JPH05506134A - 不所望なシンボル発生からスクランブラを保護するシステム - 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】 不所望なシンボル発生からスクランブラを保護するシステム 本発明は、通信システムに関し、特に、衛星リンクを具備している通信システム に関するがそれに限定されるものではない。

衛星リンクを有するような通信システムにおいて、データは制御のオーバーヘッ ドを抑える同期ブロックモードで送信され、情報を送る。このような同期リンク は、例えばＡＳＣＩＩ値がＯＯＨである無効な文字を送信することによって利用 者データがないときに保持される。利用者データが無効な文字を含むこと、およ び同期リンクの受信部分がデータでないような無効な利用者データを廃棄する動 作がとられない場−合に問題が発生する。リンクの受信部分にこのような文字を 示すため、“エスケープ制御シーケンス文字を送ることが知られるが、これらは 急にリンクの制御オーバーヘッドを増加し、シーケンスの１つの文字の１つ力ぐ 送信において失われる場合に実際のエラーを生じやすい。どんな媒体によっても 、これは送信データのさらに一般的な問題の特定の実例であり、データがいわゆ る予約された文字あるいは受信部分の情況における文字を含む時に、リンクは適 当なデータとして認識しない。

本発明によれば、データ文字流を処理する通信システムが供給され、それは、 符号化された文字に入力データ文字を符号化する手段と、符号化された文字が文 字の予め決められたセットの１つであるか否かを決定する手段と、 文字の予め決められたセットの１つでない符号化された文字が生ずるまで入力デ ータ文字を繰返して符号化するために決定手段に応答して符号化手段を制御する 手段と、それぞれ符号化された文字あるいは符号化された文字が予め決められた セットの１つである時の予め決められたセットからの文字を送信する手段とを有 する送信部分と、送信された文字を受信する手段と、 受信された文字が文字の予め決められたセットの１つであるか否かを決定するた めの手段と、 対応する受信された文字が文字のセットの１つでないことを決定する時に復号さ れた文字が受信機から供給されるように受信された文字を復号する手段とを有す る受信部分とを具備している。

本発明の第２の観点に従って、１つ以上の文字がエンコーダ、送信機、受信機お よびデコーダを具備しているシステムの利用のために予約されるデータ送信シス テムが供給され、システムに入るデータ流はエンコーダによって１時に１文字ず つ符号化され、予約された文字の試験はそれぞれ符号化された文字で実行され、 これが正である場合に文字は再び符号化され、全ての符号化された文字は送信機 によって送信される。送信された文字が受信機によって受信されていた後、予約 された文字の試験はそれぞれ受信された文字について実行され、これが負である 場合に受信された文字はデコーダによって復号され、データとしてシステムの外 部へ送られる。

本発明の第３の観点によれば、データ文字が文字の予め決められたセットの１つ でない符号化された文字が生ずるまで符号化によってそれぞれ繰返し符号化され る通信システムが提供され、予め決められたセットの１つであるかまたはそうで ない符号化された文字は受信機へ送信機によって送信され、対応している受信さ れた文字が文字のセットの１つでないと決定される時に復号された出力文字はデ コーダから供給される。

本発明の第４の観点によれば、データの連続的な流れを要求するデータリンクに よってデータの不連続的な流れからデータを送信するための通信システムが提供 され、それは送信部分が、 符号化が連続的な流れの連続文字間で変化する文字ベースによって文字の入力デ ータ流のデータを符号化する手段と、符号化された文字が文字の予め決められた セットの１つであるか否かを決定する手段と、 文字の予め決められたセットの１つでない符号化された文字が生ずるまで入力デ ータを繰返し符号化する符号化手段を制御するための決定手段に応答する制御手 段と、入力データ流中にデータがないことを検出する検出手段と、検出手段に応 答して文字の予め決められたセットの１つを入力データがないときあるいは入力 データが存在するときに送信し、文字の予め決められたセットの１つが送信され る時に符号化された文字が予め決められたセットの１つでない場合に文字がそれ ぞれ符号化される送信手段とを具備し、受信部分か送信部分と受信部分の同期を 保持するために送信された文字を受信する手段と、 受信された文字が文字の予め決められたセットの１つであるか否かを決定する手 段と、 受信された文字を復号するための手段とを具備し、それによって復号された文字 は、対応する受信された文字が文字のセットの１つでないことが決定される時に 受信機から出力され、復号手段は連続的な送信された文字の受信によって送信部 分の符号化手段との整合を維持される。

