JP2021515475A - 同期及び自己同期スクランブルを有する１０ｓｐｅにおけるペイロード及びプリアンブルのスクランブル - Google Patents

Abstract

装置は、エンコーダ回路と、フレームを受信するように構成されたスクランブラ回路と、を含み、フレームは、プリアンブル及びペイロードを含む。スクランブラ回路は、ペイロード及びプリアンブルの少なくとも一部分を含むフレームのコンテンツをスクランブルし、同期情報にコンテンツをスクランブルした結果を提供し、コンテンツをスクランブルした結果をエンコーダ回路に送信するように更に構成される。【選択図】 図２

Description

（優先権）
本出願は、２０１８年２月２７日に出願された米国特許仮出願第６２／６３５，８５９号及び２０１８年３月２日に出願された米国仮特許出願第６２／６３７，６５６号に対する優先権を主張し、それらの出願の内容は、その全体が本明細書に組み込まれる。

（発明の分野）
本開示は、イーサネット通信に関し、より具体的には、シリアル通信に関し、より具体的には、シングル・ツイステッド・ペア・イーサネット、１０ＳＰＥ、又は１０ＢＡＳＥ−Ｔ１Ｓとしても知られる、ＩＥＥＥ８０２．３ｃｇ通信における同期及び自己同期スクランブルを伴うペイロード及びプリアンブルのスクランブルに関する。

１０ＳＰＥは、現在修正及び開発中で提案されているスタンダードである。１０ＳＰＥは、イーサネット・ローカル・エリア、アクセス、及びメトロポリタン・エリア・ネットワークを定義する。イーサネットは、選択された動作速度で指定され、共通の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）仕様及び管理情報ベース（ＭＩＢ）を使用する。衝突検出付き搬送波感知多重アクセス（ＣＳＭＡ／ＣＤ）ＭＡＣプロトコルは、共有媒体（半二重）動作、及び全二重動作を指定する。速度固有の媒体独立インターフェース（ＭＩＩ）は、選択された物理層エンティティ（ＰＨＹ）に対するアーキテクチャ及び任意選択的な実装インターフェースを提供する。物理層は、動作速度、伝送媒体、及びサポートされたリンク長に関して指定された変調を用いて、送信のためのフレームをエンコードし、受信したフレームをデコードする。他の指定された能力としては、制御及び管理プロトコル、並びに選択されたツイストペアＰＨＹタイプにわたる電力の提供を含む。

１０ＳＰＥは、ＩＥＥＥ標準８０２．３への追加及びその適切な修正を指定して、動作のための１０Ｍｂ／ｓ物理層（ＰＨＹ）仕様及び管理パラメータ、並びに、単一の平衡化されたツイストペア銅ケーブル上に、電力の関連する任意選択的な提供を加える。

本開示の実施形態は、装置を含み得る。装置は、エンコーダ回路と、スクランブラ回路と、を含み得る。スクランブラ回路は、フレームを受信するように構成され得る。フレームは、プリアンブルと、ペイロードと、を含み得る。スクランブラ回路は、ペイロード及びプリアンブルの少なくとも一部分を含むフレームのコンテンツをスクランブルすることと、同期情報にコンテンツをスクランブルした結果を提供することと、コンテンツをスクランブルした結果をエンコーダ回路に送信することと、を行うように構成され得る。上記の実施形態のいずれかと組み合わせて、同期情報は、スクランブラ回路におけるスクランブルの開始又は完了からのデータを含み得る。上記の実施形態のいずれかと組み合わせて、同期情報は、スクランブラ回路のシフトレジスタからのデータを含み得る。上記の実施形態のいずれかと組み合わせて、スクランブラ回路は、フレームのデータフィールドを同期情報と置き換えるように更に構成され得る。上記の実施形態のいずれかと組み合わせて、スクランブラ回路は、フレームのプリアンブルのデータフィールドを同期情報と置き換えるように更に構成され得る。

本開示の実施形態は、製造物品を含み得る。物品は、非トランジスタの機械可読媒体に機械可読命令を含み得る。命令は、プロセッサによってロード及び実行されると、プロセッサにフレームを受信させ得る。フレームは、プリアンブルと、ペイロードと、を含み得る。命令は、プロセッサに、ペイロード及びプリアンブルの少なくとも一部分を含むフレームのコンテンツをスクランブルし、同期情報にコンテンツをスクランブルした結果を提供し、コンテンツをスクランブルした結果をエンコーダ回路に結果を送信し得る。上記の実施形態のいずれかと組み合わせて、同期情報は、スクランブラ回路におけるスクランブルの開始又は完了からのデータを含み得る。上記の実施形態のいずれかと組み合わせて、同期情報は、スクランブラ回路のシフトレジスタからのデータを含み得る。上記の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令は、プロセッサに、フレームのデータフィールドを同期情報と置き換えさせ得る。上記の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令は、プロセッサに、フレームのプリアンブルのデータフィールドを同期情報と置き換えさせ得る。

本開示の実施形態は、別の装置を含み得る。装置は、デコーダ回路と、デスクランブラ回路と、を含み得る。デスクランブラ回路は、デコーダ回路からフレームを受信するように構成されてもよく、フレームは、プリアンブルと、ペイロードと、を含む。デスクランブラ回路は、フレーム内の同期情報を識別することと、同期情報を使用して、ペイロード及びプリアンブルの少なくとも一部分を含むフレームのコンテンツをデスクランブルすることと、を行うように更に構成され得る。上記の実施形態のいずれかと組み合わせて、同期情報は、フレームを生成するためのスクランブルの開始又は完了からのデータを含み得る。上記の実施形態のいずれかと組み合わせて、同期情報は、フレームを生成するスクランブラ回路のシフトレジスタからのデータを含み得る。上記の実施形態のいずれかと組み合わせて、デスクランブラ回路は、同期情報と置き換えられたフレームのデータフィールドを識別するように更に構成され得る。上記の実施形態のいずれかと組み合わせて、デスクランブラ回路は、同期情報を使用して、デスクランブラ回路のシフトレジスタを追加するように更に構成され得る。

