JPH113485A - テレコン、テレメ−タ用デ−タ伝送方式 - Google Patents

テレコン、テレメ−タ用デ−タ伝送方式

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JPH113485A
JPH113485A JP17094897A JP17094897A JPH113485A JP H113485 A JPH113485 A JP H113485A JP 17094897 A JP17094897 A JP 17094897A JP 17094897 A JP17094897 A JP 17094897A JP H113485 A JPH113485 A JP H113485A
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JP
Japan
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data
value
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Application number
JP17094897A
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English (en)
Inventor
Kazuo Kawai
一夫 川井
Hideji Nakamura
秀司 中村
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Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一般に、伝送の対象とする値はアナログ値
で、これをディジタル符号で表し、この情報符号に誤り
制御符号を付加して伝送しており、必然的に伝送能率は
低下する。1つの伝送システムだけで多数チャンネルの
データを伝送しようとすると、データの伝送速度をそれ
だけ高速にせざるを得ず、高速にすればするほど伝送誤
りが増加する。 【解決手段】 直前標本値とさらにもうひとつ前のふた
つの標本値を利用してつぎの標本がとるであろう値を予
測し、この予測値と実際の値との差を伝送する。受信側
では、すでに再生されている直前1番目の標本値と直前
2番目の標本値から、送信側と同様にして現時点におけ
る予測値を求め、この予測値に受信された差分を加える
ことによって現時点の標本値を再生する。以下、この方
法を後続の標本値にたいして次々に実行していくことに
よって、すべての標本値を再生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】各種アナログデータのテレコ
ントロール、テレメータにおいて、伝送するデータを圧
縮して伝送し、受信側で元のデータに復元するデータ伝
送技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】各種装置の電圧、電流や使用電力量、あ
るいは温度、湿度等のデータや各種気象データ等を離れ
た地点まで伝送するテレメータや、離れた地点にある対
象物の温度、圧力、流量、回転数、位置等を制御するテ
レコントロールでは、一般に、伝送の対象はアナログ値
で、これをディジタル符号に変換して、このデータを通
常のデータ伝送方式によって伝送している。データ伝送
では、通常、伝送路で生じる符号誤りを訂正するため、
誤り制御をおこなっているが、この誤り制御をおこなう
ためには、データ符号に誤り制御用の冗長符号が追加さ
れるから、これによる伝送能率の低下は免れ得ない。し
たがって、1つの伝送システムだけで多数チャンネルの
データを伝送しようとすると、データの伝送速度をそれ
だけ高速にせざるを得ず、高速にすればするほど伝送誤
りが増加する。したがって、それを防ぐためには、伝送
データ量を制限するとか、送信信号電力を増加させる等
の補償措置が必要となるが、信号電力の増加は、一般
に、困難である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来技
術のまゝでは、データ符号の誤り制御をおこなうと、必
然的に伝送能率は低下する。一般のデータ伝送(たとえ
ば文字符号の伝送等)ではつぎつぎに送られる符号間に
冗長度は小さいが、テレメータやテレコントロール等の
アナログ値の伝送におけるデータでは、隣接符号間(ア
ナログ値間)の冗長度は極めて大きい。したがって、こ
の大きな冗長度を効率よく縮減できれば伝送データ量の
圧縮が可能となるから、誤り制御技術の導入が容易とな
る。そこで本件では、アナログデータにたいする効率的
なデータ圧縮方法と、受信側におけるデータ復元方法を
見出すことを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】アナログデータの伝送
は、一般に、情報源のアナログ信号を周期的に標本化
し、これをディジタル符号に変換して伝送する。アナロ
グデータの標本値には、前述のように、一般に、隣接す
るデータ間に大きな冗長度があるから、データ圧縮の方
法としてまず考えられる方法は、、直前標本値からの差
分を求めてこれを伝送し、受信側ではこの差分値を累積
していくことによって元のデータ値を復元するという方
法である。
【0005】この方法で可成りの圧縮効果が得られる。
この方式では直前標本値1つだけを利用しているが、そ
