JP5506232B2 - Multilevel encoding method, decoding method thereof, and multilevel signal transmission apparatus - Google Patents

Multilevel encoding method, decoding method thereof, and multilevel signal transmission apparatus Download PDF

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Description

本発明は、多値符号化方法、その復号化方法及び多値信号の伝送装置に係り、特に、直流成分の通過しづらい伝送路を用いて動画像のようなデータを伝送するに好適な、例えば２値４値符号化・復号化方法及び伝送方法、及び送信装置及び受信装置等の伝送装置に関するものである。   The present invention relates to a multilevel encoding method, a decoding method thereof, and a multilevel signal transmission apparatus, and is particularly suitable for transmitting data such as a moving image using a transmission path through which a direct current component is difficult to pass. For example, the present invention relates to a binary / quaternary encoding / decoding method and transmission method, and a transmission device such as a transmission device and a reception device.

強度多値伝送方式を用いて１シンボル当りのデータ伝送容量を増やし、比較的安価な低速デバイスを使用して大容量のデータを伝送することが知られている。この強度多値伝送方式は、１シンボルに複数ビットの情報を与える符号化方式であり、強度(信号レベル)を変えることで多ビットの情報を付与する。例えば、２ビット分の情報を付与するものを４値伝送方式と称し、（００，０１，１０，１１)の４種類の各ビット組に異なる強度を割り当てる。受信側では、信号レベルを識別して、１シンボル当り２ビットのデータに復号する。   It is known to increase the data transmission capacity per symbol using an intensity multi-level transmission system and transmit a large volume of data using a relatively inexpensive low-speed device. This strength multilevel transmission method is a coding method that gives information of a plurality of bits to one symbol, and multibit information is given by changing the strength (signal level). For example, what gives information for 2 bits is called a quaternary transmission system, and different strengths are assigned to each of four types of bit sets (00, 01, 10, 11). On the receiving side, the signal level is identified and decoded into 2-bit data per symbol.

また、直流成分の通過しづらい伝送路を用いてデータ伝送する場合、予め信号の直流成分を低減する例えばマンチェスタ符号が知られている。この方式は、「０」「１」のバイナリ状態を信号の立ち上りエッジと立下りエッジの２つの遷移に対応させるものである。即ち、信号の前半が高く後半が低い信号(１→０)を「０」と定義し、その逆(０→１)を「１」と定義する。例えば、０,０,０のビット列を符号化すると、伝送路上を通過する信号は１,０,１,０,１,０となり、同値連続によって生じる直流成分を低減できる。   For example, a Manchester code for reducing a DC component of a signal in advance when data transmission is performed using a transmission path through which a DC component does not easily pass is known. In this method, a binary state of “0” and “1” is made to correspond to two transitions of a rising edge and a falling edge of a signal. That is, a signal (1 → 0) in which the first half of the signal is high and the second half is low is defined as “0”, and the opposite (0 → 1) is defined as “1”. For example, if a bit string of 0,0,0 is encoded, the signal passing through the transmission line becomes 1,0,1,0,1,0, and the direct current component generated by the continuation of the same value can be reduced.

多値伝送において、連続して同じシンボルを取らずに、送受信装置間の電圧レベルの違いがあっても、受信時に正しくシンボルを検出できる伝送路符号方法及び復号方法として、例えば、特許文献1に記載された技術が知られている。   In multilevel transmission, for example, Patent Document 1 discloses a transmission path coding method and a decoding method that can correctly detect a symbol at the time of reception even if there is a difference in voltage level between transmission and reception devices without taking the same symbol continuously. The described technique is known.

特開２００４−８０８２７号公報JP 2004-80827 A

例えば、強度４値伝送方式を用いたデータ伝送の場合、伝送路上での振幅劣化や変動に起因して、受信側でレベル識別を誤ると、データの復号ができなくなる。通常のデジタル伝送では２種類の信号レベルを識別すれば良いが、強度４値伝送方式の場合、４種類の信号レベルを識別する必要があるため、伝送路上でのレベル変動を最小限に抑えることが重要である。   For example, in the case of data transmission using a four-value intensity transmission method, data cannot be decoded if the level identification is mistaken on the receiving side due to amplitude deterioration or fluctuation on the transmission path. In ordinary digital transmission, it is only necessary to identify two types of signal levels. However, in the case of a four-level strength transmission system, it is necessary to identify four types of signal levels, so that level fluctuations on the transmission path are minimized. is important.

ところで、本発明者らは製品開発に当たり、直流成分の通過しづらい伝送路に強度４値伝送方式を適用することを試みた。その結果、４種類の信号レベル(０,１,２,３)の遷移によって、次の様な現象が起こることを見出した。即ち、同じ信号レベルが連続する符号を送信した場合、後段のレベルが次第に下がることがわかった。実験によると、例えば、信号レベルが「３→３→３」の信号を伝送すると、受信側ではその信号レベルが「３→２→１」となり、後段に行くほど下がることがわかった。更にまた、同一信号レベルとなる符号を送信しているにも拘らず、前段の影響を受けて、そのレベルが変動することがわかった。例えば、レベル「３」の信号を送信した場合、前段のレベルが「０」の場合より、前段のレベルが「２」の場合の方がそのレベルが小さくなることがわかった。   By the way, the inventors of the present invention have tried to apply a quaternary intensity transmission system to a transmission path through which a direct current component is difficult to pass. As a result, it has been found that the following phenomenon occurs due to the transition of four kinds of signal levels (0, 1, 2, 3). That is, it was found that when the same signal level is transmitted continuously, the subsequent level gradually decreases. According to experiments, for example, when a signal with a signal level of “3 → 3 → 3” is transmitted, the signal level becomes “3 → 2 → 1” on the receiving side, and decreases as it goes to the subsequent stage. Furthermore, it has been found that the level fluctuates due to the influence of the previous stage even though the code having the same signal level is transmitted. For example, when a signal of level “3” is transmitted, it has been found that the level is lower when the level of the previous stage is “2” than when the level of the previous stage is “0”.

