つように周波数特性を設定し、ディジタルフィルタ１３０、２４０に均等に配分した特性を持たせる。このような特性を持つディジタルフィルタは、数十個の、係数をもつＦＩＲ（ＦＩＮＩＴＥ　ＩＭＰＵＬＳＥ　ＲＥＳＰＯＮＳＥ）ディジタルフィルタで構成可能である。
また、ディジタルフィルタ１３０、２４０は、シンボルレートの２分の１の周波数よりわずかに大きい周波数までを通過させる低域通過型フィルタである。
したがって、ツイストペア線３００には、シンボルレートの２分の１よりわずかに大きい周波数帯域の、互いに極性が反転した信号が伝送される（ロールオフ特性を何パーセントにするかによって正確に計算できる）。すると、ツイストペア線３００の２本の伝送線には極性が反転した信号が流れ、互いに放射する電磁波を打ち消し合い、結果的に放射ノイズがほとんどなくなる。
また、４８Ｍｂｐｓの伝送を行いたい場合には、１シンボルあたりの伝送ビット数を２ビットにすれば、シンボルレートは２４ＭＨｚになる。
さらに、ディジタルフィルタ１３０，２４０により構成するロールオフフィルタの特性を、１２ＭＨｚを中心とした１５％程度ロールオフ特性を持たせたものとすると、信号帯域は、１５ＭＨｚ程度に帯域制限できる。これは、周波数特性や位相特性を柔軟に設計することができ、急峻な周波数特性を理想的な位相特性で実現できるディジタルフィルタの特性を利用して、ツイストペア線のノイズ除去効果がある周波数帯域にデータの帯域制限を行うことにより実現できるものである。さらに、多値化伝送を行うことにより、シンボルレートを下げることができ、高速な伝送速度を実現できる。
以上のように、本実施の形態１によるディジタルデータ伝送装置、および伝送路符号化方法、および復号方法においては、伝送するシンボル数よりも多い信号レベルを設け、各シンボル伝送タイミングにおける各シンボルを表す信号レベルを、前シンボルタイミングで伝送された信号レベル以外の信号レベルにマッピングして符号化するので、いかなる場合でも前値の信号レベルとは異なる信号レベルに変換することができ、送信側１００から出力される信号は常にシンボル周期毎に値が変化し、受信側２００での同期を取り易くすることができる。また、１シンボルを符号化する毎に、そのシンボルを表す信号レベルを送信することができ、遅延の少ないデータ送信を行うことができる。
また、ディジタルフィルタ１３０とディジタルフィルタ２４０とで適当なロールオフ特性を持たせたフィルタとなるように構成したことで、フィルタを通過した信号を、シンボルレートの２分の１よりわずかに大きい帯域内の信号に変換することができる。また、所定のタイミングにおいて隣接符号間の干渉のない信号に変換するので、含まれている符号を所定のタイミングで読み取ることができる信号に変換することができる。
また、符号化部１２０により、シンボルタイミングあたり２ビット以上のデータを伝送するシンボルに変換するので、限られた周波数帯域において効率の良いデータ伝送を行うことができる。
また、符号化部１２０を、前値の信号レベルを前値記憶部１２１に記憶し、信号変換部１２２により前値の信号レベルに基づいて伝送するシンボルを符号化するものとしたので、前シンボルタイミングで伝送された信号レベル以外の信号レベルにマッピングして符号化することができ、いかなる場合でも前値の信号レベルとは異なる信号レベルに変換することができる。
また、復号化部２６０を、前値の信号レベルを前値記憶部２６１に記憶し、信号変換部２６２により前値の信号レベルに基づいて受信した信号レベルを復号化するものとしたので、受信した信号レベルにより送信されたシンボルを得ることができる。また、１信号レベルを受信する毎に、その信号レベルが表すシンボルを取得することができ、遅延の少ないデータ受信を行うことができる。
また、１シンボルあたり２ビットデータを伝送し、伝送するシンボルの数を４としたので、限られた帯域において効率の良いデータ伝送を行うことができる。
また、伝送するシンボル数より１つ多い信号レベルを設けたことにより、前値の信号レベルを禁止して、伝送するシンボルを前値以外の信号レベルにマッピングすることができ、同じ信号レベルが継続して出力されるのを防止することができる。
また、伝送するシンボルを、信号レベルの下位レベルより「０１」，「１１」，「００」，「１０」の順にシンボルをマッピングして符号化するので、シンボルを所定の信号レベルにマッピングして符号化することができる。
また、直前の検出信号の信号レベルに基づき、直前の信号レベル以外の各信号レベルにシンボルを対応させて、検出した信号レベルをシンボルに復号処理するので、受信した信号レベルにより送信されたシンボルを得ることができる。また、１信号レベルを受信する毎に、その信号レベルが表すシンボルを取得することができ、遅延の少ないデータ受信を行うことができる。
また、受信信号からシンボル周期信号の２分の１周期をもつ周波数成分を抽出し、抽出した信号の位相に基づきシンボル取り出しタイミングを制御する同期処理部２７０を有するので、受信信号の信号レベルの変化を利用して、より信頼性の高い同期をとることができる。
なお、オーディオデータのディジタル伝送等では、バイフェーズマーク方式により符号化されたデータが、プラスチックオプティカルファイバーなどを用いて伝送されている。このバイフェーズマーク方式により符号化された信号を、本発明のディジタルデータ伝送装置でも送受信することが考えられる。第９図は、バイフェーズマーク方式で符号化した場合に取り得る値を示した図である。同図において、丸あるいは四角で囲ったシンボル以外は、符号化されることはないシンボルになる。各シンボルタイミングにおいて取り得る値は、２値であり、またシンボル間は、信号レベル２を境いに２シンボル以上距離が離れる。
本発明のディジタルデータ伝送装置により、ビット列であるデータとバイフェーズマーク方式で符号化されたデータとを送受信する場合は、符号化部１２０と判定処理部２５０とに、単にビット列として伝送する場合と、バイフェーズマーク方式で符号化されたデータを伝送する場合とを切り換える伝送方式指示信号が入力される。
伝送方式指示信号がバイフェーズマーク方式を示す場合は、符号化部１２０は、入力されたシンボルを第９図に示した変換テーブルを参照して符号化する。
一方、判定処理部２５０は、伝送方式指示信号がバイフェーズマーク方式を示す場合は、受信信号が第４図に示す閾値５の上下どちらであるかを判定する。そして、前値信号レベルが０であり、閾値５以上の場合は、信号レベル３、閾値５以下の場合は、信号レベル１とする。同様に、前値信号レベルが１であり、閾値５以上の場合は、信号レベル３、閾値５以下の場合は、信号レベル０とする。前値が信号レベル３であり、閾値５以上の場合は、信号レベル４、閾値５以下の場合は、信号レベル１とする。前値信号レベルが４であり、閾値５以上の場合は、信号レベル３、閾値５以下の場合は、信号レベル１と判定する。
このように、バイフェーズマーク方式で符号化されたデータの送受信では、ほぼ２値伝送に近い耐ノイズ性を実現できる。受信側２００においては、前値の信号レベルとの閾値を閾値５として、２値伝送と同様に１つの閾値に対する上下判定のみで信号を判定してシンボルを復号化することができ、ほぼ２値判定の信頼性に近い信号検出を行うことができる。また、各シンボルタイミングにおいて取り得る値は２値であり、シンボル間は、信号レベル２を境いに２シンボル以上距離が離れるため、ノイズによる誤判定も２値伝送の場合と同様の低い確率におさえることができる。
なお、本実施の形態においては、４値のシンボルを５値の信号レベルに変換したが、４以上の８値や１６値など更に多値の信号レベルに変換した場合も、同様の手法を用いて先行する信号レベルに符号をマッピングしないようにすることで同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態においては、符号化部１２０による符号化は、第３図に示す変換テーブルに基づいてなされるとしたが、これに限定するものではなく、第１０図に示す変換テーブルに基づいて符号化することもできる。
第１０図の変換テーブルは、直前に伝送した前値の信号レベルとの信号レベルの差分に基づいて、伝送するシンボルを信号レベルにマッピングするように定めたものである。具体的には、シンボル「１０」を伝送する場合は、前値の信号レベルに対して、１段階大きい信号レベル、または４段階小さい信号レベルにマッピングする。同様にシンボル「００」には、２段階大きい信号レベル、または３段階小さい信号レベル、シンボル「１１」には、３段階大きい信号レベル、または２段階小さい信号レベル、シンボル「０１」には、４段階大きい信号レベル、または１段階小さい信号レベルにマッピングして符号化する。
このように信号レベルの差分に基づいて符号化された信号レベルを受信して復号化するときは、判定処理部２５０により直前に受信した前値の信号レベルとの差分を検出して、シンボルを復号化する。つまり、前値の信号レベルを記憶しておき、その信号レベルとの差を求め、その差分を、第１１図に示すように閾値１から閾値７に基づいて判定し、−４から＋４のいずれかの信号判定値にあてはめる。そして、その信号判定値を復号部２６０へ送る。復号部２６０では、信号判定値「−４」、「−３」、「−２」、「−１」、「＋１」、「＋２」、「＋３」、「＋４」に対してそれぞれ、シンボル「０１」、「１１」、「００」、「１０」、「０１」、「１１」、「００」、「１０」として復号化する。
このように、前値信号レベルとの信号レベルの差分のみで、伝送されてくる信号のシンボルを判定できるので、たとえば、送信側１００と受信側２００とで電位が異なる場合や電位が変動する場合に、送信側２００の絶対的な電圧レベルを検出することができなくても、直前に受信した信号レベルとの差分を検出することで、データを正しく復号化することができる。また、送信側１００は常に前値信号レベル以外にシンボルをマッピングして伝送するため、各シンボル毎に常に電圧が変動する。したがって、受信側１００では、電圧変動レベルである交流成分を検出すればよく、送信側１００と受信側２００との電位差が非常に大きい場合は、直流成分を遮断する回路を受信側に具備させることが可能になる。これは、自動車に搭載する場合のように、送信側と受信側との間でグランドレベルが異なったり、耐電圧特性を要求される環境などで用いる場合に有効である。
なお、信号レベルの差分に基づく符号化においては、バイフェーズマーク方式で符号化されたデータを、第１０図の変換テーブルに基づいてマッピングすることもできる。バイフェーズマーク方式で符号化したデータを、前値の信号レベルとの差分に基づいて符号化した場合は、シンボル間の距離が常に２以上離れるため、それぞれ現れうるシンボル間の中間の信号レベルに閾値を設けて判定を行うことで、より精度の高いデータ受信を行うことができる。
また、第１０図の変換テーブルに示したシンボルの符号化以外でも、次に取りうる信号レベルの差分に各シンボルをマッピングするなら、別の変換テーブルを用いてもよい。
