JP2011501491A - 受信器、インタリーブおよびデインタリーブ回路、ならびに方法 - Google Patents

受信器、インタリーブおよびデインタリーブ回路、ならびに方法 Download PDF

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Abstract

【課題】
【解決手段】本発明は、等化器(27)および誤り逆相関器(25)を含む受信器回路に関する。前記誤り逆相関器は、シンボルの位置を変更する(501;601、602)ように構成される。本発明は、さらに、対応する方法に関する。本発明は、最後に、インタリーブまたはデインタリーブする方法に関する。この方法は、デジタルデータのストリーム(13;28)内の第1の数のシンボル(204;302)を選択して、これにより選択されたシンボルを入手する工程を含む。前記方法は、前記選択されたシンボルの第1の数のシンボルの少なくとも半分の位置を、前記選択されたシンボルからの他のシンボルの位置と交換する(601、602)工程をさらに含む。本発明は、インタリーブ回路またはデインタリーブ回路にさらに関する。
【選択図】図3

Description

本発明は、例えば光学データ送信システムにおける前方誤り訂正(FEC)に関する。本発明は、より詳細には、誤りバーストの単一誤りへの分離に関する。誤りバーストは、最尤系列推定(MLSE)に起因し得る。
請求項1のプリアンブル部分による方法が、概して知られている。
MLSE等化器がWO2005/011220A1(代理人整理番号:CO4WO)中に記載されており、同文献を本明細書中参考のため援用する。MLSE等化器の目的は、符号間干渉(ISI)に対処することである。本出願者は、光学的二電気変換のためのフォトダイオードを用いた非コヒーレント光学受信器のためのMLSE技術を推奨する。
FECコードの基本的考えとしては、n個のメッセージシンボルからなるブロックから送信されるかまたは保存されるべきm個のシンボルからなるブロックを計算し、これにより、前記n個のメッセージシンボルからなるブロックをr=m−n個の冗長シンボルだけ拡張する。冗長シンボルは、指定パリティシンボルでもある。そのため、前記m個のシンボルブロック内の限られた数の誤ったシンボルを検出およびさらには訂正することが可能になる。
いくつかのFECコードが公知である(ウィキペディアの英語版およびドイツ語版を参照)。BCH(ボーズ、チョドーリ、オッケンジェム)コードは、符号化理論内において盛んに研究されている誤り訂正コードである。専門用語としてのBCHコードとは、マルチレベルの周期的な誤り訂正用の可変長デジタルコードであり、複数のランダム誤りパターンの訂正に用いられる。BCHコードはまた、レベル数が素数または素数の累乗である場合は必ず、マルチレベル位相シフトキーイングと共に用いることができる。
リードソロモン(RS)誤り訂正は、送信または保存すべきデータから構築された多項式のオーバーサンプリングによって機能する誤り訂正コードである。多項式のサンプリングを必要回数よりも多数回行うことによって、当該多項式は過剰決定される。ポイントのうち「多く」が正確に受領されてさえいれば、「数個の」欠点がある場合でも、受信器は元々の多項式を回復することができる。リードソロモンコードは、BCHコードのサブクラスである。
RSコードは、ランダムおよびバースト誤りの混合物に対処する際に特に有用である。RSコードの不利点として外延的計算があり、これは、リアルタイムおよび高速アプリケーションにおいて障害になり得る。
コンパクトディスクシステムにおいて、誤り訂正および検出は、クロスインタリーブされたRSコード(CIRC)によって提供される。CIRCは、外側RS(24、28)コード、インタリーブおよび内側RS(28、32)コードからなる。RS(24、28)は、24バイトからなるブロックを28バイトからなるブロックに符号化することで、4冗長バイトを付加することを意味する。内側RS(28、32)コードは、外側RS(24、28)コードの符号化された28バイトブロックを入力するように指定される。インタリーブの間、前記外側コードから得られた28バイト入力ブロックが、それぞれ28バイトの112出力ブロックにわたって分配される。前記入力ブロックの第1のバイトが、前記第1の出力ブロックの第1の位置に入る。前記入力ブロックの第2のバイトが第5の出力ブロックの前記第2の位置に入り、このような具合で、前記入力ブロックの28番目のバイトが109番目の出力ブロックの28番目の位置に入るまで繰り返される。
このアプリケーションにおいて、シンボルはビットとほとんど同義に用いられる。当業者であれば、シンボルはより一般的な用語として直角位相シフトキーイングにおける2ビットまたはRSコードの文脈における1バイトに対応し得ることを認識する。
いくつかの一般的なBCHおよびRSコードについては、高速光学データ送信のための集積回路が開発されている。その結果、国際電気通信連合電気通信標準化部門(ITU−T)は、勧告G.975.1(タイトル:高ビットレートDWDMサブマリンシステムのための前方誤り訂正)を発表している。この勧告中に、前記高ビットレートDWDM(高密度波長分割多重方式)サブマリンケーブルシステムのためのITU−T勧告G.975において規定されているRS(255、239)コードよりもより高い訂正能力を有するFEC機能が記載されている。勧告G.975.1の添付Iにおいて提案されているコードのうちほとんど全てが、内側および外側コードを有する連結コードである。いくつかのコードは、上記においてCIRCと関連して説明したような内側および外側コード間のインタリーブを含む。
ITU−T勧告G.709は、フレームアラインメント信号(FAS)を(16進コードにおいて)0xF6F6F6282828として規定し、これは、48ビットの連続シーケンスである。G.709に従った標準フレームの長さは、130560ビットである。
バレルシフタ(例えば、ウィキペディアを参照)は、データワードを指定数のビットだけシフトさせることが可能なデジタル回路である。バレルシフタは、マルチプレクサ(MUX)のシーケンスとしてインプレメントすることができる。このインプレメンテーションにおいて、1つのMUXの出力は、シフト距離に依存する様態で、次のMUXの入力に接続される。マルチプレクサの必要数は、n個のビットワードにつきn*log(n)である。バレルシフタは、多様なアプリケーション(例えば、マイクプロセッサ中の重要な要素となること)を有する。例えば、浮動小数点加算または減算操作の場合、前記数の仮数をアラインする必要があり、そのためには、より小さい数がより大きな数の指数とマッチするまで、より小さい数を右側にシフトさせてその指数を増加させる必要がある。
テレコミュニケーション分野において、Closネットワーク(例えば、ウィキペディアを参照)は、一種の多段切り替えネットワークであり、Charles Closによって1953年に最初に形式化された。Closネットワークは、実際の多段電話切り替えシステムの理論的理想化を表す。Closネットワークが必要となるのは、物理的回路切り替えのニーズが、最大の実現可能な単一のクロスバースイッチの容量を超えた場合である。Closネットワークの主な利点としては、切り替えシステム全体を1つの大型クロスバースイッチでインプレメントした場合よりも、必要な各クロスバースイッチを構成するクロスポイントの数を大幅に削減できる点がある。
Closネットワークには、3つの段階(すなわち、進入段階、中間段階および退出段階)がある。各段階は、複数のクロスバースイッチ(単にクロスバーと呼ばれることが多い)で構成される。進入クロスバースイッチに入った各呼は、前記利用可能な中間段階クロスバースイッチのうちいずれかを通じて、関連する退出クロスバースイッチへとルーティングすることができる。
Closネットワークは、3つの整数n、mおよびrによって規定される。nは、r個の進入段階クロスバースイッチそれぞれに流入するソースの数を表す。各進入段階クロスバースイッチはm個の出口を有し、m個の中央段階クロスバースイッチがある。各進入段階スイッチと各中央段階スイッチとの間には、1つだけ接続部がある。r個の退出段階スイッチがあり、これらはそれぞれ、m個の入力およびn個の出力を有する。各中間段階スイッチは、各退出段階スイッチに一回だけ接続される。
m≧nである場合、Closネットワークは、再構成可能に非ブロッキングである。すなわち、進入スイッチ上の未利用の入力は退出スイッチ上の未利用の出力に常に接続することができるが、これを発生させるために、既存の呼をClosネットワーク中の異なる中央段階スイッチに割り当てることにより、既存の呼を再配置構成する必要があり得る。
Closネットワークは、任意の奇数の段階に一般化され得る。各中央段階クロスバースイッチを3段階Closネットワークと交換することにより、5段階のClosネットワークが構築され得る。同一プロセスを繰り返し適用することにより、7、9、11...段階が可能となる。
m=n=2であるこの種の再配置構成可能の非ブロッキングClosネットワークは、一般的にBenesネットワークと呼ばれる。入力および出力の数は、N=rxn=2rである。このようなネットワークは2logN−1個の段階を有し、これらの段階はそれぞれ、N/2 2x2個のクロスバースイッチを含み、合計NlogN−N/2 2x2クロスバースイッチを用いる。