れよりも、直前標本値とさらにもうひとつ前の2つの標
本値を利用すれば、この2つの標本値からつぎの標本が
とるであろう値が予測できるから、この予測値と実際の
値との差を伝送することにすれば、上述の直前標本値か
らの差を求める場合よりも一層の圧縮効果が期待でき
る。
【0006】本発明テレコン、テレメータ用データ伝送
方式は、アナログデータを周期的に標本化し、それを符
号化して伝送するテレコン、テレメータにおいて、直前
1番目の標本値と直前2番目の標本値を結ぶ直線から現
時点における予測値を求め、この予測値と現時点の標本
値との差を求めてこれを伝送し、受信側では、すでに再
生されている直前1番目の標本値と直前2番目の標本値
から、送信側と同様にして現時点における予測値を求
め、この予測値に受信された差分符号を加えることによ
って現時点の標本値を再生する。以下、この方法を後続
の標本値にたいして次々に実行していくことによって、
すべての標本値が再生されるようにすることを特徴とす
る。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明によるテレコン、テレメー
タ用データ伝送方式は、アナログデータを周期的に標本
化し、それを符号化して伝送するテレコン、テレメータ
において、直前1番目の標本値と直前2番目の標本値を
結ぶ直線から現時点における予測値を求め、この予測値
と現時点の標本値との差を求めてこれを伝送し、受信側
では、すでに再生されている直前1番目の標本値と直前
2番目の標本値から、送信側と同様にして現時点におけ
る予測値を求め、この予測値に受信された差分符号を加
えることによって現時点の標本値を再生する。以下、こ
の方法を後続の標本値にたいして次々に実行していくこ
とによって、すべての標本値が再生される。本発明によ
れば、送信データを圧縮することによって、誤り制御用
の冗長ビットを追加しても、情報伝送速度をおとさない
で電圧データを伝送することができ、また、この符号演
算操作のすべてはマイクロプロセッサでおこなうことも
できるから、アナログデータを伝送する回路を簡単、小
型に構成することができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の原理および実施の形態につい
て、図面をもちいて詳細に説明する。
【0009】図1は送信部の回路系統図である。図1に
おいて、1は信号入力端子、2は2倍器(詳細は後
述)、3のREG1はレジスタ、4は減算器、5のRE
G2はレジスタ、6は減算器、7は信号出力端子であ
る。
【0010】図1の信号入力端子1には、伝送すべきア
ナログ値、例えば電圧、電流、……温度、風速、圧力等
のセンサーからの出力を標本化し、A/D(アナログ→
ディジタル)変換した符号信号がくわえられる。以下、
この回路の動作を図2の波形図をもちいて説明する。
【0011】図2の実線で示す曲線はセンサーからのア
ナログ電圧の変化状況を示している。この信号はt1
2 ,t3 ……と周期的に標本化され、A/D変換され
てE1 ,E2 ,E3 ……を表すディジタル符号となり、
このディジタル符号が信号入力端子1から入力する。以
下、動作はすべてディジタル符号の演算によっておこな
われるが、アナログ的表現の方が分かりやすいので、説
明はアナログ的動作としておこなう。
【0012】図2の2つの標本値E1 とE2 よりt1
得られるであろう予測値は、この2点をむすぶ点線の延
長線上の黒丸で示す点の値であって、この値は図中に示
すように2E2 −E1 である。したがって、実際の標本
値E3 との差はE3 −2E2+E1 である。
【0013】図1の回路は上述の演算をおこなうよう構
成されている。3および5のレジスタはいずれも1タイ
ムスロット分だけその入力信号を遅延させる。また2の
2倍器はその入力信号の値の2倍の値を出力するという
意味であるが、通常よく使用される2進ディジタル符号
の場合、その符号を1ビット上方へシフトするだけでよ
い。
【0014】入力標本値信号は2倍器2で2倍され、3
のレジスタREG1で1タイムスロット分遅延されて、
それぞれ減算器4で差を求められるので、ここで2E2
−E1 の予測値が得られる。この予測値はさらに5のレ
ジスタREG2で1タイムスロット分遅延されて減算器
6にくわえられるので、ここで現標本値E2 との差であ
るE3 −2E2 +E1 が求められて出力信号となる。
【0015】この予測値との差信号に誤り制御符号が追
加されて伝送され、受信側では誤り制御符号が除かれて
元のデータ信号に復元される。この部分は本件の主題か
ら外れるので、その説明はここでは省略する。
【0016】予測値との差信号E3 −2E2 +E1 を得
るための演算は図3に示す回路構成でも実現できる。こ
の回路は演算式の形そのままに構成されているので、そ
の動作説明は不要であろう。図中各ブロックの番号が図
1と同番号のものは図1と同一の回路である。この回路
構成では、3のレジスタREG1の内容はつぎのタイム
スロットで次段のレジスタREG2へシフトされるか
ら、シフトレジスタとして構成できる利点がある。
【0017】さらに、図4に示す回路構成でも同様に動
作する。図3の場合と同様、図中各ブロックの番号が図
1と同番号のものは図1と同一の回路であり、9は加算
器である。
【0018】図4において、3で示すレジスタREG1
と加算器9はアキュムレータを構成しており、ここに直
前タイムスロットにおける標本値が蓄積されている。減