本開示の実施形態は、別の製造物品を含み得る。物品は、非トランジスタの機械可読媒体上の機械可読命令を含み得る。命令は、プロセッサによってロード及び実行されると、プロセッサに、デコーダ回路からフレームを受信させ得、フレームは、プリアンブルと、ペイロードと、を含む。物品は、更に、プロセッサにフレーム内の同期情報を識別させ、同期情報を使用して、ペイロード及びプリアンブルの少なくとも一部分を含むフレームのコンテンツをデスクランブルするように構成された命令を含み得る。上記の実施形態のいずれかと組み合わせて、同期情報は、フレームを生成するためにスクランブルの開始又は完了からのデータを含み得る。上記の実施形態のいずれかと組み合わせて、同期情報は、フレームを生成したスクランブラ回路のシフトレジスタからのデータを含み得る。上記の実施形態のいずれかと組み合わせて、物品は、プロセッサに、同期情報と置き換えられたフレームのデータフィールドを識別させるように構成された命令を更に含み得る。上記の実施形態のいずれかと組み合わせて、物品は、同期情報を使用して、デスクランブラ回路のシフトレジスタを追加するように構成された命令を更に含み得る。

本開示の実施形態は、デバイスを含み得る。デバイスは、プロセッサと、上記に開示された製造物品のいずれかと、を含み得る。

本開示の実施形態は、システムを含み得る。システムは、上記に開示されたデバイス又は装置のいずれかを含み得る。

本開示の実施形態は、方法を含み得る。本方法は、上記に開示された装置、プロセッサ、システム、又はデバイスのいずれかによって実行される動作を含み得る。

本開示の実施形態による、ペイロード及びプリアンブルをパケット化データ通信システムでスクランブルするためのシステムの図である。 本開示の実施形態による、ペイロード及びプリアンブルをパケット化データ通信システムでスクランブルするためのシステムのより詳細な図である。 本開示の実施形態による、ＭＡＣフレームなどのデータフレームの図である。 本開示の実施形態による、ＰＨＹフレームの図である。 本開示の実施形態による、スクランブルされ得る１０ＳＰＥ通信ストリームの部分、データパケット、又はフレームのより詳細な図である。 本開示の実施形態による、スクランブルされ得る１０ＳＰＥ通信ストリームの部分、データパケット、又はフレームのより詳細な図である。 本開示の実施形態による、ペイロード及びプリアンブルをパケット化データ通信システムでスクランブルするためのシステムの別のより詳細な図である。

図１は、本開示の実施形態による、ペイロード及びプリアンブルをパケット化データ通信システムでスクランブルするためのシステムの図である。システム１００は、アナログ回路、デジタル回路、プロセッサによる実行のための命令、又はそれらの任意の好適な組み合わせを使用して実装され得る。

システム１００は、互いにデジタル通信する２つ以上の好適な電子デバイス１２０、１２２を含み得る。電子デバイス１２０、１２２は、互いに同様に又は異なって実装され得る。電子デバイス１２０、１２２は、例えば、コンピュータ、ラップトップ、サーバ、ブレード、スマートフォン、ルータ、他のネットワーク機器、タブレット、モバイルデバイス、又は任意の他の好適なデバイスを含み得る。

電子デバイス１２０、１２２は、ネットワーク１０６を介して通信し得る。ネットワーク１０６は、任意の好適な方法で実装され得る。一実施形態では、ネットワーク１０６は、パケット化ネットワークであり得る。更なる実施形態では、ネットワーク１０６は、１０ＳＰＥネットワークであり得る。電子デバイス１２０、１２２は、データのパケットを交換することによってネットワーク１０６を介して通信し得る。電子デバイス１２０と電子デバイス１２２との間で交換されるデータのストリームは、そのようなデータのパケットに分割され得る。データの個々のパケットは、他のフィールドの中でも、プリアンブル及びペイロードを含み得る。プリアンブルは、送信者、宛先、同期、シード、フレームステータス、及び他の情報などの、パケットに関する様々な特性を定義し得る。一実施形態では、ネットワーク１０６は、１０ＳＰＥシステムであってもよく、パケットは、１０ＳＰＥプロトコルを介して交換される。

電子デバイス１２０、１２２の各々は、それぞれ、１つ以上のプロセッサ１２８、１３０、そのようなプロセッサに通信可能に結合された１つ以上のメモリ１３２、１３４、及びネットワークスタック１２４、１２６を含み得る。電子デバイス１２０と電子デバイス１２２との間で送信されるデータは、プロセッサ１２８、１３０で実行される、メモリ１３２、１３４内に記憶された命令を有するアプリケーションに由来し得る。電子デバイス１２０と電子デバイス１２２との間で送信されるデータは、電子デバイス１２０、１２２のうちの一方を介して電子デバイス１２０、１２２のうちの他方へと伝搬される、更に他のネットワーク化されたデバイスに由来し得る。電子デバイス１２０と電子デバイス１２２との間で送信又は受信されるデータは、ネットワークスタック１２４、１２６内のソフトウェア又はハードウェアによって識別され得る。層状ネットワークモデルでは、ネットワークスタック１２４、１２６は、１つ以上のそのような層を実装し得る。

