JPS6162262A - 情報伝送システム - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、搬送帯域伝送路を介した信号伝送において、
その衝突を確実に検出することのできる実用性の高い情
報伝送方式に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

中央制御局が不要で、しかも拡張性に富んだバス型ネッ
トワークとして、完全分散形対等プロトコル伝送方式、
即ちＣ８ＭＡ／ＣＤ（Ｃａｒｒｉｅｒ　ＳｅｎｃｅＭｕ
ｌｔｉｐｌｅ　Ａｃ・ｃｅｓａ／Ｃｏ１）ｉｓｉｏｎ　
Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式が知られている、この方式は
、伝送路としての同軸ケーブルを介して基底帯域伝送を
行うものでめるが、最近では°上記同軸ケーブルをより
効率良く使用する為に、前記基底帯域信号を搬送帯域信
号に変換して帯域の有効利用を計る所謂ブロードバンド
ネットワークの開発が進められている。

ところで、このような搬送帯域伝送路上でＣＳＭＡ／’
ＣＤ方式を実現する上での課題として、従来の基底帯域
伝送路上での衝突検出特性と同程度の特性を確保するこ
と、また上位プロトコルとの互換性を確保すること等が
ある。

このような要求を満たす方式として、本発明者等により
、ビード信号検出方式が提案てれている（特願昭５７−
２２５２１５号参照）。この方式によれば伝送路上の信
号衝突が碇実に検出できるばかりでなく、上位プロトコ
ルに対する互換性も確保でれている。

しかし、この方式による衝突検出を実現するにはＭＳＫ
　（Ｍｉｎｉｍｕｍ　−５ｈｉｆｔ　Ｋｅ７ｉｎｇ）父
はＦＳＫ（Ｆｒ　ｅｑ　−ｕｅｎｃｙ　−５ｈｉｆｔ　
Ｋｅｙｉｎｇ）を利用しなければならない。すると、塊
状の技術によれば、例えば１０Ｍｂｐｓのビットレート
Ｖこ対しＨｒ要要職域幅しては、ガートバンドを含め１
５ＭＨｚが必要でめった。しかるにこれでは帯域幅とし
ては依然として大きすぎて好ましくなく、狭帯域化が望
まれていた。

〔究明の目的〕

この発明は、衝突検出をビード検出によりて行うと共に
、所璧帝域幅を狭帯域化した情報伝送方式を提供するこ
とを目的とする。

〔究明の概袂〕

この発明は、完全分散型対等フロトコル伝送方式でｂっ
で、衝突検出をビード検出により竹う情報伝送方式にお
いて、例えば、情報処理装置からの基底帯域信号又はこ
の基底帯域信号を符号化してなる信号に対して、高調波
成分を除去した後、周波数定論を施すものである。

〔発明の効果〕

この発明によれば、変調を施す前に高調波成分を除去し
ているので、信号の狭帯域化が図られると同時に、ビー
ド検出も確実に行われる。

〔発明の実施例〕

まず、発明の説明に先立ち、基本原理について説明する
。

第２図は、本方式の基本原理が適用されるネットワーク
の概略構成図で、搬送帯域伝送路１は送信＄２および受
信ＩｔｌＩ３、および方向性結合器からなるヘッドエン
ド４によりて構成される。このヘッドエンド４ｖｃよっ
て、上記送信線２上に送出された信号が受信線３を介し
て伝達され、所謂２重ケーブル方式のネットワークが構
成される。このような伝送路１に複数のモデム６（６ａ
、６ｂ〜６ｎ）替゛ ”“！″′″′−°０・６゛′”°°°°・°゛〜°°
′　　・、１・と伝送路１の送信線２、および受信線３
との接続は、方向性結合器を介して行われることは言う
までもない。そして、各モデム６（６ａ、６ｂ〜６ｎ）
は、それぞれ情報処理装置等の上位プロトコル機器にイ
ンターフェース線を介して接続される。

