JP2023043136A - 信号の符号化システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】信号損失を低減し、効率的なデータ伝送システム及び方法を提示する。【解決手段】システムにおいて、符号化器600は、第1データ信号508を受信し、第1データ信号に基づいて第1ビットの第1ストリーム(stream)512を生成する遷移符号化器(encoder)502と、第2データ信号510を受信し、第2データ信号に基づいて第2ビットの第2ストリーム614を生成するビット生成器(bit_generator)604と、第1ビットの第1ストリーム及び第2ビットの第2ストリームを受信し、少なくとも第1ビットの第1ストリームに基づいてPAM4(pulse-amplitude_modulation_4-level)記号を生成するPAM4発信機506と、を含む。【選択図】図6
Description
本発明の信号の符号化システムおよび方法に関し、より詳しくは、遷移符号化と両立可能なパルス振幅変調4レベル(PAM4:pulse-amplitude modulation 4-level)の符号化に関する。
遷移符号化(transition encoding)は、大容量のデータを、チャネルを介して受信端に伝送する信号処理装置に多く使用する。これは特にデータ信号内にクロック信号が挿入された信号に有用である。遷移符号化の使用例には、テレビのような大型表示装置がある。テレビの大きさが大きくなるほど信号がより遠い距離を移動しなければならないが、遠距離信号伝送の問題の一つは信号損失である。したがって、損失を最小化し、より短時間により多くのデータを伝送できるより効率的な技術が必要である。
本発明が解決しようとする課題は、信号損失を低減し、効率的なデータ伝送システムおよび方法を提示することである。
本発明の一実施形態によるシステムは、第1入力ビットを受信し、前記第1入力ビットに基づいて第1ビットの第1ストリーム(stream)を生成する第1符号化器(encoder)と、第2入力ビットを受信し、前記第2入力ビットに基づいて第2ビットの第2ストリームを生成するビット生成器(bit generator)と、前記第1ビットの第1ストリームおよび前記第2ビットの第2ストリームを受信し、少なくとも前記第1ビットの第1ストリームに基づいてPAM4(Pulse Amplitude Modulation 4)記号を生成するPAM4発信機と、を含む。
前記第1符号化器は、遷移符号化(transition encoding)を前記第1入力ビットに適用して前記第1ビットの第1ストリームを生成することができる。
前記第1ビットの第1ストリームは、前記PAM4発信機が生成した前記PAM4記号のMSB(most significant bits)に対応することができる。
前記PAM4記号の生成は、前記第2ビットの第2ストリームにも基づき、前記第2ビットの第2ストリームは、前記PAM4記号のLSB(least significant bits)に対応することができる。
前記第2ビットの第2ストリームは、遷移符号化を前記第2入力ビットに適用して生成することができる。
前記ビット生成器は、パディングビット(padding bit)を前記第2入力ビットに挿入して前記第2ビットの第2ストリームを生成することができる。
前記第1符号化器が生成した前記第1ビットの第1ストリームは、遷移キー(transition key)および符号化データビット(encoded data bits)を含むことができる。
前記第1符号化器は、前記遷移キーと前記第1入力ビットに排他的論理和(XOR:exclusive OR)演算を行って前記符号化データビットを生成することができる。
前記ビット生成器が生成した前記第2ビットの第2ストリームは、前記遷移キーおよび前記第2入力ビットを含むことができる。
前記第1符号化器が生成した前記第1ビットの第1ストリームは、遷移キーと符号化データビットとを含むビット数の半分を含み、前記ビット生成器が生成した前記第2ビットの第2ストリームは、前記遷移キーと前記第2入力ビットとを含むビット数の半分を含むことができる。
前記PAM4記号それぞれは、前記第1ビットの第1ストリームからの1ビットと前記第2ビットの第2ストリームからの1ビットに対応することができる。
本発明の一実施形態による方法は、第1符号化器(encoder)によって、前記第1符号化器に供給された第1入力ビットに基づいて第1ビットの第1ストリーム(stream)を生成する段階と、ビット生成器(bit generator)によって、前記ビット生成器に供給された第2入力ビットに基づいて第2ビットの第2ストリームを生成する段階と、PAM4発信機によって、前記PAM4発信機が受信した少なくとも前記第1ビットの第1ストリームに基づいてPAM4記号を生成する段階とを含む。
前記第1ビットの第1ストリームを生成する段階は、遷移符号化(transition encoding)を前記第1入力ビットに適用する段階を含むことができる。
前記第1ビットの第1ストリームは、前記PAM4発信機が生成した前記PAM4記号のMSB(most significant bits)に対応することができる。
前記PAM4記号を生成する段階は、前記第2ビットの第2ストリームにも基づき、前記第2ビットの第2ストリームは、前記PAM4発信機が生成した前記PAM4記号のLSB(least significant bits)に対応することができる。