これら２つの現象はいずれも、前段もしくは後段からのレベル差が小さくなる場合に、その信号の直流成分が大きくなり(即ち直流信号のように見え)、伝送路上での劣化が起こることに起因する。予め信号の直流成分を低減して伝送路上での直流成分劣化の影響を受けづらくする符号化としてマンチェスタ符号があるが、信号レベルが４種類となることで従来の定義(「０」の前段に「１」、「１」の前段に「０」)を適用できなくなる。   Both of these two phenomena are caused by the fact that when the level difference from the preceding stage or the succeeding stage becomes small, the direct current component of the signal becomes large (ie, it looks like a direct current signal), and deterioration on the transmission path occurs. . There is Manchester code as an encoding that reduces the DC component of the signal in advance and makes it difficult to be affected by the deterioration of the DC component on the transmission line, but there are four types of signal levels. “0”) cannot be applied to the preceding stage of “1” and “1”.

本発明の目的は、同じ信号レベルが連続する符号列が生じることを防止して、信号の直流成分を低減することが可能な、強度多値伝送を実現することにある。   An object of the present invention is to realize intensity multilevel transmission capable of reducing the DC component of a signal by preventing the generation of a code string having the same signal level.

本発明に係る多値符号化方法は、２値信号のビット列からなるデータを、多値化したｍ信号レベル（ｍは２ｎ、ｎは２以上の整数、ｋはｍ〜０間の各整数）に割り当てて多値信号を生成する多値符号化方法であって、多値化後の信号レベルが（ｍ−ｋ）の場合、信号レベルがｋとなるビット符号を、該ｍ値信号となるビット信号の前段に付加し、その付加されたビット列信号をｍ値信号に変換して多値信号を生成することを特徴とする多値符号化方法として構成される。 The multi-level encoding method according to the present invention is a multi-level m signal level (m is 2 n , n is an integer of 2 or more, k is an integer between m and 0). ) To generate a multilevel signal, and when the signal level after multilevel conversion is (m−k), a bit code having a signal level of k is defined as the m-level signal. The multi-level encoding method is characterized in that a multi-level signal is generated by converting the added bit string signal into an m-level signal.

好ましい例によれば、２値のビット列からなるデータを、４値化した信号レベルに割り当てて４値信号を生成する４値符号化方法であって、
多値化後の信号レベルが０の場合、その前段に信号レベルが３となるビット符号を付加し、
多値化後の信号レベルが１の場合、その前段に信号レベルが２となるビット符号を付加し、
多値化後の信号レベルが２の場合、その前段に信号レベルが１となるビット符号を付加し、
多値化後の信号レベルが３の場合、その前段に信号レベルが０となるビット符号を付加し、
その付加されたビット列信号を４値信号に変換して４値信号を生成することを特徴とする４値符号化方法として実現される。 According to a preferred example, there is provided a quaternary encoding method for generating a quaternary signal by assigning data consisting of a binary bit string to a quaternary signal level,
When the signal level after multi-leveling is 0, a bit code with a signal level of 3 is added to the preceding stage,
When the signal level after multi-leveling is 1, a bit code with a signal level of 2 is added to the preceding stage,
When the signal level after multi-leveling is 2, a bit code with a signal level of 1 is added to the preceding stage,
When the signal level after multi-leveling is 3, a bit code with a signal level of 0 is added to the preceding stage,
This is realized as a quaternary encoding method characterized by converting the added bit string signal into a quaternary signal to generate a quaternary signal.

本発明に係る多値伝送方法は、好ましくは、２値のビット列からなるデータを、多値化した信号レベルに割り当てて多値信号を生成して伝送する多値伝送方法において、
２値信号のビット列（第１のビット列）が「１」か「０」を判定するステップと、該判定の結果、ビット「１」の場合にはその前段にビット「０」を挿入し、又は該判定の結果、ビット「０」の場合にはその前段にビット「１」を挿入して、第２のビット列を作成するステップと、該第２のビット列を多値の信号レベルに割り当てて多値信号を生成するステップと、を有し、該多値化した信号を伝送することを特徴とする多値伝送方法として構成される。 The multi-level transmission method according to the present invention is preferably a multi-level transmission method for generating and transmitting a multi-level signal by assigning data consisting of binary bit strings to a multi-level signal level,
A step of determining whether the bit string (first bit string) of the binary signal is “1” or “0”, and if the result of the determination is bit “1”, the bit “0” is inserted in the preceding stage; or As a result of the determination, when the bit is “0”, a bit “1” is inserted in the preceding stage to create a second bit string, and the second bit string is assigned to a multi-level signal level to generate a second bit string. Generating a value signal, and transmitting the multilevel signal. The multilevel transmission method is configured.

本発明に係る多値信号の復号化方法は、好ましくは、多値化信号レベルに割り当てられた多値信号を、２値のビット列データに復号化する多値信号の復号化方法において、
多値信号を所定の変換規則に従って２値のビット列データに変換し、変換後の該２値のビット列データの前段のビットを逐一間引きして２値信号を得ることを特徴とする復号化方法として構成される。 The multilevel signal decoding method according to the present invention is preferably a multilevel signal decoding method for decoding a multilevel signal assigned to a multilevel signal level into binary bit string data.
A decoding method characterized in that a multilevel signal is converted into binary bit string data according to a predetermined conversion rule, and a binary signal is obtained by thinning out the previous bits of the converted binary bit string data one by one. Composed.

本発明に係る多値信号伝送装置は、好ましくは、２値信号のビット列から多値信号を作成して該多値信号を伝送する多値信号伝送装置において、２値信号のビット信号を入力して、反転した信号を出力する複数のインバータと、該インバータの出力信号と、該インバータを通さない信号を並列入力して、シリアル信号な信号を出力する複数のマルチプレクサと、該複数のマルチプレクサからの出力される、２値のビット列信号を多値レベルの信号に変換する多値変換手段とを有することを特徴とする多値信号伝送装置として構成される。   The multilevel signal transmission apparatus according to the present invention is preferably a multilevel signal transmission apparatus that creates a multilevel signal from a binary signal bit string and transmits the multilevel signal, and inputs the bit signal of the binary signal. A plurality of inverters that output inverted signals, an output signal of the inverter, a plurality of multiplexers that output a signal that does not pass through the inverter in parallel, and output a signal that is a serial signal; The multi-value signal transmission apparatus includes multi-value conversion means for converting the output binary bit string signal into a multi-level signal.

