JP2003264598A - 無線通信において可変長コードを用いてエンコード化及びデコード化をする方法 - Google Patents

無線通信において可変長コードを用いてエンコード化及びデコード化をする方法

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JP2003264598A
JP2003264598A JP2003013118A JP2003013118A JP2003264598A JP 2003264598 A JP2003264598 A JP 2003264598A JP 2003013118 A JP2003013118 A JP 2003013118A JP 2003013118 A JP2003013118 A JP 2003013118A JP 2003264598 A JP2003264598 A JP 2003264598A
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Ki-Dar Lin
奇達 林
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M5/00Conversion of the form of the representation of individual digits
    • H03M5/02Conversion to or from representation by pulses
    • H03M5/04Conversion to or from representation by pulses the pulses having two levels
    • H03M5/06Code representation, e.g. transition, for a given bit cell depending only on the information in that bit cell
    • H03M5/08Code representation by pulse width
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/40Conversion to or from variable length codes, e.g. Shannon-Fano code, Huffman code, Morse code

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可変長コードを用いて、全送信時間の短縮及
びデータ送信装置の電力節約を可能にすること。 【解決手段】 無線通信において可変長コードを用いて
エンコード化をする方法は、時間単位Tで表現された
(N×T)のような連続するビットストリームの高ビッ
トについての送信時間及び(M×T)のような連続する
ビットストリームの低ビットについての送信時間を定義
し、連続するビットストリームの高及び底のビットを表
すために異なる送信時間を割り当てる。これによって、
全データ送信時間は、従来の符号化方法と比べて、大量
のデジタルデータの処理において著しく短縮させること
ができる。他の利点として、バッテリ駆動の周辺装置や
移動方式装置のようなデータ通信装置による電力の節
約、及び通信リンクの両端での信号同期の高信頼性があ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信において
可変長コードを用いてエンコード化及びデコード化をす
る方法に関し、特に、全送信時間を大幅に短縮すること
及びデータ送信装置による電力を節約することを可能に
するための、送信データの高位ビット及び低位ビットに
ついて異なる送信時間を割り当てる、信号のエンコード
化及びデコード化の方法に関する。
【0002】
【従来の技術】無線通信において、送信されるデータの
流れすなわちデータストリームは、送信端でエンコード
化をされ、かつ近似波形に変調された後、無線周波又は
赤外光線の形態で送信される。近似信号は、受信端で受
けられ、増幅され、デジタル形式に復調された後、原デ
ータ形式に復元されるようにデコード化をされる。
【0003】無線通信において、種々の符号化方法の主
目的は、データ送信時間を最小にすること、及び、信頼
できるデータ転送を確実にするために送信端及び受信端
の両端での信号同期を維持することにある。
【0004】無線通信におけるエンコード化及びデコー
ド化の方法は、送信時間を変更させるのみならず、デー
タ通信装置の通電状態の維持に影響を及ぼす。キーボー
ドやマウスのように無線通信による一般的なコンピュー
タ用周辺装置は、ホストコンピュータとの双方向通信を
維持するように無線手段によって接続されている。これ
らの装置はバッテリすなわち電池によって電力の供給を
されているので、データストリームの送信に係る時間が
長ければ長いほど、バッテリにより送信装置が運転する
ことができる残りの時間が減少する。したがって、前記
したような装置の消費電力及び運転可能時間は、どの信
号符号化方法を選択するかに間接的に影響を受ける。
【0005】一般に、データは、パケットと呼ばれる基
本的な単位で送信される。各パケットは、複数の部分す
なわちセグメントに分割されており、各部分はデータ送
信処理において特定の機能に関与する。一般的なパケッ
トは、図6に示すように、プリアンブル、ヘッダ、制御
セグメント、データセグメント及びSETセグメントを
含む。データセグメントのために一般によく用いられる
いくつかの符号化方式を、図7に示すような以下の例を
挙げて説明する。
【0006】信号を基準値すなわちゼロレベルに戻さな
い非ゼロ復帰(以下「NRZ−L」という。)方式によ
る符号化方法。この方法によれば、データの高ビット値
「1」は正の電圧(+V)によって表され、低ビット値
「0」は負の電圧(−V)によって表される。
【0007】非ゼロ復帰マーク(以下「NRZ−M)と
いう。)方式による符号化方法。この方法によれば、出
力信号の電圧は、連続するビットストリームのビット値
が「0」から「1」に変化したときにのみ、正の電圧
(+V)から負の電圧(−V)に変化し、他のすべての
ビット条件では正(+V)のままである。
【0008】ユニポーラ型のゼロ復帰(以下「RZ」と
いう。)方式による符号化方法。この方法によれば、出
力信号の電圧は、ビットストリームの各高ビット値
「1」について負から正への1回の変化をし、低ビット
値「0」については負のままである。
【0009】マンチェスタ方式による符号化方法。この
エンコード化及びデコード化の方法によれば、信号の電
圧は、データビットの状態に関わらず、各時間単位で1
回変化する。信号の立ち上がり端部は高ビット値「0」
を表し、立ち下がり端部は低ビット値「1」を表す。
【0010】遅延変調方式による符号化方法。この方法
によれば、出力信号の電圧は、該電圧を変化させる前に
1つの時間単位のための先行のビットからの電圧変化を
遅延させることによって、ビットストリムームの各高ビ
ット「1」の発生のための時間単位において1つの変化
を生じる。低ビット「0」については、出力信号の電圧
は先行の時間単位から変化せず、連続する2つの低ビッ
ト「0」については、2番目の低ビット「0」の信号電
圧は、先行のビットの電圧の反対である。
【0011】前記した最初の3つの信号符号化方法を用
いる実際の利用においては、両端での信号同期を維持す
ることが困難であるので、信号出力は、各時間単位にお
ける電圧変化を必ずしも生じるものではない。したがっ
て、これらの方法は、同期通信のためにはほとんど用い
られない。各時間単位における電圧変化の特性を用いる
マンチェスタ方式の符号化方法は、無線手段を用いる同
期送信のために優れている。しかし、マンチェスタ方式
の符号化方法では、各ビット情報は、同じ長さを有する
時間に割り当てられ、このことは、送信データにおいて