前記第2ビットの第2ストリームを生成する段階は、遷移符号化を前記第2入力ビットに適用する段階を含むことができる。
前記第2ビットの第2ストリームを生成する段階は、パディングビット(padding bit)を生成する段階と、前記パディングビットを前記第2入力ビットに挿入する段階とを含むことができる。
前記第1符号化器が生成した前記第1ビットの第1ストリームは、遷移キー(transition key)および符号化データビット(encoded data bits)を含むことができる。
前記第1ビットの第1ストリームを生成する段階は、前記遷移キーと前記第1入力ビットに排他的論理和(XOR:exclusive OR)演算を行う段階をさらに含むことができる。
前記ビット生成器が生成した前記第2ビットの第2ストリームは、前記遷移キーおよび前記第2入力ビットを含むことができる。
前記第1符号化器が生成した前記第1ビットの第1ストリームは、遷移キーと符号化データビットとを含むビット数の半分を含み、前記ビット生成器が生成した前記第2ビットの第2ストリームは、前記遷移キーと前記第2入力ビットとを含むビット数の半分を含むことができる。
本発明の一実施形態による遷移符号化可能(compatible)PAM4符号化器は、第1入力ビットを受信し、前記第1入力ビットに基づいて遷移符号化された第1ビットの第1ストリーム(stream)を生成する第1遷移符号化器(encoder)と、第2入力ビットを受信し、前記第2入力ビットに基づいて第2ビットの第2ストリームを生成するビット生成器(bit generator)と、前記第1ビットの第1ストリームおよび前記第2ビットの第2ストリームを受信し、PAM4記号を生成するPAM4発信機とを含み、前記PAM4記号のMSB(most significant bit)(最上位ビットともいう)は、前記第1ビットの第1ストリームに基づき、前記PAM4記号のLSB(least significant bit)は、前記第2ビットの第2ストリームに基づく。
本発明の一致実施形態を用いることにより、信号損失を低減し、効率的にデータを伝送することができる。
本発明の実施形態とその利点は次の詳細な説明により最もよく理解することができる。特別な説明がない限り、図面と明細書全体にわたって同一の図面符号は同一の構成要素を指し、よって説明を繰り返さない。また、図面において部分、層、領域などは明瞭な理解のために誇張されることがある。
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明は種々の異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施形態に限定されない。このような実施形態を提供することによって発明の詳細な説明が完全で豊富になり、発明の様々な側面と特徴を当業者に十分に示すであろう。したがって、当業者が本発明の多様な側面と特徴を完全に理解するのに必要でない過程、装置、技術などは説明を省略する。
NRZ(non-return-to-zero)は、2つの電圧レベル(voltage level)、例えば、-1Vと+1Vとの間で変化するデジタル信号を用いる符号化方式(coding scheme)である。この例において、-1Vは2進数の0のような記号(symbol)で示すことができ、+1Vは2進数の1で示すことができる。したがって、NRZ符号化データ信号は、1と0からなる記号列を含むことができる。
遷移符号化(transition encoding)は、入力データを受け取り、限定されたラン長(limited run-length)(例えば、連続する0値の限定ランと連続する1値の限定ラン)を有する符号化データ(encoded data)を出力する符号化方式である。言い換えれば、遷移符号化は、出力データが少なくとも1つの「遷移(transition)」(例:データが1から0に、または0から1に遷移または変化)を有するように入力データを符号化することによって、限定されたラン長のデータストリーム(limited run-length data stream)を生成する。ある遷移符号化方式は、入力データ変換用キー(key)を用いる。例えば、符号化器がデータ信号ストリング(string)にキー(例:遷移キー)を加えることができ、キーに基づいてデータ信号を符号化することができる。したがって、遷移符号化データ信号を受信した復号器は、キーを用いてデータ信号を復号化することができる。
図1は、本発明の一実施形態による遷移符号化方式で符号化されたデータ信号の一例を示す。本発明の一実施形態によれば、特定のデータビット数(例:DATA1-DATA31)ごとにキー(例:KEY1)を生成することができる。図1に示した例では、31個の6ビットのデータ集合ごとに固有のキーを生成することができる。本発明の一実施形態によれば、キーはさらに、6-ビットを含むことができ、キーと31個のデータ集合それぞれに対して排他的論理和(XOR:exclusive OR)演算を行うことができる。言い換えれば、6-ビットキーと6-ビットデータ[例:31個のデータ集合のうち1番目の集合DATA1]に排他的論理和演算を適用して遷移符号化データを生成することができる。同一のキーと31個のデータ集合のうち2番目の集合DATA2にも排他的論理和演算を適用するなど31個のデータ集合全てを同一のキーと排他的論理和演算する。したがって、キーに基づいて186-ビット(つまり、31集合×6-ビット)の遷移符号化データを生成することができ、データストリームにキーを挿入して伝送することができる。図1に示した例では、キーがデータビットより先行する。