モデム６は例えば第３図に示すように情報される。即ち
、上位プロトコル機器からインターフェース線を介して
与えられる基底帯域信号またはその信号を符号化した信
号からなる送信データは、■変調器１）に入力されて周
波数変調されたのち、バンドパスフィルタ１２、送信ア
ンプ１３を介して前記送信線２に送出される。つまり送
信データは周波叙偏移を伴う搬送帯域信号に変調されて
伝送路１に送信される。一方、上記伝送路ｌの受信ＩＲ
３から入力される搬送帯域信号は、受信アンプ１４を介
して入力され、バンドパスフィルタ１５を通してＦＭ復
調器１６に与えられる。このＦＭ復調器１６にて前記搬
送帯域信号が復調され基底帯域の受信データが再生され
る。そして、この基底帯域の受信データがインターフェ
ース線を介して上位プロトコル機器に与えられる。

またこのモデム６にあっては、バンドパスフィルタ１５
の出力信号が、レベル検出器１７にも与見られている。

このレベル検出器１７は、例えばその構成を第４図に示
すように、受信信号（搬送帯域信号）のレベルを検出し
、特に＠突により生じるビード信号固有のレベルを検出
して衝突を検出するもので、その検出情報は衝突検出回
路１８に与えられる。この衝突検出回路１８は、例えば
ｌＯＭＨｚのパルスジェネレータからなるもので、前記
レベル検出器１７によるビード信号検出、つまり衝突検
出により付勢されてｌＯＭＨｚのパルスからなる＠突検
出信号を発生する。この衝突検出信号が前記上位プロト
コル機器に与えられ、伝送路１上で衝突が発生している
旨が知らされる。

ところで、このような衝突検出を行うレベル検出器１７
は第４図に示す如く構成される。前記バンドパスフィル
タ１５から与えられる信号は、包絡線検波回路２０を介
して検波され、その信号レベルが求められる。そして、
そのレベル信号はローパスフィルタ２１を介して増幅器
２２に導びかれ、所定の利得で増幅きれると共に、他方
において第１および第２の比較器２３．２４ＶＣそれぞ
れ入力される。これらの第１および第２の比較器２３゜
２４は第１および第２の基準信号発生器２５　、２６が
それぞれ出力する基準信号を１副値として前記信号レベ
ルを判定するものである。上記第１の基準信号発生器２
５は、１つのモデム６からのみ信号が送信され、衝突が
生じていないときの５時間的に略一定の受信信号レベル
より僅かに閾値を与えるもので、比較器２３は受信信号
レベルがその閾イ直を上回ったときに信号を出力するも
のとなっている。また第２に基準信号発生器２６は、上
記時間的に略一定の受（ト信号レベルより僅かに低い闇
値を与えるもので、第２の比較器２４は受信信号レベル
がそのｌｉｌ値を下回ったときに信号を出力するものと
なっている。これによって、２つ以上のモデム６から同
時に信号が送出され、その衝突によって生じたビード信
号が振幅にして谷送＜ｇ信号の２倍以上の変化を示すこ
とを利用して、その衝突状態が検出されている。そして
、第１および第２の比較器２３．２４の各出力信号はオ
ア回路２７を介し、て論理和され、アンド回路２８に入
力されて前記増幅器２２の出力により、受信信号存在期
間にのみ単安定マルチバイブレータ２９に与えるように
なっている。これによって、衝突検出時に上記単安定マ
ルチバイブレータ２９から、一定時間幅の衝突検出信号
が出力されることになる。尚、アンド回路２８、単安定
マルチバイブレータ２９に代えてリップフロップを用い
、増幅器２２の「１」信号出力時にオア回路２７の出力
を受けてフリップフロッグをセットし、上記、増幅器２
２の出力の「０」変化によりフリップフロップをリセッ
トして前記衝突検出信号を得るようにしてもよい。つま
りレベル検出器１７では、衝突によって生じるビード信
号特有の信号レベルを検出して、その衝突を検出するも
のとなっている。

このようＶＣ構成されたネットワークにおいて、各モデ
ム６Ｖｃ上位プロトコル機器により与えられ　　　警る
送信データが第５図に示すような基底帯域（べ　　　３
．１；−スパント）信号であるとすると、ＦＭ変調器１
）は、搬送波中心周波数をｆ。、周波数変移をｆｄとし
たとき、上記送信データがｒｌＪなるときには ｆｌ＝ｆ０＋ｆｄ 送信データが「０」なるときには ｆ２＝ｆ０−ｆｄ なる周波数変調を行う。この変調処理における変調パラ
メータΔは、上記データの１ビット当りの時間間隔をＴ
としたとき Δ＝２ｆｄ−Ｔ≧１ となる如く設定されており、これによって衝突によるビ
ット信号の周期が基底帯域信号のビット時間間隔Ｔと同
等、またはそれ以下となるように定められている。

