JPH08502397A - 圧縮されたデータを符号化しかつ復号するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 データ通信における圧縮されたデータをエンコーダしかつデコードする方法および装置は、第１のものではない（ノンファースト）レベルのノード（７２，７８，７９）における子供カウンタ（６２）を使用するデコーダによるツリー構造の構成を含む。デジタル通信装置は該ツリー構造を信号の送信のために使用する。

Description

【発明の詳細な説明】 圧縮されたデータを符号化しかつ復号するための方法および装置 発明の分野 この発明はデジタル通信機器に関し、かつより特定的にはデータ通信の効率お よび速度を改善するデータ圧縮システム（ｄａｔａｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓｙ ｓｔｅｍ）および方法に関する。 発明の背景 データ通信は伝送システムによる１つのポイントから他のポイントへのコンピ ュータ符号化された情報の移動である。データ通信は長い距離にわたりほぼ瞬時 的に情報の交換を生じさせる。 データ通信はデータを送信しまたは受信するターミナル、プリンタまたはコン ピュータのようなデータターミナル機器（ＤＴＥ）をリンクする。データ通信機 器（ＤＣＥ）は送信される信号またはデータを操作するＤＴＥと通信チャネルと の間に取り付けられた装置である。ＤＣＥは通常マイクロプロセッサおよびラン ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を具備する。前記通信チャネルはしばしば電話ネ ットワークとされ、もちろんそれはセルラネットワーク、デジタル 通信ネットワーク、または衛星ネットワークであっても良い。 送信ＤＴＥ（ＴＸＤＴＥ）によって受信ＤＴＥ（ＲＸＤＴＥ）に送信される情 報は一連の文字またはキャラクタからなる。該情報は一般にかなりの量の冗長性 を含んでいる。したがって、前記情報は圧縮され、それによって通信チャネルに よってより短い時間で送信することができる。 知られたデータ圧縮方法のうちで、ジブ−レンペル′７８アルゴリズム（Ｚｉ ｖ−Ｌｅｍｐｅｌ ′７８ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ：ＺＬ７８”）がある。ＺＬ７ ８アルゴリズムにおいては、送信ＤＣＥ（ＴＸＤＣＥ）はＴＸＤＣＥＲＡＭに格 納された（「ボキャブラリツリー（ｖｏｃａｂｕｌａｒｙ ｔｒｅｅ）」とも称 される）ボキャブラリにおけるストリングを記憶することにより最近送信された データの履歴を記録する。現在のデータの引続く要素を前記ボキャブラリと比較 することにより、冗長データが検出される。ＴＸＤＣＥは、冗長なシーケンス全 体を送信する代わりに、前記ボキャブラリツリーの冗長データの早期の発生の位 置を指示するコードワードを送信する。データ圧縮は該コードワードを送信する ことが要求されるビットの数が前記冗長データシーケンスのビットの数より小さ い場合に行なわれる。他のデータ圧縮方法は本件出願の譲渡人に譲渡された、Ｂ ｒｉａｎ Ｔａ−Ｃｈｅｎｇ Ｈｏｕ，Ｃｒａｉｇ Ｄ．Ｃｏｈｅｎ，Ｊａｍｅ ｓ Ａ．Ｐａｃｓｏ −ＡｎｄｅｒｓｏｎおよびＭｉｃｈａｅｌ Ｇｕｔｍａｎによる係属中の米国特 許出願第０７／９７６，２９８号に説明されている。この米国特許出願に含まれ る情報は本件出願に導入される。 前記チャネルの他端において、受信ＤＣＥ（ＲＸＤＣＥ）はＴＸＤＣＥによっ て維持されるものと同様のＲＸＤＣＥ ＲＡＭにボキャブラリを維持する。ＴＸ ＤＣＥからコードワードを受信すると、ＲＸＤＣＥは前記ボキャブラリにおける 冗長データシーケンスを検出するために該コードワードを使用する。ＲＸＤＣＥ は次に該データシーケンスをＴＸＤＴＥに送信する。 前に述べたように、データ圧縮はコードワードを送信するのに必要なビットの 数が前記冗長データシーケンスにおけるビットの数より小さい場合に行なわれる 。前記情報がキャラクタのランダムなシーケンスに近いようないくつかの場合に おいては、前記コードワードは実際に元のデータより長く、この場合はデータ伸 張（ｄａｔａ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）（データ圧縮に対して）が行なわれ得るこ とになる。データ伸張が行なわれる場合、ＴＸＤＣＥはＲＸＤＣＥに対しデータ 圧縮なしで動作するよう通知する。データ圧縮なしのこの通信方法は「トランス ペアレントモード（ＴＭ）」と称される。ＴＸＤＣＥは次にＴＸＤを監視して圧 縮が有益であるかを判定する。もし圧縮が有益であれば、ＴＸＤＣＥはＲＸＤＣ Ｅに圧縮を開始し、かつ「圧縮 モード（ＣＭ）」で動作するよう通知する。通常の通信セッションにおいては、 ＴＸＤＣＥおよびＲＸＤＣＥはＣＭおよびＴＭの間を数回切換え行き来する。