Benesネットワークは、図13中に示すように、2個のデータ入力I1およびI2ならびに2個のデータ出力O1およびO2を基本要素として有する切り替え要素SWを用いた標準的接続構造としてみなされ得る。どの入力がどの出力を駆動するかという選択は、制御信号Sにより、行われる。S=0である場合、I1はO1に接続され、I2はO2に接続される。S=1である場合、I1はO2に接続され、I2はO1に接続される。
Benesネットワークそのものは、再帰的構造としてみなされ得、段階sは図14に従って(s−1)段階から導出され得る。前記段階sはN=2個の入力を有することが容易に分かる。s=2のBenesネットワークの場合の一例を図15に示す。
パラメータsについて、Benesネットワークは以下のインプレメンテーションパラメータを有すると導出することができる。
技術水準は、疑似ランダム2進シーケンス(疑似ランダムビットシーケンス(PRBS)とも呼ばれる(例えば、ウィキペディアを参照))をさらに含む。2進シーケンス(BS)は、Nビットのシーケンスである。
j=0、1、...、N−1の場合、a(1)
PRBSは、要素aの値がその他の任意の要素の値から独立している意味においてランダムであり、リアルランダムシーケンスに類似する。
PRBSが「疑似」である理由としては、PRBSは決定論的なものであり、N個の要素の後、再度自身を繰り返し、この点がリアルランダムシーケンス(例えば、放射性崩壊またはホワイトノイズによって生成されたシーケンス)と異なる。PRBSは、nシーケンス(これは線形シフトレジスタの出力として生成されたnビットの特殊な疑似ランダム2進シーケンスである)よりもより一般的である。1つのnシーケンスは、常に1/2デューティサイクルを有し、その要素数はN=2−1(k≦n)である。リアルインプレメンテーションにおいて、線形シフトレジスタによる効率的生成により、nシーケンスがPRBSとして用いられる。
入力に影響を与えるビット位置のリストは、タップシーケンスと呼ばれ、[16、14、13、11]であり得る。前記タップシーケンスの全ビットは2を法として付加され、これは、3個のXORゲートによってインプレメントされ得、各XORゲートは2つの入力の排他的論理和をとる。
線形シフトレジスタは、自身が全てゼロを含まない限り(全てゼロを含む場合、自身は変わらなくなる)、全ビットがゼロである状態を除く全ての可能な2−1状態を通じて、nシーケンスを生成し得る。線形シフトレジスタによって生成された数のシーケンスは、グレイコードまたは自然2進コードと同じように有効な2進記数法とみなすことができる。
線形シフトレジスタのタップシーケンスは、多項式の法2として表すことができる。すなわち、前記多項式の係数は1’または0’でなければならない。これは、フィードバック多項式または特性多項式と呼ばれる。例えば、タップが(上記のように)16番目、14番目、13番目および11番目ビットである場合、その結果得られる多項式は以下である。
1+x11+x13+x14+x16 (2)
前記多項式中の「1」は、タップに対応しない。これらの項の乗は、タップされたビットを表し、1から始まる左側からカウントされる。
テレコミュニケーション目的のため、ITU−T O−150は、ビット誤りレート(BER)およびジッター測定のためのいくつかのPRBSを規定する。
本発明の目的は、ハードウェアリソースを効果的に利用する向上した受信器、インタリーブおよびデインタリーブ回路および方法を提供することである。
この目的は、独立請求項の内容によって、達成される。
本発明の好適な実施形態は、従属請求項の内容である。
以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
本発明の送信システムのブロック図を示す。 送信器並べ換えブロックのブロック図を示す。 誤り逆相関器のブロック図を示す。 シフトブロックの動作を示す。 本発明のスクランブラーまたはデスクランブラーのための任意のリンクパターンを示す。 本発明のスクランブラーまたはデスクランブラー内のBenesネットワークを示す。 本発明のスクランブラーまたはデスクランブラーのための置換制御器の第1の実施形態を示す。 置換制御器の第2の実施形態を示す。 デインタリーバーを示す。 本発明のフレーマーを示す。 OOF状態マシンを示す。 LOF状態マシンを示す。 Benesネットワークの基本要素を示す。 Benesネットワーク構造を示す。 s=2であり4つの入力および出力が有る場合のBenesネットワークを示す。
略語
BCH:ボーズ、チョドーリ、オッケンジェム
BER:ビット誤りレート
BS:2進シーケンス(ビットシーケンスとも呼ばれる)
CIRC:クロスインタリーブされたRSコード
DSP:デジタル信号プロセッサ
DWDM:高密度波長分割多重方式
f:ライン速度
:f/K
FAS:フレームアラインメント信号(ITU G.709)
FEC:前方誤り訂正
FL:フレーム長さ
ISI:符号間干渉
ITU:国際電気通信連合
K:ビット幅、並列パラメータ
LOF:フレーム損失
LSB:最下位ビット
MSB:最上位ビット
MLSE:最尤系列推定
MUX:マルチプレクサ
OOF:フレーム外
PRBS:疑似ランダム2進シーケンス(疑似ランダムビットシーケンスとも呼ばれる)
RAM:ランダムアクセスメモリ
ROM:リードオンリーメモリ
RS:リードソロモン
s:段階数
T:=1/f=K/f;遅延
以下の詳細な説明および図面中に示すような実施形態を参照して本発明を説明するが、以下の詳細な説明および図面は本発明を開示の特定の例示的実施形態に限定するのではなく、記載の例示的実施形態はひとえに本発明の多様な局面を例示するものであり、本発明の範囲は添付請求項によって規定されることが、理解される。
図1は、本発明の光学データ送信システム1のブロック図を示す。送信器は、前方誤り訂正(FEC)回路12と、送信器並べ換えブロック15と、光学送信器19とを含む。FEC回路12は、送信対象となるペイロードシンボルストリーム11を入力し、冗長シンボルが挿入されているフレーム化シンボルストリーム13を出力する。さらに、FEC回路12は、フレーミングビットを挿入する。これらのフレーミングビットは、受信器側の同期目的のために用いられる。この機能性は、FEC回路12に割り当てられている。FEC回路12は、その結果、フレーム位置情報14を送信器並べ換えブロック15に出力する。送信器並べ換えブロック15について、図2に関連してより詳細に説明する。送信器並べ換えブロック15は、並べ換えられたシンボルストリーム16を光学送信器19に出力する。光学送信器は、19において、その電気入力を光学信号に変換し、この信号は、光ファイバ5によって前記受信器へと送信される。
前記受信器は、光学受信器29と、等化器27と、誤り逆相関器25と、前方誤り訂正回路22とを含む。前記受信器は基本的には、前記送信器と同じ動作を逆の順序で行って、ペイロードシンボルストリーム21を再生する。対応する回路ブロックの参照符号は10だけ異なる。光学受信器29は、その光学入力をアナログまたは疑似アナログ出力28に変換する。等化器27は、上記したような符号間干渉(ISI)に対処する。等化器27の出力は、指定され、受信され、かつ並べ換えられたシンボルストリーム26である。このシンボルストリーム26は、並べ換えられたシンボルストリーム16から典型的BER10−3〜10−6だけ逸脱する。前記MLSE技術の不利点としては、バースト誤りが生成され易い点がある。誤り逆相関器25は、バースト誤りがフレーム化シンボルストリーム23内の分離された単一の誤りとして現れるように、バースト誤りを分離する。最後に、別のFEC回路22が前記BERを所望の値10−9〜10−16に低減する。
図2は、送信器並べ換えブロック15のブロック図を示す。送信器並べ換えブロック15は、インタリーバー205と、スクランブラー203と、置換制御器207と、デジタル信号プロセッサ208とを含む。フレーム化シンボルストリーム13および並べ換えられたシンボルストリーム16は、データ接続によって搬送される。このデータ接続は、本発明の実施形態において用いられるほとんどのデータ接続と同様に、Kビットの幅である。また、インタリーバー205の出力をスクランブラー203へと転送するデータ接続204もKビットの幅である。そのため、クロック周波数fは、因数Kだけライン速度fよりも低くなり得る。ライン速度fは典型的には10または40GHzの範囲である。クロック周波数fが低いと、回路設計が簡略化され、電力消費が低減する。Kは64であり得る。
インタリーバー205はデインタリーバー305と反対であり、デインタリーバー305をより詳細に図9中に示す。インタリーバー205は、K個のシフトレジスタを含む。これらのK個のシフトレジスタは、ビット0〜ビットK−1に対してそれぞれ0〜K−1とインデックスされる。ビット0に対するシフトレジスタのサイズは0であり、すなわち、このシフトレジスタは遅延を生成せず、よって存在しないものとみなされ得る。ビットnに対するn番目のシフトレジスタのサイズはnであり、すなわち、このシフトレジスタは遅延nTを生成し、Tはクロックレートfの逆数であり、0≦n≦K−1である。他の実施形態において、各遅延の遅延は、1クロックサイクルの整数の倍数であり得る(すなわち、m*T、m≧1)。