また、信号レベルの差分に基づいて符号化された信号レベルを受信して復号化するときは、判定処理部２５０を、第１２図に示すような構成としてもよい。第１２図は、判定処理部２５０の別の構成例を示したブロック図である。この判定処理部２５０は、閾値を保持し、ディジタルフィルタ２４０を通過した信号を閾値判定する閾値判定処理部２５１と、閾値を制御する閾値制御部２５２と、直前の信号レベルを記憶する前値記憶部２５３と、により構成されている。
閾値判定処理部２５１は、ディジタルフィルタ２４０を通過した信号の信号レベルと前値記憶部２５３が記憶する前値の信号レベルとの差分を計算し、その差分を、第１１図に示すように閾値１から閾値７に基づいて判定し、−４から＋４のいずれかの信号判定値にあてはめる。そして、この信号レベルの変動分（信号判定値）を復号化部２６０へ送るとともに、前値記憶部２５３に現在の信号レベルを記憶させ、閾値制御部２５２に判定結果である信号判定値と前値の信号レベルとの差分値を送る。すると、閾値制御部２５２は、差分値と信号判定値とにより閾値の１変化分の差分値を計算する。つまり、閾値の１変化分に相当する信号レベルの差分値の、過去数シンボルタイミング分の平均値を求め、閾値制御信号として閾値判定処理部２５１へ送る。第１１図の場合では、閾値３および閾値４、閾値４および閾値５の間隔は他の閾値の間隔よりも１．５倍となっていることも考慮して求める。すると、閾値判定処理部２５１は閾値判定処理信号に基づいて閾値を変更する。
このように、一定期間に受信した信号の判定結果に基づき、閾値を修正するので、電源電圧の変動により送信されてくる電圧が変動した場合などに閾値を修正して正しいデータとすることができる。
なお、本実施の形態では、判定処理部２５０は、閾値を修正する場合、閾値の１変化分の差分値に換算して平均を求める、としたが、送信側１００により送信された信号波形の振幅レベルの変動を修正することが可能な値であれば、たとえば最大振幅に相当するものに換算した値でもよいし、他のものでもよく、これらの値を一定期間平均化することで閾値を適切に修正できる。
また、本実施の形態では、閾値の補正はディジタルフィルタの処理後に行う、としたが、閾値は固定とし、受信した信号を増幅処理することで、適切な振幅レベルに変更することも可能である。
また、本実施の形態では、シンボル数より１つ多い数の信号レベルを設け、前シンボルタイミングに送信した信号レベルを禁止レベルとして、それ以外の信号レベルにシンボルをマッピングする、としたが、信号レベルをさらに多く設け、禁止レベルを増やしてもよい。例えば、前値信号レベルとさらにその前の信号レベルとの増減を記憶しておき、信号レベルが下がっている場合は、次のシンボルタイミングでは前値信号レベル以下の信号レベルを禁止し、一方、信号レベルが上がっている場合は、前値信号レベル以上の信号レベルを禁止することもできる。この場合の信号波形は、常にシンボルタイミング毎に上下を繰り返すことになり、受信側では位相の安定した同期クロックを生成することができる。
また、本実施の形態では、多値のベースバンド伝送による信号伝送について示したが、ＡＳＫ（振幅変調）や６４ＱＡＭ（直交振幅変調）など変調を用いる場合でも、本発明と同様の手法で放射ノイズを低減できる。変調を用いた場合は、変調周波数の両側に信号帯域が現れるため、ベースバンド伝送ではシンボルレートあたりに必要な周波数が半分となり、ツイストペア線の特性による限られた帯域を有効に利用でき、高速伝送が可能になる。さらに、６４ＱＡＭなどのように、位相と振幅との両方に変調をかける場合には、より効率的な伝送が可能になり、同じツイストペア線を用いた場合でも、より高い伝送レートが実現できる。
（実施の形態２）
次に、本発明の請求の範囲第１項ないし請求の範囲第４項、請求の範囲第７項ないし請求の範囲第９項、請求の範囲第１１項ないし請求の範囲第１３項に記載のディジタルデータ伝送装置、および請求の範囲第１９項ないし請求の範囲第２４項、請求の範囲第２６項、請求の範囲第２７項に記載の伝送路符号化方法、および請求の範囲第３０項または請求の範囲第３１項に記載の復号方法を実施の形態２として、図面を参照しながら説明する。
第１３図は本実施の形態２に係るディジタルデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。なお、第１３図において、第１図と同一または相当する部分には同一符号を付して、詳しい説明を省略する。
本実施の形態２によるディジタルデータ伝送装置の送信側４００は、受信したデータ列を２ビット毎にまとめ、４値のシンボルに変換するシリアル−パラレル変換部４１０と、シンボルを８値の信号レベルのうちのいずれかに符号化する符号化部４２０と、シンボルレートの２分の１の周波数成分を帯域通過させるディジタルフィルタ１３０と、ディジタルフィルタ１３０を通過した２ビットデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部１４０と、アナログ信号から高域信号を除去するローパスフィルタ１５０と、ローパスフィルタを通過した信号を伝送路であるツイストペア線３００に送り出せるのに十分な信号強度に増幅して差動出力する差動ドライバ１６０と、により構成されている。
一方、受信側５００は、ツイストペア線３００の双方の線について伝送信号の信号帯域外のノイズを除去するローパスフィルタ２１０と、ローパスフィルタを通過した信号を受信する差動レシーバ２２０と、受信した信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換部２３０と、所定の周波数帯域のみを通過させるディジタルフィルタ２４０と、受信した信号レベルがどのシンボルを意味するものであるかを判定する復号化部５１０と、シンボルを２ビットのシリアルデータに変換するパラレル−シリアル変換部５２０と、受信した信号よりＡ／Ｄ変換する際のクロックを生成する同期処理部２７０と、により構成されている。
次に、このように構成されるディジタルデータ伝送装置の動作について説明する。
送信側４００により伝送するディジタル信号は、まず、シリアルパラレル変換部４１０に入力される。シリアルパラレル変換部４１０では、受信したデータ列を２ビット毎にまとめ、「００」，「０１」，「１０」，「１１」の４値のシンボルに変換し、符号化部４２０へ送る。符号化部４２０では、受け取ったシンボルを信号レベル「−７」，「−５」，「−３」，「−１」，「＋１」，「＋３」，「＋５」，「＋７」の８値の信号レベルのいずれかにマッピングして符号化する。符号化部４２０で信号レベルに符号化された信号は、ディジタルフィルタ１３０により、シンボルレートの２分の１以上の周波数成分が除去され、Ｄ／Ａ変換部１４０によりアナログ信号に変換される。変換されたアナログ信号は、各シンボル周期のシンボルタイミングに、符号化したシンボルが含まれる信号となる。このアナログ信号は、ローパスフィルタ１５０により高域信号を除去して、差動ドライバ１６０に送られる。そして、差動ドライバ１６０はこの信号を基準電位を中心に入力信号に比例した振幅の極性の反転した２つの信号に変換し、ツイストペア線３００に差動出力する。この差動ドライバ１６０から出力される信号は、常に前値の信号レベルとは異なる信号レベルをとるように符号化されている信号であり、シンボルタイミングで常に値が変化する信号となっている。
次に、受信側５００では、ツイストペア線３００の双方の線により伝送されている伝送信号をローパスフィルタ２１０を通過させて所定の信号帯域外のノイズを除去し、差動レシーバ２２０により受信する。そして、この信号をＡ／Ｄ変換部２３０によりディジタル化する。ここで、同期処理部２７０は、シンボルタイミングでＡ／Ｄ変換部２３０がサンプリングするように、伝送信号が常にシンボル周期毎に上下に値を変えることを利用して同期化したサンプリングクロックを生成し、Ａ／Ｄ変換部２３０へ送る。すると、Ａ／Ｄ変換部２３０では、同期処理部２７０により生成されたサンプリングクロックのシンボルタイミングで受信信号をサンプリングし、Ａ／Ｄ変換する。変換されたディジタル信号はディジタルフィルタ２４０を通され、隣接符号間の干渉がなく、適切なタイミングで読み取ることのできる信号に変換される。復号化部５１０は、シンボルタイミングでサンプリングした信号の信号レベルが「００」，「０１」，「１０」，「１１」のどのシンボルを意味するものかを判定して、受信信号をシンボルに復号化する。パラレル−シリアル変換部５２０は受け取ったシンボルを２ビットのシリアルデータに変換し、送信側４００のシリアル−パラレル変換部４１０に入力されたディジタル信号系列と同じディジタル信号系列を出力する。
次に、符号化部４２０および、復号化部５１０について説明する。
まず、符号化部４２０について説明する。
第１４図は、符号化部４２０の構成を示すブロック図である。第１４図に示すように、符号化部４２０は、直前に符号化した前信号レベルを記憶する前信号レベル記憶部４２１と、前信号レベルに基づいて、伝送するシンボル「０１」，「１１」，「００」，「１０」をマッピングする信号レベルを定めたマッピングテーブル４２２と、前信号レベル記憶部４２１に記憶されている値およびシリアルパラレル変換部４１０からの信号に基づき、マッピングテーブル４２２を参照して符号化処理を行う信号変換部４２３と、により構成されている。ここで、前信号レベル記憶部４２１の初期値はディジタルフィルタ１３０に送信され得る信号レベルであればどの信号レベルであっても構わない。
マッピングテーブル４２２は、第１５図に具体的な内容を示したように、シンボル数の２倍の信号レベルを設けて、伝送するシンボルをシンボル周期毎に上位半分の信号レベルと、下位半分の信号レベルと、に交互にマッピングするものであり、受信シンボルと前信号レベルとより、送信する信号レベルを定めている。信号変換部４２３はシリアル−パラレル変換部４１０より受信したシンボルと、前信号レベル記憶部４２１が保持する前信号レベルの２つの値に基づいて、マッピングテーブル４２２を参照することによって、送信する信号レベルを決定し、ディジタルフィルタ１３０に送信する。同時に前信号レベル記憶部４２１は次のシンボルタイミングでの符号化のために、保持している信号レベルを破棄し、今回送信した信号レベルを新たに保持する。
以上の動作を、第１６図に示すシンボルをシリアル−パラレル変換部４１０より受信した場合を例として、具体的に説明する。ｎ番目のシンボル「００」を受信した時点で、前信号レベル記憶部４２１には信号レベル「−１」が保持されているとする。信号変換部４２３は、シンボルを受信するとマッピングテーブル４２２を参照し、受信シンボル「００」と前信号レベル「−１」との２つの値より、送信する信号レベルを「＋７」と決定し、ディジタルフィルタ１３０に送信する。同時に前信号レベル記憶部４２１は保持する前信号レベルを「＋７」に更新する。次のシンボルタイミングでｎ＋１番目のシンボル「１０」を受信し、信号変換部４２３はマッピングテーブル４２２を参照して、受信シンボル「１０」と前信号レベル「＋７」とにより、送信する信号レベルを「−３」と決定し、ディジタルフィルタ１３０に送信する。同時に前信号レベル記憶部４２１は保持する信号レベルを「−３」に更新する。このように信号変換部４２３は、マッピングテーブル４２２を参照して、送信する信号レベルをｎ＋２番目の受信シンボルから順に「＋１」、「−５」、「＋７」、「−７」、「＋７」と決定する。以上のｎ−１番目のシンボルからｎ＋６番目のシンボルに対応してディジタルフィルタ１３０に送信される信号レベルは第１７図に示すように、上位半分の信号レベルと下位半分の信号レベルとに、交互にマッピングされ、クロック成分が多重化されている。