他 の方法はＣｌａｒｋの米国特許第５，１７７，４８０号に見ることができる。 前記情報が送信されると、ＴＸＤＣＥは１組のルールにしたがってボキャブラ リを構築する。該ボキャブラリは種々のレベルの相互接続されたノードを備えた ツリー構造のデータベースである。該ツリーを構築し、該ツリーを更新し、該ツ リーからノードを削除しかつ該ツリーにノードを加えるための手順の完全な説明 はＣｌａｒｋの米国特許第５，１５３，５９１号およびＷｅｌｓｈの米国特許第 ４，５５８，３０２号に見ることができる。そのようなツリー構造はＣＣＩＴＴ （Ｃｏｍｉｔｅ Ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｄｅ Ｔｅｌｅｇｒａｐｈｉｅ ｅｔ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｉｅ）のためのＶ．４２ｂ ｉｓアプリケーションにおいて実施されている。 前記デコーダのボキャブラリにおける（第１のレベルのノード以外の）各々の ノードは９バイトを必要とする。すなわち、該ノードによって表わされるキャラ クタのための１バイト、ダウンポインタのための２バイト、レフトポインタのた めの２バイト、ライトポインタのための２バイト、およびアップポインタのため の２バイトである。したがって、デコーダツリー構造によって必要とされるメモ リはか なりの大きなものになる。これは１つのＤＣＥが本願出願人に譲渡された、Ｂｒ ｉａｎ Ｔａ−Ｃｈｅｎｇ Ｈｏｕ，Ｃｒａｉｇ Ｄ．Ｃｏｈｅｎ，Ｊａｍｅｓ Ａ．Ｐａｃｓｏ−ＡｎｄｅｒｓｏｎおよびＭｉｃｈａｅｌ Ｇｕｔｍａｎによ る「フレーム多重化トラフィックの適応データ圧縮のための動的ボキャブラリ記 憶（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｖｏｃａｂｕｌａｒｙ Ｓｔｏｒａｇｅ ｆｏｒ Ａｄａ ｐｔｉｖｅ Ｄａｔａ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｆｒａｍｅ−Ｍｕｌｔ ｉｐｌｅｘｅｄ Ｔｒａｆｆｉｃ）」と題する米国特許出願第０７／９７６，２ ９８号に述べられているような、多数のボキャブラリの事例を含む場合には特に 当てはまる。 さらに、前記ツリーにリーフノード（ｌｅａｆ ｎｏｄｅ）が加えられたとき 、隣接リーフノードのためのポインタが更新されなければならなず、各々のリー フに対しポインタが読み取られかつ書き込まれることが必要である。そのような 操作はマイクロプロセッサの時間を消費し、かつしたがってＤＣＥのスループッ トを低減する。 ボキャブラリのためのＲＡＭが満たされたとき、ノードは削除される。ノード の削除は該削除されるノードに関連する全てのポインタの修正を必要とし、これ はＲＸＤＣＥによる時間の浪費およびより低速のスループットを生じる結果とな る。 従来の符号化（ｅｎｃｏｄｉｎｇ）および復号（ｄｅｃ ｏｄｉｎｇ）方法はストリング整合手順が最も長いストリング整合の前に終了で きるようにし、その時点でいずれかの部分的に整合したストリングに対するコー ドワードが送信される。いくつかのＶ．４２ｂｉｓ構成においては、これはモー ド切換またはフラッシュによって生じ得る。同期データ圧縮のためのＶ．４２ｂ ｉｓへのいくつかの拡張においては、これはフレーム終了（ｅｎｄ−ｏｆ−ｆｒ ａｍｅ）または同期エラー（ｓｙｎｃ ｅｒｒｏｒ）によって生じ得る。ストリ ング整合手順の時期尚早の終了はエンコーダによって不整合のキャラクタとして 取り扱われる。エンコーダは通常不整合のキャラクタを前記整合したストリング に加えかつそのキャラクタと共に新しいストリングを開始する。しかしながら、 ストリング整合手順が最も長いストリング整合の前に終了したとき、次のキャラ クタはすでにボキャブラリに入っている可能性がある。したがって、エンコーダ はボキャブラリにおいてそのキャラクタをサーチしかつ該キャラクタがすでにボ キャブラリに入っていない場合にのみ該キャラクタを加える。 デコーダが新しいストリングに対するコードワードを受信したとき、それはそ のイノベーション（ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）キャラクタを前のストリングからの 不整合のキャラクタとして取り扱う。デコーダは通常該イノベーションキャラク タを前のストリングに加えかつ該イノベーションキャラクタと共に新しいストリ ングを開始する。しかしな がら、エンコーダは最も長いストリングの整合を検出する前にストリング整合手 順を終了することができるから、該イノベーションキャラクタはすでにボキャブ ラリに入っている可能性がある。したがって、デコーダは該ボキャブラリにおい て該イノベーションキャラクタをサーチしかつそれがすでにボキャブラリに入っ ていない場合にのみ該イノベーションキャラクタを加える。 