スクランブラー203の動作は、図5によって例示され得る。スクランブラー203は、データ接続204上に存在するKビットを、リンクパターン501を用いて交換する。換言すれば、スクランブラー203は、並べ換えられたシンボルストリーム16を出力するために、このようなKビットの置換を生成する。この置換は、前記受信器中のバースト誤りの効果的分離のために、インタリーバー205の規則性を乱すように不規則であるべきである。PRBSを用いて、以下に説明するように、この不規則性を達成することができる。
スクランブラー203は、Benesネットワーク601またはハーフBenesネットワーク602により、デスクランブラー303と同様にインプレメントされ得る。BenesまたはハーフBenesネットワーク601または602がどの置換またはリンクパターンを実際に行うかは、置換制御器207によって制御され得る。
置換制御器207は、10Tに対応する10クロックサイクル毎に置換またはリンクパターン501を変更する。この10クロックサイクルにより、送信器および受信器側双方における並べ換えがより不規則に行われる。しかし、受信器側におけるFAS検出を簡易化するために、FAS後のフレーム開始時において、前記置換シーケンスが、KTに相当するKクロックサイクルの間一定に保持される。この点において唯一重要なのは、前記FASを構成するフレーミングビットの位置はスクランブラー203によって変更されず、48Tに相当する第1の48クロックサイクルの間に用いられるリンクパターンは、第1の48または第1のKクロックサイクルの間でも、非フレーミングビットをスクランブルできる。フレーミングビットがスクランブルされた場合、フレーマー306は前記フレーミングビットを発見する機会を持たない。すなわち、重要なことは、0番目のクロックサイクルにおいて、ビット0はその位置を変えず、第1のクロックサイクルにおいて、ビット1のみがその位置を保持するといった具合に、47番目のクロックサイクルにおいて最終フレーミングビットであるビット47がその位置を保持しなければならなくなるまで続くということである。リンクパターンが上記したように10クロックサイクル毎に変更された場合、第1の10クロックサイクルに対する第1の置換がビット0〜9を一対一の様態で送信し、11〜20クロックサイクルに対する第2の置換がビット10〜19を一対一の様態で送信するといった具合に続く。
別の実施形態において、前記リンクパターンは、第1の64クロックサイクルの間、2クロックサイクル後に変更される。この実施形態では、第1の32個のリンクパターンそれぞれにおいて、より少ない一対一接続(すなわち、2のみ)が必要であり、そのため、このようなリンクパターンはより不規則となり、これにより、誤り逆相関器25の性能が向上する。前記リンクパターンを変更するために、FEC回路12は、フレーム位置情報14を置換制御器207に提供する。別の実施形態において、FEC前の分離フレーマーが提供され得るが、これは本発明にとって重要ではない。置換制御器207および307は、図7に示すような様態と同じ様態でインプレメントされ得る。詳細には、接続211および311は192(=6列x32列)本の線を含み得、1本の線は、ハーフBenesネットワーク602において各スイッチに対するものである。ネットワーク601または602が他の実施形態において異なる数のスイッチを含む場合、さらに1本の線を各スイッチに対して設けてよい。
重要なことは、置換制御器207および307は同期され相補型(complimentary)様態で動作するという点である。すなわち、デスクランブラー303内のネットワークは、スクランブラー203の動作を逆転させる。これは、4本の矢印により図5中にも示され、これらの矢印は、データ接続204と、並べ換えられたシンボルストリーム16と、データ接続302および304とを示す。この同期を確立する方法について、フレーマー306および図10に関連してより詳細に説明する。
置換制御器207は、インターフェース209によってデジタル信号プロセッサ(DSP)208に接続され得る。インターフェース209は、リンクパターンをDSP208から置換制御器207内へと書き込むだけのために一方向性であってもよいし、あるいは、置換制御器207からのリンクパターンの読み出しも行うために双方向性であってもよい。DSP208は、前記リンクパターンが前記送信器の制御インターフェースによってかつ/またはメンテナンス時において更新され得ることのみを示す。このようにして、特定のFECコードに対して最適化され得る異なるリンクパターンが、DSPインターフェースを通じてロードされ得る。DSPの読み出しおよび書き込みアクセスは、Benesネットワークのための置換制御器207からのスイッチ制御値の読み出しを妨害することなく、可能であるものとする。
図3は、誤り逆相関器25のブロック図を示す。誤り逆相関器25は、シフトブロック301と、デスクランブラー303と、デインタリーバー305と、フレーマー306と、置換制御器307と、DSP308とを含む。シフトブロック301は、データ接続300上の受信された並べ換えられたシンボルストリーム26を受信し、図4に関連してより詳細に説明するように、FASシーケンスを発信データ接続302中の最上位置上におく。デスクランブラー303の動作については図5に関連して説明しており、そのインプレメンテーションについて図6に関連して説明する。デインタリーバー305の可能なインプレメンテーションについて、図9に関連して説明する。Kビット幅のデータ接続302および304は、それぞれシフトブロック301をデスクランブラー303に接続し、デスクランブラー303をデインタリーバー305に接続する。別のKビット幅のデータ接続314は、フレーム化シンボルストリーム23の出力をデインタリーバー305によってフレーマー306およびFEC回路22双方に転送する。フレーマー306について、図10〜図12に関連して説明する。図2および図3中のデータ接続は、デジタル回路において極めて一般的なバスとしてインプレメントされ得る。
例えば、過剰な誤りの場合、この線を論理1に設定することにより、データ接続の再確立またはフレーム外(OOF)状態のリセットがOOFライン312上のフレーマー306によって宣言される。その結果、デスクランブラー303は置換制御器307によって透明モードに切り換えられ、その結果、フレーマー306はFASサーチを行うことができる。他方、FASが各フレーム中に成功裏に検出および発見された場合、フレーマー306は、フレーム位置情報14が送信器内に提供されるのと同様の様態で、インターフェース313上のフレーム位置情報を提供する。置換制御器307について、図7に関連してより詳細に説明する。接続311は、デスクランブラー303内の各スイッチに対する1本の線を含む(すなわち、K=64およびハーフBenesネットワーク601に対して、192本の線がある)。
置換制御器207と同様に、置換制御器307は、一方向または双方向インターフェース309によりDSP308へと接続され得る。ここでも、DSP308は、リンクパターンが受信器の制御インターフェースによってかつ/またはメンテナンス時に更新され得ることのみを示している。ここでも、DSPの読み出しおよび書き込みアクセスは、Benesネットワークに対する置換制御器307からのスイッチ制御値の読み出しを妨害することなく、可能であるものとする。
図4は、シフトブロック301の動作およびインプレメンテーションを示す。シフトブロック301は、シフトインターフェース310上のフレーマー306からのその制御信号POS_SHIFTを受信して、FASシーケンスをデータ接続302中の最上位置上におく。同期状態になると、データ接続302上のFASは、K−1〜K−24搬送0b111101101111011011110110(=0xF6F6F6)およびビットK−25〜K−48搬送0b001010000010100000101000(=0x282828)と共に、ビットK−1〜K−48上に現れる。この目的のため、2K−1ビット幅の選択接続401が形成され、バレルシフタ403の入力を構成する。選択接続401のビット1〜K−1は、データ接続300のビット1〜K−1に直接接続される。ビット0を含むデータ接続300の全ビットが、遅延402によってクロックサイクルTだけ遅延される。遅延402の出力は、選択接続401のビットK〜2K−1において提供される。すなわち、先行クロックサイクルの間に接続300において存在するシンボルが、選択接続401のビットK〜2K−1において提供される。POS_SHIFT信号に応じて、バレルシフタ403は、選択接続401からKビットを選択し、前記選択されたビットをデータ接続302において出力する。
POS_SHIFTは、0〜K−1の値を持ち得る(すなわち、K=64の場合、POS_SHIFTは、0〜63までの値を持ち得る)。この場合、シフトインターフェース310は6ビット幅である。以下の表は、インプレメンテーションの例である。
