JP2000232426A - ランダム・オーバー・サンプリング伝送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のスタッフ多重化伝送装置は、スタッフ
多重に起因する伝送遅れが発生し、且つ、入力信号伝送
速度に対する自由度が低い。 【解決手段】 高周波成分を含んでいる矩形波のデジタ
ル信号を伝送するときに、アナログ信号を伝送するとき
と同じようにＰＣＭ変換して波形を伝送しようとする
と、高いサンプリング周波数が必要となるが、実際の情
報量はシリアル化されたＰＣＭの周波数までの周波数成
分を伝送すれば、伝送された波形を受信側で再現するこ
とができるので、多重化クロックと同一の周波数或いは
多重化クロックの１／ｎの周波数でサンプリングすれば
伝送可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のＰＣＭ信号
やアナログ信号を伝送するランダム・オーバー・サンプ
リング伝送方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、個々に入力するデジタル信号の伝
送速度に合わせて、時分割チャネルを不均等に、例えば
１０Mbpsと２０Mbpsとの信号に対してチャネル帯域を
１：２に割り当てて時分割多重を調整した上、この時分
割多重周波数でデジタル信号をサンプリングして時分割
チャネルに載せる伝送方法がある。

【０００３】このような伝送方法では、個々の入力信号
に応じて時分割チャネルの割当てを行わなければならな
い、即ちビットフリーでないため、入力信号の伝送速度
が変化する場合には、チャンネルの割当てが伝送速度の
変化に対応できないという課題があった。

【０００４】そこで、個々の入力信号の伝送速度をマル
チプレクサの１チャネルの伝送速度に合わせるために、
サンプリング周波数と時分割周波数との違いにより、多
重したチャネルにスタッフィングした上、スタッフィン
グされたデータ（スタッフドストリーム）を伝送周波数
でサンプリングして時分割チャネルに載せる多重化伝送
方法がある。

【０００５】以下、この多重化伝送方法を用いた伝送装
置について、図面を参照しながら説明する。

【０００６】図４は従来の多重化伝送装置の構成を示す
もので、１は入力したＰＣＭ信号にダミーのデータを挿
入して多重化装置の１チャネル分の伝送速度に合わせる
スタッフィング部、２はスタッフィング部１でスタッフ
されたフレームを一時的に蓄積して、連続したビットス
トリームとして出力するＦＩＦＯのスタッフド・フレー
ム・バッファ部（以下「バッファ部」という）である。

【０００７】３はバッファ部２が出力したビットストリ
ームを時分割多重クロック４の伝送周波数でサンプリン
グして、伝送チャネルの多重化方法に適合させる多重化
同期サンプリング部（以下「サンプリング部」という）
である。

【０００８】５は複数のサンプリング部３から出力され
たデータを多重化して伝送路６の各々の伝送チャネル
（時分割された伝送路帯域）に載せる多重化部、７はサ
ンプリング部３，時分割多重クロック４及び多重化部５
からなるマルチプレクサである。

【０００９】８は伝送路６の時分割された伝送路帯域か
ら１伝送チャネルのデータを分割する分割部、９は伝送
チャネルのデータを結合してフレームにする多重化フレ
ーム組立部、１０は分割部８，多重化フレーム組立部９
及び時分割多重クロック１１からなるデマルチプレクサ
である。

【００１０】１２は組み立てられたフレームを一時的に
蓄積して連続したストリームとして出力するＰＣＭフレ
ームバッファ部（以下「バッファ部」という）で、この
バッファ部１２は最低スタッフィングの単位の大きさを
バッファリングする。

【００１１】１３は伝送チャネルのデータからスタッフ
ィングを除去してＰＣＭストリームを出力するスタッフ
ィング除去部である。

【００１２】このように構成された従来の多重化伝送装
置の動作について図５及び図６を参照しながら説明す
る。

【００１３】以下、多重化装置の１チャネル分の伝送速
度が１５０Mbps、スタッフィング部１の入力１及び入力
２にそれぞれ接続されている８チャネルの伝送路の各チ
ャネルの伝送速度が１５０Mbpsである場合の例で説明す
る。

