JP4491579B2 - 通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル電子システムへの使用に適する通信方法に関連する。特に、この方法は、コンピュータチップ内に存在する複数の成分間の通信に適するのみならず、回路基板上の複数の個別の成分間での通信に適する。

遅延不感受性通信（Delay
Insensitive Communication）は、通信中に遅延が発生してもデータを正しく受信できる有力な通信方法である。遅延不感受性通信は、非同期性システムに特に適用することができる。多くの遅延不感受性符号化技術が存在しても、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）論理設計に有効に実施できるものは極めて少ない。

遅延不感受性符号の普及した形態は、ｎビット２進語を使用して通信を実施し、全有効通信値は、予め決められた値に設定された複数のｍビットを有する所謂ｎ−ｍコードである。ｎ−ｍコードを使用するとき、受信側は、予め決められた値に設定されるｍビットを受信（複数のｍビットを超えるものを受信することが必須条件の妨害又は違反と判断され、論理により処理できない）したときのみ通信の完了（完了検知として知られる工程）を理解する。第１の符号化ビット及び第２の符号化ビットを使用して、各データビットを符号化する場合に、ｎ−ｍコードの例は、２線符号化（２−１コード）である。符号化すべき値が「０」であれば、第１の符号化ビットは、「１」に設定され、符号化すべき値が「１」であれば、第２の符号化ビットは「１」に設定される。比較的非能率的であっても、２線システムは、比較的正確に実行することができる。

データ転送（データ通信）には最近４−１コードを使用することが提案されてきた。４−１コードにより、単一の信号転送を使用して２ビットを送信することができ、即ち、２線符号化により要求される信号の数の正確に半分を使用して、２ビットを表示することができる。

下式により定義される２つの測定基準、率Ｒ及び剰余ｒにより、ｎ−ｍコードの効率を定義することができる。

但し、ｍ_sは、コードにより表すことができる離散データ記号の数である。

剰余を最小化しながら、率を最大化することが望ましい。式(1)及び(2)から、４−１コードが０.５の率と２の剰余を有するとき、２線コードが０.５の率と１の剰余を有すると推定できる。しかしながら、４−１コードにより要求される信号転換の減少は、電力消費を最小化すべき場合に好適に使用させることができる。

一般的な用語では、語の全ビットの確実な論理和（ＯＲ）関数を使用することにより完全な検出を実行できれば、ｎ−１（ｎ−ｍコードの部分集合である）を特に実施することは容易である。このように、ｎ−１コードを使用して遅延不感受性通信を行う場合もある。しかしながら、ｎが４より大きいコードの効率は、顕著に減少することに注意すべきである。

より大きなｍ値と共にコードを使用して、率と剰余とを改善できるが、要求される論理回路の複雑性は、費用が高すぎると判断される。

本発明の目的は、改良された符号化法を提供することを目的とする。

本発明による送信側と受信側との間の通信方法では、ｎ₁ビット分の長さを有する第１の成分とｎ₂ビット分の長さを有する第２の成分とを含むＮビット中に、予め決められた値に設定されたＭビットを有するＮ−Ｍコードの形態のデータを送信側から受信側に送信する過程と、ｎ₁−ｍ₁をＮ−Ｍコードの第１の成分とするデータと、ｎ₂−ｍ₂をＮ−Ｍコードの第２の成分とするデータとを復号し、かつｍ₁≠ｍ₃のときｎ₁−ｍ₃をＮ−Ｍコードの第１の成分とするデータと、ｍ₂≠ｍ₄のときｎ₂−ｍ₄をＮ−Ｍコードの第２の成分とするデータとを復号する過程とを含む。

本発明による送信側と受信側との間の通信装置では、送信側と、受信側と、送信側に設けられて、予め決められた値に設定されたＭビットをＮビット中に有するＮ−Ｍコードを表す２進数の形態のデータを受信側に送信する通信手段とを備え、Ｎビットの２進数データは、ｎ₁ビット分の長さを有する第１の成分と、ｎ₂ビット分の長さを有する第２の成分とを含み、Ｎ−Ｍコードの第１の成分がｎ₁−ｍ₁コードであるデータと、Ｎ−Ｍコードの第２の成分がｎ₂−ｍ₂コードであるデータとを受信しかつ復号すると共に、ｍ₁≠ｍ₃のときＮ−Ｍコードの第１の成分がｎ₁−ｍ₃コードであるデータと、ｍ₂≠ｍ₄のときＮ−Ｍコードの第２の成分がｎ₂−ｍ₄であるデータとを受信しかつ復号する手段を受信側に備える。