図6は、スクランブラー203またはデスクランブラー303内のBenesネットワーク601を示し、K=64入力および出力ビットに対する11段階それぞれにおける32個のスイッチのみを示している。データ処理について、スイッチ(32、x)が64ビットデータベクトルのデータビット63および62を処理し、スイッチ(31、x)はデータビット61および60を処理し、このように処理が継続し、最後に、スイッチ(1、x)がデータビット1および0を処理する。スイッチ(R、C)は、(ハーフ)Benesネットワーク602または601内の行Rおよび列C内のスイッチである。
シミュレーション結果によれば、僅かに限定された数の置換またはリンクパターンをハーフBenesネットワーク602によって提供しても、誤り逆相関器25のバースト誤りの分離性能は限定されないことが分かった。
最適な分離性能のために、ビットnがビットnにリンクされた「少しの」リンクパターンおよび同様のリンクパターンを除外する必要がある。不規則なリンクパターンのみが、最適な分離性能を提供する。上述したように、1つのフレームの第1のKクロックサイクルの後、10クロックサイクル毎に置換が変更される。フレーム毎にリンクパターンを一度だけ用いることが望ましい。K=64においてフレーム長さが2040クロックサイクルである標準的なG.709フレームの場合、反復を避けるために、198個の異なるリンクパターンが必要となる。もちろん、198個は、置換K!=1.26*1089の合計数よりもずっと小さい。そのため、できるだけ似ていない置換を選択すべきである。
図7は、デスクランブラー303のための置換制御器307を示す(ただし、デスクランブラー303が図6に示すようなハーフBenesネットワーク602を含む場合)。置換制御器307は、RAM(ランダムアクセスメモリ)アドレス制御器701と、6個のRAM702〜707と、マルチプレクサ(MUX)708とを含む。上述したように、接続211および311は192本の線を含み、1本の線は、ハーフBenesネットワーク602内の各スイッチのためのものである。合理的な入力で多くの線を得るために、RAM全体を6個の単一のRAM702〜707に分配させ、これらのRAM702〜707それぞれは、32ビット長の256単語を保存することができる。RAMアドレスは、0〜255である。RAM702〜707はそれぞれ、1行のマトリックススイッチを表す、32ビットに相当する1単語を一度に出力することができる。1単語内において、最下位ビット(LSB)(ビット0)はスイッチ(1、x)を制御し、最上位ビット(MSB)(ビット31)はスイッチ(32、x)、1≦_x≦6を制御する。
マルチプレクサ708は、接続311〜0の全ての192本の線を切り替えることができ、その結果、ハーフBenesネットワーク602が透明になる。マルチプレクサ708は、線709によってRAMアドレス制御器701によって制御される。ハーフBenesネットワーク602は例えばOOF状態の間透明に切り替えられ、その結果、後続ブロックにおいてFASサーチが可能となる。この目的のため、RAMアドレス制御器701はOOFライン312に接続される。
RAMアドレス制御器701は、313のインターフェース上のフレーム位置情報をさらに受信し、アドレスインターフェース710上の各RAMアドレスを出力する。このRAMアドレスは、少なくとも8ビット幅であり、これにより、各RAM中の256単語の中から特定の単語を選択する。さらに、RAMアドレス制御器701およびRAM702〜707は、インターフェース309によってDSP308へと接続される。その結果、RAM702〜707内に保存されているリンクパターンを例えばメンテナンス時に変更し、かつ、電力節約のためデスクランブラーをディセーブルすることが可能となる。DSPプログラム可能なRAMを利用することによる利点としては、リンクパターンを異なるFECコードに合わせて最適化することができる点がある。インターフェース309により、RAM702〜707からの読み出しおよびRAM702〜707への書き込みが可能になる。しかし、別の実施形態においては、インターフェース309により、書き込みのみが可能となる。
本発明の特定の実施形態において、以下の多項式によって生成された長さ216−1のPRBSが用いられている。
1+x+x+x12+x16 (3)
このシーケンスは、コンピュータによって生成され、ビット単位でRAM702〜707にロードされる。PRBSの第1の32ビットはMSBから始まるRAM702のアドレス0に書き込まれ、PRBSの第2の32ビットがMSBから始まるRAM703のアドレス0に書き込まれ、161番目〜192番目のビット(これらは第6の32ビットである)がMSBから始まるRAM707のアドレス0に再度書き込まれるまで続く。同様に、PRBSの次の192ビットがRAM702〜707のアドレス1へと書き込まれ、RAM702〜707のアドレス255が設定されるまで同様に続く。
他のシーケンスに対して測定を行った所、このようなシーケンスが同様に機能した(ただし、これらのシーケンスが反復無しの十分な長さを持っていた場合)。この発見から、RAMへのPRBSの書き込みを支配するスキームは誤り分離性能に対して有意な影響を持たないと仮定することができる。
RAM702〜707のサイズから、最小長さの192*256(=3*214)ビットを得る。
他の実施形態において、RAMを用いずに、ハーフBenesネットワークを異なる置換制御器によって制御することができる。この場合、このような異なる置換制御器は、PRBSを生成するためのフィードバックシフトレジスタに基づき得る。このアプローチの不利点としては、高周波数が必要である点がある。議論されている実施形態において、192ビットを生成する必要があり、これらは光学線上のタイムスロット毎に3ビットであり、そのためには、ライン速度の3倍の周波数が必要となる。このような周波数を低減するために、図8に示す置換制御器の第2の実施形態と関連して以下に議論するように、いくつかの線形シフトレジスタを並行に動作させることができる。別の実行可能なアプローチとして、32ビットまたは64ビットマイクプロセッサによるPRBS計算があり得る。
送信器側上の置換制御器207および受信器側上の置換制御器307は異なる構造を持ち得るが、同期のために同じPRBSを生成しなければならない。
フレーム長さは、FLクロックサイクルである。FASの第1の発生ビットが処理されたKビットベクトル中にある場合、フレーム位置は常に0から始まる。1つのフレームはフレーム位置FL−1において終わり、次のフレームはすぐに再びフレーム位置0において始まる。フレーム長さが64+x*10クロックサイクル(xは正の整数である)とちょうど等しくない場合、最後に付加されているアドレスが10クロックサイクルよりも短くなる。
フレーム長さが2614クロックサイクル(これは、64+255*10)を越えた場合、RAMアドレス指定をラップアラウンドし、第1のアドレス0から再度始める。RAMアドレスrは、0が割り当てられたFASを有するクロックサイクルの後にクロックサイクルxから計算され得る。
0≦X≦63の場合、r=0 (4)
64≦x≦FLの場合、r=floor((x−54)/10)mod256 (5)
床関数(y)からy以下である最大整数が得られる。上記したように、G.709による標準フレームは長さ130560ビットであり、その結果、並列パラメータK=64において2040クロックサイクルが得られる。10クロックサイクル毎に置換を変更した場合、204単語を各RAMから読み出す必要があり、各RAM内に保存する必要がある。他の実施形において、置換をより迅速にまたは低速に変更してもよい。例えば置換を8クロックサイクル毎に変更した場合、標準フレームにおけるラップアラウンドを回避するため、各RAMにおいて255単語が必要となる。標準フレームよりも大きいフレームにおけるラップアラウンドを回避するために、例えば11、12または20クロックサイクル後に置換をより低速に変更してもよい。
第1の64クロックサイクルの間の各2クロックサイクル後にリンクパターンを変更する実施形態において、以下の式が適用される。
r=floor(x/2)、0≦X≦63 (6)
r=(floor((x−64)/10)+32)mod256、64≦x (7)
図8は、置換制御器の第2の実施形態を示す。この置換制御器は、全てのリンクパターンをRAM内に保存するのではなく、16個の並列PRBS回路721、722、...736によってリンクパターンを生成する。これらのPRBS回路はそれぞれ、一度に12ビットを生成し、その結果、ハーフBenesネットワークのために必要な192(=16*12)ビットとなる。並列性のため、PRBS回路721、722、...および736のクロック周波数は、送信器並べ換えブロック15および誤り逆相関器25のクロック周波数に相当する。その他の回路図とは対照的に、クロック線741が図8中に明示的に示されている。