本発明に係る多値信号の復号化装置は、好ましくは、多値化信号レベルに割り当てられた多値信号を、２値のビット列データに復号化する多値信号の復号化装置において、多値信号を所定の変換規則に従って２値のビット列データに変換する多値２値変換手段と、該多値２値変換手段から出力される２値のビット列データの前段のビットを順次間引きする間引き手段を有し、該間引き手段の出力信号として２値信号を得ることを特徴とする復号化装置として構成される。   The multilevel signal decoding apparatus according to the present invention is preferably a multilevel signal decoding apparatus that decodes a multilevel signal assigned to a multilevel signal level into binary bit string data. Multi-value binary conversion means for converting a signal into binary bit string data in accordance with a predetermined conversion rule, and thinning means for sequentially thinning out the previous bits of the binary bit string data output from the multi-value binary conversion means And a decoding device characterized in that a binary signal is obtained as an output signal of the thinning means.

本発明によれば、同じ信号レベルが連続する符号が無くなり、信号の直流成分を低減することができる。また、同一信号レベルの前段レベルが一意的に決まるため、前段の影響によるレベル変動を低減することができる。   According to the present invention, there is no code having the same signal level and the DC component of the signal can be reduced. In addition, since the previous level of the same signal level is uniquely determined, it is possible to reduce level fluctuation due to the effect of the previous stage.

一実施例による符号化装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the encoding apparatus by one Example. 一実施例における符号化装置における信号処理フローチャート。The signal processing flowchart in the encoding apparatus in one Example. 一実施例における復号化装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the decoding apparatus in one Example. 一実施例における復号化装置における信号処理フローチャート。The signal processing flowchart in the decoding apparatus in one Example. 一実施例による伝送システムの例を示す図。The figure which shows the example of the transmission system by one Example. 一実施例における伝送信号の遷移を示す図。The figure which shows the transition of the transmission signal in one Example. 一実施例による２−８値変換における符号化規則を示す図。The figure which shows the encoding rule in 2-8 value conversion by one Example. 一実施例における２−４値変換器１３の一例を示す図。The figure which shows an example of the 2-4 value converter 13 in one Example. 一実施例における４−２値変換器３１の一例を示す図。The figure which shows an example of the 4-2 value converter 31 in one Example. 一実施例における４値信号の閾値を示す図。The figure which shows the threshold value of 4 value signal in one Example.

図面を参照して本発明の一実施例について説明する。
以下の例は、２値信号−４値信号の符号化・復号化について例示する。
図１は、２値信号を４値信号に符号化する符号化装置の構成例を示す。図１の下段には、それぞれの回路部における信号変換を示すテーブルＴ１，Ｔ２が示してある。
この符号化装置はデータ伝送システムにおいて送信装置に適用される。入力される２値信号のビット列信号に対して、本発明に特徴的な信号変換処理を行い、その変換処理された２値信号を４値のレベル信号に変換する装置である。この符号化装置は、入力される２値信号（ビット０ｎ、１ｎ）の値が、「０」の場合はその前段に「１」を付加し、「１」の場合はその前段に「０」を付加する。そこで、入力される２値信号の極性を反転する、２つのインバータ１１１，１１２（総じて１１という）と、インバータ１１１の出力信号と２値信号（上位ビット１ｎ）を並列入力して、シリアル列の２値信号を出力するマルチプレクサ１２１と、２値信号（下位ビット０ｎ）とインバータ１１２の出力信号を並列入力してシリアル列の２値信号を出力するマルチプレクサ１２２と（これらのマルチプレクサを総じて１２という）、マルチプレクサ１２１，１２２の出力信号である２値信号（ビット１及び０）を４値のレベル信号に変換して、４値信号を出力する２−４値変換器１３を有して構成される。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The following example illustrates encoding / decoding of a binary signal and a quaternary signal.
FIG. 1 shows a configuration example of an encoding device that encodes a binary signal into a quaternary signal. In the lower part of FIG. 1, tables T1 and T2 indicating signal conversion in each circuit unit are shown.
This encoding apparatus is applied to a transmission apparatus in a data transmission system. This is a device that performs a signal conversion process characteristic of the present invention on a bit string signal of an input binary signal and converts the converted binary signal into a quaternary level signal. This encoding device adds “1” to the preceding stage when the value of the input binary signal (bits 0n, 1n) is “0”, and “0” to the preceding stage when the value is “1”. Is added. Therefore, two inverters 111 and 112 (generally 11) for inverting the polarity of the input binary signal, the output signal of the inverter 111 and the binary signal (upper bit 1n) are input in parallel, A multiplexer 121 that outputs a binary signal, a multiplexer 122 that inputs the binary signal (lower bit 0n) and the output signal of the inverter 112 in parallel and outputs a binary signal of a serial string (these multiplexers are collectively referred to as 12). The binary signal (bits 1 and 0), which is the output signal of the multiplexers 121 and 122, is converted into a quaternary level signal, and the quaternary signal 13 is output. .

