JP2014509796A - スクランブリングシード情報を通信するための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
スクランブリングシード情報を通信する方法(300)が、プロセッサを用いて送信されるべき生データを得ること(301)、及びスクランブルされたデータをスクランブリングシードに従って生データから生成すること(302)を含む。スクランブルされたデータパケット構造が、プリアンブル部、同期部、及びヘッダー部をスクランブルされたデータに組み合わせることにより構成され(303)、ヘッダー部は、複数のビット(M)を含むスクランブラフィールド値を含む。スクランブルされたデータパケット構造がレシーバに送信される(304)。レシーバは、スクランブラフィールド値を含むヘッダー部を受け取る(305)。レシーバは、スクランブラフィールド値をスクランブリングシードにマッピングし(306)、スクランブリングシードを用いてスクランブルされたデータをデコードする(307)。
Description
開示される実施例は概してデータスクランブリングを用いる通信の分野に関する。
多くのコンピュータシステム又は電子的インタフェースは、データ及び電力供給を含む、種々のタイプの機能を統合する。例えば、或るインタフェースが、コンピュータデバイスと、関連する外部周辺機器との間の信号送信及び電力供給のためのポートを提供することができる。
USB(universal serial bus)2.0及びUSB3.0のための既存のソリューションは、USBデバイス及びホストへの及びそれらからの、電力供給を提供する。USB(universal serial bus)に関する詳細は、2000年4月27日に公開されたUSB規格改訂2.0、タイトル「Universal
Serial Bus Specification」、及び2008年4月4日に公開されたUSB3.0規格改訂0.85、タイトル「Universal
Serial Bus 3.0 Specification」に記載されており、各々の内容が全般的に参照としてここに組み込まれている。例えば、USB3.0規格は、4.5Wの最大電力供給を定義する(USB3.0は、5Vで最大6個の150mA負荷をサポートする)。
USBSpecification Revision 2.0 published Apr. 27, 2000 entitled "UniversalSerial Bus Specification" USB3.0 Specification Revision 0.85 published Apr. 4, 2008 entitled "UniversalSerial Bus 3.0 Specification"
Serial Bus Specification」、及び2008年4月4日に公開されたUSB3.0規格改訂0.85、タイトル「Universal
Serial Bus 3.0 Specification」に記載されており、各々の内容が全般的に参照としてここに組み込まれている。例えば、USB3.0規格は、4.5Wの最大電力供給を定義する(USB3.0は、5Vで最大6個の150mA負荷をサポートする)。
USBSpecification Revision 2.0 published Apr. 27, 2000 entitled "UniversalSerial Bus Specification" USB3.0 Specification Revision 0.85 published Apr. 4, 2008 entitled "UniversalSerial Bus 3.0 Specification"
ワイヤレス通信を含む、USB電力供給通信及び他の通信において、データパターンにおけるDCオフセットを低減するため、送信されたデータをホワイトニングすることにより(即ち、送信されたデータが一層ランダムに現れるようにするため)送信されたデータに現れる0又は1の長いストリングを有する可能性を低減するために、スクランブラが用いられ得る。スクランブラは、スクランブルされたデータを生成するように、当業界で「スクランブリングシード」と称されるものに基づいてスクランブルコードパターンを生成し得る。レシーバはデスクランブルデバイスを含み、デスクランブルデバイスは、提供されると、スクランブルされたデータとしてトランスミッタにより送信される生データを正確に回復するため、トランスミッタにより用いられる特定のスクランブリングシードを、トランスミッタのスクランブラ内のシードをデスクランブラ内のシードと同期化させ得る。