典型的な構成では、デコーダは各々のノンルート（ｎｏｎ−ｒｏｏｔ）ノード に対し９バイトを必要とする。すなわち、キャラクタのための１バイト、ダウン ポインタのための２バイト、レフトポインタのための２バイト、ライトポインタ のための２バイト、およびアップポインタのための２バイトである。このデータ 構造はデコーダがツリー構造を下に、ツリー構造をわたって（ａｃｒｏｓｓ）、 かつツリー構造を上に移動できるようにする。 これらの構成においては、トランスペアレントモードの間に構築されたボキャ ブラリはまた圧縮モードにおいて使用される。したがってデコーダは該ボキャブ ラリをトランスペアレントモードの間にも維持しなければならない。トランスペ アレントモードの間のボキャブラリの維持はデコーダがサーチ操作を行なうこと を要求し、これはツリー構造を下に移動しかつツリー構造をわたって移動するこ とを含む。該デコーダは圧縮モードの間にノードを加える前にボキャブラリの２ 重のストリングをチェックしなければな らず、かつデコーダはトランスペアレントモードの間にツリー構造を下にかつツ リー構造をわたって移動しなければならない。したがって、デコーダは圧縮モー ドの間にツリー構造全体（すなわち、ツリーを下に移動しかつツリーをわたって 移動する能力）を維持しなければならない。 トランスペアレントモードにおけるサーチ操作および圧縮モードにおける２重 のストリングのチェックはデコーダがツリーを下にかつツリーをわたって移動す ることを要求する。ノードを加えかつ削除することは全てのポインタの更新を必 要とする。したがって、ツリー構造を下に移動しかつツリー構造にわたって移動 する能力はマイクロプロセッサの使用に関して高価なものとなる。 したがって、エンコーダおよびデコーダの双方は、エスケープキャラクタがト ランスペアレントモードにおいてのみ使用される場合でも、トランスペアレント モードおよび圧縮モードの双方において該エスケープキャラクタを維持する。エ スケープキャラクタを維持するためには、エンコーダおよびデコーダは該エスケ ープキャラクタの発生に対しデータにおける各々のキャラクタをチェックしなけ れはならずかつそれがデータにおいて検出されたときに該エスケープキャラクタ を更新しなければならない。 圧縮データを符号化しかつデコードするこれらの方法はしたがって多量のメモ リおよびマイクロプロセッサの使用を必要とする。より少ないメモリおよびマイ クロプロセッ サの使用を可能にすることが価値がある。 図面の簡単な説明 図１は、ＤＴＥに取り付けられたＤＣＥを示すブロック図である。 図２は、データ通信システムを形成する、送信および受信量モードにおけるＤ ＣＥの機能ブロック図である。 図３は、アンチ伸張制御を示す説明図である。 図４は、好ましい実施例のボキャブラリノードの説明図である。 図５は、好ましい実施例のツリー構造の説明図である。 図６は、ＤＣＥにおいて使用される方法を示す流れ図である。 図７は、キャラクタの処理方法を示す流れ図である。 図８は、コマンドの処理のための方法を示す流れ図である。 図９は、圧縮をテストするための方法を示す流れ図である。 図１０は、エスケープキャラクタ手順のための方法を示すフローチャートであ る。 図１１は、次のキャラクタの例外処理の方法を示すフローチャートである。 図１２は、データ圧縮デコーダの動作の方法を示すフローチャートである。 図１３は、トランスペアレントモードの間のデコーダの動作の方法を示すフロ ーチャートである。 好ましい実施例の説明 （データ通信において通常使用されているように、“ＲＸ”の接頭辞は「受信 機」を示し、一方“ＴＸ”の接頭辞は「送信機」を示している。） 図１は、データ通信システムのブロック図を示す。ＤＴＥ１０はＤＣＥ１２に 結合されている。ＤＴＥ１０は送信のための情報（ＴＸＤ）をＤＣＥ１２に送る 。同様に、ＤＴＥ１０は受信された情報（ＲＸＤ）をＤＣＥ１２から得る。ＤＣ Ｅ１２はマイクロプロセッサ１４から構成される。マイクロプロセッサ１４はデ ータ圧縮エンコーダ１６、送信データポンプ１８、データ圧縮デコーダ２０、お よび受信データポンプ２２の機能を行なう。データ圧縮エンコーダ１６はＴＸＤ を受け取りかつ該ＴＸＤを、もし可能であれば、コードワードへと圧縮する。送 信データポンプ１８は圧縮されたＴＸＤを通信チャネル３０を介していずれか他 のロケーションにおけるＤＣＥ／ＤＴＥ対に送る。 同様に、受信データポンプ２２は通信チャネル２４から圧縮されたＲＸＤを得 る。データ圧縮デコーダ２０は次に前記圧縮されたＲＸＤをＤＴＥ１０で使用す るためにＲＸＤへと圧縮解除（ｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｅｓ）する。 ＲＡＭ２４はマイクロプロセッサ１４に結合されている。 ＲＡＭ２４は、とりわけ、ボキャブラリおよびマイクロプロセッサを制御するプ ログラムを含む。 