電子デバイス１２０は、トランシーバ１０２を含み得る。電子デバイス１２２は、トランシーバ１０４を含み得る。それぞれのトランシーバ１０２、１０４として説明される、これらの要素は、ネットワーク１０６を介してデータの送信及び受信の両方を行うように構成され得る。したがって、トランシーバ１０２はまた、トランシーバ１０４の動作を実行するように構成されてもよく、その逆も同様である。

一実施形態では、トランシーバ１０２及びトランシーバ１０４は、電子デバイス１２０と電子デバイス１２２との間のネットワーク通信のＰＨＹ層を実装し得る。トランシーバ１０２及びトランシーバ１０４は、ハードウェア、プロセッサによる実行のための命令、又はそれらの任意の好適な組み合わせによって実装され得る。トランシーバ１０２及びトランシーバ１０４は、ネットワークインターフェースカード、集積回路、システム・オン・チップ（ＳｏＣ）、又は他の好適なフォームファクタで実装され得る。トランシーバ１０２は、トランシーバ１０４に送信されるデータをパケットに変換し、そのようなパケットをトランシーバ１０４に送信するように構成され得る。トランシーバ１０４は、トランシーバ１０２から受信したデータを変換し、電子デバイス１２２の残りのために利用可能なデータを作成するように構成され得る。送信されるデータは、例えば、ＭＡＣフレームの形態でトランシーバ１０２として受信され得る。トランシーバ１０２の処理の結果は、そのような入力に基づいた１０ＳＰＥフレームであり得る。

一実施形態では、トランシーバ１０２は、電子デバイス１２２に送信されるパケットのためのペイロード及びプリアンブルの１つ以上の部分をスクランブルするように構成され得る。トランシーバ１０４は、受信したペイロード及びプリアンブルの部分をスクランブルするように構成され得る。

システム１００は、データをランダム化するためにスクランブルを実行するように構成され得る。データのランダム化は、データ依存パターンを除去し得る。データ依存パターンは、例えば、ゼロの長いストリング、１つの長いストリング、又は他の反復ビットストリングを含み得る。そのようなデータパターンは、ネットワーク１０６又は電子デバイス１２２における強い干渉のトーンの発生を引き起こし得る。システム１００は、データをランダム化し、トーンを低減するためにスクランブルを実行し得る。

システム１００は、任意の好適なネットワークプロトコルのスクランブルを実行するように構成され得る。システム１００は、パケット化されたネットワーク通信のスクランブルを実行するように構成され得る。システム１００は、パケット化されたネットワーク通信プロトコルフレームのペイロード及びプリアンブルの一部分のスクランブルを実行するように構成され得る。スクランブルは、ペイロードとプリアンブルの一部分との組み合わせセットにおいて実行され得る。スクランブルされるプリアンブルの一部分は、サブセットであってもよく、プリアンブルのいくらかは、スクランブルされない。システム１００は、１０ＳＰＥフレームのスクランブルを実行するように構成され得る。システム１００は、フレームの関連するデスクランブルを実行するように構成されてもよい。

図２は、本開示の実施形態による、ペイロード及びプリアンブルをパケット化データ通信システムでスクランブルするためのシステム１００のより詳細な図である。

トランシーバ１０２は、電子デバイス１２０の他の部分からトランシーバ１０４に送信されるデータ又はフレームを受信し得る。トランシーバ１０２は、４Ｂ／５Ｂエンコーディング又はブロックコーディングを実行するように構成されている４Ｂ５Ｂエンコーダ２０８を含み得る。任意の他の好適なエンコードが使用され得る。１０ＳＰＥ通信では、４Ｂ／５Ｂエンコーディング又はブロックコーディングが指定され得る。４Ｂ５Ｂエンコーダ２０８は、回路又はプロセッサによる実行のための命令の任意の好適な組み合わせによって実装され得る。４Ｂ／５Ｂエンコーディングは、１０ＳＰＥ標準で指定された表又は定義に従って実行され得る。トランシーバ１０４に送信されるデータは、４Ｂ５Ｂエンコーダ２０８を使用して最初にエンコーディングされ得る。

トランシーバ１０２は、スクランブラ２１０を含み得る。スクランブラ２１０は、４Ｂ５Ｂエンコーダ２０８から受信したフレームの部分をスクランブルするように構成され得る。スクランブラ２１０は、回路又はプロセッサによる実行のための命令の任意の好適な組み合わせによって実装され得る。スクランブラ２１０は、４Ｂ５Ｂエンコーダ２０８から受信したデータをスクランブルし得る。

トランシーバ１０２は、差動マンチェスターエンコーディングされた（differential Manchester encoded、ＤＭＥ）エンコーダ２１２を含んでもよい。ＤＭＥエンコーダ２１２は、スクランブラ２１０から受信したデータを更にエンコードするように構成され得る。ＤＭＥエンコーダ２１２は、回路又はプロセッサによる実行のための命令の任意の好適な組み合わせによって実装され得る。ＤＥＭエンコーダ２１２は、スクランブラ２１０からスクランブルされたデータを受信し得る。ＤＭＥエンコーダ２１２からの結果は、トランシーバ１０４に送信され得る。

トランシーバ１０４は、ＤＭＥデコーダ２１４を含み得る。ＤＭＥデコーダは、ＤＭＥエンコーダ２１２の動作をデコードするように構成されてもよく、回路又はプロセッサによる実行のための命令の任意の好適な組み合わせによって実装されてもよい。

