JPH01151863A - 変復調方式およびその回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電話回線等によるテレビ電話、コンピュータ
通信等の有線、無線による伝送に利用できる変復調方式
および変復調回路に関するものである。

（従来の技術） 従来、電話回線等の伝送路によりデータ伝送を行うため
ＡＭ、ＰＭ、ＦＭ方式等各種の変復調方式が用いられて
いるのは周知の通りである。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の変復調方式では電話回線等で伝送
できる周波数の範囲が限られているため、データ量の多
い画像データ等の伝送にかなりの時間を必要とした。

本発明の目的は電話回線等の伝送路において伝送可能な
周波数範囲内において、データの変復調効率を高めるこ
とにより、伝送時間の短縮を行えるようにすることにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明の第１の特徴は、搬送周波数の１／２サイクルご
とに同期したデジタルまたはアナログデータの振幅成分
を変調する変調方式を具備するところにある。

本発明の第２の特徴は、搬送波周波数に同期した９０゛
の位相差を持つ２＠または３相以上のサンプリングパル
スにより順次サンプリング及ホールドを行い比較・演算
することにより、高域または低域に時定数を有する伝送
路、記録媒体等伝送媒体を変調波が通過した時の中心値
の移動または波高値の変化を補正することにより、もと
のデータの振幅成分を復調する復調方式を採用したとこ
ろにある。

本発明の第３の特徴は、発振回路に接続してある分周回
路と、上記分周回路の出力を搬送波として接続してある
ＤＡコンバータとして動作するスイッチ回路と、上記分
周回路のクロック信号に同期したデータをメモリーから
読み出すためのアドレスカウンタとからなる変調回路を
具備するところにある。

（実施例） 以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明による変調方式を具体化した回路の例で
ある。この回路は、搬送波周波数を２ＫＨｚとし、メモ
リー内の４ビツトデータを４０００ボーの速度で変調を
行うことにより、４０００×４ビツト＝１６０００ｂｐ
ｓ相当のデータを伝送することができる。

第２図は回路例による実際の変調波形ＶＯの例であるが
、この信号はＤＣ〜４ＫＨｚの周波数帯域をもっている
ため、伝送路がＤＣ〜４ＫＨｚまたはそれ以上の通過可
能帯域をもっているものならば、通常の時分割方式によ
りキャリアに対して９０°、２７０’の位置でサンプリ
ングすれば、簡単にもとのデータを取り出すことが可能
である。

しかしながら現在使用されている電話回線では、３００
Ｈｚ　〜３．４ＫＨｚまでしか送れないため、単に波形
ｖＯをフィルタ等により３００Ｈｚ〜３．４ＫＨｚの帯
域に制限して送り出しても、通常の方法では復調するこ
とができない。

そこで考えられたのが本発明による方法である。

まずＤＣ〜４ＫＨｚの周波数帯域を持つ変調波Ｖｏ　　
（第３図■）が低域にのみ時定数をもつ回路を通過した
時、この変調波ＶＯが上下非対称の直流成分を含んだ波
形であることから、第３図■の変調波Ｖｏ　’のような
波形となる。この状態で、すでに３１ｍ常の時分割方式
での復調はできない。

そこで、この波形Ｖｏ−から波形Ｖｏと同じ波高値デー
タをもつ波形を復調する方法として考えられたのが次の
方法である。

第３図■、■のような搬送波に同期しな２相。

周波数の２倍のサンプリングパルスをＰＬＬ回路等によ
り作り、この２相のサンプリングパルスで０°、９０°
、１８０”　、２７０”を順次サンプリング及ホールド
を行い、サンプリングしたデータをその直前にサンプリ
ング及ホールドしたデータと演算し、前のデータとの差
分を出力することにより、低域時定数を通過する以前と
同じ波高値データをもつ波形を再生する方法である。サ
ンプリングデータＡ、Ｂ、演算後の出力のＡ−８を第４
図■〜■に示す。