次の31個の(6-ビット)データ集合に対しても同一の過程を繰り返して他の固有のキー(例:KEY2)を生成することができ、このキーを31個の次の(6-ビット)データ集合それぞれとともに排他的論理和して他の遷移符号化データストリームを生成することができる。したがって、このデータストリームは全部192ビットを含むが、このうち186ビットは遷移符号化データビットであり、6ビットはキービットであるので、約3%のオーバーヘッド(overhead)が発生する。上記の実施形態では6ビットを含むキーと31個のデータ集合とを含むデータストリームを用いて説明したが、他の実施形態によれば、キーは多かれ少なかれビット数で構成され、、データストリームは多かれ少なかれデータ集合の数で構成されてもよいという点に留意しなければならない。したがって、このような遷移符号化技術は、例えば、テレビ内にある高速直列リンクに使用することができる。そのため、損失性チャネル(lossy channel)を介した信号損失を低減することが可能なより効率的なデータ伝送方法が必要である。
パルス振幅変調4レベル(PAM4:pulse-amplitude modulation 4-level)は、4つの電圧レベル、例えば、-3V、-1V、+1V、+3Vの間で変化するデジタル信号を取る符号化方式である。PAM4符号化方式には4つのレベルがあるので、与えられた時間内にチャネルを介して伝送できるデータがNRZ符号化方式よりも多い。例えば、2つの電圧レベルだけを用いるNRZ符号化方式の場合には1ビットで各電圧レベルを表現するが、PAM4符号化方式には4つのレベルがあるので、各電圧レベルを2ビット(例:00、01、11、10)で表現することができる。
図2は、4つの互いに異なる電圧レベルの間で遷移できるPAM4符号化信号における可能な遷移を示す。このように、図1を参照して上述したようにNRZ符号化信号に遷移符号化を適用したものと類似の方式でPAM4符号化信号に遷移符号化方式を適用することによって、より効率的な符号化方式を得ることができる。
PAM4符号化信号における可能な遷移を考慮すれば、電圧が最高電圧レベルから最低電圧レベルにまたはその逆に(例:+3Vから-3Vに、または-3Vから+3Vに)遷移する大遷移(major transition)と、電圧が次に高いレベルまたは次に低いレベルに(例:+3Vから+1Vに、+1Vから+3Vに、+1Vから-1Vに、-1Vから+1Vに、-1Vから-3Vに、-3Vから-1Vに)遷移する小遷移(minor transition)と、遷移電圧差が小遷移よりは大きく大遷移よりは小さい(例:+3Vから-1Vに、-1Vから+3Vに、+1Vから-3Vに、-3Vから+1Vに)中間遷移(intermediate transition)に遷移を区分することができる。PAM4符号化方式に存在し得る12種の互いに異なる遷移の中で、小遷移のうち4種だけが遷移の行われる間に0閾値(zero threshold)を通過しない。したがって、周期的に大遷移や中間遷移が起こるようにすれば、0閾値を監視するスライサ(slicer)[例:交差スライサ(crossing slicer)]で検知できる信号が生成される。したがって、小遷移監視用スライサを受信機に追加する費用を省くことができ、これによって相対的に安価な受信機を提供することができる。
本発明の実施形態は、0閾値を交差する遷移(例:大遷移または中間遷移)を提供してデータ信号のこのような遷移を目標とするクロック再生過程がデータ信号からクロック信号を抽出できるようにする符号化方法に関する。図2に示したPAM4遷移電圧の例は、-3V、-1V、+1V、+3Vであるが、実際の遷移電圧は4つの互いに異なるいずれの遷移電圧、例えば、-5V、-2V、+2V、+5Vまたは+1V、+2V、+3V、+4Vなどとも代替できるという点を知らなければならない。
図3は、PAM4符号化方式で0閾値を交差する8つの遷移を示す。本発明の一実施形態によれば、各電圧レベル(例:-3V、-1V、+1V、+3V)に2ビットの二進記号を割り当てることができる、例えば、+3Vレベルには記号10が割り当てられ、+1Vレベルには記号11が割り当てられ、-1Vレベルには記号01が割り当てられ、-3Vレベルには記号00が割り当てられる。したがって、データ信号があるレベルから他のレベルに遷移し、0閾値を交差すれば、2-ビットコードのMSB(most significant bit)が常に変化する。言い換えれば、電圧レベルが、例えば、+3Vから-1Vに遷移すれば、2-ビットコードは10から01に変化し、MSBは1から0に変化する。これと同様に、電圧レベルが-3Vから+3Vに遷移すれば、2-ビットコードは00から10に変化し、MSBは0から1に変化する。したがって、図3に示したすべての遷移は0閾値と交差し、2-ビット記号のMSBの変化を経る。