図８に２−４値変換器１３の一例を示す。
スイッチＳＷ１，ＳＷ０には、電圧源「１」、「０」がそれぞれ印加されており、上位ビット１の入力（“１”入力）によってスイッチＳＷ１がオンとなり、下位ビット０の入力（“１”入力）によってスイッチＳＷ０がオンとなる。電圧源「０」の電圧源「１」の電圧レベルの１／２である。電圧加算器８１には、スイッチＳＷ１及びＳＷ０からの信号か入力され、それらの信号の電圧レベルを加算して、４値のレベル信号を出力する。
例えば、上位ビット１及び下位ビット０にそれぞれ「１」「１」が入力されると、スイッチＳＷ１及びＳＷ０がオンとなり、電圧加算器８１はそれらの電圧を加算して、レベル３の４値信号を出力する。 FIG. 8 shows an example of the 2-4 value converter 13.
Voltage sources “1” and “0” are applied to the switches SW1 and SW0, respectively, and the switch SW1 is turned on by the input of the upper bit 1 (“1” input), and the input of the lower bit 0 (“1”) Switch SW0 is turned on. The voltage level of the voltage source “0” is ½ of the voltage level of the voltage source “1”. The voltage adder 81 receives signals from the switches SW1 and SW0, adds the voltage levels of these signals, and outputs a quaternary level signal.
For example, when “1” and “1” are input to the upper bit 1 and the lower bit 0, respectively, the switches SW1 and SW0 are turned on, and the voltage adder 81 adds these voltages to generate a level 3 quaternary signal. Is output.

Ｔ１は、入力信号の２値信号がインバータ１１で反転されること、及びマルチプレクサ１２で入力信号のビットＸの前段（ＭＳＢ）に反転されたビットが付加される様子を示す。前段（ＭＳＢ）のビットは言わばダミービットであり、後段（ＬＳＢ）のビットが本来伝送すべきデータ信号である。
Ｔ１に示す符号変換は、入力２値信号のビット値の状態に応じて、その前段に「０」又は「１」を付加するものであり、その変換規則は、以下の通りである。
多値化後の信号レベルが０の場合、その前段に信号レベルが３となる符号を付加する。
多値化後の信号レベルが１の場合、その前段に信号レベルが２となる符号を付加する。
多値化後の信号レベルが２の場合、その前段に信号レベルが１となる符号を付加する。
多値化後の信号レベルが３の場合、その前段に信号レベルが０となる符号を付加する。
この変換規則によって、４値化後の信号について同じ信号レベルが連続することを防止するものである。
Ｔ２は２値４値の変換規則を示す。２値信号の（００）（０１）（１０）（１１）が４値信号（０）（１）（２）（３）にそれぞれ変換される。 T1 indicates that the binary signal of the input signal is inverted by the inverter 11, and the inverted bit is added to the preceding stage (MSB) of the bit X of the input signal by the multiplexer 12. The former stage (MSB) bits are so-called dummy bits, and the latter stage (LSB) bits are data signals to be transmitted.
In the code conversion shown in T1, “0” or “1” is added to the preceding stage in accordance with the state of the bit value of the input binary signal, and the conversion rule is as follows.
When the signal level after multi-leveling is 0, a code for signal level 3 is added to the preceding stage.
When the signal level after multi-leveling is 1, a code for signal level 2 is added to the preceding stage.
When the signal level after multi-leveling is 2, a code that makes the signal level 1 is added to the preceding stage.
When the signal level after multi-leveling is 3, a sign that makes the signal level 0 is added to the preceding stage.
By this conversion rule, the same signal level is prevented from continuing for the signal after quaternarization.
T2 represents a binary / quaternary conversion rule. The binary signals (00), (01), (10), and (11) are converted into quaternary signals (0), (1), (2), and (3), respectively.

図２は、２値信号を４値信号に符号化する符号化処理フローを示す。
伝送すべき２値信号が送信装置に入力されると（Ｓ２０１，２０２）、その２値信号のビットを反転する（Ｓ２１１，２１２）。その後、当初の２値信号の当初のビットが「０」の場合にはその前段に、反転された「１」を挿入し、「１」の場合にはその前段に、反転された「０」を挿入する（Ｓ２２１〜２３２）。このように当初の入力信号の前段に「０」又は「１」が挿入された２値信号（ここでは、この信号を符号化２値信号という）は、２値４値変換器１３で、４値の信号レベルに変換されて（Ｓ２４）、出力される。 FIG. 2 shows an encoding process flow for encoding a binary signal into a quaternary signal.
When a binary signal to be transmitted is input to the transmission device (S201, 202), the bit of the binary signal is inverted (S211 and 212). Thereafter, when the initial bit of the initial binary signal is “0”, the inverted “1” is inserted in the preceding stage, and in the case of “1”, the inverted “0” is inserted in the preceding stage. Is inserted (S221 to 232). A binary signal in which “0” or “1” is inserted in the preceding stage of the original input signal in this way (herein, this signal is referred to as an encoded binary signal) is expressed by the binary / quaternary converter 13 as 4 It is converted into a signal level of the value (S24) and output.

図６は伝送信号の遷移を示す。
（Ａ）は従来技術による多値伝送方式の伝送信号の２値４値変換の様子を示す。（Ｂ）は本発明による伝送信号の符号化及び２値４値変換を示す。
（Ａ）のように、従来の２値４値変換部を持つ送信部に入力される２値信号（Ｓｉ）は、４値の信号レベルに変換されて４値信号（Ｓｏ）として出力される。入力信号のうちＳ３−Ｓ６は、同じ値が４回連続しており、４値の信号レベル（Ｌ３）は本来実線で示すようにレベルＬ３を維持しなくてはならないところ、実際には直流成分の減衰によって点線のように低下する。特に、この直流成分の減衰は、安価な伝送路を使用したデータ伝送ほど顕著であり、その結果、受信側では４値信号を正しく２値信号に復号化できないことになる。 FIG. 6 shows the transition of the transmission signal.
(A) shows a state of binary-quaternary conversion of a transmission signal of a multi-value transmission system according to the prior art. (B) shows transmission signal encoding and binary quaternary conversion according to the present invention.
As in (A), a binary signal (Si) input to a transmission unit having a conventional binary / quaternary conversion unit is converted into a quaternary signal level and output as a quaternary signal (So). . Of the input signals, S3 to S6 have the same value four times in succession, and the quaternary signal level (L3) originally has to maintain the level L3 as shown by the solid line. It decreases like a dotted line due to the attenuation of. In particular, the attenuation of the direct current component is more prominent in data transmission using an inexpensive transmission line. As a result, the quaternary signal cannot be correctly decoded into a binary signal on the receiving side.