本発明の利点は、高いデータ処理量を生ずる付加的な情報における低いオーバー ヘッド、および同期データ流の外部との間の中継における非常に小さな遅延であ る。

送信が同期する本発明は、フレーム構造が、例えば大部分の無線および２線式地 上リンクのような付加的なりロック信号がないため同期化のためにデコーダがフ レーム構造を使用するエンコーダに同期されることが要求されるような同期デー タ流で存在するという効果がある。

本発明は、主に同期流への情報の変換のための機構に関するが、最小の遅延で処 理量を維持するためにエンコーダおよびデータソースの間のデータ流の制御の形 態を導くことは必要である。これを達成するための簡単で効果的な１つの方法は 、ソフトウェアによる流れの制御を利用することである。

本発明の好ましい実施例は、添付図面を参照にした実施例によって説明される。

図１は、本発明の好ましい実施例に従った通信システムの概略図であり、 図２は、図１の通信システムの一部分を形成するエンコーダの概略的な機能図で あり、 図３は、図１の通信システムの一部分を形成するデコーダの概略的な機能図であ り、 図４は、図２のエンコーダの動作を示している流れ図であり、 図５は、図４のデコーダの動作を示している流れ図である。

図１を参照すると、好ましい実施例の通信システムは例えばＶ２４の非同期直列 地上データリンク２を介してエンコーダ３へ接続される利用者Ａのソースデータ 端末機（ＤＴＥ）を１部分に具備し、エンコーダ３は送信データ通信ｍ（ＤＣＥ ）４へ同期データリンクを介して接続され、システムはデコーダ６へ同期データ リンクを介して接続された受信端末機ＤＣＥ５を別の部分として具備し、デコー ダ６は利用者Ｂの送り先端末機ＤＴＥ８へ非同期直列地上リンクを介して接続さ れる。この実施例において、送信端末機ＤＣＥ４と受信端末機ＤＣＥ５の間のリ ンクは動作において同期である衛星リンク（示されていない）を介している。

図１のエンコーダ３は、図２の概略的な機能用語において示される。エンコーダ ３および以下に説明されるデコーダ４は、例えば特定のデジタル処理装置あるい は例えば６８０００マイクロプロセツサのような制御計算装置のような専用のハ ードウェアによって実行される。図２の機能的な表示は、特定の構成ではない好 ましい実施例の原理を示すために選択される。エンコーダは３つの主な機能ブロ ックを有し、その１つはソースＤＴＥＩからのデータリンク２によって非同期デ ータを受信し、データリンクによってソースＤＴＥＩに流れの制御を供給し、円 形バッファ３２に出力を供給するデータ受信部分３１である。円形バッファ３２ は送信端末機ＤＣＥ４から送信（Ｔ　Ｘ）クロック信号を受信し、ＤＣＥ４に同 期データ出力を供給するデータ符号および送信部分３３に出力を供給する。エン コーダ３の動作は以下にさらに詳細に説明される。

デコーダ６は、図３において機能ブロック用語で示され、同期データおよび受信 された（ＲＸ）クロックを受信端末ＤＣＥ５から受信するデータ受信および復号 部分６１を有し、送り先端末機８からの流れの制御入力を有し送り先端末機ＤＴ Ｅ８に非同期データ出力を供給するデータ送信部分６３に接続されている円形バ ッファ６２にデータを供給する。

好ましい実施例のシステムの動作が説明される。データは、データリンク２によ って利用者ＡのＤＴＥＩから非同期直列流の形態で送信される。データはエンコ ーダ３によって受信される。エンコーダ３から出力される同期流は、送信媒体（ 例えば、衛星リンク）へのインターフェイスを制御する送信端末機ＤＣＥ４に与 えられる。

データは、デコーダ６に同期直列流の形態でデータが供給される受信端末機ＤＣ Ｅ５によって送信媒体から受信される。

デコーダは、非同期する直列流の形態で利用者Ｂの装置に利用者データを送る。

エンコーダ３の動作アルゴリズムは、図２および４を参照にさらに詳細に説明さ れる。符号化アルゴリズムの実行は、非同期リンク２によるソースＤＴＥ１に対 するインターフェイスおよび同期クロックとデータラインを使用する送信端末Ｄ ＣＥ４に対するインターフェイスの２つの部分において考えられる。

符号化アルゴリズムは、図４に示されるような符号化および送信部分３３におい て実現される。符号化部分３３は、送信データ流と同期して動作する。データが 送信部分３３によって要求されるとき、文字バッファ３２はデータが存在するか （図４（Ｓｌ））を調べる。情報が存在しない場合、円形バッファからの情報を 読むポインターは更新されず、無効な文字が送信ルーチン（Ｓ２）に送られる。

