JPH0124384B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデイジタル信号系列に任意の周波数成
分を含ませるためのデイジタル信号変調装置に関
する。

従来、デイジタル中継伝送システムにおいて
は、システムの障害時に障害位置を標定するた
め、端局から中継器識別信号としてある特定のビ
ツトパターンを繰返えすデイジタル信号系列を送
出し、中継器にこのデイジタル信号系列のもつ繰
返えし周期に対応した基本周波数成分をバンドパ
スフイルタにより抽出させ、さらにこの抽出した
基本周波数に対応する制御動作、例えば信号折返
えし用スイツチや予備回路への切替スイツチを制
御させるようにした遠隔制御方式が提案されてい
る。この方式において、デイジタル信号系列のビ
ツト周波数をb（ビツト／秒）、前述の基本周波
数をm、繰返えし送出される特定のビツトパタ
ーンがｍビツトで構成されているものとし、この
繰返えし周期をｍ（ビツト）を表現すれば、mは _n＝_b／ｍ (1) で表わされる。この式から明らかなようにｍは整
数であるからb／ｍとb／（ｍ±１）の間の周
波数を上述したような中継器識別のためや制御動
作識別のための信号として使用できないという制
約がある。

この制約は中継器の少ない小規模なシステムに
おいては大きな問題とならないが長距離のシステ
ム、例えば太平洋横断光海底ケーブルシステムな
どでは大きな問題となる。

すなわち、システム長が10000Kmで中継間隔を
50Kmにとつた場合中継器の数は単方向で200、双
方向で400となり、中継器を識別するだけで400波
分の周波数が必要となる。さらに中継器内に備え
られる周波数抽出用のバンドパスフイルタとして
MCF（モノリシツク・クリスタル・フイルタ）を
使用するものとすれば、その安定な動作領域は
4MHz以上であり、また中継器識別信号の相互間
に倍周波関係がないようにすれば中継器識別信号
として使用出来る周波数帯は４〜8MHzとなる。
MCFの比帯域は１×10^-3程度であるから、４〜
8MHzの間にアナログ的には少なくとも500（8MHz
×（比帯域）＝8KHz，（８−４）ＭHz／8KHz＝500）の
周 波数を配列できる。しかし、デイジタル信号系列
を用いた場合、式(1)からbを300Mbps，mが4M
Hzであればｍは75ビツト、8MHzであれば37また
は38ビツトであり、中継器識別信号としては高々
37波程度（75−38）しか用意できないことにな
る。

従つて本発明は従来の技術の上記欠点を改善す
るもので、デイジタル信号系列に多数の周波数成
分をふくませることの出来るデイジタル信号変調
装置を提供することを目的とし、その特徴は、繰
り返し周期がｍビツトのパターンによるデイジタ
ル信号系列を発生する第１の擬似ランダム信号発
生器（PNG₁）と、前記第１の擬似ランダム信号
発生器（PNG₁）からｍビツト毎のパルスを受信
してｍビツト間隔で擬似ランダム信号P_xを発生
する第２の擬似ランダム信号発生器（PNG₂）
と、前記擬似ランダム信号P_xが特定の符号のと
きに、前記第１の擬似ランダム信号発生器の出力
の第１のパターンの後に少なくとも１ビツトを付
加する回路とを有し、前記擬似ランダム信号P_x
の特定の符号の出現に従つて前記第１の擬似ラン
ダム信号発生器（PNG₁）の出力の繰り返し周期
を変調するデイジタル信号変調装置にある。以
下、実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明を構成するために必要な任意の
周期ｍビツトを有する擬似ランダム信号発生器
PNG１の一例を説明する図であり、ａはブロツ
ク図、ｂは出力信号を示す。第１図ａにおいて、
b₀，b₁〜，b_Nは１ビツト遅延素子でb₁〜b_NはＮビ
ツトシフトレジスタＳ１を構成する。w₁，w₂は
排他的OR回路、１はワード検出器、CK１はク
ロツク入力端子、２は任意周期ｍビツトを有しマ
ーク率1/2の擬似ランダム信号Ｐ１の出力端子で
ある。シフトレジスタＳ１はクロツク入力端子
CK１からのクロツクに従つてシフトされ擬似ラ
ンダム信号を生成するが、シフトレジスタＳ１を
構成する遅延素子b₁〜b_Nの状態が、ワード検出器
１に予め設定された特定パターンに一致するとワ
ード検出器１の出力により、初期状態に戻るよう
に動作する。この初期状態からワード検出器１に
設定された特定パターンに至るまでの出力ビツト
数は、回路構成から予め計算できるので、ワード
検出器１のパターンを変えることにより任意の周
期ｍを有する擬似ランダム信号Ｐ１を得ることが
出来る。