トランシーバ１０４は、デスクランブラ２１６を含み得る。デスクランブラ２１６は、データがスクランブラ２１０によってスクランブルされた方法の補完的手順でデータをデスクランブルするように構成されてもよく、回路又はプロセッサによる実行のための命令の任意の好適な組み合わせによって実装され得る。デスクランブラ２１６は、デコードされたＤＭＥエンコーダ２１２からデスクランブルされるデータを受信し得る。

トランシーバ１０４は、４Ｂ５Ｂデコーダ２１８を含み得る。４Ｂ５Ｂデコーダ２１８は、４Ｂ５Ｂエンコーダ２０８によって実行されるエンコードに対応するデコードを実行するように構成されてもよく、回路又はプロセッサによる実行のための命令の任意の好適な組み合わせによって実装され得る。４Ｂ５Ｂデコーダは、デスクランブラ２１６からデスクランブルされたデータを受信し得る。

本開示の実施形態は、データストリーム又はフレームのペイロードに加えて、プリアンブルの部分の組み合わせにスクランブルを適用し得る。

図３は、本開示の実施形態による、ＭＡＣフレームなどのデータフレーム３００の図である。データフレーム３００は、その上で動作するアプリケーションなどの、電子デバイス１２０、１２２の他の部分の代わりに、ネットワークスタック１２４、１２６の一部分によって生成される形態であってもよい。データフレーム３００は、エンコーダ２０８に到達し、デコーダ２１８によって生成される形態のフレームを示し得る。エンコーダ２０８による変換後、及びデコーダ２１８による変換前、データフレーム３００は、図４〜図６に示すようなＰＨＹフレームに変換され得る。

データフレーム３００は、開始フレーム区切り（ＳＦＤ）フィールド３１６を含み得る。データフレーム３００は、それぞれのトランシーバ１０２、１０４を通じて電子デバイス１２０、１２２の他方に送信されるデータを含むペイロードフィールド３１８を含み得る。データフレーム３００は、ペイロードフィールド３１８のコンテンツに基づいて巡回冗長検査（ＣＲＣ）フィールド３２０を含み得る。ＳＦＤフィールド３１６の前に、データフレーム３００は他のフィールド３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４を含み得る。

図４は、本開示の実施形態による、ＰＨＹフレーム４００の図である。ＰＨＹフレーム４００は、エンコーダ２０８によって生成され、デコーダ２１８によってデコードされ得る。ＰＨＹフレーム４００は、データフレーム３００をエンコードした結果を表し得る。ＰＨＹフレーム４００は、ＭＡＣデータフレームをエンコードした結果であり得る。

ＰＨＹフレーム４００は、ＰＨＹフレームペイロード４０６を含み得る。ＰＨＹフレームペイロード４０６は、データフレーム３００のペイロード３１８からのコンテンツ又はそれから導出されたコンテンツを含み得る。更に、ＰＨＹフレームペイロード４０６は、データフレーム３００のフィールド３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、３１６、３２０からのコンテンツ又はそれから導出されたコンテンツを含み得る。

ＰＨＹフレーム４００は、フィールド４０２、４０４を含み得る。フィールド４０２（ＪＪと標識されている）及び４０４（ＪＫと標識されている）は、１０ＳＰＥ標準における４Ｂ／５Ｂエンコードスキームによって定義されたオクテット又はワードであり得る。これらのフィールドは、エンコーダ２０８によって生成され、デコーダ２１８によって解釈され得る。

ＰＨＹフレーム４００は、ＣＲＣ／Ｈ／Ｔ／Ｒフィールド４０８を含み得る。ＣＲＣ／Ｈ／Ｔ／Ｒフィールド４０８は、ＰＨＹフレームペイロード４０６又はその部分に対して実行される巡回冗長検査（cyclical redundancy check、ＣＲＣ）、チェックサム、又は他の数学的動作の計算結果を含み得る。ＣＲＣ／Ｈ／Ｔ／Ｒフィールド４０８はまた、３つのケース：ＥＳＤ（end of stream delimiter）；ＥＳＤＯＫ（end of stream delimiter ok）；又はＥＳＤＥＲＲ（end of stream delimiter error）のうちの１つを示すＨ／Ｔ／Ｒ指定を含むか、又はそれが続いてもよい。

一実施形態では、ＰＨＹフレームペイロードフィールド４０６の一部又は全ては、１０ＳＰＥ通信のためにスクランブルされ得る。このようなスクランブルは、スクランブラ回路２１０によって実行され得る。スクランブル及び送信されると、ＰＨＹフレームペイロードフィールド４０６のスクランブルされた部分は、デスクランブラ２１８によってデスクランブルされ得る。受信したＰＨＹフレーム４００を首尾よくデスクランブルするために、受信機のデスクランブラ２１６は、スクランブラ２１０と同期する必要があり得る。デスクランブラ２１６は、スクランブラ２１０からのシード、又はそれによっても使用されるシードで開始し得る。デスクランブラ２１６及びスクランブラ２１０は、スクランブル及びデスクランブルが同期されるように、そのようなシード又は他の開始点を共有する１つ以上の技術を使用し得る。

一実施形態では、スクランブラ２１０とデスクランブラ２１６との間のデータスクランブルは、自己同期方式で行われ得る。自己同期ケースでは、スクランブラ２１０及びデスクランブラ２１６は、それぞれ、所定の既知の初期データセットを使用し得る。所定の既知の初期データセットは、動作前にスクランブラ回路又はデスクランブラ回路にロードされ得る。そのような場合、スクランブラ２１０及びデスクランブラ２１６は、各動作時に初期データセットにリセットされ得る。その結果、スクランブラ２１０及びデスクランブラ２１６は、フレームが送信又は受信されるたびに、既知の固定状態（初期データセットなど）に初期化され得る。