本明細書では、用語ｎ−ｍコードを使用して、ｎビット２進数を表し、２進数の各ビットは、第１の選択可能な状態及び第２の選択可能な状態を有し、２進数のｍビットは、第１の選択可能な状態に設定されるものとする。

本願の発明者等は、相対的に大きいＮ−Ｍコードを少なくとも２つの異なる方法で相対的に小さい２つのｎ−ｍコードに分解することにより、コードにより表すことができる符号（記号）数を、２つの小さいコードの確実な連鎖により表すことができるものを超えて増加し、コードを満たすのに要求される論理の複雑性を受け入れることができる。

本発明のある実施の形態では、ｎ₁＋ｎ₂＝Ｎであり、ｍ₁＋ｍ₂＝ｍ₃＋ｍ₄＝Ｍである。第１の成分と第２の成分の少なくとも一方は、第１の下位成分及び第２の下位成分を有するものと判断することができ、受信側は、第１の下位コードがｑ₁−ｐ₁コードであり、第２の下位コードがｑ₂−ｐ₂コードであるデータを解読しかつｐ₁≠ｐ₃のときに、第１の下位コードがｑ₁−ｐ₃コードであり、ｐ₂≠ｐ₄のときに、第２の下位コードがｑ₂−ｐ₄コードであるデータを解読する手段を受信側に設けることができる。ｍ₁及びｍ₂の少なくとも一方を１にすることができる。

Ｎ−Ｍコードは、２進値の符号値でもよい。複数のｎ₁−ｍ₁コードとして２進値を表すことにより、２進値を符号化することができ、複数のコードは、ビットで論理的論理和関数に入力され、論理的な論理和関数の出力は、Ｎ−Ｍコードの第１の要素であり、複数のｎ₁−ｍ₁コードの間に存在すれば、その差に基づいて第２の要素が決定される。２進値は、２つのｎ₁−ｍ₁コードとして表すことができ、２つのｎ₁−ｍ₁コードの間の等価は、ｎ₁−ｍ₁コードとなるＮ−Ｍコードの第１の成分と、ｎ₂−ｍ₂コードとなるＮ−Ｍコードの第２の要素とになり、２つのｎ₁−ｍ₁コード間の不等価は、ｎ₁−ｍ₃コードである２進数の第１の成分と、ｎ₂−ｍ₄となる２進数の第２の成分となる。

送信側と受信側を単一のシリコンチップ内に位置を決定できるか、別法として送信側と受信側を異なるシリコンチップ上に配置することができる。

複数のデータ事項を送信側から受信側に送信でき、送信側と受信側との間に配置されるバッファを介してデータを送信でき、第１のデータ事項は、バッファから受信側に送信され、第２のデータ事項は、送信側からバッファに送信される。

添付図面について本発明の実施の形態を例として説明する。
図１に示すように、送信側１は、バッファ３を介して受信側２と通信接続される。送信側１は、第１の通信手段４によりバッファ３に接続され、バッファ３は、第２の通信手段５により受信側に接続される。第１の通信手段４と第２の通信手段５は、それぞれｎビットの通信手段であり、送信側１、バッファ３及び受信側２の間の通信は、複数のｎ−ｍコードを使用して行われる。送信側１と受信側２との間にバッファ３を設けることにより、送信側１と受信側２との間の連絡をパイプライン接続にすることができる。即ち、第１のデータ事項は、バッファ３と受信側２との間を通過することができ、第２のデータ事項は、送信側１とバッファ３との間を通過する。これは、送信側１と受信側２との間の通信路の効率を改善し、これにより通信の際の遅延を減少することができる。