図4は、図3に示した遷移が互いに異なる範疇に分離されることを示す。本発明の目的のために、タイプ1の遷移は、電圧レベルが正の電圧電位から該当する負の電圧電位に遷移するか、負の電圧電位から該当する正の電圧電位に遷移する遷移である。例えば、電圧レベルが+3Vから-3Vに、-3Vから+3Vに、+1Vから-1Vに、または-1Vから+1Vに遷移することができる。タイプ2の遷移は、電圧レベルの極性が変化しない遷移であって、それによって遷移が0閾値を交差しないものである。例えば、電圧レベルは+3Vから+1Vに、+1Vから+3Vに、-3Vから-1Vに、または-1Vから-3Vに遷移することができる。タイプ3の遷移は、電圧レベルが正の電圧電位から他の負の電圧電位に遷移するか、負の電圧電位から他の正の電圧電位に遷移する遷移である。例えば、電圧レベルが+3Vから-1Vに、-1Vから+3Vに、-3Vから+1Vに、または+1Vから-3Vに遷移することができる。
したがって、タイプ1とタイプ3の範疇のすべての遷移は、2-ビットコードのMSBに変化があるのに対し、タイプ2の範疇の遷移は、2-ビットコードのMSBが同一に維持される。そのため、2-ビットコードのMSBに遷移符号化を適用してMSBの遷移をもたらすと、0閾値を交差する遷移が現れるはずである。このような遷移を提供する発信機を、0V閾値を監視する1つ以上のスライサを含む受信機とともに用いることができ、他の閾値を監視するスライサは含まなくてもよい。したがって、説明した発信機はより複雑でない受信機と両立可能である。本発明の一実施形態によれば、2-ビットコードのLSB(最下位ビットともいう)は無視できる。また、本発明の他の実施形態によれば、MSBの遷移符号化を2-ビットコードのLSBに適用してエラー/誤差を検知することができ、これについて後に図6を参照して詳しく説明する。
図5は、本発明の一実施形態によるPAM4遷移符号化方式を行う符号化器500の一例を示すブロック図である。符号化器500は、並列に連結された2つの遷移符号化器502、504を含み、各遷移符号化器502、504は、入力信号に遷移符号化を適用し、NRZデータストリームを出力する。本発明の一実施形態によれば、出力NRZデータストリームはさらに、上述したキーを含む。PAM4発信機506は、NRZデータストリームをPAM4データストリームに変換して受信機に伝送することができる。
本発明の一実施形態によれば、第1遷移符号化器502に第1データ信号508が提供される。第1遷移符号化器502は、第1データ信号508に遷移符号化を適用し、第1ビットの第1ストリーム512を生成する。遷移符号化によって、第1ビットの第1ストリーム512内で繰り返し値のラン長が制限され、結局、遷移が発生して0V閾値を交差する。本発明の一実施形態によれば、第1ビットの第1ストリーム512は、NRZ符号化データビットのストリームだけを含むことができるが、本発明の他の実施形態によれば、第1ビットの第1ストリーム512がデータビットとTCDキービットとを含むことができる。
図示の実施形態において、第1ビットの第1ストリーム512は、データ186ビットごとにオーバーヘッド6ビット(例:キービット)を含むが、他の符号化効率も可能である。本発明の一実施形態によれば、第1遷移符号化器502は、第1データ信号508をパケットに分け、各パケットは31個の6-ビットデータ集合を含む。第1遷移符号化器502は、続いて、31個の集合に適用すれば少なくとも1つの遷移点(例:31個の変換集合は000000または111111を含まない)を有する31個の6-ビット変換集合(transformed set)が出る変換のための6-ビットキーを識別することができる。第1遷移符号化器502は、31個の6-ビット変換集合および6-ビットキーを第1ビットの第1ストリーム512の一部として出力することができる。したがって、第1ビットの第1ストリーム512内にある1つのパケットは192ビットを含むことができ、そのうち186ビットはデータであり、6ビットはオーバーヘッドである。第1遷移符号化器502が186データビットと6キービットとを有する192-ビットパケットを生成すると説明しているが、第1遷移符号化器502が生成するパケットのビット数が異なっていてもよいし、パケットに含まれている集合(例:ワード)および/またはキーの大きさが異なっていてもよいことを知らなければならない。また、上記ではパケットベース(packet-based)遷移符号化方式について説明したが、第1遷移符号化器502は、ストリームベース(stream-based)遷移符号化方式または他の種類の遷移符号化方式により動作できるという点を知らなければならない。
本発明の一実施形態によれば、符号化器500は、第2遷移符号化器504をさらに含む。第2遷移符号化器504に第2データ信号510が提供され、第2遷移符号化器504は、第2データ信号510に遷移符号化を適用し、第2ビットの第2ストリーム514を生成する。本発明の一実施形態によれば、第2ビットの第2ストリーム514も、NRZ符号化ビットであってもよい。第1遷移符号化器502に関連して上述したように、第2遷移符号化器504もいかなる種類の遷移符号化方式でも実現可能である。図示の実施形態において、第2ビットの第2ストリーム514は、第2データ信号510にデータ186ビットごとにオーバーヘッド6ビット(例:キービット)を含むが、他の符号化効率も可能である。本発明の一実施形態によれば、第1データ信号508と第2データ信号510は、同一のデータ信号であってもよい。本発明の他の実施形態によれば、第1データ信号508と第2データ信号510は、互いに異なる信号であってもよい。