第２図は本発明を構成するために必要なマーク
率ｘを有する擬似ランダム信号発生器PNG２を
示すもので、マーク率ｘを1/16の間隔で1/16〜1
５／１６の範囲で可変できる例を示している。第２図
において、PNG₂₁，PNG₂₂，PNG₂₃，PNG₂₄は
それぞれマーク率1/2の擬似ランダム信号発生器
であり、第１図ａのPNG１と同じ構成である。
但し、PNG_21〜24の繰返えし周期は第１図ａの
PNG１の周期であるｍビツトに比べて十分長い
ことが必要である。この理由については後述す
る。A₂〜A₄はAND回路、R₁〜R₄はOR回路で、
これらの出力でのマーク率は、２つの入力のマー
ク率をx₁，x₂とすれば（x₁×x₂）および（x₁＋x₂
−x₁×x₂）となる。I₂〜I₈はインバータ回路であ
り、出力でのマーク率は、入力信号のマーク率を
ｘとするとき（１−ｘ）となる。ｂは１ビツト遅
延回路で信号間の相関を低めるためのものであ
る。21〜35は1/16〜15/16のマーク率を有する擬
似ランダム信号の出力端子であり、実際にはロー
タリースイツチ等により所望の出力が選択される
が、このための選択回路は容易に構成することが
できるので図示しない。また、CK₂はクロツク入
力端子であり、入力されたクロツクはPNG_21〜24，
A₂〜A₄，R₁〜R₄，I₂〜I₈およびｂに分配される
が図を簡単にするため分配回路は省略してある。
なお第２図においてはPNG_21〜24を別個の擬似ラ
ンダム信号発生器としたが、１個の擬似ランダム
発生器を用い出力を１ビツトづつ遅延させた信号
を用いてもよいし、シフトレジスタS₁の適当な遅
延素子からの信号を用いてもよい。またｌ個の擬
似ランダム発生器を用いたとすれば、マーク率ｘ
はｘ＝１／2lの間隔で設定できることになる。

第３図は本発明の実施例を示す図である。
PNG₁は第１図ａで説明した擬似ランダム信号発
生器、PNG₂は第２図で説明した擬似ランダム信
号発生器である。A₆はAND回路、I₁はインバー
タであり、A₆とI₁でCK₃から入力されるシステム
のクロツク信号のインヒビツト回路として動作す
る。

次に実施例の動作原理を説明する。まず、
PNG₁内のワード検出器１が、あらかじめ設定さ
れた特定のビツトパターンをシフトレジスタS₁内
に検出した時に出力される検出パルス２はPNG₂
のクロツク入力端子２に加えられる。したがつて
PNG₁の出力である擬似ランダム信号Ｑが周期ｍ
ビツトをもつようにワード検出器１が設定された
とすれば、PNG₂はｍビツト間隔で擬似ランダム
信号Pxを発生することとなる。P_xが“１”であ
る時はA₆およびI₁によつてCK₃から入力されるク
ロツク信号は阻止される。したがつてPNG₁はリ
セツトされるから擬似ランダム信号Ｑには“０”
である１ビツトが加わり、等価的に周期（ｍ＋
１）ビツトのパターンが加わつたことになる。
P_xが“０”である時はクロツク信号は阻止され
ないのでPNG₁は周期ｍビツトのパターンを出力
する。それ故に、擬似ランダム信号Ｑには周期ｍ
ビツトのパターンと周期（ｍ＋１）ビツトのパタ
ーンとが混在することになり、このうち周期（ｍ
＋１）の出現確率は擬似ランダム信号P_xのマー
ク率ｘに等しい。このようにした場合の、擬似ラ
ンダム信号Ｑの基本周波数成分_ixは_n＝_b／ｍと
_n+1＝_b／（ｍ＋１）との間の周波数でかつマー
ク率ｘに依存して_ix＝_b／（ｍ＋ｘ）で与えられ
る周波数となる。ただし、擬似ランダム信号Ｑで
周期（ｍ＋１）ビツトのパターンの出現が周期性
をもつとこの周期に対応したスペクトラム成分お
よびその高調波成分が現われるので、周期（ｍ＋
１）ビツトのパターンの出現は充分にランダムで
あることが必要であり、このことが擬似ランダム
信号P_xの周期を長くする必要がある理由でもあ
る。