全てのPRBS回路は基本的には、同じ構造、同じ入力および類似の出力を有する。そのため、PRBS回路721のみについてより詳細を示す。各PRBS回路の主要要素は線形シフトレジスタ752であり、長さは16ビットである。ビットは入力におけるビット1から出力におけるビット16まで連続にナンバリングされる。少なくとも2ビットがタップされ、前記2ビットは図8に示す実施形態においてビット13および16である。1つ以上のXORゲート753により、タップされたビットは2を法として付加される。その結果が線形シフトレジスタ752の入力にフィードバックされる。
全てのPRBS回路は同一PRBSの非重複部分を生成するため、同一ビットが各PRBS回路内にタップされる。同じ理由のため、新規フレームが開始し、インターフェース313が全てのPRBS回路721、722、...および736を「リセット」した場合、異なる値を各線形シフトレジスタ内にロードする必要がある。この目的のため、初期値を保存するROM751が提供され、これらの初期値はリセット時に全ての線形シフトレジスタ752内に並列にロードされる。そのため、ROM751は異なる値を保存する。16ビット線形シフトレジスタによって生成されるPRBSの最大長さは216−1である。そのため、隣接するPRBS回路に、開始位置が等距離である(この実施形態において、212ビットだけ離れている)同一PRBSシーケンス部分を生成させることが望ましい。この条件により、ROM751内に保存されている値を得ることができる。
クロックは周波数分割器743によって因数12で除算される。加えて、周波数分割器743は、新規フレームの開始時においてインターフェース313によってリセットされる。その結果、周波数分割器743は、クロックサイクル0において開始するフレームの開始後、クロックサイクル0、12、24...において線742上で保存信号を出力する。保存信号が出力されると、各線形シフトレジスタのビット5〜16が対応するバッファ754内に並列にロードされる。次の12クロックサイクルにおいて線形シフトレジスタ752が次の12ビットを生成している間、バッファ754は先行する12ビットを出力する。
修正回路740は、フレームの第1の48クロックサイクル時においてマルチプレクサ708へ出力されたリンクパターンを修正して、これにより、47番目のクロックサイクルにおいて最後のフレーミングビットであるビット47がその位置を保持するまで、0番目のクロックサイクルにおいてビット0がその位置を変更せず、第1のクロックサイクルにおいてビット1のみがその位置を保持するといった具合になるようにする。この目的のため、第1の12クロックサイクルのための第1のリンクパターンを修正して、ビット1〜12の位置が変わらないようにすることができる。あるいは、それぞれ12個または6個のリンクパターンを第1のリンクパターンから生成するため、前記修正はクロックサイクル毎にまたは各第2のクロックサイクルにおいて変えてもよい。クロックサイクル13〜24、25〜36および37〜48における第2〜第4のリンクパターンについても同様であり、その際、変更すべきところは変更する。
上記したように、リンクパターンをより迅速に変更することが望ましい場合があり、リンクパターンをより低速に変更することが受容され得る場合がある。そのため、例えば12個のPRBS回路のみが16クロックサイクル後にリンクパターン変更のために提供され得、24個のPRBS回路が8クロックサイクル後にリンクパターン変更のために提供され得る。バッファ754の長さは第1の場合において16ビットまで拡張する必要があり、第2の場合において8ビットまで低減され得る。
異なるPRBSを生成するために、さらなる回路を提供して、線形シフトレジスタ752のプログラム可能なタッピングが用いられ得る。このような実施形態において、ROM751がRAMと交換され得、このRAMはDSP308によって書き込まれ得る。
マルチプレクサ708は、図7と同様の様式で動作する。
スクランブラー203のための置換制御器207が置換制御器307と唯一異なる点として、スクランブラー203がハーフBenesネットワーク602も含む場合、置換制御器207はOOF信号を受信しない点がある。
図9は、デインタリーバー305を示す。デインタリーバー305は、複数遅延からなる三角形によって示され得る。図9は、データ接続304および314内のK=64ビットそれぞれのためのシフトレジスタを暗示する点において、少しだけより詳細な図である。より詳細には、ビット0、K−4、K−3、K−2およびK−1それぞれのためのシフトレジスタ800、860、861、862および863が図示されている。ビットbのためのシフトレジスタは、K−1−b遅延を含む。各遅延は、1クロックサイクルTだけ遅延される。他の実施形態において、各遅延の遅延は、1クロックサイクルの整数の倍数であり得る(すなわち、mT、m≧1である)。
上記したように、ビットbのためのシフトレジスタは、インタリーバー205中にb個の遅延を含む。そのため、インタリーバー205およびデインタリーバー305は、Kビットそれぞれについて遅延全体T(K−1)を提供することにより、相互に補償する。他の実施形態において各遅延の遅延が1クロックサイクルの整数の倍数である場合、遅延全体はmT(K−1)(m≧1)となる。
試験の理由のため、インタリーバー205およびデインタリーバー305をディセーブルすることができ、その結果各ビットについて0遅延となる。
図10は、フレーマー306を示す。フレーマー306は、FASサーチブロック901と、フレーマー監視ブロック902と、警告生成ブロック903と、誤りカウンタ904と、FAS確認ブロック905と、遅延906とを含む。フレーマー監視ブロック902は、OOF状態マシン912およびフレームカウンタ911を含む。誤りカウンタ904は、LOF状態マシン921およびカウンタ922をさらに含む。
デインタリーバー305およびデスクランブラー303が、前記インタリーバー205およびスクランブラー203それぞれの逆関数をインプレメントしても、前記デインタリーバー後のデータストリームを不規則化することができる。なぜならば、デスクランブラー303およびデインタリーバー305双方をFASシーケンスに同期させる必要があるからである。そのため、フレーマー306は、データストリーム中のFASを検出しなければならない。これについて、図11および図12中のフレーミング状態マシンに関連してより詳細に説明する。
FASサーチブロック901は、以下を行う。
・ K個の並列サーチエンジンによるFASシーケンスの検出。
・ データバス内におけるどの位置にFASシーケンスが現れるかの検出。
・ フレーム監視ブロック902によるシフト信号のシフトブロック301への提供。
・ 設定値をフレームカウンタ911へ提供して、次のFASが確実に規定位置上に発見されるようにすること。FASサーチブロック901は、FASの位置に関する情報をフレーマー監視ブロック902に提供して、フレームカウンタ911を規定オフセットと共に開始させる。
タイミング要件のため、FASサーチはK+47位置について並列に行う必要がある。これは、データバスを遅延906によって1クロックサイクル(=T)だけ遅延させ、これらを次のクロックサイクルの47ビットと組み合わせることにより、行うことができる。この点については、図4のシフトブロック301に関連してより詳細に説明している。しかし、フレーマー306は、FASサーチの際に図4に示すバレルシフタ403を必要としない。
アラインされていないデインタリーバーがFASパターンを分離するため、FASパターンは48ビットパターン全体としてサーチすることはできない。そのため、2つの24ビットパターン(FAS_Aサーチブロック941におけるFAS_A=0xF6F6F6およびFAS_Bサーチブロック942におけるFAS_B=0x282828)をサーチする。フレーマー監視ブロック状態がOOF=1状態でありかつFAS_AまたはFAS_Bが最初にデータ信号中に発生するまで、サーチが行われる。FAS_AまたはFAS_Bが検出されると、直ちに信号FAS_FOUNDがフレーム監視ブロック902に提示される。さらに、FRCNT_SET値が決定され、前記フレーム監視ブロックに提供され、これにより、フレームカウンタ911を適切な値に設定して、データストリームにおける次回のFASの発生を確実に監視できるようにする。
K+47ビットサーチバス内においてFASが発見された位置が、シフトインターフェース310によってシフトブロックに提示される。
表2は、FAS位置に応じてシフトインターフェース310上のフィードバック信号POS_SHIFTを生成する様態のインプレメンテーション例を示す。
表2:K=64の場合のFASパターン位置の例
POS_SHIFTおよび検出されたFAS_AまたはFAS_Bに応じて、フレームカウンタが設定すべきFRCNT_SET値を決定して、これにより、カウンタ値Xの反復において次のFASがブロック901への接続の線K−48〜K−1(これは、接続302および314の線K−48〜K−1に対応する)上で確実に見えるようにすることができる。
一般的式を下に示すが、インプレメンテーションは異なり得る。
FASがミスアラインされたときのFAS_A(POS_SHIFTが0に等しくない)は、そのノミナル位置Xの後に常に検出される。Xは、FAS確認のためにデータバス上でFASが予期される時間である。17よりも小さいPOS_SHIFTと共に検出されたFAS_Bは、そのノミナル位置Xの後に常に検出される。40よりも大きいPOS_SHIFTと共に検出されたFAS_Bはそのノミナル位置Xよりも前で常に検出される。