本発明による伝送信号の符号化及び２値４値変換によれば、伝送信号の直流成分の減衰を防止できる。即ち、（Ｂ）に示すように、入力される２値信号（１）は、上記（Ａ）の場合と同じである。この２値信号は、マルチプレクサ１２から出力する時には、（２）に示すように、本来の信号ビットＳ１〜Ｓ７の前段に、本発明の上記変換規則に従ったダミービットＤ１〜Ｄ７がそれぞれ付加された、符号化２値信号となる。因みに、同じビット値Ｓ３〜Ｓ６の前段には、それぞれ「００」が付加されている。   According to the encoding and binary / quaternary conversion of a transmission signal according to the present invention, it is possible to prevent the DC component of the transmission signal from being attenuated. That is, as shown in (B), the input binary signal (1) is the same as in the case of (A). When the binary signal is output from the multiplexer 12, dummy bits D1 to D7 according to the conversion rule of the present invention are added to the previous stage of the original signal bits S1 to S7, respectively, as shown in (2). In addition, an encoded binary signal is obtained. Incidentally, “00” is added to the preceding stage of the same bit values S3 to S6.

（２）の状態の符号化２値信号は、２値４値変換器１３で４値信号に変換されると、（３）に示すようになる。即ち、従来であれば同じ信号レベルに変換されたはずの、信号ビットＳ３〜Ｓ６には、その前段に「００」が付加されたために、図示のように、本来のデータ部分（レベルＬ３）と、ダミービット部分（Ｌ０）が交互に繰り返されるので、同じ直流成分が連続することを避け、４値信号の減衰が防げる。   When the encoded binary signal in the state (2) is converted into a quaternary signal by the binary quaternary converter 13, it becomes as shown in (3). That is, since “00” is added to the previous stage of the signal bits S3 to S6, which should have been converted to the same signal level in the prior art, the original data portion (level L3) as shown in FIG. Since the dummy bit portions (L0) are alternately repeated, the same DC component is prevented from continuing and attenuation of the quaternary signal can be prevented.

図３は、４値信号を２値信号に復号化する復号化装置の構成例を示す。この復号化装置は、データ伝送システムにおける受信装置に適用される。図１の下段には、それぞれの回路部における信号変換を示すテーブルＴ３，Ｔ４が示してある。
４値２値変換器３１は、受信された４値信号を、Ｔ３に示す変換規則に従って２値信号に変換する。復号化された２値信号は間引き回路３２１，３２２（総じて３２という）で、前段（ＭＳＢ）のビットが間引かれ、後段（ＬＳＢ）のビットが出力信号として取り出される。間引き回路３２では、送信側で挿入されたダミービットが取り除かれることになる。間引き回路３２は、例えば、２値信号を２ビットずつ入力する２ビットレジスタと、その後段ビットを選択するセレクタによって構成される。 FIG. 3 shows a configuration example of a decoding apparatus that decodes a quaternary signal into a binary signal. This decoding device is applied to a receiving device in a data transmission system. In the lower part of FIG. 1, tables T3 and T4 indicating signal conversion in the respective circuit units are shown.
The quaternary / binary converter 31 converts the received quaternary signal into a binary signal according to the conversion rule shown in T3. The decoded binary signal is thinned out by the thinning-out circuits 321 and 322 (generally 32), and the previous stage (MSB) bit is thinned out, and the subsequent stage (LSB) bit is taken out as an output signal. In the thinning circuit 32, the dummy bit inserted on the transmission side is removed. The thinning circuit 32 includes, for example, a 2-bit register that inputs a binary signal two bits at a time and a selector that selects a subsequent bit.

図９に４−２値変換器３１の一例を示す。
４−２変換器３１は、２つの比較器９１，９３、及び電圧減算器９２を備えて構成される。比較器９１及び電圧減算器９２の一入力には、閾値「１」が印加され、比較器９３の−端子には閾値「０」が印加される。４値信号は、比較器９１の＋端子及び電圧減算器９２の一入力に入力される。また、電圧減算器９２の出力は比較器９３の＋端子に入力される。比較器９１の出力は上位ビット１となり、比較器９３の出力は下位ビット０となる。比較器９１．９３の入出力に関して、＋端子の入力が−端子の入力よりも大きい場合、「１」を出力し、＋端子の入力が−端子の入力よりも小さい場合、「０」を出力する。 FIG. 9 shows an example of the 4-2 converter 31.
The 4-2 converter 31 includes two comparators 91 and 93 and a voltage subtracter 92. A threshold “1” is applied to one input of the comparator 91 and the voltage subtractor 92, and a threshold “0” is applied to the − terminal of the comparator 93. The quaternary signal is input to the + terminal of the comparator 91 and one input of the voltage subtracter 92. The output of the voltage subtracter 92 is input to the + terminal of the comparator 93. The output of the comparator 91 is the upper bit 1 and the output of the comparator 93 is the lower bit 0. Regarding the input / output of the comparator 91.93, “1” is output when the input at the + terminal is larger than the input at the − terminal, and “0” is output when the input at the + terminal is smaller than the input at the − terminal. To do.

例えば、４値信号としてレベル３の信号が入力した場合、レベル３と閾値「１」が比較される。信号レベルと閾値との関係は、図１０に示すように予め設定されている。レベル３の場合、閾値１よりも大であるので、比較器９１の出力（上位ビット１）は「１」となる。また、電圧減算器９２において、レベル３から閾値「１」が減算され、その差分が出力される。図１０によれば、この出力レベルは閾値「０」より高く、レベル２よりも小さい。その後、比較器９３で閾値「０」と比較される。比較の結果、＋端子の入力が−端子の入力よりも大きいので、「１」が下位ビット０の出力として出力される。よって、レベル３の４値信号は、２値信号（１１）に復号化される。   For example, when a level 3 signal is input as a quaternary signal, the level 3 is compared with the threshold “1”. The relationship between the signal level and the threshold is preset as shown in FIG. In the case of level 3, since it is larger than the threshold 1, the output of the comparator 91 (upper bit 1) is “1”. The voltage subtracter 92 subtracts the threshold “1” from level 3 and outputs the difference. According to FIG. 10, this output level is higher than the threshold “0” and lower than level 2. Thereafter, the comparator 93 compares the threshold value with “0”. As a result of the comparison, since the input at the + terminal is larger than the input at the − terminal, “1” is output as the output of the lower bit 0. Therefore, the quaternary signal of level 3 is decoded into the binary signal (11).