【００１４】なお、ＰＣＭ信号がスタッフィング部１に
パラレル入力している場合には、スタッフィング部１，
バッファ部２，サンプリング部３の何れかで、伝送路の
ビット数に応じて１bit単位，８bit単位でシリアル化す
る。

【００１５】先ず、伝送チャネルが１５０Mbpsを超え
る、例えば１００bit×３.２MHz（３２０Mbps）のＰＣ
Ｍ信号１（図６(ａ)参照）がスタッフィング部１の入力
１にシリアル入力する（ステップ１：以下「Ｓ１」のよ
うに記載する）と、スタッフィング部１は、ＰＣＭ信号
１を１５０Mbpsの２つのチャネルと２０Mbpsの１つのチ
ャネルとに分割した上、１５０Mbpsの２つのチャネル
（Ｓ２）と、２０Mbpsのチャネルに１３０Mbps分のダミ
ーデータのスタッフィング（図６(ｃ)において白地の部
分）を行って１５０Mbpsのチャネルとした１つのチャネ
ルとからなるスタッフド信号１（図６(ｃ)参照）を出力
する（Ｓ２及びＳ３）。

【００１６】同様に、伝送チャネルが１５０Mbps未満、
例えば１００bit×１MHz（１００Mbps）のＰＣＭ信号２
（図６(ｂ)参照）がスタッフィング部１の入力２にシリ
アル入力する（Ｓ１）と、スタッフィング部１は、ＰＣ
Ｍ信号２を１００Mbpsの１つのチャネルに分割した上、
すべての１００Mbpsのチャネルに５０Mbps分のダミーデ
ータのスタッフィング（図６(ｄ)において白地の部分）
を行って１５０Mbpsのチャネルとした１つのチャネルか
らなるスタッフド信号２（図６(ｄ)参照）を出力する
（Ｓ２及びＳ３）。このとき、伝送速度は同一になって
いる。

【００１７】そこで、バッファ部２が、スタッフィング
部１から出力されたスタッフド信号１及び２を一時的に
蓄積して、連続したビットストリームとして出力し（Ｓ
４）、サンプリング部３がバッファ部２から出力された
ビットストリームを伝送周波数でサンプリングして出力
する（Ｓ５）と、多重化部５はサンプリング部３から出
力されたデータを多重化した多重化信号（図６(ｅ)参
照）を伝送路６の各々の時分割伝送チャネル（時分割さ
れた伝送路帯域）に載せて出力する、例えば伝送路６の
伝送帯域が１.５Gbpsなら１５０Mbpsの信号を１０チャ
ネル分だけ伝送できる（Ｓ６）。

【００１８】この場合、バッファ部２の大きさは、スタ
ッフィング部１でのスタッフィングの単位によるが、０
（ゼロ）ではない。サンプリング部３への入力ストリー
ムが１５０bit×１MHz（＝１５０Mbps）、多重化の単位
が１５bit×１０MHz（＝１５０Mbps）で、１０MHzで１
５bitずつに分解するものである場合、入力のサンプリ
ング周波数に合わせれば、１０bitから１５bitに５bit
分のスタッフィングを行い、バッファ部２の大きさは１
５０Mbit以上になる。

【００１９】次に、分割部８が伝送路６から各々の時分
割伝送チャネルに載って入力した多重化信号（図６(ｅ)
参照）から各伝送チャネルのデータをそれぞれ分割して
出力する（Ｓ７）と、多重化フレーム組立部９は各伝送
チャネルのデータを結合してフレームに組み立てて（Ｓ
８）、バッファ部１２は組み立てられたフレームを一時
的に蓄積した上、連続したＰＣＭストリームとして出力
する（Ｓ９）。このため、バッファ部１２の大きさは送
出装置に準じるもので、この例では１００bit以上必要
である。