この方法において再生が可能なのは、変調時において変
調データが搬送波に同期したデータでかつ波高値データ
であるということと、変調波Ｖ。

が、どのようなデータが変調されている場合でも必ず搬
送波の１／２の周期で反転するということによる。

変調波ＶｏはＤＣ〜４ＫＨｚ周波数成分を持っているが
、この信号を２ＫＨｚ〜３ＫＨｚのみを取り出して使用
する場合を説明する。

２ＫＨｚ〜３ＫＨｚの帯域は、変調回路が２ＫＨｚを中
心として±２ＫＨｚの抑圧搬送波にゼロレベル時のキャ
リアを合成したものとなっているため、上側波のみを使
用するＳＳＢ信号成分である。上側波帯のみを取り出し
て使用すれば、２ＫＨｚ以下の帯域を別のデータの伝送
、例えば周波数分割方式により音声データを同時に送る
こと等が可能となることによる。２ＫＨｚ〜３ＫＨ２の
帯域を収り出して使用する場合、もとの変調波Ｖｏが４
ＫＨｚまでの一！ｌＦ域を持った信号であることから、
高域部分の欠除した波形となる。この２　Ｋ　Ｈｚ〜３
ＫＨｚの帯域の信号波形を具体的に図示しなのが第５図
である。

第５図■の波形では当然高域成分が欠除した信号である
ため、２ＫＨｚ〜４　Ｋ　Ｈｚの信号と比較した場合、
変調されるデータによっては波高値が減少したものとな
る。

これを本発明においては、次の方法で補正を行い、元の
波高値データと同一の波高値を持った波形を再生する。

この再生方法は、前記の低域の時定数に影響されない波
形の再生方法と同じであるが、前記の場合と異なるのは
、サンプリングを行なう点のタイミングの違いである。

これを第５図を用いて説明すると、電話回線を通ってき
た信号（第５図■実線図示）を前記方法と同様に搬送波
に対して４５’、１３５°、２２５°、３１５°の位置
でサンプリング及ホールドを行い、比較演算し、差分の
みを出力することにより元の波形とすることができる。

ただし、′ｒ４話回線に接続する場合には、使用するフ
ィルターおよび電話回線そのものの特性（周波数特性お
よび群遅延特性）による影響を最少とするため、第７図
のような等価回路を復調回路の入力側に挿入した方がよ
り精度の高い復調が行える。

この方法でサンプリング点が前記の角度となっているの
は、波高値が３ＫＨｚで制限されていることによる波高
値の低下の補正を行うためである。

第８図は、等価回路に補正された後の変調波形の例を示
すが、１００％変調時を１．無変調時をＯとして ａは１のデータが３％　ｍして変調されているとき、ｂ
は０，１と交互に変調が行われたとき、Ｃは１．Ｏと交
互に変調が行われたときの各変調波は、この図かられか
る通り、１が連続したとき（２ＫＨｚ成分のみの正弦波
）の他の場合は波高値が減少している。

しかし、この場合の０°〜４５＠、１３５゜〜１８０”
　　、１８０″′　〜２２５゛　、３１５＠　〜３６０
゛においてデータが１のときは、ｂ、ｃともａに沿った
波形となっており、この位置でのサンプリングを行うこ
とにより波高値の減少分を補正することができる。第５
図および第６図にこの様子を示す。

第５図において、サンブリング位置の角度が搬送波に対
して約４５〜９０”間隔で２相のサンプリングパルスの
位相差も約９０’となっているのは、等価回路の補正状
態等により多少の角度のずれが生ずるのと、サンプリン
グパルスの位相差についても同様のことがいえる。第５
図では、サンプリング点の角度を４５″″、１３５’　
、２２５’　。

３１５゛として図示しているため、第６（１（Ｃ）の場
合１が連続した場合と、１と０が交互に変調されたとき
の波高値に差ｄが生じているが、これはサンプリング位
置の角度を多少前後させることによりほぼＯとすること
ができる。２ＫＨｚ〜３ＫＨｚの帯域のみを使用する場
合には、を話回線を通過したときの低域の時定数の影響
は、かなり少いものとなるが全く無視できるレベルでは
ない。

第５，６図では明示してないが、実際には低域時定数の
影響による主に中心値の移動が加わるが、本発明におい
ては先に説明を行った方法により変動分の補正を行うと
同時に高域の時定数の影響による波高値の補正も行い復
調を可能としている。

次に本発明における変復調回路について説明する。

第１図示例の変調回路では、メモリーから出力された４
とットデータにより直接そのデータに比例した波高値の
信号とする。キャリアを２ＫＨｚとしたとき１／２サイ
クルごとにメモリーからデータを読み出す必要があるた
め、キャリアのもとになる発振回路（ＯＳＣ）の周波数
を８ＫＨｚとして、１／２分周したものをメモリー読み
出し用のアドレスカウンターのクロツクとし、さらに１
／２分周して２ＫＨｚの方形波とし２　Ｋ　ＨｚのＬＣ
−！＋振回路により正弦波に変換している２元の８ＫＨ
ｚの発振回路はＯＲ発振回路であるが、復調回路にＰＬ
Ｌ回路を使用することにより、それほど高い精度は要求
されない。