図４の復号化処理フローを参照する。
復号化装置に、例えば図６（Ｂ）に示すような、４値信号が入力されると（Ｓ４０）、その４値信号は、４値２値変換器３１で２値信号に変換される（Ｓ４２）。変換後の２値信号は、図６（Ｂ）（２）に示すように、ダミービットが付加された状態のビット列信号である。
間引きステップ（Ｓ４３１，４３２）において、２値信号のビット列から、前段（ＭＳＢ）のビットが除去されると、本来のデータ部のビット列のみが残った２値信号（図６（Ｂ）（１））が得られる（Ｓ４４１、Ｓ４４２）。 Reference is made to the decryption process flow of FIG.
For example, when a quaternary signal as shown in FIG. 6B is input to the decoding device (S40), the quaternary signal is converted into a binary signal by the quaternary binary converter 31 ( S42). The converted binary signal is a bit string signal with dummy bits added, as shown in FIGS.
In the thinning-out step (S431, 432), when the bit of the previous stage (MSB) is removed from the bit string of the binary signal, the binary signal in which only the bit string of the original data portion remains (FIG. 6 (B) (1) ) Is obtained (S441, S442).

図５は伝送システムの構成例を示す。
この伝送システムは、送信側の伝送装置５１と受信側の伝送装置５６とが、伝送路５０を介して接続される。伝送装置５１は、本発明による規則に従って、入力される２値信号Ｓ１のビット列の前段にビット「０」又は「１」を付加し、その信号を４値信号に変換する符号化部５２（図１に示した）を備える送信回路５３と、符号化部５２からの出力信号のレベルを増幅して４値信号を出力するリニアアンプ５４を有して構成される。 FIG. 5 shows a configuration example of the transmission system.
In this transmission system, a transmission device 51 on a transmission side and a transmission device 56 on a reception side are connected via a transmission line 50. The transmission device 51 adds a bit “0” or “1” to the preceding stage of the bit string of the input binary signal S1 in accordance with the rule according to the present invention, and converts the signal into a quaternary signal (see FIG. And a linear amplifier 54 that amplifies the level of the output signal from the encoding unit 52 and outputs a quaternary signal.

一方、伝送装置５６は、伝送路５０を通して伝送された４値信号の信号レベルを所定の範囲内で調整するＡＧＣ５９と、ＡＧＣ５９の出力信号である４値信号から２値信号に変換すると共に、本発明の規則に従って２値のビット列から前段のビットを間引いた（後段のビットを選択した）ビット列２値信号Ｓ２を出力する復号化部（図３）５７を備える受信回路５８を有して構成される。
本発明者らによれば、この種の伝送システムを、数Ｇｂｐｓ以上の伝送容量が必要とされるハイビジョン動画伝送装置に適用すれば、将来はより安価に装置を実現することができる。 On the other hand, the transmission device 56 converts the signal level of the quaternary signal transmitted through the transmission line 50 within a predetermined range, converts the quaternary signal output from the AGC 59 into a binary signal, In accordance with the rules of the invention, the receiving circuit 58 includes a decoding unit (FIG. 3) 57 that outputs a bit string binary signal S2 obtained by thinning out the preceding bit from the binary bit string (selecting the latter bit). The
According to the present inventors, if this type of transmission system is applied to a high-definition video transmission apparatus that requires a transmission capacity of several Gbps or more, the apparatus can be realized at a lower cost in the future.

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されることなく種々変形して実施することができる。
例えば、上記実施例は、２値４値変換における符号化及び復号化処理について言及している。しかし、本発明は２値４値変換に限定されず、例えば、２値８値変換、一般には２ｎ値変換等にも適用できる。
図７を参照するに、（Ａ）は本発明による２値４値変換規則を示している。即ち、本来のデータビットに対応する４値の信号レベル３，２，１，０に対応して、その４値信号レベル０，１，２，３を表すダミーのビットが、マルチプレクサで付加される。 As mentioned above, although one Example of this invention was described, this invention can be implemented in various deformation | transformations, without being limited to the said Example.
For example, the above embodiment refers to encoding and decoding processing in binary / quaternary conversion. However, the present invention is not limited to binary / quaternary conversion, and can be applied to binary / eight-value conversion, generally 2n- value conversion, for example.
Referring to FIG. 7, (A) shows a binary / quaternary conversion rule according to the present invention. That is, dummy bits representing the quaternary signal levels 0, 1, 2, 3 corresponding to the quaternary signal levels 3, 2, 1, 0 corresponding to the original data bits are added by the multiplexer. .

図７（Ｂ）は、２値８値変換による本発明の符号化処理である。２値４値変換の規則から類推可能と思われるが、４個のインバータと４個のマルチプレクサを用いて、本来のデータビットに対応する８値の信号レベル７，６，５，４，３，２，１，０に対応して、その８値信号レベル０，１，２，３，４，５，６，７を表すダミーのビットがマルチプレクサで付加される。
上記２値４値変換処理、及び２値８値変換処理の説明から、本来のデータ部のレベルと付加されるダミーデータの信号レベルはお互いがそのレベルを相殺するような関係にあり、お互いの平均値は、一定となることが理解されるであろう。
なお、多値信号の復号化処理は、図３及び図４に示す例と同様である。 FIG. 7B shows the encoding process of the present invention by binary 8-value conversion. It seems that it can be inferred from the rules of binary-quaternary conversion, but using four inverters and four multiplexers, the 8-level signal levels 7, 6, 5, 4, 3, corresponding to the original data bits are used. Corresponding to 2, 1, 0, dummy bits representing the 8-level signal levels 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 are added by the multiplexer.
From the description of the binary / quaternary conversion process and the binary / eight-value conversion process, the level of the original data part and the signal level of the dummy data to be added are in such a relationship that the levels cancel each other. It will be appreciated that the average value will be constant.
Note that the decoding process of the multilevel signal is the same as the example shown in FIGS.