いくつかの他の場合において、ＰＨＹフレーム４００は、既知の初期データセットにリセットされるかどうか、又はスクランブラ回路及びデスクランブラ回路のシフトレジスタ（又は他の機構）の最後の状態を使用し続けるかどうかを示し得る。ＰＨＹフレーム４００の送信者はＰＨＹフレーム４００内にそのような指定をマークし得る。スクランブラ２１０がそのレジスタの既存又は最新の状態を利用して後続の情報のスクランブルを開始するときに、これはフレームの継続的な回転とみなされ得る。スクランブラ２１０及びデスクランブラ２１６は、初期データセットロード後にフレームの継続的な回転を実行するように構成され得る。フレームの継続的な回転は、所定の若しくは選択されたフレーム数、時間、タイムアウトまで、又はスクランブラ２１０若しくはデスクランブラ２１６による要求に応じて実行され得る。

別の実施形態では、スクランブラ２１０とデスクランブラ２１６との間のデータスクランブルは、同期スクランブル方式で行われ得る。同期スクランブルケースでは、ＰＨＹフレーム４００は、ペイロードを同期的にデスクランブルするために、デスクランブラ２１６によってロードされる初期データセット、シード、又は継続データセットを含み得る。初期データセット、シード、又は継続データセットは、スクランブラ２１０によって提供され得る。シードが送信されるときの同期スクランブルケースでは、後続の送信及び受信動作において、スクランブラ２１０及びデスクランブラ２１６は、フレームの回転を継続するように構成されてもよく、スクランブラ２１０及びデスクランブラ２１０は、それらのそれぞれのレジスタの既存又は最新の状態を利用して、後続のフレームのスクランブル又はデスクランブルを開始する。フレームの継続的な回転は、所定の若しくは選択されたフレーム数、時間、タイムアウトまで、又はスクランブラ２１０若しくはデスクランブラ２１６による要求に応じて実行され得る。更に、デスクランブラ２１６は、スクランブラ２１０が（スクランブルが完了すると）そのレジスタセット情報をデスクランブラ２１６に供給することによってスクランブラ２１０と同期し得る。スクランブラ２１０は、ＰＨＹフレーム４００内にそのようなレジスタセット情報を提供することによって、これを達成し得る。デスクランブラ２１６がレジスタセット情報の完全なセットを受信すると、２つのエンティティは同期しているとみなされ得る。このプロセスは、トレーニングデスクランブラ２１６として知られ得る。２つ以上のＰＨＹフレーム４００は、デスクランブラ２１６を完全に訓練するために送信される必要があり得る。ＰＨＹフレーム４００は、デスクランブラ２１６を訓練するためにシード転送を伴うデータ又はフィールドを含み得る。

一実施形態では、ＰＨＹフレームペイロード４０６の部分は、スクランブルされ得る。更なる実施形態では、ＣＲＣ／Ｈ／Ｔ／Ｒフィールド４０８の部分は、スクランブルされ得る。スクランブルされ得るＰＨＹフレームペイロード４０６の部分の例が、図５及び図６に示されている。

図５は、本開示の実施形態による、スクランブルされ得る１０ＳＰＥ通信ストリームの部分、データパケット、又はフレーム５００のより詳細な図である。フレーム５００は、ＰＨＹフレーム４００のより具体的な例又は例示的な構成要素を示し得る。フレーム５００は、トランシーバからトランシーバに、又は送信者から受信者に送信される情報を示し得る。情報は、そのようなトランシーバ又は受信者で更に再構成又は分析され得る。そのようなケースでは、フレーム５００は、その情報が受信及び分析されるように、そのような情報を示し得る。スクランブルは、スクランブラ２１０によって実行されてもよく、デスクランブルは、デスクランブラ２１６によって実行され得る。

１０ＳＰＥ通信ストリームの部分、データパケット、又はフレームは、プリアンブルの部分を含み得る。１０ＳＰＥのプリアンブルの全て又は一部を図５に示すことができる。プリアンブルは、フィールド５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、５１４を含み得る。様々な実施形態では、より多い又はより少ないフィールドが含まれ得る。

ＳＰＥ１０通信ストリームの部分、データパケット、又はフレームは、開始フレーム区切り（start frame delimiter、ＳＦＤ）フィールド５１６を含み得る。プリアンブルは、ＳＦＤフィールド５１６を含んでもよく、又は含まなくてもよい。ＳＰＥ１０通信ストリームの部分、データパケット、又はフレームは、ペイロードフィールド５１８を含み得る。ペイロードフィールド５１８は、好適なサイズであってもよく、可変であってもよく、必ずしも図３の他のフィールドと同じサイズではない。ＳＦＤフィールド５１６は、スクランブルされ得る。ＳＦＤフィールド５１６は、ペイロード又はデータの開始を示し得る。

ＳＰＥ１０通信ストリームの部分、データパケット、又はフレームは、フレームチェックシーケンス又はＣＲＣ／Ｈ／Ｔ／Ｒフィールド５１６を含み得る。ＣＲＣ／Ｈ／Ｔ／Ｒフィールド５２０は、ペイロードフィールド５１８に対して実行される巡回冗長検査（ＣＲＣ）、チェックサム、又は他の数学的動作の計算結果を含み得る。ＣＲＣ／Ｈ／Ｔ／Ｒフィールド５１６はまた、３つのケースの１つを示すＨ／Ｔ／Ｒ指定を含むか、又はそれが続いてもよい：ＥＳＤ（end of stream delimiter）ＥＳＤＯＫ（end of stream delimiter ok）；又はＥＳＤＥＲＲ（end of stream delimiter error）。一実施形態では、ＣＲＣ／Ｈ／Ｔ／Ｒフィールド５１６もスクランブルされ得る。別の実施形態では、Ｈ／Ｔ／Ｒ指定もスクランブルされ得る。