本発明の一実施形態によれば、第1遷移符号化器502は、例えば、3.875Gbps信号である第1データ信号508を取り、符号化ビットを含む第1ビットの第1ストリーム512を生成する。本発明の一実施形態によれば、第1ビットの第1ストリーム512も、キーを含むことができる。第2遷移符号化器504は、例えば、3.875Gbps信号である第2データ信号510を取り、符号化ビットを含む第2ビットの第2ストリーム514を生成する。本発明の一実施形態によれば、第2ビットの第2ストリーム514は、他のキーを含むことができる。実施形態について説明する目的で例を挙げるが、第1ビットの第1ストリーム512に対するキーは011011と仮定し、第2ビットの第2ストリーム514に対するキーは110100と仮定することができる。これによって、キーを用いる符号化方式は、データビットおよび選択したキーと両方のラン長を制限することができる。
本発明の一実施形態によれば、ラン長が制限された第1ビットの第1ストリーム512と第2ビットの第2ストリーム514は、PAM4発信機506に並列に供給される。PAM4発信機506は、第1ビットの第1ストリーム512および第2ビットの第2ストリーム514をNRZ符号化方式から4つの電圧レベルを含むPAM4符号化方式に変換する。また、第1ビットの第1ストリーム512はPAM4記号のMSBに変換され、第2ビットの第2ストリーム514はPAM4記号のLSBに変換される。例えば、第1ビットの第1ストリーム512に対するキーが011011であり、第2ビットの第2ストリーム514に対するキーが110100であれば、PAM4発信機506は、PAM4記号01、11、10、01、11、11を生成するが、これは4電圧レベルの例において電圧レベル-1V、+1V、+3V、-1V、+3V、+3Vに対応する。第1遷移符号化器502による第1データ信号508の遷移符号化がPAM4発信機506の伝送した記号のMSBにあるラン長を制限するので、0Vを交差する電圧遷移がPAM4発信機506の出力に提供される。これらの電圧遷移は、PAM4発信機506の出力のLSBが変化するか否かによらなくてもよい。したがって、本発明の一実施形態によれば、第2遷移符号化器504を省き、これをビット生成器(bit generator)のようなより簡単なブロックに置き換えることによって、発信機の費用および/または複雑度を低下させることができる。キービットをNRZからPAM4に変換する上述した例におけるのと同一の過程を、データビットをNRZからPAM4に変換するのにも使用できることに留意しなければならない。
本発明の一実施形態によれば、変換PAM4記号は、例えば、テレビの受信機に伝送される。したがって、2つの3.875Gbpsのデジタル信号を並列に符号化することによって、単一の8Gbps PAM4信号を生成することができる。
図6は、本発明の一実施形態による、第2遷移符号化器を含まない符号化器600の一例を示すブロック図である。図6に示した符号化器600の構成要素のうち図5の符号化器500と同一のものは再度説明しない。その代わりに、差異点についてのみ説明する。
本発明の一実施形態によれば、図5の第2遷移符号化器504を、例えば、第2データ信号510に第1遷移符号化器502によって追加されたオーバーヘッドビット数と同等のビット数を満たすビット生成器604に置き換えることができる。第2データ信号510を満たすのに使用される実際のビット値は重要でなく、したがって、パディング(padding)ビット数が第1遷移符号化器502の追加したオーバーヘッドビット数と同一でさえあれば、全部0(all zeros)(000000)、全部1(all ones)(111111)、または他の任意の値でも構わない。これは第2ビットの第2ストリーム614がPAM4記号のLSBに対応し、これによって無視できるからである。ビット生成器604は、単純にパディングビットを第2データ信号510に挿入するだけであり、第1遷移符号化器502が第1データ信号508に行うように、第2データ信号510のビットを変化しないという点を知らなければならない。このように、全部0、全部1または任意値を挿入することによって符号化器を第2データ信号510に用いる必要がなくなって、より簡単でより複雑でないビット生成器604を符号化器の代わりに使用できるので、第1遷移符号化器502の出力とビット生成器604の出力との間の整列を維持しながらも発信機の費用を低減することができる。上述したように、PAM4発信機506は、第1ビットの第1ストリーム512を出力PAM4記号のMSBに変換し、PAM4記号を受信機に伝送する。第1遷移符号化器502がMSBにあるラン長を制限するので、0Vを交差する遷移がPAM4発信機506の出力に提供される。
本発明の一実施形態によれば、第1遷移符号化器502が生成するキーを重複させ、第2データ信号510に挿入して第1ビットの第1ストリーム512に対するキーと同一のキーを単純に含む第2ビットの第2ストリーム614を生成することができる。言い換えれば、第2データ信号510のデータビットが変化しないまたは遷移符号化されず、単純にキーのみ挿入されて第2ビットの第2ストリーム614を満たすだけである。したがって、第1ビットの第1ストリーム512と第2ビットの第2ストリーム614の整列が維持できる。第1遷移符号化器502が生成したキーを重複させ、第2データ信号510に挿入することによって、キーの誤差/エラー検知を行うことができる。例えば、本発明の一実施形態によれば、PAM4発信機506が第1ビットの第1ストリーム512および第2ビットの第2ストリーム614を受信し、各ストリームに対するオーバーヘッドビットが同一でないことを検知すれば、データストリームに誤差/エラーが存在することがあり、PAM4発信機506はその信号を受信機に伝送しない。本発明の他の実施形態によれば、受信機は、誤差/エラーを検知し、データストリームが誤差/エラーを含むことを検知すれば入力を拒否する。