図２は、送信および受信量モードにおける図１のＤＣＥ１２の機能ブロック図 を示す。ＴＸＤＣＥ２６は通信チャネル３０によってＲＸＤＣＥ２８と通信する 。（大部分の場合、ＤＣＥはＴＸＤＣＥおよびＲＸＤＣＥの双方を含む。） ＴＸＤＣＥ２６は送信ＤＴＥインタフェース（ＴＸＤＴＥ）３２を介してＴＸ Ｄを受信する。ＴＸＤは次にデータ圧縮エンコーダ３４およびエスケープキャラ クタハンドラ３６に入る。エスケープキャラクタハンドラ３６はＤＴＥの間で送 信されるべき情報であるよりはむしろＤＣＥへのコマンドであるエスケープキャ ラクタを処理する。 エンコーダボキャブラリ３５はデータ圧縮エンコーダ３４によって読み出され かつ書き込まれる。もしＴＸＤＣＥ２６がＴＭで動作していれば、アンチ伸張（ ａｎｔｉ−ｅｘｐａｎｓｉｏ）制御部３８がエスケープハンドラ３６からキャラ クタを受信する。もしＴＸＤＣＥ２６がＣＭで動作していれば、アンチ伸張制御 部３８はデータ圧縮エンコーダ３４からコードワードを受信する。 ＴＸエラー訂正部４０はアンチ伸張制御部３８からデータを受信し、かつ該デ ータを、通信チャネル３０を介してＲＸＤＣＥ２８に送信するためにＴＸデータ ポンプ１８に送る。送信アンチ伸張制御部３８はリセットラインを介し てエンコーダボキャブラリ３５をリセットすることができる。ＲＸデータポンプ ２２は通信チャネル３０からデータを受信する。ＲＸエラー訂正部４２は該デー タを処理し、かつ該データをデコーダアンチ伸張制御部４４に送る。圧縮モード （ＣＭ）においては、該データはコードワードであり、かつしたがってデータ圧 縮デコーダ４６に送信される。データ圧縮デコーダ４６は次に該コードワードを デコーダボキャブラリ４７を使用してデコードし、かつ該コードワードによって 表わされるキャラクタストリングをＲＸＤＴＥインタフェース５０に送る。 トランスペアレントモード（ＴＭ）においては、データはデコーダアンチ伸張 制御部４４からデコーダエスケープキャラクタハンドラ４８に送られる。エスケ ープキャラクタハンドラ４８による処理の後、該データはＲＸＤＴＥインタフェ ース５０に送られる。 Ｖ．４２ｂｉｓに述べられた方法に対し、エンコーダのエスケープキャラクタ ハンドラ３６およびデコーダのエスケープキャラクタハンドラ４８の双方はＣＭ データに対してまたはＣＭにある場合に動作しない。これは他のデコーダ／エン コード方法と比較して処理サイクルのかなりの節約を行なう。 図３は、ＴＸＤＣＥ２６のためのアンチ伸張制御部３８をブロック形式で示す 。アンチ伸張制御部３８はトランスペアレントモードのデータ（ＴＭデータ）お よび圧縮モー ドのデータ（ＣＭデータ）を受信する。トランスペアレントモードのデータハン ドラ５４はＴＭデータを解釈する。ＴＭデータハンドラ５４は該ＴＭデータをＴ Ｘエラー訂正部４０に送る。それはまたリセットメモリ（ＲＭ）をエンコーダボ キャブラリ３５に送りかつエンタ圧縮モード（ＥＮＴＥＲ ＣＯＭＰＲＥＳＳＥ Ｄ ＭＯＤＥ：ＥＣＭ）制御キャラクタをＲＸＤＣＥ２８に送る。（他の制御キ ャラクタもＶ．４２ｂｉｓに述べられているようにＲＸＤＣＥに送ることができ る。） 圧縮モードデータハンドラ５６は前記ＣＭデータをＴＸエラー訂正部４０に送 り、並びにエンタトランスペアレントモード（ＥＮＴＥＲ ＴＲＡＮＳＰＡＲＥ ＮＴ ＭＯＤＥ：ＥＴＭ）コマンドコードワードを送る。他のコマンドコードワ ードもまたＲＸＤＣＥ２８に送ることができる。 図４は、好ましい実施例におけるノンファーストレベルのノード６０のための データ構造を示す。ノード６０は１つのキャラクタバイト６６、アップポインタ ６２のための２バイト、および子供カウンタ（ｃｈｉｌｄｒｅｎ ｃｏｕｎｔｅ ｒ）６４のための２バイトを有する。 例示的なデコーダボキャブラリのツリー構造の一部が図５に示されている。 該ボキャブラリのツリー構造は図６に示されている。該ツリーによって表わさ れるキャラクタのストリングは“Ｔ”，“ＴＨ”，“ＴＨＥ”，“ＴＨＩ”，“ ＴＨＩＳ”， “ＴＯ”，“ＴＯＩ”，“ＴＵ”および“ＴＵＧ”である。 好ましい実施例においては、ＴＸＤデータにおける可能な２５６の単一キャラ クタのストリングの各々は常に前記ボキャブラリツリーに表わされている。それ らは全て前記ツリーの根（ルート：ｒｏｏｔ）である共通の親（ｐａｒｅｎｔ） を共有するから、レベル１のノードはボキャブラリにおける格納を必要としない 。この実施例では、全てのレベル２のノードのアップポインタ６２はその親のレ ベル１のノードのキャラクタを格納する。全てのレベル１でないまたはレベル２ のノードのアップポインタを２５５より大きな値で表わすことにより、アップポ インタ６２の意味に対するありうるあいまいさが避けられる。前記ストリングデ コーダの手順はアップポインタの値が２５６より小さい場合に終了する。