プリアンブルは、イーサネットデータの送信者と受信者との間で同期を実行するように構成され得る。プリアンブルは、ヘッダ情報の終了を示し得る。

１０ＳＰＥでは、ペイロード５１８のコンテンツがスクランブルされ得る。一実施形態では、図５に示すプリアンブルの一部分もまた、スクランブルされ得る。プリアンブルの一部分のスクランブルは、ペイロード５１８のスクランブルと共に実行され得る。しかしながら、プリアンブルの全てがスクランブルされない可能性がある。別の実施形態では、フィールド５０６、５０８、５１０、５１２、５１４のうちの１つ以上がスクランブルされ得る。更に別の実施形態では、フィールドＪＪ５０２及びＪＪ５０４は、スクランブルされない可能性がある。様々な実施形態において、ＳＦＤフィールド５１６のスクランブルは、実行又は省略され得る。図５の例では、フィールド５０６、５０８、５１０、５１２、５１４、５１６、５１８、及び５２０は、スクランブルされ得る。プリアンブルは、フィールド５０２に先行し、図示されず、スクランブルされない追加のフィールドを含み得る。

フィールド５０２（ＪＪと標識されている）及び５０４（ＪＫと標識されている）は、１０ＳＰＥ標準における４Ｂ／５Ｂエンコードスキームによって定義されたオクテット又はワードであり得る。

フィールド５０６、５０８、５１０、５１２、５１４は、４Ｂ／５Ｂエンコードスキームによって定義されたワードに続くフィールドであり得る。一実施形態では、フィールド５０６、５０８、５１０、５１２、５１４の各々は、５５の１６進値又は「０１０１０１０１」のバイトのデータを含んでもよい。一実施形態では、４Ｂ／５Ｂエンコードスキームフィールドに続く全てのフィールドがスクランブルされ得る。別の実施形態では、４Ｂ／５Ｂエンコードスキームフィールドに続くフィールドの一部分がスクランブルされ得る。更に別の実施形態では、固定値を有するプリアンブルの全てのフィールドがスクランブルされ得る。別の実施形態では、固定値を有するプリアンブルのフィールドの一部分がスクランブルされ得る。更に別の実施形態では、５５の１６進値を有するプリアンブルの全てのフィールドがスクランブルされ得る。別の実施形態では、５５の１６進値を有するプリアンブルのフィールドの一部分がスクランブルされ得る。

スクランブルは、任意の好適な方法で実行され得る。スクランブルは、多項式に基づいてプロセッサによる実行のための命令を含むエンコードアルゴリズムによって実行され得る。スクランブルは、
ｘ¹⁵＋ｘ⁴＋１のような多項式によって表され得る。

スクランブル多項式は、スクランブルの結果を示す伝達関数を表し得る。スクランブルは、一連の線形フィードバックシフトレジスタ（ＬＦＳＲ）によって実装され得る。スクランブラ初期状態又はセットは、セット［０ ０ １ ０ １ ０ ０ １ １ ０ ０ ０ ０ ０ １］によって与えられ得る。これらは、ＬＦＳＲの初期値を表し得る。スクランブラ２１０及びデスクランブラ２１６は、回路、ＬＦＳＲ、又は、同じ初期状態、セット、又はデータの使用が対応する結果をもたらすように、対応する配設における他の要素を含み得る。したがって、スクランブラ２１０及びデスクランブラ２１６は、それぞれが同じスクランブル多項式に対して同じデータセットを有する場合、同じコンテンツをスクランブルし、デスクランブルし得る。

上述のように、スクランブルは、プリアンブルの定義された部分とペイロードとの組み合わせに対して実行されてもよく、更にペイロードは可変長のものであり得る。ペイロードフィールド５１８が可変長ものであってもよいが、ペイロードフィールド５１８は、例えば、６０、１６０、１７０、３４２、又は１４６０ビットのうちの１つであり得る。スペクトル分解能帯域幅（ＲＢＷ）は、１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであり得る。

フィールド５２０を介したフィールドＪＫ５０４の後の全てのデータがスクランブルされ得る。このようなデータは、ストリーム終了区切り（ＥＳＤ）フィールド、並びにＥＳＤＯＫ／ＥＳＤＥＲＲ要素を含み得る。フィールドＪＫ５０４のＫを受信した後、デスクランブルが初期化され得る。

一実施形態では、ＪＪフィールド５０２及びＪＫフィールド５０４はスクランブルされない可能性がある。これらのオクテットは、クロック及びデータ回復（ＣＤＲ）に使用されるため、スクランブルされない可能性がある。これらのオクテットは、ＣＤＲにおける迅速なロックに使用され得る。様々な実施形態では、ＣＤＲに使用されるプリアンブルの部分についてスクランブルが省略され得る。このような実施形態では、ＣＤＲに使用されたものに続くフィールドに対してスクランブルが開始され得る。別の実施形態では、５つのオクテット又はフィールド５０６、５０８、５１０、５１２、５１４は、単一のスクランブラ内でプリアンブルと共にスクランブルされ得る。１０ＳＰＥフレームフォーマット、又はＰＨＹ−Ｌｅｖｅｌ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅスキームに変更は必要とされない。