本発明の他の実施形態によれば、第1遷移符号化器502は、6-ビットキーを生成し、第1データ信号508に遷移符号化を行うことができるが、6-ビットを全て第1ビットの第1ストリーム512に挿入する代わりに、6-ビットの一部(例:3-ビット)だけを第1ビットの第1ストリーム512に挿入することができる。(生成された計6ビット中)3追加ビットはパディングビットとして第2ビットの第2ストリーム614に挿入することができ、こうすることにより、第1ビットの第1ストリーム512および第2ビットの第2ストリーム614それぞれの全体ビット長を192ビットから189ビットに減らすことができる。この場合、189ビットのうち3ビットだけがオーバーヘッドであり、これによって各ストリームのオーバーヘッドビットのパーセンテージが減少する。
本発明の一実施形態によれば、受信機は、PAM4記号のLSBから3オーバーヘッドビットを取り、PAM4記号のMSBに対するキーを模倣することができる。したがって、効率が向上する。本発明の実施形態について31個の6-ビットデータ集合を含むデータ信号、6-ビットキーなどの特定の例を引用することによって説明したことを知らなければならない。しかし、このような特定の例は単純に本発明の多様な実施形態を説明する手段として提供したに過ぎず、本発明を限定しようとしたわけではない。その代わりに、当業者であれば他の変形例も構想可能である。例えば、データは、パケットになってもよく、データストリームの形態になってもよいし、データ集合それぞれは長さが8-ビット、4-ビット、またはn-ビットであり/であるか、キーは長さが8ビットまたはm-ビットであってもよい。したがって、オーバーヘッドビットのパーセンテージも異なっていてもよい。
図7は、本発明の一実施形態による、PAM4符号化と両立できる遷移符号化を行う方法を示すフローチャートである。本発明の一実施形態によれば、第1符号化器は、第1入力を受信することができる。例えば、第1入力ビットは、データビットの高速(例:3.875Gbps)パケットであるか、データビットのストリームであってもよい。第1符号化器は、受信した第1入力ビットを符号化し、第1入力ビットに基づいて第1ビットの第1ストリームを生成する(702)遷移符号化器であってもよい。本発明の一実施形態によれば、第1符号化器は、第1入力ビットに遷移符号化を適用して第1ビットの第1ストリームを生成することができる。本発明の一実施形態によれば、ビット生成器が第2入力ビットを受信することができる。本発明の一実施形態によれば、ビット生成器は、遷移符号化器のような符号化器であってもよい。しかし、本発明の他の実施形態によれば、ビット生成器は、単純に追加ビットを生成する装置であってもよい。したがって、ビット生成器は、第2入力ビットに基づいて第2ビットの第2ストリームを生成することができる(704)。例えば、ビット生成器は、第2入力ビットに挿入または追加するパディングビット(例:ビットの値が重要でないビット)を生成することができる。本発明の一実施形態によれば、ビット生成器が生成するパディングビット数は、(図5を参照して上述したように)第1符号化器が生成するキービット数と同一であってもよい。本発明の一実施形態によれば、PAM4発信機は、少なくとも第1符号化器から受信した第1ビットの第1ストリームに基づいてPAM4記号を生成することができる(706)。例えば、本発明の一実施形態によれば、第1ビットの第1ストリームは、生成したPAM4記号のMSBに対応することができる。本発明の一実施形態によれば、PAM4記号の生成は、第2ビットの第2ストリームにも基づくことができる。この場合に、第2ビットの第2ストリームは、生成したPAM4記号のLSBに対応することができる。したがって、入力NRZデータビットを遷移符号化し、PAM4記号に変換して高速直列リンクの効率を向上させることができる。
「第1」、「第2」、「第3」などの用語を様々なエレメント、成分、領域、層、部分などに使用するが、これらはこのような修飾語によって限定されない。このような用語は、あるエレメント、成分、領域、層、部分を他のエレメント、成分、領域、層、部分と区別するために使用するものである。したがって、第1エレメント、成分、領域、層、部分は、本発明の趣旨と範囲を逸脱することなく第2エレメント、成分、領域、層、部分としてもよい。
説明の便宜のために、図面に示したある部分または特性に対する他の部分または特性の関係を示すために、「下部」、「下」、「上」などの空間関係の用語を使用することができる。このような空間関係の用語は、図面に示した使用または動作する装置の互いに異なる位置および/または方向を示すためのものである。例えば、図面においてある部分の「下部」または「下」にあると示した部分は、装置をひっくり返すと、逆に「上」にあるものになる。そのため、例えば、「下部」および「下」は、上と下を全て表すことができる。装置が、例えば、90度回転するか他の方向に向かうことができ、この場合、空間関係の用語はこれに合わせて解釈されなければならない。