情報がバッファ中に存在する場合、バッファにおける次の文字は一時的な位置で 読まれ（Ｓ３）、ビット方法の排他的オア処理（Ｓ４）によってスクランブルさ れる。スクランブル処理の結果がスクランブルされた文字が無効な文字（Ｓ５） と同じであるような場合、円形バッファからの情報を読むためのポインターは更 新されず、無効な文字が送信ルーチンに送られる。結果が有効な文字である場合 、結果的な文字は送信ルーチンに送られ、円形バッファからの情報を読むポイン ターはバッファにおける次の文字位置に位置するように更新される。

スクランブル処理はフレーム全体の送信に要求される全スクランブルテンプレー トを含む検索表を使用して達成され、文字がポインターのインクレメントされる 都度同期リンクによって送信される。この方法において、スクランブラは受信デ ータ流よりも送信データ流と同期して動作する。これが重要である理由は、送信 および受信スクランブラが同期し、スクランブル表において各文字を異ならせる ことであり、各文字は同期リンクにおける１つの文字周期だけ遅延される。

データは、図４から明らかなようにステップＳ８乃至Ｓ１２において送信のブロ ックで形成される。

図４は、文字スクランブラからの出力後のデータの付加的なスクランブラおよび 回旋エンコーダの任意の包含を示す。

同期リンクにおいてエラー率が顕著である場合に回旋エンコーダが供給され、要 求されるオーバーヘッドの増加が許容される。付加的なスクランブラは、別の疑 似ランダム発生器の出力に依存する文字の全てのシンボルの反転によって動作す る。データが同期リンクから来ない時にこのスクランブラがクロックの回復を可 能にし、無線周波数リンクの場合、データがない時に送信された信号のスペクト ルにおけるダイナミックな変化を避けるように設けられる。この特徴に対する要 求は、０および１を含むビットパターンからなる無効な文字を使用することによ って減少される。

図３および図５を参照すると、復号アルゴリズムの実行は、同期クロックおよび データラインを使用する受信端末機ＤＣＥ５に対するインターフェイス、および 非同期リンク７を介する送り先端末機に対するインターフェイスの２つにつ０て 考慮される。

復号アルゴリズムは、受信および復号部分において一部実現され、図５に示され ている。復号アルゴリズムは、同期リンクデータ率と同期して動作する。文字が 同期リンク（Ｓ１０１）から受信されている時に文字が無効な文字である場合、 これは廃棄され（Ｓ１０２）、一方情報はデスクランブルされ（５１０３）、非 同期直列リンクによる送信のための円形バッファ（Ｓ　１０４）に位置される。

８１０３のデスクランブルは、エンコーダ３において使用されるスクランブル表 と同じであるデスクランブル表を使用して実行される。最後に、デスクランブラ 表に対するポインターは増加され（Ｓ　１０５）、ルーチンは同期リンクから次 の文字を待つ。

任意の付加的なスクランブラおよび回旋エンコーダはエンコーダ３に含まれ、付 加的なＶｉｔｅｒｂｉエンコーダおよび付加的なデスクランブラの　段階はデコ ーダ４に含まれ、ステップ５１０２乃至５１０８（図５参照）の動作より前に受 信された文字で動作する。

さらに本発明の好ましい実行の別の観点が再検討される。

同期リンクによって送信される情報のビットエラーの効果は、同期リンクの可能 容量の利用に依存する。システムが多量に負荷されるほぼ全容量の付近で利用さ れる時、非常に僅かな無効な文字は同期リンクによって送信され、エラーの効果 はビットエラーが同期リンクによって生じられるような利用者の情報を崩壊し易 くする。同期リンクの情報の量が最大容量よりかなり少ないとき、多数の無効な 文字が存在する。

無効な文字が崩壊される場合、崩壊された文字はデコーダによってデスクランブ ルされ、図１の利用者Ｂの送り先端末機ＤＴＥへ非同期リンクに沿って送信され る。それ故、送り先端末機ＤＴＥはビットエラーが無効な文字において生ずる場 合にランダム特性の付加的な文字を受信する。