初期データセット［０ ０ １ ０ １ ０ ０ １ １ ０ ０ ０ ０ ０ １］は、スクランブル／デスクランブルのためのシードとみなされ得る。図５では、この初期データセットは、スクランブラ２１０及びデスクランブラ２１６の各々に対して既定及び既知であり得る。したがって、図５に示されるパケットをスクランブルするときに、同期スクランブルが実行され得る。スクランブラ２１０及びデスクランブラ２１６は、各フレームが送信及び受信された後に、既知の初期データセットにリセットされ得る。

図６は、本開示の実施形態による、スクランブルされ得る１０ＳＰＥ通信ストリーム、データパケット、又はフレームのより詳細な図である。フレーム６００は、ＰＨＹフレーム４００の別のより具体的な例又は例示的な構成要素を示し得る。フレーム６００は、適切な場合に、フレーム５００の命名法を使用して示される。フレーム６００は、上述したように、フレーム５００がスクランブルされ得るのと同様の方式でスクランブルされ得る。

一実施形態では、フレーム６００は、自己同期方式でスクランブルされるように構成され得る。別の実施形態では、フレーム６００は、自己同期方式又は同期方式のいずれかで選択的にスクランブルされるように構成され得る。

これを達成するために、フレーム６００は同期情報を含み得る。同期情報は、スクランブラ２１０の情報を含み得る。スクランブラ２１６は、それ自体を同期させるために、そのような情報を利用することができる。情報は、シード、継続データ、又はフレーム６００又はコンパニオンフレームをスクランブルするために使用された、スクランブラ２１６のＬＦＳＲ又は他の回路の開始又は完了からの他のデータを含み得る。

フレーム６００は、同期シンボル（ＳＳ）又は他の情報を含むためにプリアンブルの１つ以上のフィールドを置き換え得る。例えば、フレーム６００はＳＳフィールド６０２及びＳＳフィールド６０４を含み得る。これらは、フィールドの場所を取ってもよく、そうでなければ「５５」のデータを含む。プリアンブル内の特定の位置に示されるように、フィールド６０２、６０４は、プリアンブル内の任意の好適な位置に配置され得る。使用され得るフィールドの数は、スクランブラ２１０の回路及びＬＦＳＲのサイズに対応し得る。例えば、スクランブラ２１０が１６ビットのＬＦＳＲを含む場合、１６ビットの同期シンボルがフレーム６００に含まれ得る。１６ビットの同期シンボルは、２つのオクテットに分割され、ＳＳフィールド６０２、６０４に位置付けられ得る。フィールド６０２、６０４は、最下位バイトから最上位バイト、又は最上位バイトから最下位バイトに順序付けられ得る。

スクランブラ２１０は、フィールド６０２、６０４をそれ自体が使用したランダムシード、又はスクランブラ２１０が処理された前のフレームの最後のスクランブラ状態で設定するように構成され得る。ランダムシードが使用される場合、スクランブラ２１０は、フレームをスクランブルするために同じランダムシードをリセット、初期化、及び使用するように構成され得る。最新のスクランブラ状態が使用される場合、スクランブラ２１０はフレームを回転させるように構成され得る。

一実施形態では、フィールド６０２、６０４などのＳＳフィールドは、ペイロード及びプリアンブルの残りの部分でスクランブルされない可能性がある。

スクランブラ２１０及びデスクランブラ２１６が自己同期モードで動作する場合、フレーム６００は依然として使用され得る。そのような場合、フィールド６０２、６０４は、デスクランブラ２１６のトレーニングデータを含み得る。

このようなフィールドが１の反復ストリング又はゼロの反復ストリングではないため、他のアプローチは、５５の１６進値を含むプリアンブルの部分をスクランブルしない可能性がある。

図７は、本開示の実施形態による、ペイロード及びプリアンブルをパケット化データ通信システムでスクランブルするためのシステム１００の別のより詳細な図である。図７は、図２と同じ要素を示す。しかしながら、図７は、本開示の実施形態による、異なる配設又は構成の図２の要素を示す。具体的には、４Ｂ５Ｂエンコーダ２０８の位置は、図２と比較して、トランシーバ１０２内のスクランブラ２１０と交換され得る。更に、４Ｂ５Ｂデコーダ２１８の位置は、図２と比較して、トランシーバ１０４内のデスクランブラ２１６と交換され得る。

したがって、スクランブラ２１０は、データが４Ｂ５Ｂエンコーダ２０８を使用してエンコードされる前に、トランシーバ１０４に送信されるデータをスクランブルし得る。スクランブルされたデータは、４Ｂ５Ｂエンコーダ２０８に渡され得る。エンコードされると、４Ｂ５Ｂエンコーダ２０８は、結果をＤＭＥエンコーダ２１２に渡し得る。トランシーバ１０４では、ＤＥＭデコーダ２１４からデコードされたデータは、４Ｂ５Ｂデコーダ２１８に渡され得る。デコードされると、４Ｂ５Ｂデコーダ２１８は、その結果をデスクランブラ２１６に渡すことができ、その結果をデスクランブルすることができる。

スクランブル前に４Ｂ５Ｂエンコードを実行することにより、結果として得られるフレームは、図３〜図６に示される構造と比較してその構造の変化を有し得る。例えば、フィールド４０２、４０４又は５０２、５０４の相対位置は、変化し得る。それにもかかわらず、このようなフレーム内の４Ｂ／５Ｂエンコードスキームフィールドに続くフィールドの全て又は一部分がスクランブルされ得る。更に、本開示の実施形態は、フィールド４０２、４０４、５０２、５０４の位置にかかわらず、データストリーム又はフレームのペイロードに加えて、プリアンブルの一部の組み合わせにスクランブルを適用し得る。