次に、復号化部５１０について説明する。
第１８図は復号化部５１０の構成を示すブロック図である。第１８図に示すように、復号化部５１０は、前回のシンボルタイミングにおいて受信した信号レベルの電圧値を保持する前電圧値保持部５１１と、受信した信号レベルと前回のシンボルタイミングで受信した信号レベルとの差を判定する信号レベル差分値判定部５１２と、信号レベル差分値判定部５１２が信号レベルの差分を判定するための閾値を保持する信号レベル差分値閾値保持部５１３と、受信した信号レベルが意味するシンボルを判定して復号化する信号変換部５１４と、信号変換部５１４が復号する際に参照する逆マッピングテーブル５１５と、により構成されている。
信号レベル差分値閾値保持部５１３は、いずれかのタイミングで保持する値を初期化、更新する。
以下に、信号レベル差分値閾値保持部５１３が保持する値を初期化する方法の例を説明する。まず送信側４００で信号レベル「＋７」にマッピングした信号と信号レベル「−７」にマッピングした信号を交互に送信し、受信側５００でそれぞれの信号を受信し、受信した信号レベルの電圧値の差分を取得する。取得した差分は、信号レベルの差分が±７レベルである場合の、実際の電圧値の差分である。この電圧値の差分をもとに、各シンボルタイミングに前回のシンボルタイミングから信号が何レベル変化したかを知るための閾値の電圧値を計算し、それぞれの値を保持する。たとえば、信号レベルが±７レベル変化した場合の信号レベルの差分値が±２８である場合、電圧値＋２８が変化すると信号レベルが＋７レベル変化する、と考えて、それぞれの閾値に対応する電圧値を計算する。今回の例の計算方法の一例としては、
（２８／７）／２＋（２８／７）×ｎ（ｎ＝１，２，３，４，５，６）−（２８／７）／２−（２８／７）×ｎ（ｎ＝１，２，３，４，５，６）
が考えられる。このようにしてそれぞれの閾値に対応する電圧値を算出すると、信号レベル差分値閾値保持部５１３が保持する値は、第２０図に示した例のようになる。そして、この電圧値の差分と閾値とにより、第１９図のように、前回と現在とのシンボルタイミングで送信された信号レベルの差分値が定められる。
一方、この信号レベル差分値閾値保持部５１３が保持する値の更新は、たとえば、各シンボルタイミングに、保持している閾値により受信した信号の信号レベルを判定し、その信号レベルに対応して現在保持している閾値の電圧値と、現在のシンボルタイミングで受信した信号レベルの電圧値との差分である誤差を検出し、その誤差によって閾値に補正をかけることによりなされる。なお、本実施の形態では、上記のような信号レベル差分値閾値保持部５１３の初期化と更新の方法を説明したが、受信した信号レベルと前シンボルタイミングでの信号レベルとの電圧値の差に対応する差分レベル数が判定できる閾値が取得出来れば他の方法を用いても効果は同じである。
信号レベル差分値判定部５１２は、受信した信号レベルの電圧値と前電圧値保持部５１１に保持された電圧値との差分を計算し、この差分に対応する閾値を、信号レベル差分値閾値保持部５１３に保持する閾値より選定する。そして、選定した閾値に対応する差分レベル数を、第２１図に示した表のように判定し、これを信号変換部５１４に送信する。信号変換部５１４は信号レベル差分値判定部５１２によって判定した信号レベルの差分値から、逆マッピングテーブル５１５を参照して受信した信号レベルが意味するシンボルを判定する。ここで、逆マッピングテーブル５１５は、第２２図に具体的な内容の例を示したように、差分レベル数に対応するシンボルを定めたものである。そして、判定したシンボルを、パラレル−シリアル変換部５２０と、前電圧値保持部５１１とに送信する。
前電圧値保持部５１１は新たに信号レベルを受信すると、保持していた前回の電圧値を破棄し、受信した信号レベルの電圧値を保持して内容を更新する。
以上のように本実施の形態２によるディジタルデータ伝送装置、および伝送路符号化方法、および復号方法においては、伝送するシンボル数の２倍の信号レベルを設け、各シンボルタイミングにおける各シンボルを表す信号レベルを、前シンボルタイミングで伝送された信号レベル以外の信号レベルにマッピングして符号化したので、前値の信号レベルとは異なる信号レベルに変換することができ、送信側から出力される信号はシンボルタイミングで常に値が変化し、受信側５００でのシンボルタイミングの同期を取りやすくできる。
また、シンボル周期毎に、伝送するシンボルを下位半分の信号レベルと、上位半分の信号レベルに交互にマッピングして符号化するので、常にシンボルタイミングで信号レベルが上下に変化するようなマッピングを行うことができる。その結果、伝送信号にシンボルレートの２分の１の周波数成分を含ませて、クロック成分を多重することができ、受信側５００で再生同期を容易にすることができる。
また、信号を受信したときに前信号との信号レベルの差分を計算し、同時にシンボルを取り出すことができるため、遅延の少ない信号伝送が可能である。
また、シンボルの情報を含んでいるのは、前回のシンボルタイミングで受信した信号レベルと今回のシンボルタイミングで受信した信号レベルとの差分であるため、たとえば、送信側４００と受信側５００とで電位が異なる場合や、電位が変動する場合などで、送信側４００の絶対的な電圧レベルを検出できない場合などにおいてもデータを正しく伝送できる。
なお、本実施の形態においては２ビットのデータをシリアル−パラレル変換して１シンボルにし、信号レベルにマッピングしたが、２ビット以上のデータをシリアル−パラレル変換して１シンボルにし、信号レベルにマッピングしても本発明と同様の効果が得られる。
また、本実施の形態においては符号化時にマッピングテーブルを用いて、４値のシンボルを８値の信号レベルにマッピングしたが、第２３図に示すように４値のシンボルを６値の信号レベルにマッピングしても、本発明と同様の効果が得られる。この場合、符号化部４２０のマッピングテーブル４２２を、第２３図に示すマッピングテーブルとする。第２３図のマッピングテーブルは、シンボル数の１．５倍の信号レベルを設けて、伝送するシンボルを、偶数のシンボル周期には最下位からシンボルの種類の数までの信号レベルに、奇数のシンボル周期には最上位からシンボルの種類の数までの信号レベルに、交互にマッピングするものであり、受信シンボルと前信号レベルとより、送信する信号レベルを定めている。
さらに、本実施の形態においては符号化時に第１５図に示すマッピングテーブル４２２を用い、復号化時には第２２図に示す逆マッピングテーブルを用いたが、第１５図のマッピングテーブルや第２２図の逆マッピングテーブルに限定するものではなく、再生同期を容易にするようにクロック成分を多重し、前信号レベルと送信する信号レベルとの差分にシンボルをマッピングするようなマッピングテーブルであれば、どのようなマッピングテーブルを用いても本発明と同様の効果が得られる。
また、本実施の形態においては前信号レベルと送信する信号レベルとの差分にシンボルをマッピングする例を示したが、各シンボル毎に定めた信号レベルの絶対値を用い、第２４図に示すように４つのシンボルを８つの信号レベルにマッピングしてもよく、第２５図に示すように４つのシンボルを６つの信号レベルにマッピングしても良い。この場合、送信側の絶対的な電圧レベルを検出することができる場合においては、本発明と同様の効果が得られる。
（実施の形態３）
次に、請求の範囲第１５項に記載のディジタルデータ伝送装置、および、請求の範囲第２８項、請求の範囲第２９項に記載の伝送路符号化方法を実施の形態３として、図面を参照しながら説明する。
第２６図は、本実施の形態３による送信側６００および受信装置７００の構成を示すブロック図である。なお、第２６図において、第１３図と同一または相当する部分には同一符号を付して、詳しい説明を省略する。
本実施の形態３によるディジタルデータ伝送装置は、実施の形態２による送信側４００に、送信するディジタルデータにスクランブルを施し、シリアル−パラレル変換部４１０に入力するスクランブラ６１０を備え、受信側５００に、受信したデータに施されているスクランブルを解くデスクランブラ７１０を備えたものである。
次に、このように構成されるディジタルデータ伝送装置の動作について説明する。
実施の形態３による送信側６００によるマッピングは、実施の形態２の送信側４００によるマッピングと同様であり、最下位の信号レベルから、シンボルの種類の数までの信号レベルと、最上位の信号レベルからシンボルの種類の数までの信号レベルと、に交互にマッピングするものである。
まず、第２７図に、４値のシンボルを８値の信号レベルにマッピングする場合の例を示す。第２７図において、信号レベル２７０１および信号レベル２７０２は、各シンボル周期においてマッピングされうる信号レベルを示している。４値のシンボルを８値の信号レベルにマッピングする場合、必ず、下位４値の信号レベル２７０１と上位４値の信号レベル２７０２とを交互に使用するようにマッピングし、伝送信号に確実にクロック成分を多重させることができる。ところが、シンボルの種類の数の２倍に満たない信号レベルにマッピングする場合は、伝送信号にクロック成分を多重させることができないこともある。
次に、第２８図に、４値のシンボルを５値の信号レベルにマッピングする場合の例を示す。第２８図において、信号レベル２８０１は直前のシンボル周期においてマッピングされた信号レベル、信号レベル２８０２〜２８０５は、各シンボル周期においてマッピングされうる信号レベルを示している。４値のシンボルを５値の信号レベルにマッピングする場合、第２８（ａ）図に示すように、送信するディジタルデータが「１００１」の繰り返しであると、常に同じ信号レベルにマッピングされることになり、伝送信号にクロック成分が全く多重されない。また、第２８（ｂ）図に示すように、送信するディジタルデータが「１」の連続である場合、想定しているクロック成分とは逆位相のクロック成分が多重されることになる。これらのように、伝送信号にクロック成分が多重されていない場合、クロック再生部によりクロックの同期を取ることができず、Ａ／Ｄ変換部２３０は受信信号をサンプリングすることができなくなり、受信信号を復号化することができなくなることもある。
本実施の形態３は、受信信号を復号化することができなくなることを防止するために、伝送信号にクロック成分を多重するようにスクランブルを施すものである。具体的には、送信するデータの配列を変更するとともに、データの配列が、「Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ」である場合、「Ａ＝Ｅ」、「Ｂ＝Ｆ」、「Ｃ＝Ｇ」、「Ｄ＝Ｈ」が連続しないようにする。
第２９図に、スクランブラ６１０の構成を示す。このスクランブラ６１０は、送信するディジタルデータに、送信データから生成したデータを掛け合わせることにより、スクランブルを施すものである。