図1は、ワイヤレス通信、USB電力供給、又は電力線通信を含む通信のために用いることができる既知のスクランブラ100のための構造を示す。示されるスクランブラ100は、集積回路(IC)として具体化され得、ICは、複数の遅延要素を有する線形フィードバックシフトレジスタを含み、8ビットシフトレジスタが示されている。sync_nとして図1に示す同期ワード自体は、用いられているスクランブルシーケンスを示すために用いられ、これは、送信されたデータをスクランブルし、ランダム化して、スクランブルされたデータを生成する。
しかし、スクランブラ100のこれらの動作にもかかわらず、或る入力シーケンス(即ち、データパケット)は、所与のスクランブルシーケンスと組み合わさるとき、データパターンに大きなDCオフセットを導入することによりレシーバのトラッキングループを発し(throw off)得る送信されたスクランブルされたデータ内に幾つかの連続的0(のストリング)又は連続的1パターンを生成する可能性がある。大きなDCオフセットは、スクランブルされたデータパケットをレシーバが受け取るとき誤差の尤度を増大させ得る。
USB電力供給のためのこのDCオフセット問題に対処するための一つの既知の方法が、USB電力供給規格USB PD V0.3c(後述では、「USB PD0.3」)に開示されている。USB PD0.3は、各々異なるスクランブラシードに関連付けられる4つの異なるスクランブルパターンを用いるスクランブリング(後述では、「USB0.3スクランブラソリューション」)を開示する。これらのスクランブルパターンは、各々異なる同期ワード(例えば、図1に示すように各々8ビット同期ワードであるものなど)を含むシードにより生成され、これらは、レシーバに送信されたパケットの同期部にある。
USB powerdelivery specification USB PD V0.3c
USB powerdelivery specification USB PD V0.3c
また、上述のように、ワイヤレス通信において、図1に示すスクランブラ100などのスクランブラは、送信されたデータに現れる0又は1の長いストリングを有する可能性を低減するためにも用いられる。例えば、比較的短い距離で情報を搬送するためにワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)が用いられる。ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)とは異なり、WPANは、必要とするインフラストラクチャーが少ししか又は全くなく、WPANは、小型で、電力効率が良く、廉価なソリューションを、デバイスの広い範囲に対して実装させることが可能である。スマートユーティリティネットワーク(「SUN」)は、ユーティリティメーター情報が1つのユーティリティメーターから別のメーターへ送られる、メッシュネットワークにおける場合などの短い範囲、又は、ユーティリティメーター情報がポールトップ収集地点に送られる、スタートポロジーにおける場合などの一層長い範囲、のいずれでも動作し得る。用語WPAN及びSUNは本明細書において相互交換可能に用いられる。
開示される実施例は、概して通信に向けられており、更に具体的には、トランスミッタからレシーバにスクランブリングシード情報を通信する方法に向けられており、このような方法を実行するためのトランスミッタ及びレシーバは、1つ又は複数の集積回路(IC)ベースの構成要素を含み得る。上述のようにデータをスクランブルするために用いられるスクランブルシーケンスを示すために同期ワード自体を用いる代わりに、ヘッダーにおける固定数のビット「M」が代わりに、送信されたパケットにおいて用いられるスクランブリングシードを示すために割り当てられる。
一実施例において、送信されるべき生データがプロセッサを用いて得られ、スクランブルされたデータが、スクランブリングシードに従って生データから生成される。スクランブルされたデータパケット構造が、プリアンブル部、同期部、及びヘッダー部をスクランブルされたデータに組み合わせることにより構成され、ヘッダー部は、複数のビット(M)を含むスクランブラフィールド値を含む。スクランブルされたデータパケット構造はその後、トランスミッタによりレシーバに送信される。
例示の実施例を添付の図面を参照して説明する。