本開示は、１つ以上の実施形態に関して記述されており、特に明言されたものとは別に、多くの均等物、代替物、変形物、及び修正が可能であり、本開示の範囲内にあることが認識されるべきである。本開示は様々な修正及び代替の形態が可能である一方で、それらの特定の実施形態の例が、図で示され、本明細書で詳細に記述される。しかしながら、特定の実施形態の例の本明細書の記述は、本明細書で開示された特定の形態に開示を限定する意図はないことが理解されるべきである。

Claims (30)

1. 装置であって、
   第１のエンコーダ回路と、
   スクランブラ回路とを含み：
   該スクランブラ回路は
   フレームを受信し、前記フレームは、プリアンブル及びペイロードを含み；
   前記ペイロード及び前記プリアンブルの少なくとも一部分を含む前記フレームのコンテンツをスクランブルし；及び
   前記コンテンツをスクランブルした結果を転送するように構成されている装置。
2. 同期情報は、前記スクランブラ回路におけるスクランブルの開始又は完了からのデータを含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記同期情報は、前記スクランブラ回路のシフトレジスタからのデータを含む、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記スクランブラ回路は、前記フレームのデータフィールドを前記同期情報と置き換えるように更に構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記スクランブラ回路は、前記フレームの前記プリアンブルのデータフィールドを前記同期情報と置き換えるように更に構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記スクランブラ回路は、前記コンテンツをスクランブルした結果を第２のエンコーダ回路に送信するように構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. スクランブルされる前記プリアンブルの前記一部分は、複数の同一データフィールドを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. スクランブルされる前記プリアンブルの前記一部分は、５５の１６進値を有するデータフィールドを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. スクランブルされる前記プリアンブルの前記一部分は、前記第１のエンコーダ回路からの情報と前記ペイロードとの間にデータフィールドを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記スクランブラ回路は、開始フレーム区切りを含む前記フレームのコンテンツをスクランブルするように更に構成されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記スクランブラ回路は、前記第１のエンコーダ回路からの前記フレームを受信するように更に構成されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記スクランブラ回路は、前記第１のエンコーダ回路を通して第２のエンコーダ回路に前記コンテンツをスクランブルした結果を送信するように更に構成されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. スクランブルされる前記プリアンブルの前記一部分は、前記第１のエンコーダ回路によって挿入されたバイトの位置の後の前記フレーム内に位置する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
14. スクランブルされる前記プリアンブルの前記一部分は、前記第１のエンコーダ回路によって挿入されたバイトを含まない、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 装置であって、
    第１のデコーダ回路と、
    デスクランブラ回路とを含み：
    該デスクランブラ回路は
    前記第１のデコーダ回路からフレームを受信し、前記フレームは、プリアンブル及びペイロードを含み；
    前記ペイロード及び前記プリアンブルの少なくとも一部分を含む前記フレームのコンテンツをデスクランブルするように構成されている、装置。
16. 前記デスクランブラ回路は、
    前記フレーム内の同期情報を識別し；
    前記同期情報を使用して前記フレームのコンテンツをデスクランブルするように更に構成されている、請求項１５に記載の装置。
17. 前記同期情報は、前記フレームを生成するためのスクランブルの開始又は完了からのデータを含む、請求項１５又は１６に記載の装置。
18. 前記同期情報は、前記フレームを生成するスクランブラ回路のシフトレジスタからのデータを含む、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 前記デスクランブラ回路は、前記同期情報と置き換えられた前記フレームのデータフィールドを識別するように更に構成されている、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の装置。
20. 前記デスクランブラ回路は、前記同期情報を使用して前記デスクランブラ回路のシフトレジスタを追加するように更に構成されている、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の装置。
21. デスクランブルされる前記プリアンブルの前記一部分は、複数の同一データフィールドを含む、請求項１５〜２０のいずれか一項に記載の装置。
22. デスクランブルされる前記プリアンブルの前記一部分は、５５の１６進値を有するデータフィールドを含む、請求項１５〜２１のいずれか一項に記載の装置。
23. デスクランブルされる前記プリアンブルの前記一部分は、前記第１のエンコーダ回路からの情報と前記ペイロードとの間にデータフィールドを含む、請求項１５〜２２のいずれか一項に記載の装置。
24. 前記デスクランブラ回路は、開始フレーム区切りを含む前記フレームのコンテンツをデスクランブルするように更に構成されている、請求項１５〜２３のいずれか一項に記載の装置。
25. 前記デスクランブラ回路は、デスクランブルした結果を第２のデコーダ回路に送信するように更に構成されている、請求項１５〜２４のいずれか一項に記載の装置。
26. 前記デスクランブラ回路は、前記第１のデコーダ回路を通して第２のデコーダ回路から前記フレームを受信するように更に構成されている、請求項１５〜２５のいずれか一項に記載の装置。
27. デスクランブルされる前記プリアンブルの前記一部分は、前記第１のデコーダ回路によって挿入されたバイトの位置の後の前記フレーム内に位置する、請求項１５〜２６のいずれか一項に記載の装置。
28. デスクランブルされる前記プリアンブルの前記一部分は、前記第１のデコーダ回路によって挿入されたバイトを含まない、請求項１５〜２７のいずれか一項に記載の装置。
29. 請求項１〜１４に記載の装置のいずれかによって実行される動作を含む、データをエンコードする方法。
30. 請求項１５〜２８に記載の装置のいずれかによって実行される動作を含む、データをデコードする方法。

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