ストリ ング“ＴＨ”を表わすレベル２のノード７２は前に述べたキャラクタ“Ｔ”を含 みかつ子供カウンタを有するレベル１のノード“Ｔ”へのアップポインタを有す る。それはストリング“ＴＨ”に対するサフィックス（ｓｕｆｆｉｘ）キャラク タであるキャラクタ“Ｈ”を含む。 レベル２のノード“ＴＨ”７２はキャラクタ“Ｈ”を含む。それは２つの子供 、“ＴＨＥ”および“ＴＨＩ”、を有しかつしたがってノード７２に対する子供 カウンタは２である。該子供カウンタは子供以外の子孫（ｏｆｆｓｐｒｉｎｇ） をカウントせず、かつしたがってノード７２に対 する子供カウンタは孫（ｇｒａｎｄｃｈｉｌｄ）ノード７７を含まない。レベル ３のノード“ＴＨＥ”７４はキャラクタ“Ｅ”を含む。それは子供（関連するレ ベル４のノード）を持たず、かつしたがってノード７４に対する子供カウンタは ゼロである。その親はノード７２でありかつしたがってノード７４に対するアッ プカウンタはノード７２のメモリアドレスを含む。レベル３のノード“ＴＨＩ” ７６はキャラクタ“Ｉ”を含む。それはレベル４のノード“ＴＨＩＳ”７７であ る単一の子供を有し、かつしたがってノード７６に対する子供カウンタは１であ る。その親はノード７２でありかつしたがってノード７６に対するアップカウン タはノード７２のメモリアドレスを含む。レベル４のノード“ＴＨＩＳ”７７は キャラクタ“Ｓ”を含む。それは子供を持たず、かつしたがってノード７７に対 する子供カウンタはゼロである。その親ノードはノード７６でありかつしたがっ てノード７７に対するアップポインタはノード７６のメモリアドレスを含む。 ストリング“ＴＯ”７８を表わすレベル２のノードはキャラクタ“Ｏ”を含む 。それは子供を持たずかつしたがってノード７８に対する子供カウンタはゼロで ある。その親ノードはレベル１のノード“Ｔ”でありかつしたがってノード７８ に対するアップポインタはキャラクタ値“Ｔ”を含む。レベル２のノード“ＴＵ ”７９はキャラクタ“Ｕ”を含む。それはレベル３のノード“ＴＵＧ”８０であ る単 一の子供を持たず、かつしたがってノード７９に対する子供カウンタは１である 。その親ノードはレベル１のノード“Ｔ”でありかつしたがってノード７９に対 するアップポインタはキャラクタ値“Ｔ”を含む。ストリング“ＴＵＧ”８０を 表わすレベル３のノードはキャラクタ“Ｇ”を含む。それは子供を持たずかつし たがってノード８０に対する子供カウンタはゼロである。その親ノードはノード ７９でありかつしたがってノード８０に対するアップポインタはノード７９のメ モリアドレスを含む。 あるノードを削除するためには、上位ノードに対する子供カウンタを単に減分 すれば良い。 例えば、もしストリング“ＴＨＥ”を表わすレベル３のノード７４が削除され るべきである場合は、レベル３のノード７４の親、この場合はストリング“ＴＨ ”に対するレベル２のノード７２、に対する子供カウンタが１だけゼロに低減さ れる。 いくつかの従来の参照文献は削除されるべきノードは子供（リーフノード）を 持つべきでないことを認めている。そのようなノードは好ましい本実施例ではゼ ロを含む子供カウンタを有するノードとして認められる。これは子供カウンタが 各々のノードの記憶部に含まれる理由である。レベル１のノードはこの実施例で は削除されないから、レベル１のノードに対しては子孫カウンタ（ｏｆｆｓｐｒ ｉｎｇ ｃｏｕｎｔｅｒ）は必要とされない。 もしあるノードが加えられるべきである場合は、上位ノードに対する子供カウ ンタが増分される。例えば、もしストリング“ＴＵＧＺ”がツリーに加えられる べきである場合はそれはストリング“ＴＵＧ”を表わすリーフノードに続き、リ ーフノード８０に対する子供カウンタは１に増分される。 ノードを加えることは単一のメモリロケーションを増分することからなり、一 方ノードを削除することは単一のメモリロケーションを減分することからなる。 良く知られているように、マイクロプロセッサによるメモリロケーションの減分 および増分はマイクロプロセッサによって行なわれるより高速の動作のうちの２ つである。したがって、ノードを加えかつ削除することの処理は非常に高速で行 なわれる。 さらに、好ましい本実施例に対するメモリのオーバヘッドも同様に小さく、そ れは各々のレベル１でないノードは５バイトを必要とするのみであるからである 。ノードごとに少ないメモリにより、与えられた量のＲＡＭ内でより多くのノー ドを保持することができる。あるいは、与えられた数のノードに対し、４４％少 ないＲＡＭが必要とされるのみである。 キャラクタごとにより少ない処理により、増大したＤＣＥスループットが与え られた数のプロセッササイクルに対して達成できる。あるいは、与えられたスル ープットに対 し、プロセッササイクルのこの節約はマイクロプロセッサによって他の必要のた めに使用できる。これらのデータ構造の使用のシミュレーションはスループット が２０％より多く増大したことを示している。 