また他の変形例について言えば、図５に示した例は、図１〜図４の符号化手段及び復号化手段を、伝送路を用いて伝送するシステム又は方法に適用した例である。しかし、本発明はデータ伝送システム又はその伝送方法に限定されない。例えば、図１〜図４の符号化手段及び復号化手段を、同一装置内に適用して、多値信号の伝送する手段をプリント基板上に形成した信号配線によって構成することも可能である。この装置は例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）であり、ＰＣに接続されたデジタルカメラで撮影した動画や画像データを、符号化手段において本発明に従って多値信号に変換し、信号配線を伝播した多値信号を復号化手段で復号化して２値信号を得て、その２値信号を装置内のプロセッサで画像処理する場合に適用可能である。   As for another modification, the example shown in FIG. 5 is an example in which the encoding unit and the decoding unit shown in FIGS. 1 to 4 are applied to a system or method for transmission using a transmission line. However, the present invention is not limited to the data transmission system or the transmission method. For example, the encoding unit and the decoding unit shown in FIGS. 1 to 4 can be applied in the same apparatus, and a unit for transmitting a multilevel signal can be configured by a signal wiring formed on a printed circuit board. This apparatus is, for example, a personal computer (PC), and a multi-value signal obtained by converting a moving image or image data captured by a digital camera connected to the PC into a multi-value signal according to the present invention in an encoding means and propagating through a signal wiring. This can be applied to a case where a binary signal is obtained by decoding with a decoding means, and the binary signal is subjected to image processing by a processor in the apparatus.

更に他の変形例によれば、図１及び図３に示した、符号化装置及び復号化装置の各機能はハードウェア構成ではなくて、その一部又は全部をソフトウェアで実現してもよい。その場合、例えば図１のインバータ及びマルチプレクサ、更には２値４値変換器の各機能は、コンピュータプロセッサでプログラムを実行させることによって実現する。復号化装置の機能をソフトウェアで実現する場合も同様である。   According to still another modification, the functions of the encoding device and the decoding device illustrated in FIGS. 1 and 3 may be realized by software, not a hardware configuration, but part or all of the functions. In that case, for example, the functions of the inverter and multiplexer of FIG. 1 and further the binary / quaternary converter are realized by causing a computer processor to execute a program. The same applies to the case where the function of the decryption device is realized by software.

このように、本発明の実施例によれば、１つの信号レベルに伝送符号２ビットを割り当てているので、１シンボル当りの伝送容量が従来のマンチェスタ符号の２倍になり、同一の伝送容量の場合は伝送速度を半分にすることが可能である。
また、２値４値変換において特徴的な符号変換を行うとによって、同一な信号レベルの連続が無くなり、これにより信号の直流成分を低減でき、伝送路上での直流成分の劣化の影響を低減することができる。更に、インバータとマルチプレクサ等の簡単な回路要素で、２値４値の符号化装置を実現することが可能である。 Thus, according to the embodiment of the present invention, since 2 bits of transmission code are assigned to one signal level, the transmission capacity per symbol is twice that of the conventional Manchester code, and the same transmission capacity is obtained. In some cases, the transmission rate can be halved.
Also, by performing characteristic code conversion in binary / quaternary conversion, there is no continuation of the same signal level, so that the DC component of the signal can be reduced and the influence of deterioration of the DC component on the transmission path is reduced. be able to. Furthermore, it is possible to realize a binary / quaternary encoding apparatus with simple circuit elements such as an inverter and a multiplexer.

１１、１１１、１１２：インバータ １２、１２１、１２２：マルチプレクサ
１３：２値４値変換器
３１：４値２値変換器 ３２，３２１，３２２：間引き回路
５０：伝送路 ５１：伝送装置 ５２：符号化部 ５３：送信回路 ５４：リニアアンプ
５６：伝送装置 ５７：復号化部 ５８：受信装置 ９：ＡＧＣ。 11, 111, 112: Inverter 12, 121, 122: Multiplexer 13: Binary / quaternary converter 31: Binary / binary converter 32, 321, 322: Thinning circuit 50: Transmission path 51: Transmission device 52: Encoding Unit 53: Transmission circuit 54: Linear amplifier
56: Transmission device 57: Decoding unit 58: Reception device 9: AGC.

Claims (10)