リンクのエラー効果を最小にする１つの方法は、復号が実行される前にデータの 完全性のチェックの形態を提供することであり、これは単一のビットパリティ− チェックのようなブロックエラーチェックの形態をとることができ、付加的な無 効な文字として使用される余分な文字の予約によって、確認のために無効な文字 を整列する。魅力的な方法は、上記参照される図４および図５の実行線図に示さ れるような回旋符号化およびＶｉｌｅｒｂｉ復号化を導入することである。これ は、ガウス確率密度関数を有するひどいエラーを経験する同期リンクのビットエ ラー確率を顕著に減少する効果を有する。同期リンクに適用される保護レベルは 用途に非常に依存し、送り先端末機ＤＴＥが同期リンクによって情報をコード化 するための要求を不必要にするデータ確認を実行する良好な設計のシステムにお いて完全に可能である。

フレーム構造が存在する時、好ましい構成の同期リンクにおいてエンコーダおよ びデコーダの信号の同期化を許容し、フレーム構造に対する同期化が設定される ので、スクランブラは同期リンクによって送信されるデータと同期して動作する ことができる。スクランブラは文字ベースで文字について動作し、好ましい実施 例におけるスクランブラからの隣接した文字は異なっている。スクランブル文字 の値は疑似ランダム処理を使用して発生される。例えば、スクランブラ検索表の 素子は、既知の技術のような最大長のフィードバックシフトレジスタを使用して 発生される。発生器の長さが各文字と同じ数のビットを含むことが好ましく、こ れは隣接するスクランブル文字が同じ値を含むことができないことを十分に保証 する。システムのオーバーヘッドは、スクランブル処理後の無効な文字と同じ利 用者の文字の確率に関連する。これは、非同期リンク上の文字当りのビットの数 に直接的に関連する。

シンボル当り８ビツトを含んでいる文字に関して、付加的なオーバーヘッドは１ ／２５６の非同期情報率である。フレーム構造を供給する付加的なオーバーヘッ ドが必要とされるが、これは一般的に容量の１％以下を要求している独特なワー ドの形でヘッダから構成される。

説明された実施例の動作に対して適当なフレーム構造は、システムが時間的な同 期化を回復することを可能にする十分な情報のみを要求する。これは、同期リン クの特性に大きな依存性を有する。例えば、複数の中継器段階を有する送信ライ ンによって経験される雑音は、小さい熱雑音（信号帯域幅に関連する広帯域の） を有する蓄積された位相雑音およびショット雑音から主に構成され、一方無線リ ンクは厳密な熱雑音効果を経験し、減衰し隣接する共同チャンネル干渉および非 直線状効果を含み、同期特性は同じ同期情報量の信号に対してはるかに悪い。衛 星システムに関して、適当なフレーム構造はフレームにおけるシステム情報の１ ％乃至２％を要求する独特な同期ワードを含む。同期ワードは獲得特性を改善し 、最大のスルーブツトの遅延を減少するためにフレーム中にスルーブツトを分配 される。

要約書 予約された文字のような予め決められたセットの１つでない符号化された文字が 生ずるまでデータ文字がエンコーダ３によってそれぞれ繰返し符号化される通信 システムが記載されている。予め決められたセットの１つである、またはそうで ないそれぞれ符号化された文字は送信機４によって受信機５へ送信され、復号さ れた出力文字は対応している受信された文字が文字のセットの１つでないことが 決定される時にデコーダ６から出力される。