開示される実施例は、上述のように同期ワードを送信することを含む、複数のスクランブルパターンをレシーバに通信するための既知の方法は、幾つかの問題を有することを認識している。例えば、レシーバは、送信され得る4つの異なる同期ワードの各々に対して相関するために、4つの相関器(及び、その結果、付加的なハードウェア及び/又は付加的なソフトウェア)を用いなければならない。これによりレシーバの複雑性が増大される。また、用いることが可能な候補となる異なるスクランブルパターンの数は、レシーバ複雑性を更に増大させないために、概して4つに限定される。
開示される実施例は、ホワイトニング性能の損失なしに、複数のスクランブリングシードをレシーバに通信するために、USB PD0.3スクランブラソリューションと較べて比較的単純なソリューションを提供する。上記で開示されるように、スクランブルを用いる理由は、スペクトルにスペクトル線を導入し得るレシーバトラッキングアルゴリズムを発し得る、受信したデータ部におけるDCパターンを避けることである。開示される実施例は、USB PD0.3におけるものなど、USB電力供給データパケットにおけるヘッダー、及びワイヤレス通信及び電力線通信を含む他の通信のためのデータパケットは、長さが比較的短いため、例えば、USB PD0.3では16ビットに過ぎないため、バイナリスクランブラフィールド値を設定する固定数の付加的なビット「M」が、そのパケットにおけるスクランブリングシードを特定するためヘッダーに付加され得ることを認識している。付加されたスクランブラフィールド値以外は、開示されるヘッダーは、それらがアドレシング及びその意図される宛先に達するためにパケットに必要とされる他のデータを含み続けるように、他の点では不変である。開示されるスクランブラフィールド値は、ヘッダーの最初又は終わりなど、ヘッダーの任意の部分に付加され得る。
スクランブラフィールド値のスクランブリングシードへのマッピングは、受信デバイスのメモリにストアされ得るか、又はそこにハードコーディングされ得る。スクランブリングシードは、他の方式でスクランブラフィールドビットにマッピングされてもよいことが当業者であれば分かるだろう。
開示されるパケット配置において、ヘッダーにおける固定数のビット「M」が、そのパケットにおいて用いられるスクランブリングシードを示すために割り当てられる。Mビットをヘッダーに付加することにより、16ビットヘッダーの全ヘッダーサイズは、16+Mビットとなる。USB PD0.3において用いられるように4つの異なるスクランブリングシードの場合、M=2である。下記表1は、M=2の場合の8ビットスクランブリングシードの例を示し、ここで、2スクランブラフィールドビットはパケットのヘッダー内にある。
ヘッダーにおいてビットを付加することによりスクランブラのためのスクランブリングシードを示す付加的な複雑性は、それが最小オーバーヘッド及び最小デコード負荷を付加するため、重大ではないため、ヘッダーにおけるスクランブラフィールドは、異なるスクランブルコードパターンが用いられ得るように2ビットより多ビットを含み得る。例えば、M=4の場合、16個の異なるスクランブルコードパターンが用いられ得る。
レシーバの関連から、受信アルゴリズムは、パケットのプリアンブル及び同期ワードを受け取ること、及びそれらから周波数オフセット及びタイミングオフセットを推定することを含み得る。レシーバはその後、ヘッダー受信の準備のため、周波数オフセット及びタイミングオフセットのトラッキングをオフにすることができる。開示されるスクランブラフィールド値を含むヘッダー部がその後受信される。パケットのデータ部がその後受信され、例えば、スクランブラフィールド値(例えば、01)を、レシーバのメモリにストアされたその対応するスクランブリングシード(例えば、10111011)にマッピングすることなどにより、ヘッダーにおけるスクランブラフィールドコードから判定されたスクランブリングシードを用いてデータがデコードされる。
ヘッダー及びデータ部がフォワード誤り補正(FEC)でエンコードされる実施例において、データ及びヘッダー部に対して単一の巡回冗長検査(CRC)を用いることができる。ヘッダー部の忠実性を更に増大させるため、8ビットなどの長さのCRCを、データのデコードの開始前のダブルチェックとしてヘッダー部に対して用いることもできる。
図3は、例示の一実施例に従った、スクランブリングシード情報を通信する例示の方法300における工程を示すフローチャートである。ステップ301が、プロセッサを用いて送信されるべき生データを得ることを含む。プロセッサは、デジタル信号プロセッサ(DSP)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、特定用途向け集積回路(ASIC)、又は他の適切な処理配置を含み得る。ステップ302が、スクランブリングシードに従って生データから、スクランブルされたデータを生成することを含む。