【００２０】すると、スタッフィング除去部１３は、バ
ッファ部１２から連続して出力されたＰＣＭストリーム
にダミーデータを検出すれば、ＰＣＭストリームから１
３０bit分のダミーデータを除去した出力信号１（図６
(ｆ)参照）を出力１より、ＰＣＭストリームから５０bi
t分のダミーデータを除去した出力信号２（図６(ｇ)参
照）を出力２よりそれぞれ出力し（Ｓ１０，Ｓ１１及び
Ｓ１２）、又、ＰＣＭストリームにダミーデータを検出
しなければ、このＰＣＭストリームを出力１或いは出力
２からそのまま出力する（Ｓ１０及びＳ１１）。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
多重化伝送装置によれば、図６(ｆ)の出力信号１及び図
６(ｇ)の出力信号２からも明らかなように、スタッフィ
ング除去部１３からの出力信号にスタッフィング分の伝
送遅れが原理的に発生するという課題があった。

【００２２】又、従来の多重化伝送装置のデマルチプレ
クサ処理では、多重化フレーム組立部９で組み立てられ
たフレームをバッファ部１２に一時的に蓄積して、ＰＣ
Ｍストリームからスタッフィングを除去しなければなら
ないため、バッファ部１２からの出力信号にバッファ部
１２の大きさに相当する伝送遅れが発生して、入力信号
の伝送速度に対する自由度が低くなるという課題があっ
た。

【００２３】本発明は、このような課題を解決するもの
で、スタッフ多重に起因する伝送遅れがなく、入力信号
伝送速度に対する自由度が高い、即ちビットフリーのラ
ンダム・オーバー・サンプリング伝送方法及び装置を提
供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリアル入力
するＰＣＭ信号を、時分割多重周波数でランダム・オー
バー・サンプリングした上、マルチプレクサにおいて、
時分割多重周波数でサンプリングして、伝送路の時分割
伝送チャネルに載せて送信すると、デマルチプレクサに
おいて、伝送路の時分割伝送チャネルから分割されたＰ
ＣＭ信号を連続したストリームに組み立てた上、アナロ
グ波に変換して、崩れたアナログ波の波形を整形した
後、この整形されたアナログ波をＰＣＭ変換した信号を
シリアル出力するランダム・オーバー・サンプリング伝
送方法である。

【００２５】又、本発明は、シリアル入力するＰＣＭ信
号を、時分割多重周波数でランダム・オーバー・サンプ
リングするＰＣＭランダム・オーバー・サンプリング手
段と、時分割多重周波数でサンプリングして、伝送路の
時分割伝送チャネルに載せて送信するマルチプレクサと
を備えた送信装置と、伝送路の時分割伝送チャネルから
分割されたＰＣＭ信号を連続したストリームに組み立て
るデマルチプレクサと、このデマルチプレクサから出力
されたＰＣＭ信号をアナログ波に変換して、崩れたアナ
ログ波の波形を整形した後、この整形されたアナログ波
をＰＣＭ変換した信号をシリアル出力するＰＣＭランダ
ム・ストリーム化手段とを備えた受信装置とからなるも
のである。

【００２６】

【発明の実施の形態】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。

【００２７】図１は本発明のランダム・オーバー・サン
プリング伝送装置の構成を示すもので、２０はＰＣＭ信
号１或いは２をマルチプレクサ２１の時分割多重クロッ
ク２２の伝送周波数或いは１／ｎ伝送周波数でランダム
・オーバー・サンプリングするＰＣＭランダム・オーバ
ー・サンプリング部（以下「ＲＯＳ部」という）で、こ
のＲＯＳ部２０のサンプリング周波数は、入力信号の内
の最大周波数（ＰＣＭビット数×サンプリング周波数）
の２倍程度以上に設定されている。

【００２８】２３はＲＯＳ部２０から出力された信号を
時分割多重クロック２２の伝送周波数或いは１／ｎ伝送
周波数でサンプリングして、伝送チャネルのビット数及
び多重化方法に適合させる多重化同期サンプリング部
（以下「サンプリング部」という）で、このサンプリン
グ部２３のサンプリング周波数とＲＯＳ部２０のサンプ
リング周波数とは同一である。

【００２９】２４は複数のサンプリング部２３から出力
された信号を多重化して伝送路２５の各々の伝送チャネ
ル（時分割された伝送路帯域）に載せる多重化部であ
る。

【００３０】なお、マルチプレクサ２１は、時分割多重
クロック２２，サンプリング部２３及び多重化部２４か
らなる。

【００３１】２６は伝送路２５の時分割された伝送路帯
域から１伝送チャネルの信号を分割する分割部、２７は
伝送チャネルの信号を結合して連続したストリームに組
み立てる多重化フレーム組立部、２８は分割部２６，多
重化フレーム組立部２７及び時分割多重クロック２９か
らなるデマルチプレクサである。