FAS_AおよびFAS_B双方が検出され、異なるPOS_SHIFT値となった場合、当該結果を無視し、新規のFAS_FOUND信号およびPOS_SHIFT値を関連ブロックに提供せずに、サーチを継続する。
この例において、リセット後、POS_SHIFT=0をデフォルト値とする。
OOF=0からOOF=1への切り替えの場合、POS_SHIFTを0に設定し、新規のFAS_AまたはFAS_Bが発見されて新規のPOS_SHIFT値が決定されるまで、保持する。
FAS確認ブロック905は、受信されたデータと、入来データ接続314の位置K−1〜K−48上の訂正FASシーケンスとを比較する。加えて、FAS確認ブロック905は、フレーマー監視ブロック902(これは、次のFASシーケンスの予期される位置を規定する)から信号FASPOS信号935を受信する。フレームの中間部分のどこかでFASシーケンスを発見するだけでは不十分であり、FASシーケンスが有効とみなされるのは、後続フレームの開始部分のみにおいてである。FASPOS信号935は、FAS確認ブロック905に対する活性化信号とみなされ得、FASシーケンスが予期されないときにFAS確認ブロック905における電力節約のために用いられ得る。
誤りカウンタブロックに対する出力931は、2つの値FALSE_ONESおよびFALSE_ZEROSである。これらの値は、FASにおける偽1(予期される1の代わりに0が受信される)の数であり、偽0(予期される0の代わりに1が受信される)の各数であり、パルスFASCNT_UPDATEDにより、各フレーム後にカウンタが更新されたことを示す。
前記フレーマー監視ブロックに対する出力932はFAS_OKであり、良好なFASを示し、FASが非良好である場合、FAS_NOKを示す。状態1001において、FASの2個の誤りフリー部分FAS_AおよびFAS_Bが状態1002への移動のために必要となる。状態1002において、前記受信されたFASパターンは、良好である(OK)とみなされるものに対して、複数の受容可能な誤り933FASERR_OK_ALLOWを含み得る。FASERR_OK_ALLOWは、レジスタマップによって制御信号として提供される。
状態1003において、FASが非良好である(NOK)であるかを決定するために、前記受信されたパターンは、前記レジスタマップによって制御信号として提供された複数の受容可能な誤りFASERR_NOK_EXCEEDを越えなければならない。
フレーマー監視ブロック902は、OOFを宣言またはクリアするためのOOF状態マシン912と、インターフェース313上のフレーム位置情報を構成するフレーム同期制御信号を生成するためのフレームカウンタ911とを含む。フレームFLの長さ(2つのFAS間の距離)は、前記レジスタマップからの設定された信号FRM_LENGTHによって規定される。FRM_LENGTHは、Kによって除算されたビットにおけるフレーム長さである。FRM_LENGTHの典型的値は2040(dec)である。FRM_LENGTHは、128〜65535の範囲内であり得る。FAS_FOUND信号が受信されると、フレームカウンタ911は規定値FRCNT_SETへリセットされる。このFRCNT_SET値は、前記FASが発見された位置に依存する。リセットおよびFRCNT_SET信号が無い場合、フレームカウンタ911は連続モードで動作して、等距離フレームパルスを提供する。外部再同期信号934DINT_RESYNCHを介して、フレームサーチをマニュアル始動することができる。
誤りカウンタブロック904は、LOFを宣言またはクリアするためのLOF状態マシン921と、規定間隔においてFAS内に誤りを累積するためのカウンタ922とを含む。
誤りカウンタブロック904は、その情報をFAS確認ブロック905から受信し、時間間隔FASERR_TIME(最大1秒)の間、FALSE_ONESおよびFALSE_ZEROSを累積する。この時間間隔FASERR_TIMEは、前記レジスタマップによって提供され、静的なものとしてみなされる。各間隔の開始時において、前記カウンタは値ゼロから開始する。誤りカウンタブロック904は、累算器値FALSE_ONES_ACCUおよびFALSE_ZEROS_ACCUを提供する。これらの値は、累積間隔の終了時において真である新規累積値が利用可能となった度に得られる、外部レジスタマップへの最終間隔およびパルスACCU_UPDATEDの累積結果である。ACCU_UPDATEDは、レジスタマップ中のイベントビットとしてインプレメントされ、インタラプトを生成し得る。さらなる例示のため、累積間隔の間、最終間隔の結果が、レジスタFALSE_ONES_ACCUおよびFALSE_ZEROS_ACCUを介して提示される。LOF=1の状態である間、前記カウンタはゼロ入力となり(カウンタは保留にされる)、LOF=0である間、カウンタは通常は前記検出された誤りをカウントする。
これらのカウンタは20ビットのサイズを有し、過剰な誤りが受信された場合に、その最大値において飽和する。
図11は、OOF状態マシン912の動作を示す。
以下の外部パラメータが、前記状態マシンを制御する。
1. レジスタマップ静的によって提供される。
o FAS_CONFIRM:FAS_OKを受信する連続フレームの数
o FAS_LOOSE:OOF=1を宣言するためにFAS_NOKを受信する連続フレームの数
o FASERR_OK_ALLOW:FAS_OKを未だ宣言するためのFASにおける可能なビット誤りの数
o FASERR_NOK_EXCEED:FAS_NOKを宣言するために越えなければならないビット誤りの数
o DINT_RESYNCH:FASサーチのための再同期信号(ポジティブエッジの検出が必要)
2. FAS確認ブロック905およびFASサーチブロック901によって提供される。
o FAS_FOUND:初めて検出されたFAS
o FAS_OK:検出されたFASは正しい。
o FAS_NOK:検出されたFASは正しくない。
前記受信器のリセット後または再同期信号934の受信後、OOFが宣言され、その結果OOF状態マシンが状態1001に設定される。状態1003において不正確なFASがFAS_LOOSE連続フレームにわたって検出された場合、OOF状態マシン912も状態1001に設定される。最後に、単一の不正確なFASが検出された場合、OOF状態マシン912は状態1002から状態1001へと変わる。
FASが初めて検出された場合、OOF状態マシンは状態1001から状態1002へと変わる。状態1002に入ると、フレームカウンタ911はその初期値へとリセットされ、フレーム位置情報がシフトインターフェース310によってシフトブロック301に提供され、インターフェース313によって置換制御器307に提供される。FAS_CONFIRM連続フレームが正確なFAS(=FAS_OK)と共に受信された場合、OOF状態マシン912は状態1002から状態1003へと変わる。
図12は、LOF状態マシン921を示す。OOF条件が最小LOFDET_TIMEの間続く場合、LOFが宣言され、LOF状態マシンは状態1101に切り換わる。OOFが連続的にLOFDET_TIMEだけ不活性になるまで、積分タイマーはリセットされない。OOFが連続的にLOFCLEAR_TIMEだけ不活性になった場合、LOFはクリアされ、LOF状態マシン921は状態1102に切り替えられる。LOFDET_TIMEおよびLOFCLEAR_TIMEは、レジスタマップによって提供され、静的なものとしてみなされる。LOFDET_TIMEおよびLOFCLEAR_TIMEは、フレームの数として指定される。LOF状態は、レジスタマップに報告される。
誤り逆相関器25は、クロックおよびフル同期リセット信号を受信する。このリセットは、必要な状態を達成するために、組み合わせ論理において用いられる。内部状態マシン912および921ならびに信号をレジスタマップにリセットする必要がある。しかし、全ての保存要素をリセットするのも良い考えである。
デスクランブラーバイパスが活性化された場合(DINT_BYPASS=1)、デスクランブラー303はパワーセーフモードに構成される。これは、デスクランブラー303に対するクロックのディセーブリングにより、行われる。これに応じてVHDLコードを書き込んで、合成によってダイナミッククロックゲーティングをサポートする必要がある。
バイパスが活性になると(DINT_BYPASS=1)、レジスタマップに対する警告およびカウンタ値は「0」に設定される。
FASサーチブロック901は複雑なブロックであり、電力節約が必要である。OOF=0である場合、OOFが1に設定されるまで、前記サーチ論理をディセーブルにすることができる。これに応じてVHDLコードを書き込んで、OOF状態の制御下での合成により、ダイナミッククロックゲーティングをサポートする必要がある。
sのサイズに応じて、他の実施形態において、以下のインプレメンテーション詳細を導出することができる。
表3:Benesネットワークのためのインプレメンテーション詳細

並列パラメータKがNolnpと等しくなるように選択される。