以上の説明では、PNG₁の出力としてｍビツト
周期の擬似ランダム信号を用いたが、ｍビツト毎
に“０”，“１”を一周期にわたつて反転させた周
期2mビツトの擬似ランダム信号を用いてもよい。

また以上では擬似ランダム信号P_xが“１”で
ある時に周期ｍビツトパターンの次に１ビツトを
加えたことで説明してきたが、PNG₂の出力に例
えばワンシヨツトマルチバイブレータまたはフリ
ツプフロツプを備え、PNG₂の出力に“１”が現
れたらCK₃からのクロツク信号をｋビツトにわた
り阻止、周期ｍビツトパターンの次にｋビツトを
加えるようにしてもよい。この時の（ｍ＋ｋ）ビ
ツトのパターンを周期ｎビツトパターンと言い換
えれば、擬似ランダム信号Ｑの有する基本周波数
_ixは次式(2)のような一般式で表わせられる。

_ix＝_b／〔ｍ−ｘ（ｍ−ｎ）〕 (2) 第７図は本発明によつて発生させた基本周波数
_ixのスペクトル分布の一例を示す図である。横
軸には_ixを_bで規格化した_ix／_bをとり、縦軸に
はスペクトル分布を１目盛10dBでとつている。

本例はｍ＝35，ｘ＝1/16として50000ビツト
（_bを300M_bpsとするとき167μSに相当）を使用し
た例であるがさらに急しゆんなスペクトル分布を
所望する場合は、使用ビツト数を多く、すなわち
パターン送出時間を長くすればよい。

以上説明したように、本発明によればデイジタ
ル信号系列を用いて任意の基本周波数成分を作り
出せることから、デイジタル伝送系における遠隔
制御などにおける識別周波数が任意に設定でき、
その効果は大きい。

次に本発明を応用したデイジタル中継器遠隔制
御方式について述べる。

第４図はデイジタル中継伝送システムの概略を
示す図で、Ｍは端局、R₁₁，R₂₁，…，R₁，ｋ−
１，R₂，ｋ−１，R₁，ｋ，R₂，ｋ，R₁，ｋ＋
１，R₂，ｋ＋１，…，R₁，ｎ，R₂，ｎは再生中
継器、ｌは光フアイバ、q₁，…，q_k-1，q_k，
q_k+1，…，q_oはスイツチ回路、C₁，…，C_k-1，
C_k，C_k+1，…，C_oは制御信号検出回路である。
本発明の応用例の説明にあたつては一実施例とし
て光フアイバを用いたデイジタル光再生中継系を
例にとり説明する。この第４図は本発明によるデ
イジタル信号変調方式を用いた遠隔制御方式を障
害探索における伝送路符号誤り率測測定信号の折
返し用スイツチ回路の制御に適用した場合の例で
あつて、端局Ｍから遠隔制御信号（第３図で説明
した擬似ランダム信号Ｑ）を送信し、特定中継器
R_1kの制御信号検出回路C_kが前述の遠隔制御信号
の基本周波数を検出すると、スイツチ回路q_kを導
通状態とし、遠隔制御信号自身を折返し、端局Ｍ
まで伝送して、端局Ｍでは受信した遠隔制御信号
より伝送路符号誤り率が測定でき、このような折
返し制御を１中継区間毎に行なうことにより伝送
路の劣化区間を標定することができる。

第５図は、第４図における各中継器に内蔵され
た制御信号検出回路C_kの構成を説明する図で、
k₁はバンドパスフイルタ、k₂は整流回路、k₃は積
分回路、k₄はしきい値回路である。次に動作の説
明をする。端局Ｍから送出された遠隔制御信号Ｑ
は特定中継器R₁，ｋに内蔵された制御信号検出
回路C_kに入力されるとまず、バンドパスフイル
タk₁に入り、遠隔制御信号の基本波成分がk₁の通
過域にある場合は、整流回路k₂で整流され、所定
の時定数を有する積分回路k₃を通過し、ある規定
値以上の出力が得られると、しきい値回路k₄には
スイツチ回路q_kを駆動するための制御信号が出力
される。従つて、この遠隔制御信号Ｑが端局から
送信されている時間内において、スイツチ回路q_k
は導通状態を維持し、遠隔制御信号Ｑはスイツチ
回路q_kを通過し、端局に折返される。