つまり、第１の演算部６１１により、スクランブルを施したデータ列から、所定のデータと、４ビット前のデータとを抽出し、それらの２つのデータが一致しているか否かを検出する。２つのデータが一致している場合は、［Ｘ］ビットカウンタ６１２を「１」加算し、一致しない場合は［Ｘ］ビットカウンタ６１２の値を「０」にする。ここで、２つのデータが一致する部分が連続して現れ、［Ｘ］ビットカウンタ６１２がフル（全ビットが「１」）になった場合にのみ、一致検出信号を、第２の演算部６１３に出力する。そして、第２の演算部６１３は、スクランブルを施すデータＴ（０）と、３ビット前のデータＴ（−３）と、２０ビット前のデータＴ（−２０）と、により、
Ｔ（０）＝ＩＮｘｏｒＴ（−３）ｘｎｏｒＴ（−２０）：（処理Ａ）、
（処理Ａ）は、一致信号が所定の状態の時にデータを反転させる処理のように演算を行い、送信するデータの配列を変更してスクランブルを施す。
このようにしてスクランブル処理を施したデータの、スクランブルを解くデスクランブラ７１０の構成を第３０図に示す。
このデスクランブラ７１０は、スクランブラ６１０と同様に、第１の演算部７１１により、スクランブルを解いたデータ列から、所定のデータと、４ビット前のデータとを抽出し、それらの２つのデータが一致しているか否かを検出する。２つのデータが一致している場合は、［Ｘ］ビットカウンタ７１２を「１」加算し、一致しない場合は［Ｘ］ビットカウンタ７１２の値を「０」にする。ここで、２つのデータが一致する部分が連続して現れ、［Ｘ］ビットカウンタ６１２がフル（全ビットが「１」）になった場合にのみ、一致検出信号を、第２の演算部７１３に出力する。そして、第２の演算部７１３は、スクランブルを施すデータＴ（０）と、３ビット前に処理したデータＴ（−３）と、２０ビット前に処理したデータＴ（−２０）と、により、
Ｔ（０）＝ＩＮｘｏｒＴ（−３）ｘｎｏｒＴ（−２０）：（処理Ａ）
（処理Ａ）は、一致信号が所定の状態の時にデータを反転させる処理のように演算を行い、受信したデータに施されているスクランブルを解く。
以上のように本実施の形態３による伝送路符号化方法、および送信側、および受信側においては、送信するディジタルデータにスクランブル処理を施すので、送信するデータが連続して同じ値とならないようにし、送信するデータにクロック成分を多重することができる。
また、送信するデータ列から送信するデータと４ビット前のデータとを抽出し、その２つのデータが一致する部分が連続して現れる場合にはデータを反転させてスクランブル処理を行うので、送信信号に確実にクロック成分を多重することができる。また、送信側と受信側とのタイミング合わせをすることなく、デスクランブルを行うことができるので、どのようなデータでも送受信することができる。
なお、本実施の形態においては、スクランブラ６１０は、３ビット前に処理したデータＴ（−３）と、２０ビット前に処理したデータＴ（−２０）とにより演算をしたが、これらのデータに限定するものではなく、任意のデータを演算しても、本発明と同様の効果が得られる。
同様に、本実施の形態においては、デスクランブラ７１０は、３ビット前に処理したデータＴ（−３）と、２０ビット前に処理したデータＴ（−２０）とにより演算をしたが、これらのデータに限定するものではなく、任意のデータを演算しても、本発明と同様の効果が得られる。
（実施の形態４）
次に、請求の範囲第１８項に記載のディジタルデータ送受信装置を実施の形態４として、図面を参照しながら説明する。
第３１図は、本実施の形態４に係るディジタルデータ送受信装置の構成を示すブロック図である。
第３１図に示すように本実施の形態３によるディジタルデータ送受信装置は、データの送受信を制御する送受信制御部１３００と、データの送信および受信を行うデータ送受信部１４００と、により構成されている。
データ送受信部１４００は第１図に示したディジタルデータ伝送装置の送信側１００と受信側２００とを接続しないものになっており、２値４値変換部１４０１と、符号化部１４０２と、ディジタルフィルタ１４０３と、Ｄ／Ａ変換部１４０４と、ローパスフィルタ１４０５と、ドライバ１４０６と、ローパスフィルタ１４０７と、レシーバ１４０８と、Ａ／Ｄ変換部１４０９と、ディジタルフィルタ１４１０と、判定処理部１４１１と、復号部１４１２と、同期処理部１４１３と、により構成されている。
このように構成されているディジタルデータ送受信装置では、送受信制御部１３００は、データ送受信部１４００により受信したデータについて再送信すべきデータかどうか判断し、再送信するデータをデータ送受信部１４００の２値４値変換部１４０１に入力し、再送信しないデータを受信データとして外部に出力する。また、送受信制御部１３００は、外部より入力される送信データを再送信するデータに多重し、データ送受信部１４００に送り、データ送受信部１４００により送信する。
第３２図は、複数のディジタルデータ送受信装置をリング状にバス接続をした例である。同図において、１５０１、１５０２、１５０３は、第３１図の送受信制御部１３００と同様の構成の送受信制御部、１５０４、１５０５、１５０６は、第３１図のデータ送受信部１４００と同様の構成のデータ送受信部であり、前段のデータ送受信部より送信される送信データを、次段のデータ送受信部により受信し、最終段のデータ送受信部より送信される送信データを初段のデータ送受信部により受信するように接続している。
各送受信制御部１５０１〜１５０３では、アドレス管理など通信上位層の処理を行う。各データ送受信部１５０４〜１５０６は、送受信制御部間１５０１〜１５０３のデータの伝送を行う。
以上のような構成にすることで、リング状のバスのデータ送受信部分を構成することができる。
産業上の利用可能性
本発明は、デジタルデータを多値化し、連続して同じ信号レベルを取らないように符号化して伝送することで、高速なデータ伝送を可能とし、さらに、３０ＭＨｚ以下の帯域での放射ノイズを、デジタルフィルタにより車載条件に適合したノイズ量にまで低減したディジタルデータ伝送装置、および伝送路符号化方法、および復号方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施の形態１に係るディジタルデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。
第２図は、本発明の実施の形態１に係る符号化部の構成を示すブロック図である。
第３図は、本発明の実施の形態１に係る信号変換部による符号化処理を説明する図である。
第４図は、本発明の実施の形態１に係る判定処理部による判定処理を説明する図である。
第５図は、本発明の実施の形態１に係る復号化部の構成を示すブロック図である。
第６図は、本発明の実施の形態１に係る信号変換部による復号化処理を説明する図である。
第７図は、本発明の実施の形態１に係る同期処理部の構成の一例を示すブロック図である。
第８図は、本発明の実施の形態１に係るノイズ除去効果を説明する図である。
第９図は、本発明の実施の形態１に係るバイフェーズマーク方式により符号化した場合に取り得る値を説明する図である。
第１０図は、本発明の実施の形態１に係る信号変換部による符号化処理の他の一例である前値レベルとの差に基づくシンボル配置を説明する図である。
第１１図は、本発明の実施の形態１に係る判定処理部の判定処理の他の一例を説明する図である。
第１２図は、本発明の実施の形態１に係る判定処理部の構成の他の一例を示すブロック図である。
第１３図は、本発明の実施の形態２に係るディジタルデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。
第１４図は、本発明の実施の形態２に係る符号化部の構成を示すブロック図である。
第１５図は、本発明の実施の形態２に係る符号化部が用いるマッピングテーブルの例を示す図である。
第１６図は、本発明の実施の形態２に係る符号化部により符号化するデータ列の例を示す図である。
第１７図は、本発明の実施の形態２に係る符号化部により符号化された信号レベルの例を示す図である。
第１８図は、本発明の実施の形態２に係る復号化部の構成を示すブロック図である。
第１９図は、本発明の実施の形態２に係る信号レベルの差分と閾値の関係の例を示す図である。
第２０図は、本発明の実施の形態２に係る信号レベル差分値閾値保持部が保持する値の例を示す図である。
第２１図は、本発明の実施の形態２に係る信号レベルの差と対応する差分レベル数の関係を示す図である。
第２２図は、本発明の実施の形態２に係る復号化部が用いる逆マッピングテーブルの例を示す図である。
第２３図は、本発明の実施の形態２に係る符号化部が用いるマッピングテーブルの他の一例を示す図である。
第２４図は、本発明の実施の形態２に係る符号化部が用いるマッピングテーブルの他の一例を示す図である。
第２５図は、本発明の実施の形態２に係る符号化部が用いるマッピングテーブルの他の一例を示す図である。
第２６図は、本発明の実施の形態３に係るディジタルデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。
第２７図は、本発明の実施の形態３に係るマッピングにおいて、スクランブルを施さなくてもクロック成分が多重される例を説明する図である。
第２８図は、本発明の実施の形態３に係るマッピングにおいて、スクランブルを施さない場合にはクロック成分が多重されない例を説明する図である。
第２９図は、本発明の実施の形態３に係るスクランブラの構成を示すブロック図である。
第３０図は、本発明の実施の形態３に係るデスクランブラの構成を示すブロック図である。
第３１図は、本発明の実施の形態４に係るディジタルデータ送受信装置の構成を示すブロック図である。
第３２図は、本発明の実施の形態４に係る複数のディジタルデータ送受信装置をリング状にバス接続した例である。
第３３図は、従来の伝送方法であるバイフェーズマーク方式による符号化方法を説明する図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2002030075.tif 000028
【図２７】
2002030075.tif 000029
【図２８（ａ）】
2002030075.tif 000030
【図２８（ｂ）】
2002030075.tif 000031
【図２９】
2002030075.tif 000032
【図３０】
2002030075.tif 000033
【図３１】
2002030075.tif 000034
【図３２】
2002030075.tif 000035
【図３３】
2002030075.tif 000036
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月4日(2002.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタルデータを、一定の単位周期であるシンボル周期毎に上記ディジタルデータに割り当てたシンボルに相当する信号レベルに変換するデータ符号化手段と、
上記データ符号化手段で符号化された信号レベル列の単位周期より短い第１のサンプリング周期を持ち、所定の周波数のみを通過させる第１のディジタルフィルタと、