ステップ303において、プリアンブル部、同期部、及びヘッダー部をスクランブルされたデータに組み合わせることにより、スクランブルされたデータパケット構造が構成され、ここで、ヘッダー部は、複数のビット(M)を含むスクランブラフィールド値を含む。ステップ304が、スクランブルされたデータパケット構造をレシーバに送信することを含む。スクランブルされたデータパケットは、有線媒体(例えば、USBケーブル、又は電力線)、又はワイヤレス媒体を介して送信され得る。
ステップ305が、スクランブラフィールド値を含むヘッダー部をレシーバが受け取ることを含む。ステップ306において、レシーバは、スクランブラフィールド値をスクランブリングシードにマッピングする。上記で開示されるように、スクランブラフィールド値のスクランブリングシードへのマッピングは、受信デバイスのメモリにストアされた又はそこにハードコーディングされた表によりイネーブルされ得る。ステップ307が、レシーバが、スクランブリングシードを用いてスクランブルされたデータをデコードすることを含む。
図4は、例示の一実施例に従って、USB電力供給又は電力線通信を実行する一対のUSBデバイス410及び420を示す。以下に説明するように、USBデバイス410は、ケーブル470として示されるUSB準拠ネットワークを介して、受信デバイスとして機能するUSBデバイス420にデータを送信することにより、トランスミッタとして機能する。
USBデバイス410は、IC430及び電気的物理的ユニット434を含んで示されている。IC430は、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)などのプロセッサ431、シフトレジスタ435を含むスクランブラ432、及びエンコーダ433を含む半導体表面を有する基板405を含む。ただし、上述のように、プロセッサ431は、FPGA、ASIC、又はデータ処理を提供する他の適切な配置で置き換えることができる。
プロセッサ431は、関連する、トランジスタを含まない(non-transitory)機械読み取り可能なストレージを含み、このストレージは、スクランブリングシードに従って生データからスクランブルされたデータを生成するようにスクランブラ432をプログラムするコンピュータ実行可能命令をストアするメモリ431aとして示される。シフトレジスタ435は、線形フィードバックシフトレジスタを含み得る。エンコーダ433の出力は、示される電気的物理的ユニット434に結合される。
スクランブラ432は、シフトレジスタ435によって提供されるシードに従ってスクランブルされたデータを生成するように、送信されるべきデータをスクランブルする。次に、エンコーダ433は、スクランブルされたデータをエンコードして、エンコードされたデータを生成し、その後、エンコードされたデータを電気的物理的ユニット434に送信する。エンコーダ433は、適切なエンコード手法を用いて、スクランブルされたデータをエンコードする。エンコードされたデータは、10又は12ビット長さを有するなどの、シンボルであり得る。次に、電気的物理的ユニット434は、エンコードされたデータをパラレル−シリアル形式から変換し、その後、エンコードされたデータを、ケーブル470を介してUSBデバイス420に送信する。電気的物理的ユニット434は、USB規格に準拠する差動信号を受信及び送信する、入力/出力インタフェースユニットである。
USBデバイス420は、IC450及び電気的物理的ユニット424を含んで示されている。IC450は、プロセッサ421、レジスタ425を含むデスクランブラ422、デコーダ423、及びクロック差補償ユニット426を含む半導体表面を有する基板455を含む。プロセッサ421は、関連する、トランジスタを含まない機械読み取り可能なストレージを含み、このストレージは、USBデバイス410から受信したスクランブリングシードに従って受信したスクランブルされたデータをデスクランブルするようにデスクランブラ422をプログラムするコンピュータ実行可能命令をストアするメモリ421aとして示される。クロック差補償ユニット426は、電気的物理的ユニット424に結合される。