Ｎ−Ｍコードを表す予め決められた長さの２進数を２つ又はそれ以上の２進数に分割して、それらの各々をｎ−ｍコードとして判断することができる。２進数により表すことができる符号数は、各要素コード個々により表すことができる符号数の積となる。例えば、７−２コードを表す７ビット２進数を４−１コード及び３−１コードとして処理すれば、１２（４×３）符号を表すことができる。しかしながら、コンピュータハードウエアの通信が２進数システムを使用して作動すれば、使用される符号数を２の累乗でなければならない。このように、このシステムを使用して、僅か８つの符号（３ビット２進値）を表すことができる。これを表１に示す。

本発明は、このようなコードにより表すことができる符号数の改良に関するものである。これは、符号化法内に２つの異なるコード対を使用することにより達成される。

本発明によれば、７ビット２進数は、３−１コードと４−１コードとを有するか又は３−０コードと４−２コードとを有するものと判断される。即ち、全体にわたるコードは、常に７−２コードである。この体系を使用して、付加的な４つの符号を表示して、コードにより８つの異なる符号を表すことができる。このように、コードを使用して、未使用である２つのコード値を使用して４ビット２進値（１６個の値）を符号化することができる。未使用である値を選択して、４−２コードを更に２つの２線（２−１）コードに分解することができる。これを表２に示す。

表２から明らかなように、２進値を表すのに使用される各有効なコードは、３つの成分コードの中の正確に２つの中に単一の「１」値を有する。これは、各成分のビットについてＯＲ（論理和）操作を行い、３つのＯＲ操作の中の２つを確実に適正値に戻す操作に前記ＯＲ操作の出力を入力することにより、確実な方法で完全な検出を行うことができることを意味する。図２は、適切で完全な検出論理を示す。図２では、各成分のビットがＮＯＲ操作に入力され、回路の出力でＮＡＮＤゲートの存在により否定が補正されることを理解すべきである。完全な検出論理の他の適切な実行法は当業者に自明であろう。

このように、本発明によれば、制限された７−２コードを使用して、３−１コード及び４−１コードに単に分解して完成できるものに加えて、率と冗長性を改善することができると共に、論理設計の複雑性を容認可能なレベルに保持することができる。前記コードは、０.５７の率と３の冗長性を有する。

本発明の方法を使用する符号化の他の例は、６−３コードを使用する。完全な６−３コードは、２０個の個別符号を表すことができ、従って、少なくとも１６個の符号（及び従って４ビット２進数）を表すことができるように形成される成分を６−３コードが有するものと判断することが望ましい。この例では、第１の成分は、２ビットを有し、第２の成分は、４ビットを有する。

有効な６−３コード値に４ビット２進値を図表化する方法を下記に説明する。４ビット２進値をコード内の値に都合よく合致するように、各２ビット２進値を下記のように、４−１コードに割り当てる。

このように、１６個の４ビット２進値は、下記のコードにより表示される。

表３Ａの右欄の各コード対に示すビット論理ＯＲ操作を使用することにより、通信に使用すべき６−３コードの４ビット成分は、下記のように、発生される。

例えば、００１０と１０００の２進値を表すコードは、同一であるから、表４に示すコードは、全ての１６個の符号を正確に表すのに十分な情報を含まないことを理解できよう。６−３コードの２ビット成分によりこれらの値を微分（区別）しなければならない。この微分を行う便利な一方法は、２つの４−１コードＡとＢとがどちらも等しいか、ＡがＢより大きいか又はＢがＡより大きい全ての場合の観察を含む。これらの場合の第１の場合に、得られる４ビット成分は４−１コードであり、従って、２ビット成分は、２ビットを全体のコードに付与して、６−３コードを発生する。このように、２ビット成分は値１１を持たねばならない。ＡがＢより大きく、２ビット成分が０１値を有し、ＢがＡより大きければ、２ビットの成分は１０値を有する。これを表５に示す。

表５に示す制限された６−３コードは、２つのより小さい成分（例えば、２−１コード及び４−２コード）に分解される従来の方法に比べて改善された率及び冗長性を示し、しかも論理の複雑性も許容可能なレベルに保持される。