算器4で現時点の標本値から直前標本値が差し引かれる
から、ここで直前標本値にたいする差分が得られる。時
刻t2 でのこの差分はE2 −E1 あり、この値は5で示
すレジスタREG2にメモられる。時刻t3 では減算器
4の差分出力はE3 −E2 になっているから減算器6で
は(E3 −E2 )−(E2 −E1 )すなわちE3 −2E
2 +E1 が求められる。
【0019】つぎに受信側の復元回路について説明す
る。図5はこの説明ための回路構成図である。図5にお
いて、図1と同番号のものは図1と同一の回路であり、
10は受信信号(予測値との差信号)の入力端子、11
は復元された標本値信号の出力端子である。
【0020】この回路には2つの帰還ループがあるの
で、一見、その動作は複雑に見えるが、つぎの説明で明
らかなように、きわめて簡単である。すなわち、いま、
5のレジスタREG2には再生された標本値E1 が、3
のレジスタREG1には再生された標本値E2 がメモら
れているとし、信号入力端子10から予測信号誤差E3
−2E2 +E1 がくわえられると、加減算器8にはこの
信号にたいして2つのレジスタから+2E2 と−E1
くわえられるのでE3 の標本値が出力することとなり、
このE3 がつぎのタイムスロットでレジスタREG1に
メモられると同時に、いままでレジスタREG1にメモ
られていた標本値E2 はレジスタREG2にシフトされ
る。このような動作がつぎつぎのタイムスロットでおこ
なわれていくことによって、つぎつぎの標本値が再生さ
れ、レジスタにシフトされていく。
【0021】図5では加減算器が使用されている。アナ
ログ回路では複数入力にたいする加減算が一挙におこな
えるが、ディジタル回路ではそれは通常困難である。そ
こで、図6に示すように加算器と減算器に分けて構成す
るのが妥当であろう。これは図3の場合も同様である。
【0022】このようにして、定常状態では、伝送デー
タはかなり圧縮される。どの程度圧縮されるかは、情報
源のアナログ値の変化の仕方如何にかかっており、一概
にいくらとは云えないが、図2より推察できるように相
当圧縮されることは期待できる。したがって、定常状態
では予測誤差を表すための符号ビット数は、かなり少な
くてすむ。
【0023】しかし、システムの立ち上がった瞬間は予
測動作をおこなうことができないので、このときは標本
値がそのまま出力に現れ、2番目の出力も正しい予測誤
差出力ではない。しかし、3番目以降(すなわちレジス
タ内に正しい標本値が蓄えられた時刻以降)は正しい予
測誤差が得られる。したがって、このシステムの立ち上
がった時の1番目と2番目のデータは圧縮されていない
ので、この2つのデータだけは標本値そのものを精度よ
く伝送できるビット数を使って伝送する必要がある。そ
の後のデータは圧縮されているので、少ないビット数の
符号に切り替えて伝送すればよいことになる。
【0024】図1について、上述の初期状態から定常状
態に移行していく時の各部の動きを表1を用いて説明す
る。
【0025】
【表1】表1の左端は標本化のタイムスロットであり、
上段の1〜6の数字は図1同番号回路の出力であること
を示す。0,E1 ,E2 ……は各タイムスロットでの標
本値を示し、括弧内の数字は標本値の一例を示す。この
例ではt1 で急に入力が与えられたので、その値がその
まま出力に現れている。しかし、t3 以降は正しい予測
誤差が得られていることが分かる。
【0026】表2は表1の予測誤差を入力とした場合の
図5の回路各部の動きを示す。
【0027】
【表2】図の見方は表1の場合と同様である。この図よ
り正しい出力が得られていることが分かる。
【0028】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、送信データを圧縮することによって、誤り制御
用の冗長ビットを追加しても、情報伝送速度をおとさな
いで電圧データを伝送することができる。またこの符号
演算操作のすべてはマイクロプロセッサでおこなうこと
もできるから、アナログデータを伝送する回路を簡単、
小型に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理および実施の形態を説明するため
の送信部の一構成例を示す回路構成図
【図2】送信部の動作を説明するための波形図
【図3】送信部の別の構成例を示す回路構成図
【図4】送信部の別の構成例を示す回路構成図
【図5】受信部の一構成例を示す回路構成図
【図6】受信部の別の構成例を示す回路構成図
【符号の説明】
1 送信信号入力端子 2 2倍器 3 レジスタ 4 減算器 5 レジスタ 6 減算器 7 送信信号出力端子 8 加減算器 9 加算器 10 受信信号入力端子 11 受信信号出力端子

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アナログデータを周期的に標本化し、そ
    れを符号化して伝送するテレコン、テレメータにおい
    て、入力データ符号を2倍器(2進符号では単に1ビッ
    ト上位へシフト)と、1標本化周期分だけ蓄積、遅延さ
    せるレジスタ1に加え、この両者の出力を減算器1に加
    えて2倍器出力符号よりレジスタ1出力符号を差し引く
    ことにより、つぎの標本化タイムスロットで生じるであ
    ろう入力符号の予測値を得、これを1標本化周期分だけ
    蓄積、遅延させるレジスタ2に加え、このレジスタ2の