第６図は第４図における端局Ｍ内に置かれた、
伝送路符号誤り率測定回路の構成を示す図で、特
定中継器で折返されて端局Ｍに戻つて来た遠隔制
御信号Ｑを受信し、伝送路符号誤り率を測定する
ための回路構成である。第６図において、D₁，
D₂は同期合せ回路、F₁，F₂はRSフリツプフロツ
プ回路、E₁，E₂は１ビツト遅延回路、A₂〜A₅は
AND回路、I₂〜I₄はインバータ、w₃〜w₆は排他
的OR回路、Ｚは誤りパルスカウンタ、C_kはクロ
ツク入力端子、Ｒはリセツト入力端子、Ｓはセツ
ト端子、PNG₁，PNG₂は擬似ランダム信号発生
器で第１図第２図で説明したPNG₁，PNG₂と同
じ回路である。

次に動作の説明をする。受信された遠隔制御信
号ＱはPNG₁の出力Q′とともに排他的OR回路w₃
に入力され不一致パルスが出力され、同期合せ回
路D₁とAND回路A₄に入力される。同期は、まず
出現確率が多い何番目かのｍビツト（第１のパタ
ーン）に同期を合わせたのち、マーク率ｘに等し
い出現確率である（ｍ＋１）ビツト（第２のパタ
ーン）の同期をとることにより、遠隔制御信号Ｑ
全体の同期をとる。同期合せ回路D₁においては、
PNG₁の出力の周期ｍビツト、または（ｍ＋１）
ビツト毎に不一致パルス数をカウントし、不一致
パルス数がある規定値以上の時は、フレーム同期
はずれの状態と見なし出力信号として“１”を送
出し、クロツク消失信号として、インバータI₄，
AND回路A₃を介して、PNG₁のクロツク入力端
子C_kに印加され、１ビツトだけクロツクが消失
し、１ビツト遅延した出力をQ′として送出する。
以上の動作は遠隔制御信号ＱとQ′がフレーム同
期がとれるまでくり返され、不一致パルスのカウ
ント数が規定値以下になるとフレーム同期が取れ
たものと見なし同期合せ回路D₁の出力として、
“０”が送出されるため、１ビツト遅延回路E₁を
通り、排他的OR回路w₅の出力は“１”となり、
RSフリツプフロツプF₁のセツト入力に入る。従
つてF₁の出力は“１”となつてAND回路A₅を導
通状態にする。従つて同期合せ回路D₁からの出
力と、擬似ランダム信号発生器PNG₂からの出力
は排他的OR回路w₄に入力され、不一致パルスが
w₄を通過し、同期合せ回路D₂に入力される。こ
の同期合せ回路D₂は、規定された時間毎にリセ
ツトされるように構成されており、不一致パルス
数が規定値以上の時、同期はずれと見なされ、ク
ロツク消失信号がインバータI₂，AND回路A₂を
介して擬似ランダム信号発生器PNG₂のクロツク
入力端子に加えられる。従つてPNG₂のクロツク
は１ビツトだけ消去しPNG₂出力は１ビツト遅延
した出力信号を発生する。以上の動作はPNG₂出
力信号とD₁の同期はずれ信号の同期がとれるま
でくり繰され、同期がとれると、D₂出力は“０”
となるため、この信号と１ビツト遅延回路E₂と
を排他的OR回路w₆に通した出力は“１”とな
り、RSフリツプフロツプF₂の出力も“１”とな
り、AND回路A₄を導通状態にする。つまり、周
期がｍのとき、PNG₁を１ビツトづつ遅延させて
送信側のPNG₁と同期がとれると同期合せ回路D₁
の出力が０となつて、フリツプフロツプF₁がセ
ツトされる。この状態で、周期が（ｍ＋１）のと
きは、PNG₂は同期がとれていないので同期合せ
回路D₁は再び同期外れ信号１を出力し、同期合
せ回路D₂も同期外れ信号を出力して、PNG₂を１
ビツトづつ遅延させる。PNG₂が送信側と同期が
とれると同期合せ回路D₂の出力が０となつてフ
リツプフロツプF₂がセツトされる。この動作を
（ｍ＋１）ビツトの出現時の周期（マーク率ｘ）
と一致するまで繰り返す。この状態は周期ｍ、及
びｍ＋１の両方で同期がとれた状態である。そこ
でw₃を通過して来た誤りパルスを誤りパルスカ
ウンタＺで計数することにより伝送路符号誤り率
を測定することができる。以上の説明で、擬似ラ
ンダム信号発生器PNG₂から発生する擬似ランダ
ム信号の周期は非常に長く、同期を取るためにか
なりの時間がかかるので、遠隔制御すべき中継器
までの往復時間に相当する遅延時間はあらかじめ
わかつているため、その遅延時間より少し位相が
進んだ状態にPNG₂の内部状態を設定しておく必
要がある。また、ここではｍビツト周期の擬似ラ
ンダム信号を用いたが、ｍビツト毎に“１”，
“０”を一周期にわたつて反転させた周期2mビツ
トの擬似ランダム信号を使つても良い。