上記ディジタルフィルタを通過したディジタルデータ列をアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換手段と、
上記ディジタルアナログ変換手段により変換されたアナログ信号から、上記第１のサンプリング周期で決定される上記第１のディジタルフィルタの折り返しひずみを除去する低域通過型フィルタと、
上記低域通過型フィルタの出力を、所定の基準電位を中心に互いに極性の反転した２本の信号に変換して、ツイストペア線に入力する差動ドライバと、
上記ツイストペア線により伝送される伝送信号を受信して、その２本の線間の電位差を信号に変換する差動レシーバと、
上記差動レシーバの出力を第２のサンプリング周期毎にディジタル信号値に変換するアナログディジタル変換手段と、
上記アナログディジタル変換手段によりサンプリングされたディジタルデータ列の、所定の周波数帯域のみを通過させる第２のディジタルフィルタと、
上記第２のディジタルフィルタの出力より、信号中にシンボルを含むシンボルタイミングの信号レベルよりシンボル値を判定し、さらにシンボル値に相当するディジタルデータに変換するレベル判定手段と、を備え、
上記第１のディジタルフィルタおよび上記第２のディジタルフィルタは、ともに低域通過型の特性をもち、上記第１のディジタルフィルタは、上記ツイストペア線に流れる各信号により放射される電磁波がお互いに打ち消しあって上記ツイストペア線の外部への電磁波の放射を無くすことができる周波数帯よりも高い周波数データを少なくとも遮断する周波数特性をもつ、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記第１のディジタルフィルタおよび上記第２のディジタルフィルタは、その２つのディジタルフィルタを通過した際の伝送特性がロールオフ特性となる、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項３】
請求の範囲第２項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記データ符号化手段は、１シンボル周期あたり２ビット以上のデータを、伝送するシンボルに変換する、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項４】
請求の範囲第３項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記データ符号化手段は、１シンボル周期あたりに伝送するシンボルの種類の数よりも多い数の信号レベルを設け、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、いずれかの信号レベルに割り当てて符号化する、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項５】
請求の範囲第３項または請求の範囲第４項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記データ符号化手段は、５つの信号レベルをもち、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、直前のシンボル伝送タイミングに伝送した前信号レベル以外の信号レベルに、下位の信号レベルより０１，１１，００，１０の順に割り当てて符号化する、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項６】
請求の範囲第３項または請求の範囲第４項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
伝送するディジタルデータがバイフェーズマーク方式により符号化されたデータであって、
上記データ符号化手段は、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、直前のシンボル伝送タイミングに伝送した前信号レベル以外の信号レベルに、下位の信号レベルより０１，１１，００，１０の順に割り当てて、伝送する信号レベルを決定する、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項７】
請求の範囲第３項または請求の範囲第４項に記載のデータ送信装置において、
上記データ符号化手段は、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、信号レベルの最下位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、信号レベルの最上位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、に交互に割り当てて、伝送する信号レベルを決定する、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項８】
請求の範囲第３項ないし請求の範囲第７項のいずれかに記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記データ符号化手段は、
上記前信号レベルを記憶する前信号レベル記憶手段と、
上記前信号レベルと伝送シンボルとに基づき、伝送するシンボルに対する信号レベルを決定する符号化手段と、
を備えたことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項９】
請求の範囲第８項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記符号化手段は、あるシンボル伝送タイミングにおけるシンボルを、上記前信号レベル記憶手段が記憶する上記前信号レベルに対して所定の差を持つ信号レベルに割り当てる、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項１０】
請求の範囲第３項ないし請求の範囲第９項のいずれかに記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記データ符号化手段には、伝送信号がバイフェーズマーク方式で符号化されているか否かを示す伝送方式指示信号が加えられる、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項１１】
請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記レベル判定手段は、シンボル周期毎に信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、
直前のシンボル受信タイミングに受信した前信号レベルを記憶する前信号レベル記憶手段と、を備え、
信号レベル検出手段により検出した信号レベルを、上記前信号レベル記憶手段の記憶する前信号レベルに基づいて、対応するシンボルに復号化する、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項１２】
請求の範囲第１項または請求の範囲第１１項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記レベル判定手段は、
所定の期間に受信した各信号レベルの変動値に基づき、判定閾値レベルを補正する閾値制御手段と、
上記前信号レベルを記憶する前信号レベル記憶手段と、
閾値を保持し、シンボルタイミングで検出した信号レベルと上記前信号レベルとの信号レベルの差分を閾値判定してシンボル値を復号化する閾値判定手段と、
を備えたことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項１３】
請求の範囲第１１項または請求の範囲第１２項に記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記レベル判定手段は、受信信号のシンボル周期と同期化する同期処理手段を備え、
上記同期処理手段は、受信信号からシンボル周期の２分の１周期をもつ周波数成分を抽出し、抽出信号の位相に基づきシンボルを検出するシンボルタイミングを制御する、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項１４】
請求の範囲第１１項ないし請求の範囲第１３項のいずれかに記載のディジタルデータ伝送装置において、
上記レベル判定手段には、受信信号がバイフェーズマーク方式で符号化されているか否かを示す伝送方式指示信号が加えられる、
ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項１５】
請求の範囲第１項ないし請求の範囲第１４項のいずれかに記載のデータ送信装置において、
伝送するディジタルデータにスクランブルを施すスクランブラと、
受信したディジタルデータに施されているスクランブルを解くデスクランブラと、
を備えた、ことを特徴とするディジタルデータ伝送装置。
【請求項１６】
ディジタルデータを、一定の単位周期であるシンボル周期毎に上記ディジタルデータに割り当てたシンボルに相当する信号レベルに変換するデータ符号化手段と、
上記データ符号化手段で符号化された信号レベル列の単位周期より短い第１のサンプリング周期を持ち、所定の周波数のみを通過させる第１のディジタルフィルタと、
上記ディジタルフィルタを通過したディジタルデータ列をアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換手段と、
上記ディジタルアナログ変換手段により変換されたアナログ信号から、上記第１のサンプリング周期で決定される上記第１のディジタルフィルタの折り返しひずみを除去する低域通過型フィルタと、
上記低域通過型フィルタの出力を、所定の基準電位を中心に互いに極性の反転した２本の信号に変換して、ツイストペア線に入力する差動ドライバと、を備え、
上記第１のディジタルフィルタは、上記ツイストペア線に流れる各信号により放射される電磁波がお互いに打ち消しあって上記ツイストペア線の外部への電磁波の放射を無くすことができる周波数帯よりも高い周波数データを少なくとも遮断する周波数特性をもつ、
ことを特徴とするデータ送信装置。
【請求項１７】
ツイストペア線により伝送される伝送信号を受信して、その２本の線間の電位差を信号に変換する差動レシーバと、
上記差動レシーバの出力をサンプリング周期毎にディジタル信号値に変換するアナログディジタル変換手段と、
上記アナログディジタル変換手段によりサンプリングされたディジタルデータ列の、低域の周波数成分のみを通過させるディジタルフィルタと、
上記ディジタルフィルタの出力より、信号中にシンボルを含むシンボルタイミングの信号レベルよりシンボル値を判定し、さらにシンボル値に相当するディジタルデータに変換するレベル判定手段と、
を備えたことを特徴とするデータ受信装置。
【請求項１８】
請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置のレベル判定手段より出力される受信データを判断し、再送信するデータをデータ符号化手段に入力し、再送信しないデータを受信データとして外部に出力し、外部より入力される送信データを再送信データに多重して、上記データ符号化手段に入力する送受信制御手段を備えた、