固定長コードを用いることを意味する。可変長コードと
固定長コードとの送信時間についての差は、大きな送信
データ量になるほど累積され、結果として、可変長コー
ドを用いる送信時間は、可変長コードを用いる送信時間
より非常に長い。
【0012】例えば、図8に示すように、マンチェスタ
方式の符号化方法によれば、ビットストリーム0110
0011_01011110は、2つのデータバイトを
表す(2バイト=16ビットである。)。送信端で符号
化(エンコード化)された信号は、前記2バイトの各ビ
ットが同じ数の時間単位によって占有される(この実施
例では2Tである。)ことを示し、したがって、前記2
バイトについての全送信時間は、16×2T=32Tで
ある。マンチェスタ方式の符号化方法による長い送信時
間は、データ通信処理において多くの電力を消費する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、可変
長コードを用いて、前記した問題を処理することにあ
る。
【0014】
【課題を解決する解決手段、作用及び効果】本発明の主
目的は、データストリームの低ビット値「0」及び高ビ
ット値「1」は異なる送信時間によって区別される、無
線通信において可変長コードを用いてエンコード化及び
デコード化をする方法によって達成される。これによっ
て、全送信時間の短縮及びデータ送信装置の電力の節約
を可能にする、
【0015】本発明の第2の目的は、送信されたデータ
の各ビットは出力信号の電圧変化を伴う、無線通信にお
いて可変長コードを用いてエンコード化及びデコード化
をする方法によって達成される。これによって、通信リ
ンクの両端での信号の同期がなされ、データ送信の高信
頼性が保証される。
【0016】本発明に係る無線通信におけるエンコード
化方法は、無線通信において可変長コードを用いてエン
コード化をする方法であって、時間単位Tを定義するこ
と、高ビット値「1」を表すために割り当てられるよう
に例えば2Tのように時間単位の数(N)を定義するこ
と、及び、低ビット値「0」を表すために割り当てられ
るように例えば1Tのように時間単位の数(M)を定義
することを含み、隣接する2つのデータビットは入力信
号において異なる電圧で表される。
【0017】本発明の他の特徴及び構成については、図
面を参照する以下の詳細な説明により明らかになる。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明に係る方法により、低ビッ
ト「0」及び高ビット「1」のそれぞれを表すために異
なる送信時間(T)を割り当てる、新しい符号化方法が
提供される。図1に示す符号化方法は、本発明の一実施
例によって実行される。すなわち、低ビット「0」は1
つの時間単位(T)の送信時間が割り当てられ、高ビッ
ト「1」は2つの時間単位(2T)の送信時間が割り当
てられ、2つの隣接するデータビットは、異なる電圧す
なわち正から負への電圧変化へ又は負から正への電圧変
化によって表される。
【0019】図2を参照するに、従来のマンチェスタ方
式の符号化方法と、本発明によって提案された新しい符
号化方法との比較を示す。送信されるビットストリーム
は、「01100011_01011110」であり、
低ビット「0」は1つの時間単位(T)によって表さ
れ、高ビット「1」は2つの時間単位(2T)によって
表され、前記ビットストリームの全送信時間は25Tで
ある。一方、マンチェスタ方式の符号化方法を用いる送
信時間は32Tを要する。送信時間の差は、マンチェス
タ方式の符号化方法においては、各データビットは送信
において2つの時間単位(2T)を必要とし、一方、本
発明に係る新しい符号化方法においては、低ビットにつ
いての1つの時間単位と高ビットについての2つの時間
単位とを用いるのみであるということに帰因する。した
がって、本発明によって提案された、可変長コードを用
いる新しい符号化方法は、長時間にわたる送信時間を短
縮することができる。
【0020】図3を参照するに、送信されたデータ値が
00h(データ値「0」についての十六進数表示)であ
るとき、本発明に係る方法による送信時間は16T時間
単位とすることができる。データ値FFh(データ値
「1」のための十六進数表示)についての送信時間は最
も長い32Tであり、これは、従来の信号符号化方法に
よる送信時間と同じである。しかし、平均の送信時間
は、不特定の数の低ビット及び高ビットを含むビットス
トリームについて、25%の減少を可能にする。
【0021】実際の利用において、本発明に係る方法に
おいては、データ送信においてより高い柔軟性さえ可能
である、すなわち融通自在である。例えば、低ビット
「0」は2Tによって表すことができ、高ビット「1」
は1Tによって表すことができる。
【0022】受信端での符号化操作は、起こりうる不一
致についての一定の許容範囲を組み入れる周期的標本化
(サンプリング)技術に基づいている。図4(A)に示
すように、tを、完全な標本化周期を実行するために必
要な時間単位として表し、ビット値「0」を5tと定義
し、ビット値「1」を10tと定義したとき、適切な許
容値は、信号受信のデータフレームを定義するために設
定することができる。例えば、8t〜12tの範囲の信
号はビット値「1」を表し、3t〜7tの範囲の信号は
ビット値「0」を表す。図4(B)に示すように、本発
明に係る符号化方法を用いることにより、データ受信の
間において、データ値は、さらに、正確に確認される。
図4(C)に示すように、ノイズのみが1つの時間単位
(t)又はそれ以下の単位に残るので、いかなるノイズ
も、送信されたデータで表されるとき、該ノイズを入力
信号から取り除くことができる。
【0023】図5に示すように、本発明に係る符号化方
法により、起こりうるすべての符号について、異なる送
信時間はビット値「0」及び「1」に割り当てられ、さ
らに異なる電圧レベルを統合することによって、すべて
の独特のデータ形態を含むように符号表を作ることがで
きる。9つの異なるタイプのデータストリームを表すた
めに、図5に示すように、全部で9つの符号化形態があ
る。
【0024】本発明に係る符号化方法は、以下のような
利点を有する。
【0025】(1) 全送信時間の短縮化。ビット値
「0」及び「1」をそれぞれ表すための異なる時間単位
による符号化方法を用いることによって、全送信時間を
短縮することができる。
【0026】(2) 電力の節約。データ通信装置の電
力を、送信時間における短縮に比例して節約することが
できる。
【0027】(3) 傷害のない信号同期。送信端及び
受信端のための単純同期が生じ、これにより、データ送
信における安定性及び信頼性において改善がされる。
【0028】本発明に係る前記好適な実施例は、図示に
よる例のみのために用いたものであり、本発明の範囲は
これに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る符号化方法による高ビット及び低
ビットのための信号符号化方法を示す図。
【図2】本発明に係る符号化方法と従来のマンチェスタ
方式の符号化方法との比較を示す図。(A)は本発明に
係る符号化方法、(B)は従来のマンチェスタ方式の符
号化方法を示す。
【図3】本発明に係る符号化方法による表現を示す図。
(A)はビットストリーム01100011_0101
1110、(B)は、最小の長さ(00h)を有するコ
ード及び最大の長さ(FFh)を有するコードを示す
図。
【図4】(A)〜(C)は、ノイズ抑制による周期的標
本化に用いられる符号化方法を示す図。
【図5】本発明に係る符号化方法による起こりうる符号
を示す図。
【図6】データパケットの種々のセグメントを示す図。
【図7】一般的に用いられるいくつかの符号化方法の比
較を示す図。
【図8】マンチェスタ方式の符号化方法を用いてビット
ストリーム「01100011_01011110」を
送信した後のビット変更を示す図。
【符号の説明】
T 送信時間