以上の説明では、本発明の遠隔制御方式を障害
探索用折返しスイツチの遠隔制御に適用したが、
中継器内の冗長構成の予備素子や予備回路への切
替スイツチの遠隔制御などにも適用できることは
明らかである。

以上説明したように、本発明によれば、介在線
を用いず、経済的かつ高信頼度のデイジタル中継
器遠隔制御方式を提供し、長距離光海底ケーブル
システムのような大規模システムに使用した場合
の効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは周期ｍでマーク率1/2のパターンを
発生する回路のブロツク図、第１図ｂは第１図ａ
の回路の動作説明図、第２図は周期ｎで任意のマ
ーク率のパターンを発生する回路のブロツク図、
第３図は本発明によるデイジタル信号変調回路の
ブロツク図、第４図は本発明を適用したデイジタ
ル中継伝送システムの概略図、第５図は第４図に
おける制御信号検出回路のブロツク図、第６図は
第４図における伝送路符号誤まり率測定回路のブ
ロツク図、第７図は本発明により発生させた基本
周波数_ixの分布を示す図である。 PNG₁，PNG₂，PNG₂₁〜PNG₂₄……擬似ラン
ダム信号発生器、b₀，b₁〜b_N……１ビツト遅延素
子、w₁，w₂……排他的OR回路、１……ワード検
出器、A₂〜A₆……AND回路、R₁〜R₁₁〜OR回
路、I₁……インバータ、C_k……クロツク入力端
子、S₁……シフトレジスタ、Ｍ……端局、R₁₁，
R₂₁，…，R₁，ｋ−１，R₂，ｋ−１，R₁，ｋ，
R₂，ｋ，R₁，ｋ＋１，R₂，ｋ＋１，…，R_1o，
R_2o……再生中継器、ｌ……光フアイバ、q₁，…，
q_k-1，q_k，q_k+1，…，q_o……スイツチ回路、C₁，
…，C_k-1，C_k，C_k+1，…，C_o……制御信号検出回
路、PNG₁，PNG₂……擬似ランダム信号発生器、
S₁……シフトレジスタ、１……ワード検出器、
b₀，E₁，E₂……１ビツト遅延回路、w₁〜w₆……
排他的OR回路、A₁〜A₅……AND回路、I₁〜I₄…
…インバータ、C_k……クロツク入力端子、Ｑ…
…遠隔制御信号、P_x……マーク率ｘの擬似ラン
ダム信号、k₁……バンドパスフイルタ、k₂……整
流回路、k₃……積分回路、k₄……しきい値回路、
D₁，D₂……同期合せ回路、F₁，F₂……RSフリツ
プフロツプ、Ｚ……誤りパルスカウンタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繰り返し周期がｍビツトのパターンによるデ
   イジタル信号系列を発生する第１の擬似ランダム
   信号発生器（PNG₁）と、 前記第１の擬似ランダム信号発生器（PNG₁）
   からｍビツト毎のパルスを受信してｍビツト間隔
   で擬似ランダム信号P_xを発生する第２の擬似ラ
   ンダム信号発生器（PNG₂）と、 前記擬似ランダム信号P_xが特定の符号のとき
   に、前記第１の擬似ランダム信号発生器の出力の
   第１のパターンの後に少なくとも１ビツトを付加
   する回路と、を有し、前記擬似ランダム信号P_x
   の特定の符号の出現に従つて前記第１の擬似ラン
   ダム信号発生器（PNG₁）の出力の繰り返し周期
   を変調することを特徴とする、デイジタル信号変
   調装置。