即ち今、第６図に示すように２つのモデム６から、時間
的（位相的）にｔφのいずれを以ってデータ送信がなさ
れると、同図中斜線部によって示されるように、位相の
異なりによって信号差が生じ、またビットデータの異な
りによって信号差率生じる。この信号差の時間幅ｔは、
上記時間のずれｔψが ｔφ＝　Ｔ　／’　２ なるとき最小となり、その値は ｔ　＝　Ｔ　／　２ となる。そして、この信号差部分において、前記周波数
偏移を受けた周波数ｆｌ　、ｆ２の各成分によって第７
図に示す如き周期（１／２ｆｄ）なるビード信号が発生
することになる。そして、このビード信号の最大撮暢は
、各モチムロからの送信信号振幅の略２倍となる。

ここで着目すべきところは、前述したようにＦＭ変調器
１）の変調パラメータΔは１以上に設定されており、従
って次の関係が成立する。

１／２・１／２ｆｄ≦Ｔ／２≦ｔ つまりこのことは、信号差の時間幅を以内にビード信号
の振幅が０または、送信信号像幅の２倍のいずれかを必
ずとることを意味する。従って前述した如く構成された
レベル検出器１７によって、伝送路１上に衝突が生じた
とき、これを愚底帯域信号の信号差の時間％ｆ　を以内
に運やかに、且つ確実に検出することが可能となる。

一方、上位プロトコル機器が第８図に示すように送信デ
ータを基底帯域においてマンチェスター符号ｆヒして与
えるものとする。この場合にもモデム６は上記符号化（
Ｋ号のｌ’−ＩＪ、ｒＯＪに対応して周波数ｆｌ、ｆ２
なる搬送帯域信号を同様に得ることになるが、このとき
の変調パラメータΔはΔ＝２ｆｄ・Ｔ２Ｏ，５ に設定される。しかしてこの場合には、例えば第９図に
示すように、時間的（位相的）にｔφなるずれを持つ２
つの信号によって衝突が生じると、同図斜線部で示す如
き時間幅ｔの信号差が生じ、その信号差部分において同
様なビード信号が発生する。この場合、上記ビード信号
の発生時間は、送信信号の「１」１友は「０」となる最
小時間間隔Ｔとなる。しかして、前述したように、マン
チェスター符号に対する変調パラメータΔが０．５以上
に設定されている為、 １／２・１／２ｆｄ≦Ｔ＝ｔ なる関係が成立する。このことは、前記時間幅を内にビ
ード信号の振幅が必ず０普たは、送信信号の２倍の振幅
をとることを意味する。従って前述した例と同様に伝送
路１上の信号衝突を確実に検出することが可能となる。

このように本方式によれば、基底帯域信号またはその符
号化信号を周波数変調して送信するに際して、その変調
パラメータΔを調整し、衝突によって生じるビード信号
の周期が上記基底帯域信号またはその符号化信号のビー
ド時間間隔と同程度あるいはそれ以下となるべく定めて
いるので、極めて簡易に且つ確実に衝突を挽出すること
ができる。しかも、従来のようにデータ送信に先立って
２つのパルス信号を送信して伝送路１の状態を監視する
等の処理が全く年金なので、ネットワーク効率を十分高
いものとすることができる。また前述したようにして伝
送路１上のビード信号からその衝突を検出するので、上
記伝送路１に接続てれた全てのモデム６においてそれぞ
れ同時に衝突を　　Ｖ検出することができる。またモデ
ム６の構成も前　“（ｊ（述したように簡易であり、安
価に実現することができる等の実用上多大なる効果が秦
せられる。

さて１次にこのような基本原理に従って、狭帯域化を実
現し７た一実施例について説明する、第１図に示される
ようにモデム６において、ローパスフィルタ、５１を設
ける点にこの弁明の特徴がある。