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無線通信において可変長コードを用いて
    エンコード化をする方法であって、 送信の時間単位Tを定義すること、 (N×T)となるようにNの時間単位を用いてビット値
    「1」を定義すること、及び(M×T)となるようにM
    の時間単位を用いてビット値「0」を定義することを含
    み、 前記Mの値と前記Nの値とは等しくなく、隣接する2つ
    のデータビットは入力信号において異なる電圧で表され
    る、無線通信におけるエンコード化方法。
  2. 【請求項2】 前記時間の値Nは、前記時間の値Mより
    大である、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記時間の値Nは、前記時間の値Mより
    小である、請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 無線通信において可変長コードを用いて
    デコード化をする方法であって、 基本の時間単位Tを定義すること、 (N×T)となるようにNの時間単位を用いてビット値
    「0」を定義すること、及び(M×T)となるようにM
    の時間単位を用いてビット値「1」を定義することを含
    み、 前記Mの値と前記Nの値とは等しくない、無線通信にお
    けるデコード化方法。
  5. 【請求項5】 前記時間の値Nは、前記時間の値Mより
    大である、請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記時間の値Nは、前記時間の値Mより
    小である、請求項4に記載の方法。
JP2003013118A 2002-01-31 2003-01-22 無線通信において可変長コードを用いてエンコード化及びデコード化をする方法 Pending JP2003264598A (ja)

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