２ビット成分を２−０コードとし、４ビット成分を４−３コードとすることにより、更に４つの符号を表すことができる。このように、完全な６−３コードが形成される。これらの付加的な符号は、ある複雑性を論理に追加するが、コードにより１６個のデータ値を送信し、制御値の通信に幾つかの付加的符号を与える。コードへのこの付加を下表６に示す。

表６を見ると、表の最初の４列は、制御データを表すのに使用されるコード値を示すが、それゆえ、４ビット値を示さない。第５列〜第９列は、ＡがＢより大きい場合に、２つの４−１コードの組合わせにより表される２進値を表し、第１０列〜第１３列は、ＢがＡより大きい場合に、４−１コードの組合わせにより表される２進値を表し、表の最後の４列は、複数の同一の４−１コード、即ちＡ＝Ｂの組合わせにより生成される２進値を表す。

表５及び表６の両方に示す６−３コードは、０.６７の率と２の冗長性を有する。

このコードを使用して送信されるデータは、前記のように完全な検出工程を経る必要がある。図３は、このような完全な検出を行う適切な回路を示す。図３の回路は、２つの出力６、７を有する点に注意すべきである。第１の出力６は、入力値が、２進値を表す有効なコード、即ち表５に示す複数のコードの一つであることを示す。第２の出力７は、データが、有効な２進値ではない有効な６−３コード、即ち、表６の上部４列に示すコードの一つであることを示す。

２つの４−１コードとして４ビット２進値を符号化して、これらのコードを使用して表５に示す制限された６−３コードを発生する方法を前記に説明した。図４は、制限された６−３コードとして、２つの４−１コードの符号化を実行する論理ゲートの適切な回路を示す。図４の回路構成は、当業者には自明であろうが、回路８の第１の部分は、６−３コードの４ビット成分を発生（図４の中心の４つの出力電線）する４つのＯＲゲートを有する。回路９、１０及び１１内の残りのゲートは、２つのコードＡ及びＢの数量の大きさを比較することにより、６−３コードの２ビット成分を一緒に発生する（図４の最上出力電線と最下出力電線）。

図５は、逆操作を実行、即ち、６−３コードを２つの４−１コードに解読する適切な回路を示す。

前記の７−２コード及び６−３コードの代わりに、他のコードを使用できることは理解されよう。このようなコードの適切な分解例を表７に示す。

複数の成分欄の一つに記入したものに星印（＊）を付すと、これは、この成分それ自体が、表７の前の列に示す方法で分解されることを示す。表７の例に選択される複数の成分を選択して、論理の複雑性を最小化しながら、表示できる符号数を最大化できることは理解されよう。

図２〜図５は、論理回路を例示するに過ぎないことは理解されよう。多数の代替論理回路を使用して、同一の機能を達成でき、このような論理回路の設計が当業者に周知となるであろうことは、当業者が実感するであろう。

本発明は、送信側と受信側との間の一方向通信を行う実施の形態について説明した。それぞれ送信性能と受信性能とを有する複数のトランシーバ間での通信でも、本発明の実施の形態を適用する例もあろう。例えば、本特許出願人の国際特許出願第ＰＣＴ／ＧＢ００／０３９６０号（国際公開番号第ＷＯ０１３００１４Ａ１）に開示される方法に含まれる如何なる適当な双方向通信法にも本発明の方法を使用することができる。

バッファを介して送信側と受信側との間の通信を行うブロック図 本発明により処理された７ビット２進数の完全検出を示す回路図 本発明により処理された６ビット２進数の完全検出を示す回路図 本発明の実施の形態に使用される符号化論理回路を示す回路図 本発明の実施の形態に使用される解読論理回路を示す回路図

符号の説明

１・・送信側、 ２・・受信側、 ３・・バッファ、 ４・・第１の通信手段、 ５・・第２の通信手段、 ６、７・・出力、 ９、１０、１１・・回路、

Claims (12)