成分や層が他の成分や層の「上に」あるか「連結されて」いると記載する場合、「直に」上にあるかまたは「直接」連結されている場合のみならず、中間に他の成分や層がさらに挟んでいる場合も含む。しかし、「真上に」あるか「直接連結」されていると記載すれば、中間に他の部分がないことを意味する。また、ある成分や層が他の2つの成分や層の「間」にあると表現した時、2つの成分や層の間に当該成分や層のみあってもよいが、1つ以上の他の成分や層がさらにあってもよい。
ここで使われた用語は、特定の実施形態を説明する目的で使用するだけであり、本発明を制限しようとするわけではない。ここで、数を特に言及しなければ、単数または複数の場合を全て含む。ある特徴、整数、段階、動作、部分、成分などを「含む」という表現は、当該部分以外に他の特徴、整数、段階、動作、部分、成分なども包含できることを意味する。「および/または」という表現は、並べられたものの1つまたは2以上のすべての組み合わせを含む。並べられたリストの前に記載した「少なくとも1つ」などの表現は、リスト全体を修飾するものであり、リスト内のそれぞれのものを修飾するものではない。
ここで、「実質的に」、「約」、「概ね」およびこれに似た表現は、近似を示す表現に過ぎず、「程度」を示すものではなく、当業者に知られた測定値または計算値の固有の誤差を示すのに使用する。また、本発明の実施形態を説明する時に使用する「できる(てもよい)」という表現は、「本発明の一つ以上の実施形態」に適用可能であることを意味する。「例示的な」という用語は、例または図面を示す。「使用」、「利用」などはこれと類似の他の表現とともに似た意味で使われる。
本発明の実施形態により説明した電子、電気装置および/または他の関連装置または部分は、適切なハードウェア、ファームウェア[例:特定用途向け集積回路(ASIC:application-specific integrated circuit)]、ソフトウェアまたはこれらの組み合わせを用いて実現することができる。例えば、これら装置の多様な構成要素を1つの集積回路チップに形成されてもよく、互いに異なる集積回路チップに実現してもよい。また、これら装置の多様な構成要素をフレキシブル印刷回路フィルム、テープキャリアパッケージ(TCP:tape carrier package)、印刷回路基板などに実現する、または1つの基板上に形成することができる。さらに、これら装置の多様な構成要素をここで説明した多様な機能を行うためにコンピュータプログラム命令を実行し、他のシステム要素と相互作用する1つ以上のコンピュータ装置内にある1つ以上のプロセッサで実行可能なプロセスまたはスレッド(thread)であってもよい。コンピュータプログラム命令は、RAM(random access memory)などの標準メモリ装置を用いるコンピュータ装置に実現されたメモリに記憶される。それだけでなく、当業者は、本発明の実施形態の概念と範囲を逸脱することなく多様なコンピュータ装置の機能を1つのコンピュータ装置に結合または統合するか、特定のコンピュータ装置の機能を1つ以上の他のコンピュータ装置に分散することもできる。
特別な言及がない限り、ここで使う(技術的、科学的用語を含む)すべての用語は、この発明の属する技術分野における当業者が一般に知っているのと同一の意味を有している。一般に使われる辞書に定義された用語などの用語は、関連技術分野および/または本明細書における意味と一致する意味を有すると解釈し、ここで明示しない限り、理想的または過度に厳しい意味で解釈してはならない。
以上に説明した実施形態はほんの一例に過ぎない。当業者であれば、ここに記載した実施形態から多様な代替実施形態を知ることができる。このような代替実施形態は本発明の範囲に含まれる。このように、実施形態は以下の特許請求の範囲およびその等価物によってのみ限定される。
500、600:符号化器
502、504:遷移符号化器
506:PAM4発信機
508、510:データ信号
512、514、614:ビットストリーム
604:ビット生成器
502、504:遷移符号化器
506:PAM4発信機
508、510:データ信号
512、514、614:ビットストリーム
604:ビット生成器
Claims (22)
- 第1入力ビットを受信し、前記第1入力ビットに基づいて第1ビットの第1ストリーム(stream)を生成する第1符号化器(encoder)と、
第2入力ビットを受信し、前記第2入力ビットに基づいて第2ビットの第2ストリームを生成するビット生成器(bit generator)と、
前記第1ビットの第1ストリームおよび前記第2ビットの第2ストリームを受信し、少なくとも前記第1ビットの第1ストリームに基づいてPAM4(pulse-amplitude modulation 4-level)記号を生成するPAM4発信機と、を含むシステム。 - 前記第1符号化器は、遷移符号化(transition encoding)を前記第1入力ビットに適用して前記第1ビットの第1ストリームを生成する、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1ビットの第1ストリームは、前記PAM4発信機が生成した前記PAM4記号のMSB(most significant bits)に対応する、請求項2に記載のシステム。