5ビットバーストPerm5bitのための置換数を以下のように計算する。
Perm5bit=NoInp!−(NoInp−5)! (8)
s=3の場合、1つのG.709フレーム内の置換の反復となる(16320は6720よりも大きい)ことが容易に分かる。表3の他の組み合わせは全て、置換が1つのフレーム内において一意でなければならないという要求を満たすことができる。
ここで遅延デインタリーバーのための誤りの分配について、入来データストリーム中のビットX、X、...、XR−1を有する長さRの誤りバーストが考えられ得る。同期したデインタリーバー305を通過した後にビットを分配させる方法についての理解が所望される。遅延デインタリーブ後のXとXr+1との間の最小距離はK−1によって付与される。
デインタリーバー305の構造は、誤りバーストR<=Kを常に個々のビットに分離させる。誤りバーストR>Kの結果、デインタリーブ後に隣接ビットXおよびXr+K+1が得られる。
例えば、R=K+7である場合、7個の隣接するビット対がXK+7およびX、XK+6およびXといった具合に、XK+1およびXまで続く。
Benesネットワーク601が透明モードになると、以下の所与のパラメータセットが達成される。
表4:モード依存の誤り分配
当業者にとって、本記載を鑑みれば、本発明のさらなる修正および変更が明らかである。よって、本記載はひとえに例示目的のためのものとして解釈されるべきであり、本発明の一般的実施方法を当業者に教示することを目的としている。本明細書中図示および記載された本発明の形態は、現時点において好適な実施形態であることが理解されるべきである。
1 光学データ送信システム
5 光ファイバ
11 ペイロードシンボルストリーム
12 前方誤り訂正(FEC)回路
13 フレーム化シンボルストリーム
14 フレーム位置情報
15 送信器並べ換えブロック
16 シンボルストリーム
19 光学送信器
21 ペイロードシンボルストリーム
22 前方誤り訂正回路
23 フレーム化シンボルストリーム
25 誤り逆相関器
26 受信された並べ換えられたシンボルストリーム
27 等化器
28 疑似アナログ出力
29 光学受信器
203 スクランブラー
204 データ接続
205 インタリーバー
207 置換制御器
208 デジタル信号プロセッサ
209 インターフェース
211 接続
300、302、304、314 データ接続
301 シフトブロック
303 デスクランブラー
305 デインタリーバー
306 フレーマー
307 置換制御器
308 DSP
309 双方向インターフェース
310 シフトインターフェース
311 接続
312 OOFライン
313 インターフェース
401 選択接続
402 遅延
403 バレルシフタ
501 リンクパターン
601 Benesネットワーク
602 Benesネットワーク
302、304 データ接続
701 アドレス制御器
702、703、704、705、706、707 RAM
708 マルチプレクサ
710 アドレスインターフェース
721 PRBS回路
740 修正回路
741 クロック線
742 線
743 周波数分割器
751 ROM
752 線形シフトレジスタ
753 XORゲート
754 バッファ
721、722、...736 PRBS回路
800、860、861、862、863 シフトレジスタ
901 FASサーチブロック
902 フレーマー監視ブロック
903 警告生成ブロック
904 誤りカウンタ
905 FAS確認ブロック
906 遅延
911 フレームカウンタ
912 OOF状態マシン
921 LOF状態マシン
922 カウンタ
931、932 出力
933 可能な誤り
934 再同期信号
935 FASPOS信号
941 FAS_Aサーチブロック
942 FAS_Bサーチブロック
1001、1002、1003、1101、1102 状態

Claims (24)

  1. 受信器回路であって、
    入力および出力を含む等化器(27)であって、前記等化器(27)の前記入力はシンボルストリーム(28)を受信し、前記等化器(27)の前記出力はシンボルストリーム(26)を出力する、等化器(27)、
    を含み、
    入力および出力を含む誤り逆相関器(25)であって、前記誤り逆相関器(25)の前記入力は前記等化器(27)の前記出力に接続され、前記誤り逆相関器(25)は、前記誤り逆相関器(25)の前記入力において受信された前記シンボルストリーム(26)内の第1の数のシンボルのうち少なくとも半分の位置を変更する(501;601、602)ように構成され、これにより、前記誤り逆相関器(25)の前記出力において、交換されたシンボルのシンボルストリーム(23)が生成される、
    回路。
  2. 前記等化器は最尤系列推定器(27)である、請求項1に記載の回路。
  3. 前記誤り逆相関器(25)の前記入力(300、302)は、デジタルシンボルの並列ストリームを受信するように構成され、前記並列ストリーム(302)は、第2の数のシンボル幅であり、
    前記誤り逆相関器(25)は、前記誤り逆相関器(25)の前記入力(300、302)上に並列に設けられた前記第2の数のデジタルシンボルのうちの少なくとも半分を交換するネットワーク(601;602)をさらに含み、
    前記誤り逆相関器(25)の前記出力(304、314)は、前記第2の数の交換されたデジタルシンボルを出力する、
    請求項1または2に記載の回路。
  4. インタリーブ回路またはデインタリーブ回路であって、
    第2の数のデジタルシンボルの並列ストリームを受信する入力(13、204;300、302)であって、前記並列ストリーム(302)は第2の数のシンボル幅である、入力(13、204;300、302)と、
    前記入力(13、204;300、302)上に並列に設けられた前記第2の数のデジタルシンボルのうちの少なくとも半分を交換するネットワーク(601;602)と、
    前記第2の数の交換されたデジタルシンボルを出力する出力(16;304、314)と、
    を含む回路。
  5. 置換制御器(307)は前記ネットワーク(601;602)に電気的に接続され、前記置換制御器(307)は、リンクパターン(501)を前記ネットワーク(601;602)に提供するように設計され、各リンクパターン(501)は、前記誤り逆相関器(25)の前記入力(300、302)上に並列に設けられた前記第2の数のデジタルシンボルの交換を規定し、前記置換制御器(307)は、前記ネットワーク(601;602)に提供された前記リンクパターン(501)を時期に応じて変更するように設計される、請求項3または4に記載の回路。
  6. 置換制御器(307)は、複数のリンクパターン(501)を保存するメモリ(702、703、704、705、706、707)を含み、前記置換制御器(307)は、前記リンクパターン(501)のうちの1つを選択するための、前記メモリ(702、703、704、705、706、707)に電気的に接続されたアドレス制御器(701)をさらに含み、前記メモリ(702、703、704、705、706、707)は、前記選択されたリンクパターンを前記ネットワーク(602)に出力するために電気接続(311)により、前記ネットワーク(601、602)に接続される、請求項5に記載の回路。
  7. 置換制御器(307)は線形シフトレジスタ(752)を含み、前記シフトレジスタの少なくとも2つの段階がタップされ、前記タップされたビットを2を法として加算しかつ前記線形シフトレジスタに対する入力を計算するように、XOR回路(753)に接続される、請求項5に記載の回路。
  8. 前記ネットワークはハーフBenesネットワーク(602)である、請求項3〜7のいずれかに記載の回路。
  9. デインタリーバー(305)をさらに含み、前記デインタリーバー(305)は第3の数のシフトレジスタ(800、860、861、862、863)を含み、前記第3の数は前記第2の数から1を減算した値に等しく、各シフトレジスタは前記クロックと共に動作され、前記クロックも、前記入力(300、302)および出力(304、314)において前記並列ストリーム(26)をシフトさせ、前記入力(300、302)は前記第2の数の線を含み、前記第2の数の線は、0から前記第3の数から1を減算した値までの数であり、各線は、前記クロックの1クロックサイクルの間に1つのシンボルを入力するためのものであり、前記n番目の線は第4の数の遅延を含み、これにより、前記n番目の線上の前記シンボルを前記第4の数のクロックサイクルの整数の倍数だけ遅延させ、前記整数は1よりも大きいかまたは1に等しく、前記第4の数は、前記第3の数からnを減算した値から1を減算した値に等しい、請求項3〜8のいずれかに記載の回路。
  10. フレーマー(306)をさらに含み、前記フレーマー(306)はフレームアラインメント信号を検出し、前記ネットワーク(601、602)を前記フレームアラインメント信号と同期させるためにフレーム位置情報(313)を生成する、請求項3〜9のいずれかに記載の回路。
  11. フレーマー回路であって、