また発振周波数を４ＫＨｚとして１／２分周回路を１段
省略してもかまわない、２ＫＨｚの共振回路により正弦
波に変換するのは、電話回線等への接続を考え、フィル
ター回路が簡単になることからこれを行っている。

基本的には方形波そのままでも、三角波を用いてもよい
。

正弦波は、バッファーアンプを通りアナログスイッチに
入力される。アナログスイッチは、メモリーから出力さ
れるデータによりオン、オフし、２Ｒ〜１６Ｒによりビ
ットに比例した重みずけがされているため、直接データ
に比例した正弦波（１／２サイクルごとに変化）とする
ことができる、このとき、メモリーのデータが０のとき
全く出力が出ない状態となると、復調回路での復調が不
安定となってしまうため、これを防ぐのに※Ｒｃにより
無変調時（データ０）のときにも搬送波が出力されるよ
うになっている２ 電話回線による静止画ＴＶ電話等では一旦メモリー内に
収り込んだ画像を伝送する方法が用いられるが、この回
路はそのような場合に応用できるものと考えられる。

次に復調回路について説明する。第９図示例の復調回路
は、搬送波に同期した４　Ｋ　Ｈｚを必要とするため、
これをＰＬＬ回路を用いた２ティ倍回路によって行って
いる。ＰＬＬ回路の入力側には２ＫＨｚの同調回路が使
用されているが、これはＰＬＩ−回路の動作の安定度を
高める他に、同調周波数を中心からずらせることにより
位相が変化するため、これを利用すればサンプリング点
の位置を前後させることができるなめである。このＰＬ
Ｌ回路の２ティ倍回路により作られた４ＫＨｚは搬送波
の２ＫＨｚに正確に同期したものであるが、ＦＭ酸成分
対しても応答してしまうため、ある程度ループの時定数
を大きくする必要がある。

この４ＫＨｚからサンプリングパルスを作成するが、サ
ンプリングパルスの幅は５０〜１００μ３で十分である
。まな２相のパルスを必要とするが、この２相パルスの
位相差は搬送波に対してほぼ９０°ごとにサンプリング
すればよく、角度についてはそれほど正確さを必要とし
ない。実際に回路例においても、ＰＬＬ回路のＶＣＯ出
力を使用しているため、Ｖｃｏのフリーラン周波数が一
致してへ）なとき以外は、デユーティ比５０％とならな
いが問題なく作動可能である。

この２相サンプリングパルスによりアナログスイッチＳ
　Ｗ　−ａ　、　Ｓ　Ｗ　−ｂが交互にオンすることに
より、サンプル＆ボールド用コンデンサＣＩＩＡ。

Ｃｌｌ８にはそれぞれのサンプリング時のデータがサン
プル及ホールドされ、高入力抵抗のバッファーアンプを
通ったあと、比較・演算（Ａ−Ｂ）が行われる。この回
路例では、この後ローパスフィルタ（Ｌ　Ｐ　Ｆ　）に
より第６図（Ｄ）の猪線で示すような波形として、両波
整流を行うことにより同図（Ｅ）のような出力とし、こ
の信号を４ビツトのＡＤコンバータに直接入力してクロ
／り信号をサンプリングパルスの元となっている方形波
とすることにより、第６図（Ｅ）において、元のデータ
の波高値が表われている点でサンプリングを行い、ＡＤ
変換を行うことにより元の４とットデータを復調してい
るが、アナログデータのまま出力を取り出したい時には
、第６図（Ｅ）の信号をデータ波高値が出力されている
点で、サンプル＆ホールドを行えばよい。

この復調方式により復調が可能になるのは、変調時にお
いて変調されるデータは搬送波に同期したものであり、
波高値データとして変調されるため波形の復調は不要で
あることと、変調波の高域に制限を加えた波形において
も、前記と同様の理由により元のデータ波高値の予測が
行えることによる。

すなわち、変調時において最大の周波数帯域となるのは
１，０，１，０．１．ｏ・・・のように搬送波の１／２
サイクルごとにデータが変化する場合であり、この時の
波高値のみ補正を行えば、変調データは搬送波に同期し
ていることにより、通常の場合の搬送波に同期していな
いランダムな周波数成分を含む信号を変調したときのよ
うな連続しなスペクトラムとなることはなく、一定の間
隔を隔てたスベクＩ・ラムの並びとなるため、１／２サ
イクルごとにデータが変化しない場合には、帯域制限を
行った範囲内に２ＫＨｚ〜３　Ｋ　）ｆ　ｚに入ってし
まうため、復調が可能ということになる。