1. ｎ₁ビット分の長さを有する第１の成分とｎ₂ビット分の長さを有する第２の成分とを含むＮビット中に、予め決められた値に設定されたＭビットを有するＮ−Ｍコードの形態のデータを送信側から受信側に送信する過程と、
   ｎ₁−ｍ₁をＮ−Ｍコードの第１の成分とするデータと、ｎ₂−ｍ₂をＮ−Ｍコードの第２の成分とするデータとを復号し、かつｍ₁≠ｍ₃のときｎ₁−ｍ₃をＮ−Ｍコードの第１の成分とするデータと、ｍ₂≠ｍ₄のときｎ₂−ｍ₄をＮ−Ｍコードの第２の成分とするデータとを復号する過程とを含むことを特徴とする送信側と受信側との間の通信方法。
2. ｎ₁＋ｎ₂＝Ｎであり、ｍ₁＋ｍ₂＝ｍ₃＋ｍ₄＝Ｍである請求項１に記載の通信方法。
3. 第１の成分及び第２の成分の少なくとも一方は、第１の成分及び第２の成分の少なくとも一方から分解される第１の下位成分及び第２の下位成分を含み、
   第１の下位成分がｑ₁−ｐ₁コードであるデータと、第２の下位成分がｑ₂−ｐ₂コードであるデータとを復号し、かつｐ₁≠ｐ₃の場合に第１の下位成分がｑ₁−ｐ₃コードであるデータと、ｐ₂≠ｐ₄の場合に第２の下位成分がｑ₂−ｐ₄コードであるデータとを復号する請求項１又は２に記載の通信方法。
4. Ｎ−Ｍコードは、２進値符号である請求項１〜３の何れか１項に記載の通信方法。
5. ２進値は、複数のｎ₁−ｍ₁コードとして２進値を表すことにより符号化され、複数のコードは、ビット論理の論理和（ＯＲ）関数に入力され、ビット論理の論理和（ＯＲ）関数の出力は、Ｎ−Ｍコードの第１の成分であり、第２の成分は、複数のｎ₁−ｍ₁コードの間に存在すれば、複数のｎ₁−ｍ₁コードの差に依存して決定される請求項４に記載の通信方法。
6. ２進値は、２つのｎ₁−ｍ₁コードとして表され、２つのｎ₁−ｍ₁コード間の等価により、Ｎ−Ｍコードの第１の成分がｎ₁−ｍ₁となり、Ｎ−Ｍコードの第２の成分がｎ₂−ｍ₂コードとなり、２つのｎ₁−ｍ₁コード間の不等価により、２進数の第１の成分がｎ₁−ｍ₃コードとなり、２進数の第２の成分がｎ₂−ｍ₄となる請求項５に記載の通信方法。
7. 送信側と受信側は、単一のシリコンチップ内に記憶される請求項１〜６の何れか１項に記載の通信方法。
8. 送信側と受信側は、異なる複数のシリコンチップ内に記憶される請求項１〜６の何れか１項に記載の通信方法。
9. 送信側が複数のデータ事項を受信側に送信し、送信側と受信側との間に配置されたバッファを介してデータが送信されて送信側から第２のデータがバッファに送信される間に、第１のデータ事項は、バッファから受信側に送信される請求項１〜８の何れか１項に記載の通信方法。
10. ｍ₁とｍ₂の少なくとも一方は、１である請求項１〜９の何れか１項に記載の通信方法。
11. 送信側と、受信側と、送信側に設けられて、予め決められた値に設定されたＭビットをＮビット中に有するＮ−Ｍコードを表す２進数の形態のデータを受信側に送信する通信手段とを備え、
    Ｎビットの２進数データは、ｎ₁ビット分の長さを有する第１の成分と、ｎ₂ビット分の長さを有する第２の成分とを含み、
    Ｎ−Ｍコードの第１の成分がｎ₁−ｍ₁コードであるデータと、Ｎ−Ｍコードの第２の成分がｎ₂−ｍ₂コードであるデータとを受信しかつ復号すると共に、ｍ₁≠ｍ₃のときＮ−Ｍコードの第１の成分がｎ₁−ｍ₃コードであるデータと、ｍ₂≠ｍ₄のときＮ−Ｍコードの第２の成分がｎ₂−ｍ₄であるデータとを受信しかつ復号する手段を受信側に備えることを特徴とする送信側と受信側との間の通信装置。
12. 請求項１〜１０の何れか１項に記載の通信方法を実施することを特徴とする通信装置。

Images