- 前記PAM4記号の生成は、前記第2ビットの第2ストリームにも基づき、
前記第2ビットの第2ストリームは、前記PAM4記号のLSB(least significant bits)に対応する、請求項3に記載のシステム。 - 前記第2ビットの第2ストリームは、遷移符号化を前記第2入力ビットに適用して生成する、請求項4に記載のシステム。
- 前記ビット生成器は、パディングビット(padding bit)を前記第2入力ビットに挿入して前記第2ビットの第2ストリームを生成する、請求項4に記載のシステム。
- 前記第1符号化器が生成した前記第1ビットの第1ストリームは、遷移キー(transition key)および符号化データビット(encoded data bits)を含む、請求項2に記載のシステム。
- 前記第1符号化器は、前記遷移キーと前記第1入力ビットに排他的論理和(XOR:exclusive OR)演算を行って前記符号化データビットを生成する、請求項7に記載のシステム。
- 前記ビット生成器が生成した前記第2ビットの第2ストリームは、前記遷移キーおよび前記第2入力ビットを含む、請求項8に記載のシステム。
- 前記第1符号化器が生成した前記第1ビットの第1ストリームは、遷移キーを含むビットの半分と符号化データビットとを含み、
前記ビット生成器が生成した前記第2ビットの第2ストリームは、前記遷移キーを含むビットの半分と前記第2入力ビットとを含む、
請求項2に記載のシステム。 - 前記PAM4記号それぞれは、前記第1ビットの第1ストリームからの1ビットと前記第2ビットの第2ストリームからの1ビットに対応する、請求項3に記載のシステム。
- 第1符号化器(encoder)によって、前記第1符号化器に供給された第1入力ビットに基づいて第1ビットの第1ストリーム(stream)を生成する段階と、
ビット生成器(bit generator)によって、前記ビット生成器に供給された第2入力ビットに基づいて第2ビットの第2ストリームを生成する段階と、
PAM4発信機によって、前記PAM4発信機が受信した少なくとも前記第1ビットの第1ストリームに基づいてPAM4記号を生成する段階と、を含む方法。 - 前記第1ビットの第1ストリームを生成する段階は、遷移符号化(transition encoding)を前記第1入力ビットに適用する段階を含む、請求項12に記載の方法。
- 前記第1ビットの第1ストリームは、前記PAM4発信機が生成した前記PAM4記号のMSB(most significant bits)に対応する、請求項13に記載の方法。
- 前記PAM4記号を生成する段階は、前記第2ビットの第2ストリームにも基づき、
前記第2ビットの第2ストリームは、前記PAM4発信機が生成した前記PAM4記号のLSB(least significant bits)に対応する、請求項14に記載の方法。 - 前記第2ビットの第2ストリームを生成する段階は、遷移符号化を前記第2入力ビットに適用する段階を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記第2ビットの第2ストリームを生成する段階は、
パディングビット(padding bit)を生成する段階と、
前記パディングビットを前記第2入力ビットに挿入する段階と
を含む、請求項15に記載の方法。 - 前記第1符号化器が生成した前記第1ビットの第1ストリームは、遷移キー(transition key)および符号化データビット(encoded data bits)を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記第1ビットの第1ストリームを生成する段階は、前記遷移キーと前記第1入力ビットに排他的論理和(XOR:exclusive OR)演算を行う段階をさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 前記ビット生成器が生成した前記第2ビットの第2ストリームは、前記遷移キーおよび前記第2入力ビットを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記第1符号化器が生成した前記第1ビットの第1ストリームは、遷移キーと符号化データビットとを含むビット数の半分を含み、
前記ビット生成器が生成した前記第2ビットの第2ストリームは、前記遷移キーと前記第2入力ビットとを含むビット数の半分を含む、
請求項13に記載の方法。 - 第1入力ビットを受信し、前記第1入力ビットに基づいて遷移符号化された第1ビットの第1ストリーム(stream)を生成する第1遷移符号化器(encoder)と、
第2入力ビットを受信し、前記第2入力ビットに基づいて第2ビットの第2ストリームを生成するビット生成器(bit generator)と、
前記第1ビットの第1ストリームおよび前記第2ビットの第2ストリームを受信し、PAM4記号を生成するPAM4発信機と、を含み、
前記PAM4記号のMSB(most significant bit)は、前記第1ビットの第1ストリームに基づき、
前記PAM4記号のLSB(least significant bit)は、前記第2ビットの第2ストリームに基づく、遷移符号化可能(compatible)PAM4符号化器。
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