ことを特徴とするデータ送受信装置。
【請求項１９】
ディジタルデータを、任意のビット数をまとめて１シンボルとして伝送する際、シンボルの種類の数より多い数の信号レベルを設け、
あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、直前のシンボル伝送タイミングにおける前値信号レベル以外の信号レベルに割り当てて符号化する、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２０】
削除
【請求項２１】
請求の範囲第１９項に記載の伝送路符号化方法において、
あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、信号レベルの最下位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、信号レベルの最上位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、に交互に割り当てて符号化する、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２２】
請求の範囲第１９項または請求の範囲第２１項に記載の伝送路符号化方法において、
シンボルの種類の数を、４とし、１シンボルあたり２ビットデータを伝送する、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２３】
請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項、請求の範囲第２２項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、
１シンボルあたり２ビットデータを、下位の信号レベルより０１，１１，００，１０の順に、信号レベルに割り当てて符号化する、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２４】
請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項、請求の範囲第２２項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、
あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、上記前値信号レベルに対して所定の差を持つ信号レベルに割り当てて符号化する、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２５】
請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、
信号レベルの数が、シンボルの種類の数より一つ多い、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２６】
請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、
信号レベルの数を、シンボルの種類の数の２倍とした、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２７】
請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、
信号レベルの数を、シンボルの数の１．５倍とした、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２８】
請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項ないし請求の範囲第２７項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、
上記ディジタルデータは、スクランブルが施されたデータである、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項２９】
請求の範囲第２８項に記載の伝送路符号化方法において、
上記スクランブルは、送信データから生成したデータに基づいて、送信データに処理を施す自己同期型スクランブルである、
ことを特徴とする伝送路符号化方法。
【請求項３０】
削除
【請求項３１】
シンボル受信タイミングにおける信号レベルと、直前のシンボル受信タイミングにおける信号レベルと、の２つの信号レベルの差分値にシンボルを対応させて、シンボル受信タイミングにおける信号レベルをシンボルに復号化する、
ことを特徴とする復号方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、２０Ｍｂｐｓを越えるような高速なデータ伝送時において、ツイストペア線のような安価なケーブルを用いて、放射ノイズが少なく、かつ耐ノイズ性にすぐれたディジタルデータ伝送装置、および多値伝送においても連続した信号レベルを取らない伝送路符号化方法および復号方法を提供することを目的とする。
発明の開示
上記の課題を解決するために、本発明の請求の範囲第１項に係るディジタルデータ伝送装置は、ディジタルデータを、一定の単位周期であるシンボル周期毎に上記ディジタルデータに割り当てたシンボルに相当する信号レベルに変換するデータ符号化手段と、上記データ符号化手段で符号化された信号レベル列の単位周期より短い第１のサンプリング周期を持ち、所定の周波数のみを通過させる第１のディジタルフィルタと、上記ディジタルフィルタを通過したディジタルデータ列をアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換手段と、上記ディジタルアナログ変換手段により変換されたアナログ信号から、上記第１のサンプリング周期で決定される上記第１のディジタルフィルタの折り返しひずみを除去する低域通過型フィルタと、上記低域通過型フィルタの出力を、所定の基準電位を中心に互いに極性の反転した２本の信号に変換して、ツイストペア線に入力する差動ドライバと、上記ツイストペア線により伝送される伝送信号を受信して、その２本の線間の電位差を信号に変換する差動レシーバと、上記差動レシーバの出力を第２のサンプリング周期毎にディジタル信号値に変換するアナログディジタル変換手段と、上記アナログディジタル変換手段によりサンプリングされたディジタルデータ列の、所定の周波数帯域のみを通過させる第２のディジタルフィルタと、上記第２のディジタルフィルタの出力より、信号中にシンボルを含むシンボルタイミングの信号レベルよりシンボル値を判定し、さらにシンボル値に相当するディ


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
伝送方式指示信号が加えられる、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第１５項に係るディジタルデータ伝送装置は、請求の範囲第１項ないし請求の範囲第１４項のいずれかに記載のデータ送信装置において、伝送するディジタルデータにスクランブルを施すスクランブラと、受信したディジタルデータに施されているスクランブルを解くデスクランブラと、を備えた、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第１６項に係るデータ送信装置は、ディジタルデータを、一定の単位周期であるシンボル周期毎に上記ディジタルデータに割り当てたシンボルに相当する信号レベルに変換するデータ符号化手段と、上記データ符号化手段で符号化された信号レベル列の単位周期より短い第１のサンプリング周期を持ち、所定の周波数のみを通過させる第１のディジタルフィルタと、上記ディジタルフィルタを通過したディジタルデータ列をアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換手段と、上記ディジタルアナログ変換手段により変換されたアナログ信号から、上記第１のサンプリング周期で決定される上記第１のディジタルフィルタの折り返しひずみを除去する低域通過型フィルタと、上記低域通過型フィルタの出力を、所定の基準電位を中心に互いに極性の反転した２本の信号に変換して、ツイストペア線に入力する差動ドライバと、を備え、上記第１のディジタルフィルタは、上記ツイストペア線に流れる各信号により放射される電磁波がお互いに打ち消しあって上記ツイストペア線の外部への電磁波の放射を無くすことができる周波数帯よりも高い周波数データを少なくとも遮断する周波数特性をもつ、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第１７項に係るデータ受信装置は、ツイストペア線により伝送される伝送信号を受信して、その２本の線間の電位差を信号に変換する差動レシーバと、上記差動レシーバの出力をサンプリング周期毎にディジタル信号値に変換するアナログディジタル変換手段と、上記アナログディジタル変換手段によ


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
りサンプリングされたディジタルデータ列の、低域の周波数成分のみを通過させるディジタルフィルタと、上記ディジタルフィルタの出力より、信号中にシンボルを含むシンボルタイミングの信号レベルよりシンボル値を判定し、さらにシンボル値に相当するディジタルデータに変換するレベル判定手段と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第１８項に係るデータ送受信装置は、請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置のレベル判定手段より出力される受信データを判断し、再送信するデータをデータ符号化手段に入力し、再送信しないデータを受信データとして外部に出力し、外部より入力される送信データを再送信データに多重して、上記データ符号化手段に入力する送受信制御手段を備えた、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第１９項に係る伝送路符号化方法は、ディジタルデータを、任意のビット数をまとめて１シンボルとして伝送する際、シンボルの種類の数より多い数の信号レベルを設け、あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、直前のシンボル伝送タイミングにおける前値信号レベル以外の信号レベルに割り当てて符号化する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２１項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第１９項に記載の伝送路符号化方法において、あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、信号レベルの最下位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、信号レベルの最上位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、に交互に割り当てて符号化する、ことを特徴とする。