    2回のサーチを行うように構成されたFASサーチブロック(901)であって、第1のサーチ(941)は、フレーミングビットのシーケンスの第1の部分に対して行われ、第2のサーチ(942)は、フレーミングビットの前記シーケンスの第2の部分に対して行われ、前記第1の部分および第2の部分は共に、フレーミングビットの前記シーケンスを形成する、FASサーチブロック(901)、
    を含む、回路。
  12. 請求項5または請求項5を参照する請求項6〜10のいずれかに記載の回路であって、前記回路はフレーマー(306)をさらに含み、
    フレーマー(306)は、
    FAS確認ブロック(905)であって、前記FAS確認ブロック(905)の入力は、フレームアラインメント信号が予期される位置において発見されるか否かについて確認するために、前記出力(304)に電気的に接続される(314)FAS確認ブロック(905)と、
    前記最近検出されたフレームアラインメント信号以降の前記クロックサイクルをカウントして、フレーム位置情報(313)を生成するフレームカウンタ(911)であって、前記フレームカウンタ(911)は、前記FAS確認ブロック(905)および前記置換制御器(307)に電気的に接続され(932)、その結果、前記リンクパターン(501)のうちの1つが前記フレーム位置情報(313)に基づいて提供される、フレームカウンタ(911)と、
    請求項11に記載されるFASサーチブロック(901)と、
    を含む、
    回路。
  13. 前記回路は第2の数のデジタルシンボルの並列の並べ換えられたストリーム(26、300)を受信するシフトブロック(301)をさらに含み、前記シフトブロックは遅延(402)およびシフタ(403)を含み、
    前記遅延(402)は、前記並列の並べ換えられたストリーム(26、300)の前記先行するシンボルを出力する前記並列の並べ換えられたストリーム(26、300)を受信し、
    前記シフタ(403)は、前記並列の並べ換えられたストリーム(26、300)の現在のシンボルおよび前記並列の並べ換えられたストリーム(26、300)の前記先行するシンボルを受信し、前記シフタの出力は、前記第2の数のシンボルを並列に出力するように、前記入力(302)に電気的に接続され、前記フレームアラインメント信号が前記第2の数の出力シンボル中に含まれる場合、前記第2の数のシンボルは前記最上位置上のフレームアライメント信号を含み、
    前記回路はフレーム監視ブロック(902)も含み、前記フレーム監視ブロック(902)は、前記フレームアライメント信号を前記最上位置に配置するためのシフト情報を提供するように、前記シフタ(403)に電気的に接続される(310)、請求項3〜12のいずれかに記載の回路。
  14. 送信器回路であって、
    ペイロードシンボルストリーム(11)を入力するための入力を含むFEC回路(12)であって、前記ペイロードシンボルストリーム(11)はペイロードシンボルを含み、前記FEC回路(12)は出力を有し、前記FEC回路(12)は、FECコードを前記ペイロードシンボルに適用することにより、コード化されたシンボルを計算するように設計される、FEC回路(12)と、
    入力および出力を有する並べ換えブロック(15)であって、前記並べ換えブロック(15)は、前記入力によって入力された前記シンボルの位置を変えることで、並べ換えられたシンボルストリーム(16)を得るように設計され、前記並べ換えブロック(15)は、前記並べ換えられたシンボルストリーム(16)を前記並べ換えブロック(15)の前記出力において出力するようにさらに設計される、並べ換えブロック(15)と、
    を含み、
    前記FEC回路(12)は、フレーミングシンボルおよびコード化されたシンボルを含むフレーム化シンボルストリームを出力するようにさらに設計され、
    前記並べ換えブロック(15)の前記入力は、前記FEC回路(12)の前記出力に接続される、
    回路。
  15. 前記並べ換えブロック(15)は、請求項4または請求項4を参照する請求項5〜8のいずれかに記載の回路をさらに含む、請求項13に記載の送信器回路。
  16. 受信器回路であって、
    入力および出力を有する誤り逆相関器(25)であって、前記入力は、受信された並べ換えられたシンボルストリーム(26)を入力するためのものであり、前記誤り逆相関器(25)は、前記受信された並べ換えられたシンボルストリーム(26)内の前記シンボルの位置を変更するように設計される、誤り逆相関器(25)と、
    コード化されたシンボルを含むシンボルストリーム(23)を入力するための入力を有するFEC回路(22)であって、前記FEC回路(22)は、ペイロードシンボルストリームを出力するための出力を有し、前記FEC回路(22)は、コード化されたシンボルからの前記ペイロードシンボルを受信するように設計される、FEC回路(22)と、
    を含み、
    前記誤り逆相関器(25)は、フレーミングシンボルおよび前記コード化されたシンボルを含むフレーム化シンボルストリーム(23)を出力し、
    前記FEC回路(22)の前記入力は、前記誤り逆相関器(25)の前記出力に電気的に接続される、
    回路。
  17. 請求項1〜12に記載の回路のうち1つ以上をさらに含む、請求項16に記載の受信器。
  18. 回路のための方法であって、
    シンボル(28)のストリームを等化(27)して、等化されたシンボルストリーム(26)を得る工程、
    を含み、
    前記工程において、前記等化されたシンボルストリーム(26)内の第1の数のシンボルのうち少なくとも半分の位置を変更(501;601、602)して、交換されたシンボルのシンボルストリーム(23)を生成する、
    方法。
  19. 方法であって、
    デジタルデータ(13;28)のストリーム内の第2の数のシンボル(204;302)を選択して、選択されたシンボルを得る工程、
    を含み、
    前記工程において、前記選択されたシンボルの前記第2の数のシンボルのうちの少なくとも半分の位置と、前記選択されたシンボルからの他のシンボルの位置とを交換(501;601、602)し、前記選択されたシンボルのうち交換されていないシンボルは、自身の位置のままである、
    方法。
  20. デジタルデータ(26)のストリームのシンボルをシンボル(304)のブロックにグループ分けする工程であって、シンボルの各ブロックは第3の数のシンボルを含む、工程と、
    各ブロック内のn番目のシンボルを第4の数のブロックだけ遅延(800、860、861、862、863)させる工程であって、前記第4の数は第5の数の整数の倍数に等しく、前記整数は、1よりも大きいかまたは1に等しく、前記第5の数は、前記第3の数からnを減算した値から1を減算した値に等しく、nは、0から前記第3の数から1を減算した値までの範囲である、工程と、
    をさらに含む、請求項19に記載の方法。
  21. 前記交換工程における固定リンクパターン(501)を用いることにより、前記選択および前記交換(601、602)を第6の数の回数だけ繰り返す工程と、
    前記選択および前記交換(501;601、602)がさらに第6の数の回数だけ行われた後、異なるリンクパターン(501)に切り替える(307)工程と、
    を含む、請求項19または20に記載の方法。
  22. 送信すべきシンボルストリームを生成する方法であって、
    フレーミングシンボルおよびコード化されたシンボルを含むフレーム化シンボルストリームを入手する(12)工程であって、前記入手工程は、入力ペイロードシンボルストリームのペイロードシンボルにFECコードを適用することにより、前記コード化されたシンボルを計算する工程を含む工程と、
    シンボルの位置を変更する(15)ことで、並べ換えられたシンボルストリーム(16)を入手する工程と、
    を含み、
    前記フレーム化シンボルストリーム(13)内のシンボルの位置は、前記並べ換えられたシンボルストリーム(16)を入手するように変更される、
    方法。
  23. 受信された並べ換えられたシンボルストリーム(26)からのペイロードシンボルストリーム(21)を受信する方法であって、
    前記受信された並べ換えられたシンボルストリーム(26)内の前記シンボルの位置を変更する工程と、
    コード化されたシンボルからのペイロードシンボル(21)を回復させる(22)工程と、
    を含み、
    前記変更の結果は、フレーミングシンボルおよび前記コード化されたシンボルを含むフレーム化シンボルストリーム(23)である、
    方法。
  24. フレーミングビットのシーケンスを検出する方法であって、
    フレーミングビットの前記シーケンスの第1の部分に対して第1のサーチ(941)を行う工程、
    を含み、
    第2のサーチ(942)はフレーミングビットの前記シーケンスの第2の部分に対するものであり、前記第1の部分および第2の部分とは、共にフレーミングビットの前記シーケンスを形成する、
    方法。
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