変調波形例等の図面は、動作を理解し易くするために１
００％変調時を“１′°、無変調時を０”のようにデジ
タル的に表示しているが、その中間の変復調を行った場
合も波高値が比例して変化することから復調可能となる
のは明らかであり、回路例では１６段附（４ビツト）波
高値データの変復調を行っている。これは、特に４ビツ
トでなくとも可能なことは当然であり、回路例ではメモ
リー内のデジタルデータを用いて直接データに比例した
変調波が得られるようになっているか、メモリー内に入
っていないアナログデータによる変調を行う場合は、搬
送波のゼロクロス点で送りたいアナログデータをサンプ
リングすることにより搬送波に同期したデータとしてか
らアナログ掛算器等により変調を行えばよい。

なお、電話回線等と接続する場合に使用するフィルター
には、遮断周波数の３！！断特性よりも過渡応答および
位相特性を重視したものを使用しないと復調が困難とな
る。

また本発明における変復調方式による変調波は、占有周
波数帯域をそのまま、または帯域を制限して、電話回線
、光ファイバー等の有線、無線等の伝送路によりデータ
伝送を行う池、家庭用テープレコーダー等でそのまま記
録することができ、その再生音により、元のデータを復
調することもできる。

サンプリングパルスは１例では２相でったが、３相以上
であってもよい。

（発明の効果） 以上の通り本発明による変復調方式を用いれば、従来の
方式と比較して２倍の変調レートとなるため、同一のデ
ータを伝送するのに必要な時間を１／２にｖｉ縮するこ
とができる。また従来の方式では搬送波を中心とする側
波帯の片側だけを取り出して使用する場合においても、
その片側の側波帯の占有周波数をすべて伝送する必要が
あったのに対し、本発明では、さらに周波数帯域を制限
して使用できるなめ、効率のよいデータ伝送ができるな
ど面著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の変調方式の回路図、 第２図は第１図の回路により生じた変調波形を示す図、 第３図および第４図は非対称波形が時定数の影響を受け
た時の波形変化とその補正の過程を具体的な波形を用い
て示した図、 第５図および第６図は本発明の変調方式による波形の変
調から復調の過程を具体的な波形を用いて示した図、 第７図は位相および周波数特性補正回路図、第８図は電
話回線を通じて送られてきた本発明による変調波形を補
正した時の波形と、これに変調されているデータとの関
係を示した図、第９図は本発明の復調方式の回路図であ
る。 以　　上 手続補正書（自制 昭和６３年　１月１４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、搬送波周波数の１／２サイクルごとに同期した波高
   値データを変調する変調方式を具備することを特徴とす
   る変復調方式。 ２、特許請求の範囲第１項において、変調方式は、変調
   時点における占有周波数帯域の全帯域または上側波帯の
   み、または上側波帯の占有周波数帯域の高域側を制限し
   、伝送または記録を行つた場合に波高値データの復調が
   可能となる波形であることを特徴とする変復調方式。 ３、変調方式と復調方式とを具備し、 変調方式は、搬送波周波数の１／２サイクルごとに同期
   した波高値データを変調するものであり、上記復調方式
   は、搬送波周波数に同期した少なくとも２相のサンプリ
   ングパルスにより、９０°ごとに順次サンプリング＆ホ
   ールドを行い、これを比較・演算し、差分のみを出力す
   ることにより、伝送路、記録媒体等伝送媒体の時定数の
   影響を補正し、波高値データの復調を行うことを特徴と
   する変復調方式および変復調回路。 ４、発振回路に接続してある分周回路と、上記分周回路
   に接続してあるＤＡコンバータと、上記ＤＡコンバータ
   からの信号を外部に出力するスイッチ回路と、上記分周
   回路からのクロック信号に同期したデータをメモリーか
   ら読み出し上記スイッチ回路に指令を送るためのアドレ
   スカウンタとからなる変調回路と、 上記変調回路からの信号を受けてこれを復調する復調回
   路と を具備することを特徴とする変復調回路。 ５、特許請求の範囲第４項において、復調回路は、搬送
   波と同期した周波数を復調する回路と、上記搬送波をサ
   ンプリング＆ホールドするサンプリング＆ホールド回路
   と、上記ＰＬＬ回路からの信号をクロック信号としたＡ
   Ｄコンバータと、上記サンプリング＆ホールド回路から
   の信号を整流する両波検波器とを具備することを特徴と
   する変復調回路。