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、本発明の請求の範囲第２２項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第１９項または請求の範囲第２１項に記載の伝送路符号化方法において、シンボルの種類の数を、４とし、１シンボルあたり２ビットデータを伝送する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２３項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項、請求の範囲第２２項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、１シンボルあたり２ビットデータを、下位の信号レベルより０１，１１，００，１０の順に、信号レベルに割り当てて符号化する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２４項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項、請求の範囲第２２項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、上記前値信号レベルに対して所定の差を持つ信号レベルに割り当てて符号化する、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２５項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、信号レベルの数が、シンボルの種類の数より一つ多い、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２６項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、信号レベルの数を、シンボルの種類の数の２倍とした、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２７項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、信号レベルの数を、シンボルの数の１．５倍とした、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２８項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項ないし請求の範囲第２７項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、上記ディジタルデータは、スクランブルが施


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
されたデータである、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第２９項に係る伝送路符号化方法は、請求の範囲第２８項に記載の伝送路符号化方法において、上記スクランブルは、送信データから生成したデータに基づいて、送信データに処理を施す自己同期型スクランブルである、ことを特徴とする。
また、本発明の請求の範囲第３１項に係る復号方法は、シンボル受信タイミングにおける信号レベルと、直前のシンボル受信タイミングにおける信号レベルと、の２つの信号レベルの差分値にシンボルを対応させて、シンボル受信タイミングにおける信号レベルをシンボルに復号化する、ことを特徴とする。
以上のように本発明の請求の範囲第１項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、ディジタルデータを、一定の単位周期であるシンボル周期毎に上記ディジタルデータに割り当てたシンボルに相当する信号レベルに変換するデータ符号化手段と、上記データ符号化手段で符号化された信号レベル列の単位周期より短い第１のサンプリング周期を持ち、所定の周波数のみを通過させる第１のディジタルフィルタと、上記ディジタルフィルタを通過したディジタルデータ列をアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換手段と、上記ディジタルアナログ変換手段により変換されたアナログ信号から、上記第１のサンプリング周期で決定される上記第１のディジタルフィルタの折り返しひずみを除去する低域通過型フィルタと、上記低域通過型フィルタの出力を、所定の基準電位を中心に互いに極性の反転した２本の信号に変換して、ツイストペア線に入力する差動ドライバと、上記ツイストペア線により伝送される伝送信号を受信して、その２本の線間の電位差を信号に変換する差動レシーバと、上記差動レシーバの出力を第２の


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
サンプリング周期毎にディジタル信号値に変換するアナログディジタル変換手段と、上記アナログディジタル変換手段によりサンプリングされたディジタルデータ列の、所定の周波数帯域のみを通過させる第２のディジタルフィルタと、上記第２のディジタルフィルタの出力より、信号中にシンボルを含むシンボルタイミングの信号レベルよりシンボル値を判定し、さらにシンボル値に相当するディジタルデータに変換するレベル判定手段と、を備え、上記第１のディジタルフィルタおよび上記第２のディジタルフィルタは、ともに低域通過型の特性をもち、上記第１のディジタルフィルタは、上記ツイストペア線に流れる各信号により放射される電磁波がお互いに打ち消しあって上記ツイストペア線の外部への電磁波の放射を無くすことができる周波数帯よりも高い周波数データを少なくとも遮断する周波数特性をもつもの、としたので、高速な伝送速度を実現することができる。さらに、伝送信号の周波数帯域を、ツイストペア線において極性を反転させた信号を流した場合の放射ノイズ削減効果のある周波数帯域とすることができ、高速データ伝送においても放射電磁波ノイズをほとんどなくすことができる。
また、本発明の請求の範囲第２項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置において、上記第１のディジタルフィルタおよび上記第２のディジタルフィルタは、その２つのディジタルフィルタを通過した際の伝送特性がロールオフ特性となるもの、としたので、上記第１のディジタルフィルタおよび上記第２のディジタルフィルタを通過した信号を、シンボルレートの２分の１よりわずかに大きい帯域内の信号に変換することができる。また、シンボルタイミングにおいて隣接符号間の干渉のない信号に変換するので、含まれているシンボルをシンボルタイミングで読み取ることができる信号に変換することができる。
また、本発明の請求の範囲第３項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置にお


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明の請求の範囲第１５項に係るディジタルデータ伝送装置によれば、請求の範囲第１項ないし請求の範囲第１４項のいずれかに記載のデータ送信装置において、伝送するディジタルデータにスクランブルを施すスクランブラと、受信したディジタルデータに施されているスクランブルを解くデスクランブラと、を備えたもの、としたので、上記ディジタルデータが連続して同じ値を持たないようにすることができる。
また、本発明の請求の範囲第１６項に係るデータ送信装置によれば、ディジタルデータを、一定の単位周期であるシンボル周期毎に上記ディジタルデータに割り当てたシンボルに相当する信号レベルに変換するデータ符号化手段と、上記データ符号化手段で符号化された信号レベル列の単位周期より短い第１のサンプリング周期を持ち、所定の周波数のみを通過させる第１のディジタルフィルタと、上記ディジタルフィルタを通過したディジタルデータ列をアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換手段と、上記ディジタルアナログ変換手段により変換されたアナログ信号から、上記第１のサンプリング周期で決定される上記第１のディジタルフィルタの折り返しひずみを除去する低域通過型フィルタと、上記低域通過型フィルタの出力を、所定の基準電位を中心に互いに極性の反転した２本の信号に変換して、ツイストペア線に入力する差動ドライバと、を備え、上記第１のディジタルフィルタは、上記ツイストペア線に流れる各信号により放射される電磁波がお互いに打ち消しあって上記ツイストペア線の外部への電磁波の放射を無くすことができる周波数帯よりも高い周波数データを少なくとも遮断する周波数特性をもつもの、としたので、高速な伝送速度を実現することができる。さらに、伝送信号の周波数帯域を、ツイストペア線において極性を反転させた信号を流した場合の放射ノイズ削減効果のある周波数帯域とすることができ、高速データ伝送においても放射電磁波ノイズをほとんどなくすことができる。
また、本発明の請求の範囲第１７項に係るデータ受信装置によれば


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
、ツイストペア線により伝送される伝送信号を受信して、その２本の線間の電位差を信号に変換する差動レシーバと、上記差動レシーバの出力をサンプリング周期毎にディジタル信号値に変換するアナログディジタル変換手段と、上記アナログディジタル変換手段によりサンプリングされたディジタルデータ列の、低域の周波数成分のみを通過させるディジタルフィルタと、上記ディジタルフィルタの出力より、信号中にシンボルを含むシンボルタイミングの信号レベルよりシンボル値を判定し、さらにシンボル値に相当するディジタルデータに変換するレベル判定手段と、を備えたもの、としたので、上記デジタルフィルタによって隣接シンボル間の干渉がなくかつ適切なタイミングでシンボルを読み取ることのできる信号に変換した受信信号を各シンボルタイミングにおいてサンプリングし、含まれているシンボルを復号することができる。
また、本発明の請求の範囲第１８項に係るデータ送受信装置によれば、請求の範囲第１項に記載のディジタルデータ伝送装置のレベル判定手段より出力される受信データを判断し、再送信するデータをデータ符号化手段に入力し、再送信しないデータを受信データとして外部に出力し、外部より入力される送信データを再送信データに多重して、上記データ符号化手段に入力する送受信制御手段を備えたもの、としたので、必要なデータを選別しながら、種々のデータを送受信することができる。