【００３２】３０は、ＰＣＭ信号をアナログ波に変換し
た上、このときやや崩れたアナログ波の波形を整形し、
且つ、この整形されたアナログ波をＰＣＭ変換した出力
信号１或いは２をシリアル出力するＰＣＭランダム・ス
トリーム化部（以下「ストリーム化部」という）であ
る。

【００３３】このように構成された本発明のランダム・
オーバー・サンプリング伝送装置の動作について図２及
び図３を参照しながら説明する。

【００３４】ＰＣＭ信号１（図３(ａ)参照）が入力１か
ら、ＰＣＭ信号２（図３(ｂ)参照）が入力２からＲＯＳ
部２０に入力する（ステップ２０：以下「Ｓ２０」のよ
うに記載する）と、ＰＣＭ信号１或いは２はそれぞれ時
分割多重クロック２２の伝送周波数或いは１／ｎ伝送周
波数、即ち入力データ周波数（ビットレート：ＰＣＭビ
ット数×サンプリング周波数）の２.０８倍程度の低い
共通周波数でランダム・オーバー・サンプリングされる
（Ｓ２１）。このとき、すべての入力信号に対して、多
重化クロックと同一の周波数或いは多重化クロックの１
／ｎの周波数を使用することができるので、入力信号１
或いは２はスタッフ多重する必要がない。

【００３５】そこで、ＲＯＳ部２０から出力された信号
は、サンプリング部２３において、ＲＯＳ部２０のサン
プリング周波数と同一の時分割多重クロック２２の伝送
周波数或いは１／ｎ伝送周波数でサンプリングされて
（Ｓ２２）、伝送チャネルのビット数及び多重化方法に
適合させた上、多重化部２４において、サンプリング部
２３から出力された信号をＲＯＳ部２０のサンプリング
周波数と同一の時分割多重クロック２２の伝送周波数或
いは１／ｎ伝送周波数で多重化した多重化信号（図３
(ｃ)参照）を伝送路２５の各々の伝送チャネル（時分割
された伝送路帯域）に載せて送信する（Ｓ２３）。

【００３６】そして、伝送路２５から各々の時分割伝送
チャネルに載って入力した多重化信号（Ｓ２４：図３
(ｃ)参照）は、分割部２６によって各伝送チャネルの信
号にそれぞれ分割して出力される（Ｓ２４）と、多重化
フレーム組立部２７において、各伝送チャネルのデータ
を結合して連続したストリームに組み立てた（Ｓ２５）
上、ストリーム化部３０において、ストリームのＰＣＭ
信号をアナログ波に一旦変換した上、このときやや崩れ
たアナログ波の波形を整形し、且つ、この整形されたア
ナログ波をＰＣＭ変換した出力信号１（図３(ｄ)参照）
を出力１から、出力信号２（図３(ｅ)参照）を出力２か
らそれぞれシリアル出力する（Ｓ２６及びＳ２７）。

【００３７】即ち、従来、高周波成分を含んでいる矩形
波のデジタル信号を伝送するときに、アナログ信号を伝
送するときと同じようにＰＣＭ変換して波形を伝送しよ
うとすると、高いサンプリング周波数が必要となるが、
実際の情報量はシリアル化されたＰＣＭの周波数までの
周波数成分を伝送すれば、伝送された波形を受信側で再
現することができるので、多重化クロックと同一の周波
数或いは多重化クロックの１／ｎの周波数でサンプリン
グすれば伝送可能になる。

【００３８】ところで、このサンプリング周波数は、サ
ンプリング定理によれば、入力データの最大周波数の２
倍強程度あれば十分で、実験の結果からも、入力データ
の最大周波数の２.０８以上に設定すればエラーフリー
にできるが、理論的にはクロックジッタ（矩形波の崩
れ）が増加してしまう。