国際調査報告 、、、１．ｌＡ％、ＰＣＴ／ＧＢ　９１１００５７９国際調査報告 ｐｃ−Ｊｇｚ：；ＩｏｏＳＶＱ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．送信部分が符号化された文字に入力データ文字を符号化する手段と、 符号化された文字が文字の予め決められたセットの１つであるか否かを決定する 手段と、 文字の予め決められたセットの１つでない符号化された文字が生ずるまで入力デ ータ文字を繰返して符号化するために決定手段に応答して符号化手段を制御する 手段と、それぞれ符号化された文字あるいは符号化された文字が予め決められた セットの１つである時の予め決められたセットからの文字のいずれかを送信する ための手段とを具備し、受信部分が送信された文字を受信する手段と、受信され た文字が文字の予め決められたセットの１つであるか否かを決定する手段と、 対応する受信された文字が文字のセットの１つでないことが決定された時に復号 された文字が受信機から出力されるように受信された文字を復号する手段とを具 備しているデータ文字の流れを処理するための通信システム。
2. ２．符号化手段がデータ文字のスクランブル動作を実行するための手段を有する 請求項１記載の通信システム。
3. ３．符号化手段が疑似ランダムシーケンスにおけるデータ文字を符号化する手段 を有する請求項１あるいは２記載の通信システム。
4. ４．スクランブル手段がビット処理による排他的オアスクランブル動作を実行す るための手段を有する請求項３記載の通信システム。
5. ５．送信手段が受信手段に同期して符号化された文字を送信する手段を有する請 求項１乃至４記載の通信システム。
6. ６．エンコーダおよびデコーダが、送信部分と受信部分の間の同期伝送によって 同期化される請求項５記載の通信システム。
7. ７．文字のセットが、 ａ）無効な文字 ｂ）有効な文字 ｃ）ａ）あるいはｂ）および１以上の別の文字のセットの内の１つから選択され ている請求項１乃至６のいずれか１項記載の通信システム。
8. ８．１つ以上の文字がエンコーダ、送信機、受信機およびデコーダを具備してい るシステムの利用に関して予約され、システムに入るデータ流はエンコーダによ って１時に１文字ずつコード化され、予約された文字に関する試験がそれぞれ符 号化された文字について実行され、これが正である場合文字は再び符号化され、 全ての符号化された文字は送信機によって送信され、送信された文字が受信機で 受信された後、予約された文字に対する試験がそれぞれ受信された文字について 実行され、これが負である場合受信された文字はデコーダによって復号され、デ ータとしてシステムの外部に送られるデータ伝送システム。
9. ９．送信が同期し、入力データ流が非同期である請求項８記載のシステム。
10. １０．受信された文字が無効な文字である請求項８あるいは９記載のシステム。
11. １１．エンコーダおよびデコーダが疑似ランダム処理を使用する請求項８乃至１ ０のいずれか１項記載のシステム。
12. １２．同じ文字を連続的に符号化することから生ずる符号化された文字が異なる 請求項８乃至１０のいずれか１項記載のシステム。
13. １３．エンコーダおよびデコーダがルックアップ表を利用する請求項８乃至１２ のいずれか記載のシステム。
14. １４．送信機において、 文字の予め決められたセットの１つではない符号化された文字が生ずるまで入力 データ文字を繰返し符号化し、符号化された文字が予め決められたセットの１つ であるかまたはそうでないかのいずれかである各符号化された文字を送信し、 受信機において、 送信された文字を受信し、 対応している受信された文字が文字のセットの１つでないことが決定される時に 受信機から復号された出力文字を供給するステップとを具備している送信機と受 信機の間のデータ文字伝送方法。
15. １５．文字の予め決められたセットの１つでない符号化された文字が生ずるまで データ文字がエンコーダによって繰返し符号化され、符号化された文字が予め決 められたセットの１つであるかまたはそうでないかのいずれかである各符号化さ れた文字が送信機によって受信機へ送信され、対応している受信された文字が文 字のセットの１つではないことが決定される時に復号された出力文字がデコーダ から出力される通信システム。
16. １６．データの連続的な流れを要求するデータリンクによってデータの不連続的 な流れからデータを送信するための通信システムにおいて、 送信部分は、 符号化が連続的な流れの連続文字間で変化する文字ベースによって文字について 入力データ流のデータを符号化する手段と、 符号化された文字が文字の予め決められたセットの１つであるか否かを決定する ための手段と、文字の予め決められたセットの１つでない符号化された文字が生 ずるまで入力データを繰返し符号化するために決定手段に応答して符号化手段を 制御する制御手段と、入力データ流におけるデータの不存在を検出する検出手段 と、 検出手段に応答して文字の予め決められたセットの１つを入力データがないとき あるいは入力データが存在するときに送信し、文字の予め決められたセットの１ つが送信される時に符号化された文字が予め決められたセットの１つでない場合 に各符号化された文字を送信する送信手段とを具備し、受信部分が、 送信部分と受信部分の同期を保持するために送信された文字を受信する手段と、 受信された文字が文字の予め決められたセットの１つであるか否かを決定する手 段と、 受信された文字を復号するための手段とを具備し、それによって復号された文字 は、対応する受信された文字が文字のセットの１つでないことが決定される時に 受信機から出力され、復号手段は連続的な送信された文字の受信によって送信部 分の符号化手段との整合を維持される通信システム。
17. １７．前記予め決められたセットが１つの文字を含む請求項１６記載の通信シス テム。
18. １８．無効な文字が文字の予め決められたセットの１要素である請求項１６ある いは１７記載の通信システム。
19. １９．入力データ流が非同期であり、連続するデータ流が同期している請求項１ ６乃至１８のいずれか１項記載の通信システム。
20. ２０．エンコーダおよびデコーダが疑似ランダム処理を使用する請求項１６乃至 １９のいずれか１項記載のシステム。
21. ２１．エンコーダおよびデコーダが検索表を利用する請求項１６乃至２０のいず れか１項記載のシステム。