USBデバイス420によりUSBデバイス410から一連のビットデータ(パケット)が受信されるとき、電気的物理的ユニット424は、受信したビットデータをシリアル−パラレル形式から変換して、複数の入力データを含むシンボルストリングを生成する。ここで、各入力データはビット長さを有するシンボルである。次に、クロック差補償ユニット426は、USBデバイス420の第1のクロックとUSBデバイス410の第2のクロックとの間のクロック差に従って、補償手順が実行される必要があるか否かを判定して、USBデバイス410の送信されたデータレート及びUSBデバイス420の受信したデータレートを同期化するようにする。第1及び第2のクロック間のクロック差が小さいとき、クロック差補償ユニット426は、補償手順を実行することなく入力データをデコーダ423に直接渡す。デコーダ423はその後、データを生成するためデコード手法を用いてデータをデコードする。
USBデバイス420のデコードされたデータは、USBデバイス410及び420間のデータ通信が正しいとき、USBデバイス410のデータと全く同じである。次に、デスクランブラ422は、データを生成し、プロセッサ421の後続のアプリケーションのためデータをプロセッサ421に送信するためにシフトレジスタ425を用いて、受信したパケットのヘッダーにおけるスクランブラフィールド値をマッピングすることにより取り出されたシードに従って、デコードされたデータをデスクランブルする。
図5は、例示の一実施例に従って、ワイヤレスネットワークを介してワイヤレス通信を実行する一対のワイヤレスデバイス510及び520を図示する。ワイヤレスデバイス510は、受信デバイスとして機能するワイヤレスデバイス520に空中を介してデータを送信することにより、トランスミッタとして機能する。
図示していないが、ワイヤレスデバイス510及び520の各々は、開示されるトランスミッタ回路要素、及び開示されるアルゴリズム及びレシーバ回路要素、及び開示されるアルゴリズムを含み得る。一実施例において、ワイヤレスデバイス510及び520は、ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)を介して通信することができる。ワイヤレスデバイス510及び520は各々、スマートホン、タブレット、ノートブック又はラップトップコンピュータを含み得る。
ワイヤレスデバイス510は、USBデバイス410が含むようなIC430を含み、エンコーダ433の出力とアンテナ515との間に結合されるトランシーバ511を更に含む。ワイヤレスデバイス520は、USBデバイス410が含むようなIC450を含み、クロック差補償ユニット426とアンテナ525との間に結合されるトランシーバ521を更に含む。
当業者であれば、本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に変形が成され得ること、及び多くの他の実施例が可能であることが分かるであろう。
Claims (18)
- スクランブリングシード情報を通信する方法であって、
プロセッサを用いて送信されるべき生データを得ること、
スクランブリングシードに従って前記生データからスクランブルされたデータを生成すること、
プリアンブル部、同期部、及びヘッダー部を前記スクランブルされたデータに組み合わせることによりスクランブルされたデータパケット構造を構築することであって、前記ヘッダー部が、複数のビット(M)を含むスクランブラフィールド値を含むこと、及び
前記スクランブルされたデータパケット構造をレシーバに送信すること、
を含む、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記レシーバが、
前記スクランブラフィールド値を含む前記ヘッダー部を受け取ること、
前記スクランブラフィールド値をスクランブリングシードにマッピングすること、及び
前記スクランブリングシードを用いて前記スクランブルされたデータをデスクランブルすること、
を更に含む、方法。 - 請求項2に記載の方法であって、前記マッピングすることが、前記スクランブラフィールド値を前記スクランブリングシードに関連付ける前記レシーバのメモリにストアされた表を読むことを含む、方法。
- 請求項2に記載の方法であって、前記ヘッダー部及び前記スクランブルされたデータが、フォワード誤り補正(FEC)でエンコードされ、前記スクランブルされたデータ及び前記ヘッダー部に対して前記レシーバにより単一の巡回冗長検査(CRC)が用いられる、方法。
- 請求項2に記載の方法であって、前記レシーバが、デコードする前に、
前記プリアンブル部及び前記同期部を受け取ること、及び
前記プリアンブル部及び前記同期部から周波数オフセット及びタイミングオフセットを推定すること、