図６は、上に述べた装置において使用する方法を示す。通信が開始される（ブ ロック２００）。ＤＣＥはキャラクタ（ブロック２０２）を待機する。もしキャ ラクタが受信されれば（ブロック２０４）、該キャラクタが処理される（ブロッ ク２０６、図７を参照）。もしフラッシュ、ＥＯＦ（エンドオブフレーム）、ま たはＳＹＮＣＨ ＥＲＲＯＲ（同期エラー）コマンド要求が受信されれば（ブロ ック２１０）、該コマンドが処理される（ブロック２１０）図８を参照）。もし テスト圧縮要求が受信されれば（ブロック２１２）、現在の状態に応じて、圧縮 がスタートされるべきかあるいは終了されるべきかを判定するためテストが行な われる（図９を参照）。 図７は、キャラクタの処理を示す（ブロック２０６）。ストリングおよび次の キャラクタに対して辞書がサーチされる（ブロック２０８）。もし該ストリング および次のキャラクタが検出されなければ（ブロック２１０）、該ストリングは 辞書に加えられる（ブロック２１２）。 もし該ストリングが検出されれば（ブロック２１０）、該ストリングに次のキ ャラクタを加えたもの（ｓｔｒｉｎｇ ｐｌｕｓ ｔｈｅ ｎｅｘｔ ｃｈａｒ ａｃｔｅｒ） が調べられてそれが前に送られたストリングと同じであるか否かが判定される（ ブロック２１４）。もし同じであれば、そのストリングが辞書に加えられる（ブ ロック２１２）。もし同じでなければ、該ストリングは前記ストリングに次のキ ャラクタを加えたものにセットされる（ブロック２１６）。 もし前記ストリングが検出されなければ、次にモードが調べられる（ブロック ２１１）。もしシステムが圧縮モードで動作していれば、コードワードが送られ る（ブロック２１３）。前記ストリングが次に辞書に加えられる（ブロック２１ ２）。 前記ストリングが検出されてもまたはされなくても（ブロック２１０）、前記 ストリングは不整合の（ｕｎｍａｔｃｈｅｄ）キャラクタに初期化される（ブロ ック２１８）。 ＤＣＥは次にそれらが圧縮モードで動作しているかあるいはトランスペアレン トモードで動作しているかを判定するために調べられる（ブロック２２０）。も しＤＣＥが圧縮モードで動作していれば、キャラクタの処理は終了する（ブロッ ク２２６）。これに対し、もしＤＣＥがトランスペアレントモードで動作してい れば、前記キャラクタが送られ（ブロック２２２）かつエスケープキャラクタ手 順が適用され（ブロック２２４、図１０を参照、以下に説明する）、そして処理 は終了する（ブロック２２６）。 図８は、コマンドを処理する方法を示す。（ブロック２ １０）。ＤＣＥが調べられてモードを判定する（ブロック２３０）。もしそれら がトランスペアレントモードで動作していれば、バッファリングされた（ｂｕｆ ｆｅｒｅｄ）キャラクタが送られ（ブロック２３２）、かつコマンド処理が終了 する。 もしＤＣＥが圧縮モードで動作していれば、データが調べられてストリングが 空きであるか否かが判定される（ブロック２３４）。もし空きであれば、キャラ クタが送られる（ブロック２３６）。そうでない場合は、コードワードが送られ る（ブロック２３８）。次にコマンドが送られ（ブロック２４０）、かつ次のキ ャラクタが例外処理される（ブロック２４２、図１１を参照、後に説明する）。 次にコマンドの処理が終了する（ブロック２４４）。 図９は、圧縮をテストする方法を示す（ブロック２１２）。圧縮のテストは圧 縮がより高速の情報の伝送を行なうか否かを判定するために使用される（ブロッ ク２５０）。次に、モードが変更されるべきか否かが判定される（ブロック２５ ２）。もしモードの変更が必要でなければ、テスト圧縮手順が終了する（ブロッ ク２５４）。 もしモードが変更されるべきであれば、ＤＣＥの現在のモードが調べられる（ ブロック２５６）。もし圧縮モードにあれば、ストリングが調べられて該ストリ ングが空きであるか否かが判定される（ブロック２５８）。もし空きでなければ 、コードワードが送られ（ブロック２６０）、か つトランスペアレントモードに入るためにコマンドが送られる（ブロック２６２ ）。もしストリングが空きであれば（ブロック２５８）、圧縮モードに入るため のコマンドが直ちに送られる（ブロック２６２）。次にエスケープキャラクタが 初期化され（ブロック２６４）、かつトランスペアレントモードに入る（ブロッ ク２６６）。次に、次のキャラクタが例外処理され（ブロック２６８）、かつ手 順が終了する（ブロック２５４）。 もしトランスペアレントモードにあれば、エスケープキャラクタが送られ（ブ ロック２７０）、デコーダの辞書が再初期化され（ブロック２７２）、エンタ圧 縮モードコマンドが送られ（ブロック２７４）、かつ圧縮モードに入る（ブロッ ク２７６）。 次のキャラクタが例外処理され（ブロック２６８）、かつ手順が終了する（ブ ロック２５４）。 図１０は、エスケープキャラクタ手順のための処理を示す（ブロック２２４、 図７を参照）。