すなわち情報処理装置（図示し、ない）から送られてき
た基底帯域信号がＬＰＦ５１に供給されると、その信号
から高調波成分が除去される。この信号がＦＭ変調器１
）′Ｊｔ介してｆＶｌｓＫが施される。この時のスペク
トラム密度を第１３図に示す。参考としてＬＰＦ５１を
介δないで］Ｖ［ＥｉＫをＩ亡した場合のスペクトラム
密度を示す。これからもわかるように、尚調波成分が除
去されていることがわかる。

この実施例では、基底帯域信号をｉｏＭｂｐｓの伝送速
度で送出するものとする。よってこの基底帯域信号のう
ち、最も基本的な成分は５　ｈ’ｌＨｚの周波数１でｒ
こあって、ｉ１３図からもＬＰＦ５１を介することによ
って、５　ＭＨｚより高い周波数成分が除去されている
ことがわかる。

なお、呉１３図中の６　ｆｖｌ）ｉｚという周波数は、
ノ（ンドパスフィルタｔ１２１による通過帯域を示し７
ている。

このような信号が、バンドパスフィルタ１２において帯
域制限されるが、この出力の性質を第１４図に示す。同
図には、バンドパスフィルタ１２の特性をも示す。この
図かられかるように６　ＭＨｚの帯域外では、その放射
は一３３ｄＢ以下となっており、伝達路１に送出された
信号が十分減衰している。

このようにして伝送路１に送出された信号を受信すると
、受信点で最大上１３．６％ＯＩＪッグルを生じること
がわかった。但し、シングルシステムでＭＡＵモデム（
又は、Ｍｅｄｉｕｍ　Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ　Ｕｎｉｔ
。

ＮＩＡＵと呼ばれる。）の送受信機のみならず、周波数
変換器であるヘッドエンドＶＣおいてもバンドパスフィ
ルタを通す場合を想定して評価している。

このリップルの存在は、前述したようなビード検出方式
にあっては、検出特性の劣化を招くと考えられる。更Ｖ
Ｃ，基底帯域信号をＬＰＦ５１．バンドパスフィルタ１
２を介することによって、変調した信号の周波数偏移が
、例えば、第５図に示されるように、明イ鎖にならす、
アナログ的になってし１うので、ビード信号による２倍
レベル、または０レベルが１ビツト時間の内には確実に
発生しないと考えられる。

このような予想に対し、本発明者等は、以下のような考
察を行った、１す、信号が衝突した際のビード発生は、
２倍号間の位相差に基づくことに着目した。

第１５図は、２伯号間の位相差認〕化を示したものであ
る。但し、基底帯域毎号をＬＰＦ　５１　Ｋ供給するこ
となく、そのまま舐Ｘ変調を施したＲＦ倍信号衝突した
除に、データの食い違いによって生ずるＲＦ倍信号位相
差変化である。

この図で重要な点は期間Ｔにおいて生じる位相差変化の
総１（２ＷｄＸＴ）が士πであることである。

位相差変化の総量が士πであると、この期間に生じるビ
ード信号のレベルが通常の２倍のレベル、又は零レベル
のいずれか一方の値となることと等価である。

さて、次に基底帯域信号をＬＰＦ５１を辿し高調波成分
を除去した後に、　ＭＳＫ変調したＲＦ倍信号衝突した
際の位相差変化を第１６図に示す。高調波成分を除去す
ると波形がなまる。周波数について注目すると、データ
値に応じて周波数が急峻に変化せず、周波数も徐々に変
化してしまうことになる。

このような状態で１ビツトの相違があったとしても、な
まった波形同志の衝突となり、位相のずれもなまってし
まう。よって１ビツトタイムＴの間には位相差変化の総
量が士πには、至らない。しかし、第１６図の斜線で示
す期間２Ｔの間には。

位相差変化の総量が略±πとなる。よって、期間２Ｔの
間には、ビード信号のレベルが２倍、又は零レベルのど
ちらか一方になり、前述した基本原理がそのまま適用で
きる。

もっとも、ここでは、ビード信号の検出の間の閾値とし
て零レベル、又は２倍のレベルを用いた警 ｆ６．Ｌ″”・ｅ　Ａ　＋７）ｌａｌｌ［ｅ　＊“１ゞ
ｈ　ｎ　Ｍ　Ｉ’ａ’ｌ　２　　、、、、。