    出力と入力符号とを減算器2に加えて入力符号よりレジ
    スタ2の出力符号を差し引くことにより、実際の入力符
    号にたいする予測値の誤差を検出し、この誤差符号を伝
    送するよう構成されていることを特徴とするテレコン、
    テレメータ用データ伝送方式。
  2. 【請求項2】 アナログデータを周期的に標本化し、そ
    れを符号化して伝送するテレコン、テレメータにおい
    て、入力データ符号を標本化周期でシフトする2段構成
    のシフトレジスタに加えるとともに、入力データ符号
    と、レジスタ2段目出力符号およびレジスタ1段目出力
    を2倍器(2進符号では単に1ビット上位へシフト)に
    より2倍した符号の3者を加減算器に加え、ここで入力
    データ符号とレジスタ2段目出力符号との和から2倍器
    の出力符号を差し引くことにより、実際の入力符号にた
    いする予測値の誤差を検出し、この誤差符号を伝送する
    よう構成されていることを特徴とするテレコン、テレメ
    ータ用データ伝送方式。
  3. 【請求項3】 アナログデータを周期的に標本化し、そ
    れを符号化して伝送するテレコン、テレメータにおい
    て、入力データ符号を減算器1に加え、この減算器出力
    を加算器に加え、この加算器出力を標本化周期の1タイ
    ムスロット分だけ蓄積、遅延させるレジスタ1に加え、
    このレジスタ1の出力符号を前記加算器に加えることに
    よりアキュムレータを構成し、この出力を前記減算器1
    に加えて入力データ符号からレジスタ1の出力符号を差
    し引くことにより、減算器1の出力には直前標本値にた
    いする現時点標本値の差分に相当する符号を得、この差
    分符号を減算器2に加えるとともに、標本化周期の1タ
    イムスロット分だけ蓄積、遅延させるレジスタ2に加
    え、このレジスタ2の出力を前記減算器2に加え、この
    減算器2で差分符号からレジスタ2の出力符号を差し引
    くことにより、実際の入力符号にたいする予測値の誤差
    を検出し、この誤差符号を伝送するよう構成されている
    ことを特徴とするテレコン、テレメータ用データ伝送方
    式。
  4. 【請求項4】 アナログデータを周期的に標本化し、そ
    れを符号化して伝送するテレコン、テレメータで用いら
    れる方式であって、直前とそのもう1つ前の2つの標本
    値の延長線から得られる予測値の実際値にたいする誤
    差、すなわち予測誤差符号を伝送し、この予測誤差符号
    から元の標本値へ復元する復元方式において、受信入力
    の予測誤差符号を加減算器に加え、この加減算器出力を
    2段構成で標本化周期でシフトするシフトレジスタに加
    え、1段目レジスタ出力を2倍器(2進符号では単に1
    ビット上位へシフト)により2倍した符号と、2段目レ
    ジスタ出力とを前記加減算器に加えて、入力の予測誤差
    符号と2倍器の出力符号との和から2段目レジスタの出
    力符号を差し引くことにより、元の標本値にたいする符
    号へ復元するよう構成されていることを特徴とするテレ
    コン、テレメータ用データ伝送方式。
  5. 【請求項5】 アナログデータを周期的に標本化し、そ
    れを符号化して伝送するテレコン、テレメータで用いら
    れる方式であって、直前とそのもう1つ前の2つの標本
    値の延長線から得られる予測値の実際値にたいする誤
    差、すなわち予測誤差符号を伝送し、この予測誤差符号
    から元の標本値へ復元する復元方式において、受信入力
    の予測誤差符号を加算器に加え、この加算器出力を2段
    構成で標本化周期でシフトするシフトレジスタに加え、
    1段目レジスタの出力を2倍器(2進符号では単に1ビ
    ット上位へシフト)により2倍した符号と、2段目レジ
    スタの出力とを減算器に加えて、2倍器の出力符号から
    2段目レジスタの出力符号を差し引くことによって予測
    符号を得、この予測符号を前記加算器に加えてここで受
    信入力の予測誤差符号と加算することにより、元の標本
    値にたいする符号へ復元するよう構成されていることを
    特徴とするテレコン、テレメータ用データ伝送方式。
JP17094897A 1997-06-12 1997-06-12 テレコン、テレメ−タ用デ−タ伝送方式 Pending JPH113485A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008515295A (ja) * 2004-09-28 2008-05-08 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 工業データ圧縮システムおよび方法
JP2017020969A (ja) * 2015-07-14 2017-01-26 Necネットワーク・センサ株式会社 センサ装置、センサシステム及び受信データ伝送方法
WO2019116513A1 (ja) * 2017-12-14 2019-06-20 三菱電機株式会社 配信装置、受信装置、データ配信システムおよびデータ配信方法

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