２値信号のビット列からなるデータを、多値化したｍ信号レベル（ｍは２ｎ、ｎは２以上の整数、ｋはｍ〜０間の各整数）に割り当てて多値信号を生成する多値符号化方法であって、
多値化後の信号レベルが（ｍ−ｋ）の場合、信号レベルがｋとなるビット符号を、該ｍ値信号となるビット信号の前段に付加し、その付加されたビット列信号をｍ値信号に変換して多値信号を生成することを特徴とする多値符号化方法。 A multi-level signal is generated by assigning multi-level m signal levels (m is 2 n , n is an integer of 2 or more, and k is an integer between m and 0), which is a binary signal bit string data. A value encoding method comprising:
When the multilevel signal level is (m−k), a bit code with a signal level of k is added to the previous stage of the bit signal to be the m-value signal, and the added bit string signal is an m-value signal. A multi-level encoding method, wherein the multi-level signal is generated by converting into a multi-level signal. ２値のビット列からなるデータを、４値化した信号レベルに割り当てて４値信号を生成する４値符号化方法であって、
多値化後の信号レベルが０の場合、その前段に信号レベルが３となるビット符号を付加し、
多値化後の信号レベルが１の場合、その前段に信号レベルが２となるビット符号を付加し、
多値化後の信号レベルが２の場合、その前段に信号レベルが１となるビット符号を付加し、
多値化後の信号レベルが３の場合、その前段に信号レベルが０となるビット符号を付加し、
その付加されたビット列信号を４値信号に変換して４値信号を生成することを特徴とする４値符号化方法。 A quaternary encoding method for generating a quaternary signal by assigning data consisting of a binary bit string to a quaternary signal level,
When the signal level after multi-leveling is 0, a bit code with a signal level of 3 is added to the preceding stage,
When the signal level after multi-leveling is 1, a bit code with a signal level of 2 is added to the preceding stage,
When the signal level after multi-leveling is 2, a bit code with a signal level of 1 is added to the preceding stage,
When the signal level after multi-leveling is 3, a bit code with a signal level of 0 is added to the preceding stage,
A quaternary encoding method, wherein the added bit string signal is converted into a quaternary signal to generate a quaternary signal. ２値のビット列からなるデータを、多値化した信号レベルに割り当てて多値信号を生成して伝送する多値伝送方法において、
２値信号のビット列（第１のビット列）が「１」か「０」を判定するステップと、
該判定の結果、ビット「１」の場合にはその前段にビット「０」を挿入し、又は該判定の結果、ビット「０」の場合にはその前段にビット「１」を挿入して、第２のビット列を作成するステップと、
該第２のビット列を多値の信号レベルに割り当てて多値信号を生成するステップと、
を有し、該多値化した信号を伝送することを特徴とする多値伝送方法。 In a multilevel transmission method for generating and transmitting a multilevel signal by allocating data consisting of a binary bit string to a multilevel signal level,
Determining whether the bit string (first bit string) of the binary signal is “1” or “0”;
As a result of the determination, if the bit is “1”, the bit “0” is inserted in the previous stage, or if the result of the determination is bit “0”, the bit “1” is inserted in the previous stage. Creating a second bit string;
Assigning the second bit string to a multi-level signal level to generate a multi-level signal;
And a multilevel transmission method characterized by transmitting the multilevel signal. 多値化信号レベルに割り当てられた多値信号を、２値のビット列データに復号化する多値信号の復号化方法において、
多値信号を所定の変換規則に従って２値のビット列データに変換し、変換後の該２値のビット列データの前段のビットを逐一間引きして２値信号を得ることを特徴とする復号化方法。 In a multilevel signal decoding method for decoding a multilevel signal assigned to a multilevel signal level into binary bit string data,
A decoding method, wherein a multilevel signal is converted into binary bit string data in accordance with a predetermined conversion rule, and a binary signal is obtained by thinning out the preceding bits of the converted binary bit string data one by one. 前記多値信号は、
多値化後の信号レベルが０の場合、その前段に信号レベルが３となる符号を付加し、
多値化後の信号レベルが１の場合、その前段に信号レベルが２となる符号を付加し、
多値化後の信号レベルが２の場合、その前段に信号レベルが１となる符号を付加し、
多値化後の信号レベルが３の場合、その前段に信号レベルが０となる符号を付加した信号であることを特徴とする請求項４の復号化方法。 The multilevel signal is
If the signal level after multi-leveling is 0, a sign that the signal level is 3 is added to the preceding stage,
If the signal level after multi-leveling is 1, add a sign that the signal level is 2 to the previous stage,
When the signal level after multi-value conversion is 2, a code for signal level 1 is added to the preceding stage,
5. The decoding method according to claim 4, wherein when the signal level after multi-leveling is 3, the signal is added with a code for which the signal level is 0 in the preceding stage. ２値信号のビット列から多値信号を作成して該多値信号を伝送する多値信号伝送装置において、
２値信号のビット信号を入力して、反転した信号を出力する複数のインバータと、
該インバータの出力信号と、該インバータを通さない信号を並列入力して、シリアル信号な信号を出力する複数のマルチプレクサと、
該複数のマルチプレクサからの出力される、２値のビット列信号を多値レベルの信号に変換する多値変換手段と
を有することを特徴とする多値信号伝送装置。 In a multi-value signal transmission device that creates a multi-value signal from a bit string of a binary signal and transmits the multi-value signal,
A plurality of inverters for inputting a bit signal of a binary signal and outputting an inverted signal;
A plurality of multiplexers that input the output signal of the inverter and the signal that does not pass through the inverter in parallel to output a serial signal;
A multi-value signal transmission apparatus comprising: multi-value conversion means for converting a binary bit string signal output from the plurality of multiplexers into a multi-level signal. ２つの前記インバータと、２つの前記マルチプレクサと、前記多値変換手段として２−４値変換器を有することを特徴とする請求項６記載の多値信号伝送装置。 The multilevel signal transmission apparatus according to claim 6, further comprising: two inverters, two multiplexers, and a 2-4 converter as the multilevel converter. 前記多値変換手段から出力される多値信号の信号レベルを増幅するリニアアンプを有することを特徴とする請求項６又は７記載の多値信号伝送装置。 8. The multilevel signal transmission apparatus according to claim 6, further comprising a linear amplifier that amplifies a signal level of the multilevel signal output from the multilevel conversion means. 多値化信号レベルに割り当てられた多値信号を、２値のビット列データに復号化する多値信号の復号化装置において、
多値信号を所定の変換規則に従って２値のビット列データに変換する多値２値変換手段と、
該多値２値変換手段から出力される２値のビット列データの前段のビットを順次間引きする間引き手段を有し、該間引き手段の出力信号として２値信号を得ることを特徴とする復号化装置。 In a multilevel signal decoding apparatus for decoding a multilevel signal assigned to a multilevel signal level into binary bit string data,
Multi-value binary conversion means for converting the multi-value signal into binary bit string data in accordance with a predetermined conversion rule;
A decoding apparatus comprising thinning means for sequentially thinning out the bits in the previous stage of binary bit string data output from the multi-level binary conversion means, and obtaining a binary signal as an output signal of the thinning means . 前記間引き手段は、２値変換されたビット列データから２ビットずつ入力するレジスタを有し、該レジスタに入力された２ビットデータの後段のビットを順次取り出すこと特徴とする請求項９の復号化装置。 10. The decoding apparatus according to claim 9, wherein said thinning means has a register for inputting two bits each from binary-converted bit string data, and sequentially takes out subsequent bits of the two-bit data input to the register. .
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