Ｔではなく、より短い時間で衝突を検出することが可能
となる。

最後に比較例として帯域を制限する他の方法を示す。本
発明者等は、この発明の方法以外に（１）現行のＭＳＫ
のまま、バンドパスフィルタの帯域を狭くする、（２）
４値に多変化してＦＳＫ変調する、すなわち、４値ＦＳ
Ｘを用いる、ことについて検討した。

まず、バンドパスフィルタの帯域を狭くするという帯域
制限ＭＳＫでは、狭帯域化が強引すぎる。

すなわち、第１３図に示されるように基底帯域信号をそ
のままＭＳＫ変調した鳩舎には、エネルギーは一定の周
波数に集中するごとなく広く分布する。

このような分布のスペクトラムからエネルギー集中の比
較的大きい領域を取り除いてしまうので、出力の波形に
大きなリップルが生じ、又、Ｎ［ＳＫ変調波の位相遷移
”皺が少なくなってしまう。太きなリップルが生じてし
１つと、ビード信号のレベルを監視するビード信号検出
方式にとっては致命的な欠点となる。父、アイ（ｅｙｅ
）の開きも充分ではなく、ピットエラーレートのかなり
の劣化を予想される。しかし、ハードウェアのシンプル
さという利点を有する。よって伝送品質等によっては、
有効な方法となりうる。

次に、４値ＦＳＫでは、位相遷移量が若干少ないので、
ビットの食い速い時に所定のビード信号が発生し、２倍
、又は零レベルになるかどうかについて完全に保証する
ことはできないが、ＲＦ倍信号のリップルは少ない。但
し、復調器は複雑してなる。

この発明は、　ＣＣＩＴＴの規格に従い、チャンネル設
定を行うとガートバンドをも含めて１２ＭＨｚで済むこ
とになる。これは、チャンネル数にのみ注目すると大幅
に増加することになり実用上極めて効果が大きい。

伝送路１は、電気情報を取扱うツイスト・ペア線や同軸
ケーブルを用いて実現できることは勿論であるが、情報
媒体として元を用い、伝送路１を光フアイバケーブルに
て構成することも可能である。要するに本兄明は、その
要旨を逸脱しない範囲で、柚々変形して実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるモデムの構成を示す因、第２図
乃至第９図は、本発明の前提となる原理を示すもので、
第２図はこの原理に基づくネソトヮ−りの構成図、第３
図は、原理に基づくモデムの構成図、第４図は、レベル
検出器の構成図、第５図は基底帯域信号に対するモデム
の変調作用を示す図、側６図は衝突の先生とその検出作
用？説明する為の図、第７図はビード信号を示す図、第
８図はマンチェスター符号に対するモデムの変調作用を
示す図、第９図は衝突の先生とヤの検出作用を説明する
為の図、第１０図は、高調波成分を除去した基底帯域信
号にＭＳＫ父調２ｆ施した賜金のスペクトル萱度を示す
図、ｉｌ１図は、バンドパスフィルタを介した出力のス
ペクトル密度を示す図、第１２図及び嬉１３図は、この
発明での信号衝突の際のビード発生について説明するた
めの図である。 １・・・搬送帯域伝送路、４，８・・・ヘッドエンド、
６　、６ａ〜６ｎ・・・モデム、１７・・・レベル検出
器、２０・・・包絡線検波回路、２３．２４・・・比較
器、２５．２６・・・是準信号発生器、５１・・・ＬＰ
Ｆ。 図面の浄邊（内容に変更なし） 第　　ｌ　図 第１２図 第１３図 第２図 第　　４　図 第　　５　は 第　　６　図 第　　７　図 第８図 第１）図 手続補正薔（方式） 昭和６び２．２０　日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基底帯域信号またはこの基底帯域信号を符号化し
   てなる信号を周波数偏移を伴う搬送帯域信号に変調する
   複数のモデムを搬送帯域伝送路に接続してなる伝送路網
   において、複数のモデムから送出された搬送帯域信号の
   衝突によって生じるビード信号の周期を、前記基底帯域
   信号のビット時間間隔の近傍またはその以下とするべく
   前記各モデムの変調パラメータを定め、かつ、前記基底
   帯域信号又はこの基底帯域信号を符号化してなる信号の
   高調波成分を除去した後、前記変調を施すことを特徴と
   する情報伝送方式。