を更に含む、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記通信することが、USB(universal serial bus)電力供給を含み、USB準拠ネットワークにより前記USB電力供給通信のための接続が提供される、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記通信することがワイヤレス通信を含む、方法。
- トランスミッタであって、
プロセッサ、
前記プロセッサに結合され、レジスタを含むスクランブラ、
を含み、
前記プロセッサが、パケットで送信されるべき生データを生成し、前記生データを前記スクランブラに結合し、
前記プロセッサが、前記スクランブラにスクランブリングシードに従ってスクランブルされたデータを前記生データから生成させ、
前記プロセッサが、複数のビット(M)を含むスクランブラフィールド値を含む前記パケットに対してヘッダー部を生成するようにプログラムされ、更に
エンコードされスクランブルされたデータを生成するように前記スクランブルされたデータをエンコードするためのエンコーダ、
を含む、トランスミッタ。 - 請求項8に記載のトランスミッタであって、前記プロセッサがデジタルシグナルプロセッサ(DSP)を含む、トランスミッタ。
- 請求項8に記載のトランスミッタであって、
スクランブルされたデータパケット構造を構築するためプリアンブル及び同期を前記エンコードされスクランブルされたデータ及び前記ヘッダーに付加するために構成され、更に、前記スクランブルされたデータパケット構造を有線媒体を介してレシーバに送信するために構成される、電気的物理的ユニット、
を更に含む、トランスミッタ。 - 請求項8に記載のトランスミッタであって、前記プロセッサが、前記プリアンブル及び前記同期を前記エンコードされスクランブルされたデータ及び前記ヘッダーに付加してスクランブルされたデータパケット構造を構築し、前記スクランブルされたデータパケット構造をワイヤレスにレシーバに送信するためアンテナに結合されるトランシーバを更に含む、トランスミッタ。
- 請求項8に記載のトランスミッタであって、
前記トランスミッタが、半導体表面を有する基板を含む集積回路(IC)を含み、
前記プロセッサ、前記スクランブラ、及び前記エンコーダが、前記半導体表面内に及び上に形成される、
トランスミッタ。 - レシーバであって、
プリアンブル部、同期部、ヘッダー部、及びスクランブルされたデータ部を含むスクランブルされたデータパケットを受け取るように結合されるデコーダを含み、
前記ヘッダー部が、用いられるスクランブリングシードを示す複数のビット(M)を含むスクランブラフィールド値を含み、
デコードされスクランブルされたデータ部を生成するため、前記スクランブルされたデータ部をデコードすること、
前記複数のビット(M)から前記スクランブリングシードを判定すること、及び
前記デコードされスクランブルされたデータ部をデスクランブルすること、
を含み、
前記デスクランブラが、データを生成するため前記スクランブリングシードに従って前記デコードされスクランブルされたデータをデスクランブルする、
レシーバ。 - 請求項13に記載のレシーバであって、前記レシーバが、前記スクランブラフィールド値を前記スクランブリングシードに関連付ける表を含むトランジスタを含まない(non-transitory)機械読み取り可能なストレージを含む、レシーバ。
- 請求項13に記載のレシーバであって、前記プロセッサがデジタルシグナルプロセッサ(DSP)を含む、レシーバ。
- 請求項13に記載のレシーバであって、複数の入力データを含むシンボルストリングを生成するためシリアル−パラレル形式から前記スクランブルされたデータパケットにおける受信したビットデータを変換するための電気的物理的ユニットを更に含み、各入力データがビット長さを有するシンボルである、レシーバ。
- 請求項13に記載のレシーバであって、ワイヤレストランスミッタにより送信された前記スクランブルされたデータパケットをワイヤレスに受け取るためアンテナに結合されるトランシーバを更に含む、レシーバ。
- 請求項13に記載のレシーバであって、前記レシーバが、半導体表面を有する基板を含む集積回路(IC)を含み、前記プロセッサ、前記デスクランブラ、及び前記デコーダが、前記半導体表面内及び上に形成される、レシーバ。
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