【００３９】即ち、ジッタ・デューティＤと入力矩形波
の周波数Ｆ-inputとサンプリング周波数Ｆ-sampleとの
間には、 Ｄ＝Ｆ-input／Ｆ-sample の関係があるが、デューティ比の閾値を確保する範囲で
あれば、サンプリング周波数Ｆ-sampleを低下させて、
クロックジッタを減少させることができる。

【００４０】実験の結果、代表的な値は５０％なので、
サンプリング周波数を入力データの最大周波数の２.０
８倍にすれば、それよりも低い周波数にも適応するし、
入力データに合わせて伝送チャネルの設定を調整する必
要がない、即ちビットフリー化される。

【００４１】なお、アナログの映像信号及び音声信号等
はＰＣＭ変換して、本願発明のランダム・オーバー・サ
ンプリング伝送装置に入力させればよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数のデータをスタッフ多重することなく多重化して伝
送できるので、スタッフィング分の伝送遅れが出力信号
になくなるという効果を奏する。

【００４３】又、本発明によれば、ＰＣＭストリームか
らスタッフィングを除去するためのバッファが不要であ
るため、バッファからの出力信号にバッファの大きさに
相当する伝送遅れが発生しなくなって、入力信号の伝送
速度に対する自由度が高くなり、ビットフリーとなると
いう効果を奏する。

【００４４】更に、本発明によれば、デジタル信号のみ
ならず、アナログの映像信号及び音声信号等もＰＣＭ変
換すれば、多重伝送ができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明のランダム・オーバー・サンプリング
伝送装置の構成を示す図

【図２】本願発明のランダム・オーバー・サンプリング
伝送装置の動作を示すフローチャート

【図３】本願発明のランダム・オーバー・サンプリング
伝送装置の各部から出力される信号のタイミングチャー
ト

【図４】従来の多重化伝送装置の構成を示す図

【図５】従来の多重化伝送装置の動作を示すフローチャ
ート

【図６】従来の多重化伝送装置の各部から出力される信
号のタイミングチャート

【符号の説明】

２０ ＰＣＭランダム・オーバー・サンプリング部 ２１ マルチプレクサ ２２ 時分割多重クロック ２３ 多重化同期サンプリング部 ２４ 多重化部 ２５ 伝送路 ２６ 分割部 ２７ 多重化フレーム組立部 ２８ デマルチプレクサ ２９ 時分割多重クロック ３０ ＰＣＭランダム・ストリーム化部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤▲崎▼ 文雄 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 藤城 孝史 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5K028 AA03 AA06 AA11 EE03 KK01 KK03 KK16 NN51 SS03 SS14 SS26

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリアル入力するＰＣＭ信号を、時分割
   多重周波数でランダム・オーバー・サンプリングした
   上、マルチプレクサにおいて、前記時分割多重周波数で
   サンプリングして、伝送路の時分割伝送チャネルに載せ
   て送信すると、デマルチプレクサにおいて、前記伝送路
   の時分割伝送チャネルから分割されたＰＣＭ信号を連続
   したストリームに組み立てた上、アナログ波に変換し
   て、崩れた前記アナログ波の波形を整形した後、この整
   形されたアナログ波をＰＣＭ変換した信号をシリアル出
   力することを特徴とするランダム・オーバー・サンプリ
   ング伝送方法。
2. 【請求項２】 シリアル入力するＰＣＭ信号を、時分割
   多重周波数でランダム・オーバー・サンプリングするＰ
   ＣＭランダム・オーバー・サンプリング手段と、前記時
   分割多重周波数でサンプリングして、伝送路の時分割伝
   送チャネルに載せて送信するマルチプレクサとを備えた
   送信装置と、 前記伝送路の時分割伝送チャネルから分割されたＰＣＭ
   信号を連続したストリームに組み立てるデマルチプレク
   サと、該デマルチプレクサから出力されたＰＣＭ信号を
   アナログ波に変換して、崩れた前記アナログ波の波形を
   整形した後、この整形されたアナログ波をＰＣＭ変換し
   た信号をシリアル出力するＰＣＭランダム・ストリーム
   化手段とを備えた受信装置とからなることを特徴とする
   ランダム・オーバー・サンプリング伝送装置。