また、本発明の請求の範囲第１９項に係る伝送路符号化方法によれば、ディジタルデータを、任意のビット数をまとめて１シンボルとして伝送する際、シンボルの種類の数より多い数の信号レベルを設け、あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、直前のシンボル伝送タイミングにおける前値信号レベル以外の信号レベルに割り当てて符号化するもの、としたので、隣接するシンボル伝送タイミングで常に信号レベルが変化する信号を伝送することができるので、当該信号を受信し、受信信号に含まれているシンボルを復号する装置での同期を取りやすくすることができる。また、１シンボルを符号化する毎に、当該シンボルを表す信号レベルを伝送することができるので、遅延の少ないデータ伝送を行うことができる。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、本発明の請求の範囲第２１項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第１９項に記載の伝送路符号化方法において、あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、信号レベルの最下位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、信号レベルの最上位からシンボルの種類の数までの信号レベルと、に交互に割り当てて符号化するもの、としたので、伝送信号を下位の信号レベルと、上位の信号レベルとに交互に変化するようにすることができ、クロック成分を多重することができる。
また、本発明の請求の範囲第２２項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第１９項または請求の範囲第２１項に記載の伝送路符号化方法において、シンボルの種類の数を、４とし、１シンボルあたり２ビットデータを伝送するもの、としたので、限られた帯域において効率の良いデータ伝送を行うことができる。
また、本発明の請求の範囲第２３項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項、請求の範囲第２２項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、１シンボルあたり２ビットデータを、下位の信号レベルより０１，１１，００，１０の順に、信号レベルに割り当てて符号化するもの、としたので、シンボルを所定の信号レベルに割り当てて符号化することができる。
また、本発明の請求の範囲第２４項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項、請求の範囲第２２項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、あるシンボル伝送タイミングにおける該シンボルを表す信号レベルを、上記前値信号レベルに対して所定の差を持つ信号レベルに割り当てて符号化するもの、としたので、いかなる場合でも前値の信号レベルとは異なる信号レベルに変換することができるので、送信側から出力される信号は、常にシンボルタイミング毎に変化し、受信側において容易に同期を取ることができる信号と


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
なる。また、ベースバンドの多値伝送時に送信側と受信側との間の電圧レベルが異なるような場合や、電圧の揺れが大きい環境においても正確にデータ伝送を行うことができる。
また、本発明の請求の範囲第２５項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、信号レベルの数が、シンボルの種類の数より一つ多いもの、としたので、前値の信号レベルを禁止して、出力信号を前値以外の信号レベルにマッピングすることができ、同じ信号レベルが継続して出力されるのを防止することができる。
また、本発明の請求の範囲第２６項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、信号レベルの数を、シンボルの種類の数の２倍としたので、シンボルを下位の信号レベルと、上位の信号レベルとに交互に符号化することができる。また、いかなる場合でも前値の信号レベルとは異なる信号レベルに変換することができるので、送信側から出力される信号は、常にシンボルタイミング毎に変化し、受信側において容易に同期を取ることができる信号となる。
また、本発明の請求の範囲第２７項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項ないし請求の範囲第２４項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、信号レベルの数を、シンボルの数の１．５倍としたので、シンボルを下位の信号レベルと、上位の信号レベルとに交互に符号化することができる。
また、本発明の請求の範囲第２８項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項ないし請求の範囲第２７項のいずれかに記載の伝送路符号化方法において、上記ディジタルデータは、スクランブルが施されたデータである、としたので、上記ディジタルデータが連続して同じ値を持たないようにすることができる。
また、本発明の請求の範囲第２９項に係る伝送路符号化方法によれば、請求の範囲第２８項に記載の伝送路符号化方法において、上記ス


【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
クランブルは、送信データから生成したデータに基づいて、送信データに処理を施す自己同期型スクランブルである、としたので、送信信号に確実にクロック成分を多重することができる。また、送信側と受信側とのタイミング合わせをすることなくデスクランブルすることができるので、どのようなデータでも送受信することができる。
また、本発明の請求の範囲第３１項に係る復号方法によれば、シンボル受信タイミングにおける信号レベルと、直前のシンボル受信タイミングにおける信号レベルと、の２つの信号レベルの差分値にシンボルを対応させて、シンボル受信タイミングにおける信号レベルをシンボルに復号化するもの、としたので、前値信号レベルとの信号レベルの差分のみで、受信した信号のシンボルを判定することができ、たとえば、送信側と受信側とで電位が異なる場合や電位が変動する場合に、送信側の絶対的な電圧レベルを検出することができなくても、データを正しく復号化することができる。
図面の簡単な説明
第１図は、本発明の実施の形態１に係るディジタルデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。
第２図は、本発明の実施の形態１に係る符号化部の構成を示すブロック図である。
第３図は、本発明の実施の形態１に係る信号変換部による符号化処理を説明する図である。
第４図は、本発明の実施の形態１に係る判定処理部による判定処理を説明する図である。


【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
送受信装置をリング状にバス接続した例である。
第３３図は、従来の伝送方法であるバイフェーズマーク方式による符号化方法を説明する図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、ここで示す実施の形態はあくまでも一例であって、必ずしもこの実施の形態に限定されるものではない。
（実施の形態１）
まず、本発明の請求の範囲第１項ないし請求の範囲第６項、請求の範囲第８項ないし請求の範囲第１４項に記載のディジタルデータ伝送装置、および請求の範囲第１６項に記載のデータ送信装置、および請求の範囲第１７項に記載のデータ受信装置、および請求の範囲第１９項、請求の範囲第２２項ないし請求の範囲第２５項に記載の伝送路符号化方法、および請求の範囲第３１項に記載の復号方法を実施の形態１として、図面を参照しながら説明する。
第１図は本実施の形態１に係るディジタルデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。
第１図に示すように本実施の形態１によるディジタルデータ伝送装置は、データを送信する送信側１００と、送信側１００により送信されたデータを受信する受信側２００とが、ツイストペア線３００により接続されている。
送信側１００は、１ビットずつのデータ列を４値の２ビットデータ列に変換する２値４値変換部１１０と、２値４値変換部により変換された２ビットデータを所定の信号レベルにマッピングして符号化する符号化部１２０と、シンボルレートの２分の１の周波数成分を帯域通過させるディジタルフィルタ１３０と、ディジタルフィルタ１３０を通過した２ビットデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部１４


【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
信号レベルをさらに多く設け、禁止レベルを増やしてもよい。例えば、前値信号レベルとさらにその前の信号レベルとの増減を記憶しておき、信号レベルが下がっている場合は、次のシンボルタイミングでは前値信号レベル以下の信号レベルを禁止し、一方、信号レベルが上がっている場合は、前値信号レベル以上の信号レベルを禁止することもできる。この場合の信号波形は、常にシンボルタイミング毎に上下を繰り返すことになり、受信側では位相の安定した同期クロックを生成することができる。
また、本実施の形態では、多値のベースバンド伝送による信号伝送について示したが、ＡＳＫ（振幅変調）や６４ＱＡＭ（直交振幅変調）などの変調を用いる場合でも、本発明と同様の手法で放射ノイズを低減できる。変調を用いた場合は、変調周波数の両側に信号帯域が現れるため、ベースバンド伝送ではシンボルレートあたりに必要な周波数が半分となり、ツイストペア線の特性による限られた帯域を有効に利用でき、高速伝送が可能になる。さらに、６４ＱＡＭなどのように、位相と振幅との両方に変調をかける場合には、より効率的な伝送が可能になり、同じツイストペア線を用いた場合でも、より高い伝送レートが実現できる。（実施の形態２）
次に、本発明の請求の範囲第１項ないし請求の範囲第４項、請求の範囲第７項ないし請求の範囲第９項、請求の範囲第１１項ないし請求の範囲第１３項に記載のディジタルデータ伝送装置、および請求の範囲第１９項、請求の範囲第２１項ないし請求の範囲第２４項、請求の範囲第２６項、請求の範囲第２７項に記載の伝送路符号化方法、および請求の範囲第３１項に記載の復号方法を実施の形態２として、図面を参照しながら説明する。
第１３図は本実施の形態２に係るディジタルデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。なお、第１３図において、第１図と同一または相当する部分には同一符号を付して、詳しい説明を省略する。




【国際調査報告】
2002030075.tif 000037
2002030075.tif 000038
2002030075.tif 000039
2002030075.tif 000040
2002030075.tif 000041