キャラクタが調べられて該キャラクタがエスケープキャラクタで あるか否かが判定される（ブロック２８０）。もしエスケープキャラクタでなけ れば、手順が終了する。もしエスケープキャラクタであれば、データ制御キャラ クタにおけるエスケープが送られ（ブロック２８２）、かつ該エスケープキャラ クタが更新される（ブロック２８４）。 図１１は、次のキャラクタの例外処理を示す（図８のブ ロック２４２を参照）。ＤＣＥは次のキャラクタを待機する（ブロック２９０） 。もしフラッシュ（ＦＬＵＳＨ）、ＥＯＦ）または同期エラー（ＳＹＮＣ ＥＲ ＲＯＲ）コマンド要求が受信されれば（ブロック２９２）、ＤＣＥは次のキャラ クタを待つ（ブロック２９０）。 もしキャラクタが受信されれば（ブロック２９４）、ストリングがそのキャラ クタに初期化される（ブロック２９６）。次にモードがチェックされる（ブロッ ク２９８）。圧縮モードにおいては、さらに何も行なわれず、かつ手順は終了す る（ブロック３００）。 トランスペアレントモードにおいては、キャラクタが送られ（ブロック２０２ ）、エスケープキャラクタが送られ（ブロック２０４）、かつプログラムが終了 する（ブロック２００）。 図１２は、圧縮モードにおけるデータ圧縮デコーダ４６の動作を示す（ブロッ ク２１０）。デコーダ４６はコードワードを待機する（ブロック２１２）。コー ドワードを受信すると（ブロック２１４）、該コードワードがチェックされて（ ブロック２１６）それがコマンドコードワードであるか否かが判定される。もし 該コードワードがフラッシュ、ＥＯＦまたは同期エラーコマンドコードワードで あれば、該コマンドが処理される。 もし前記コードワードがＴＸＤＣＥ２６により発生されるエンタトランスペア レントモード（ＥＮＴＥＲ ＴＲＡ ＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＯＤＥ：ＥＴＭ）コマンドコードワードであれば（図９の ２７４を参照）、エスケープキャラクタが初期化され（ブロック２２０）、かつ トランスペアレントモードに入る（ブロック２２２、図１３を参照、後に説明す る）。 もしストリングコードワードが受信されれば、該ストリングがコードワードか らデコードされる（ブロック２２４）、コードワードからデコードする方法はＣ ｌａｒｋの米国特許第５，１５３，５９１号およびＷｅｌｓｈの米国特許第４， ５５８，３０２号に述べられている。もし前のコードワードが前記ストリングに 等しければ（ブロック３２６）、ボキャブラリが更新され（ブロック３２８）、 かつ該ストリングがＴＸデータポンプ１８（ブロック３３０）に送られる。 図１３は、トランスペアレントモード（ブロック３２２）の間のデコーダの動 作を示す。ＲＸＤＣＥ２８はキャラクタを待機する（ブロック３４０）。キャラ クタが受信されたとき（ブロック３４２）、該キャラクタが調べられて該キャラ クタがエスケープキャラクタであるか否かが判定される（ブロック３４４）。 もしエスケープキャラクタでなければ、該キャラクタは出力バッファに入れら れる（ブロック３４６）。 もしエスケープキャラクタであれば、該エスケープキャラクタは更新される（ ブロック３４８）。ＲＸＤＣＥ２８ は次のキャラクタを待ち（ブロック３５０）、コマンドへ（ブロック３５２）、 次に該コマンドを実行する（ブロック３５４）。もし該コマンドがエンタ圧縮モ ード（ＥＮＴＥＲ ＣＯＭＰＲＥＳＳＥＤ ＭＯＤＥ：ＥＣＭ）コマンドであれ ば（図９のブロック２７４を参照）、デコーダボキャブラリ４７が再初期化され （ブロック３５６）、かつ手順は終了する（ブロック３５８）。 ボキャブラリ３５，４７の再初期化は現在のボキャブラリの全体の削除とする か、またはボキャブラリ３５，４７を外部的に識別されるツリー構造にあるいは ＴＸＤＣＥ２６はＲＸＤＣＥ２８と間の交渉によって識別されるツリー構造へと リセットすることができる。 そうでない場合は、前のエスケープキャラクタが出力バッファに入れられ（ブ ロック３４４）、かつＲＸＤＣＥ２８は再び次のキャラクタを待つ（ブロック３ ２４）。 図１４は、デコーダボキャブラリを更新する方法を示す（ブロック４００）。 候補となる（ｃａｎｄｉｄａｔｅ）フリーノードが選択される（ブロック４０２ ）。該候補のノードは該ノードの子供の数を判定するため調べられる（ブロック ４０４）。もし子供ノードがゼロでなければ、新しい候補のノードが選択される （ブロック４０２）。 もし子供カウンタがゼロであれば、現在のストリングの最初のキャラクタがフ リーノードのキャラクタバイトに格納され（ブロック４０６）、該フリーノード の子供カウン タがゼロにされ（ブロック４０８）、親ノードのメモリロケーションが前記フリ ーノードのアップポインタへと格納され（ブロック４１０）、かつ親ノードの子 供カウンタが増分される（ブロック４１２）。手順は次に退出する（ブロック４ １４）。 ＜結論＞ 図４に示されるように、デコーダのデータ構造は少なくともキャラクタフィー ルド、アップポインタフィールド、および子供カウンタフィールドを必要とする 。デコーダは前記ツリーを下にあるいは前記ツリーにわたって移動する必要はな く、かつしたがってダウン、レフト、またはライトポインタはない。ダウンポイ ンタは子供カウンタフィールドによって置き換えられており、該子供カウンタフ ィールドはノードの子供の数のカウントであり、かつまたノードがリーフノード であるか否かを判定するために使用される。これらの改善によりデコーダによっ て必要とされるＲＡＭが低減されかつデコーダのデータ構造を維持するためのプ ロセッサの使用が低減される。好ましい実施例では、前記キャラクタフィールド は１バイトであり、アップポインタフィールドは２バイトであり、かつ子供カウ ンタフィールドは２バイトである。子供カウンタフィールドは２バイトであるが 、それはノードは記憶のために１バイトより多くを必要とするゼロ（０）から２ ５６までの子供を持つ ことができるからである。他の解決方法は１バイトの子供カウンタフィールドを 使用しかつどこか他に、たぶんアップポインタフィールドに１ビットのフラグを 使用することである。 デコーダは図４に示されたもののようなデータ構造を使用することができるが 、それは該デコーダが前のストリングにイノベーションキャラクタを加える前に ２重のストリングをチェックしないからである。デコーダはトランスペアレント モードの間ボキャブラリを維持しない。該ボキャブラリはトランスペアレントモ ードから圧縮モードに切り換える場合にエンコーダおよびデコーダの双方によっ てリセットされる。あるノードの子供カウンタフィールドは「子供」が加えられ たときに増分され、かつ「子供」が削除されたときに減分され、かつ該ノードは 子供カウンタフィールドがゼロである場合はリーフノードである。 前記好ましい実施例においては、ストリング整合手順が最も長いストリングの 整合の前にエンコーダによって終了されたときは常に、新しいストリングが次の キャラクタと共にスタートされるが、該キャラクタはボキャブラリに加えられな い。これはモード切換、フラッシュ、エンドオブフレーム、または同期エラーの 後に生じることになる。エンコーダは例示的にデコーダにモード切換、フラッシ ュ、エンドオブフレーム、または同期エラーを通知する（前記「フラッシュ（Ｆ ＬＵＳＨ）」コードワードが各々のフラ ッシュ動作の後に送られる）。デコーダはストリングのイノベーションキャラク タを２重のストリングに対するチェックなしに前のストリングに加えるが、モー ド切換、フラッシュ、エンドオブフレーム、または同期エラーに続く第１のイノ ベーションキャラクタを除く。 他の構成では、デコーダはストリングのイノベーションキャラクタを、例え重 複が加えられても、前のストリングに加える。エンコーダはそのボキャブラリに ２重のストリングを加えても良くまたは加えなくても良い。もしエンコーダがそ のボキャブラリに２重のストリング（ｄｕｐｌｉｃａｔｅ ｓｔｒｉｎｇ）を加 えなければ、該エンコーダはあたかも該ノードが加えられたかのように加えられ ているノードに対するコードワードを確保する。エンコーダはボキャブラリのい ずれの２重のストリングに対するコードワードをも送らない。２重のストリング はより長いストリングを構築するのに使用されない。２重のストリングを表わす ノードはリーフノードを残し、かつボキャブラリのメンテナンスの間にツリーか ら削除される。 エンコーダおよびデコーダは圧縮モードの間はエスケープキャラクタを維持す る必要はない。したがって、エンコーダおよびデコーダはデータの各々のキャラ クタをエスケープキャラクタに対してチェックせずかつそれがデータに検出され た場合には該エスケープキャラクタを更新する。好ましい実施例では、エンコー ダまたはデコーダのいずれ かは圧縮モードの間にエスケープキャラクタを維持し続けることができ、かつ該 エスケープキャラクタは圧縮モードからトランスペアレントモードへ切り換わる ときにその初期値（ゼロ）へとリセットされる。他の構成ではエンコーダもデコ ーダもエスケープ文字を圧縮モードの間に変更しないことを必要とする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フリング・フランク アメリカ合衆国マサチューセッツ州 02703、アトルボーロ、ケルコート・ドラ イブ 13 (72)発明者 マイナー・マーク アメリカ合衆国マサチューセッツ州 02035、フォックスボーロ、ビックネル・ ロード ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．デジタル情報を含む信号の通信のために第１および第２のデジタルターミ ナルを通信チャネルによって結合するデジタル通信システムにおいて、 第１のデジタル通信装置であって、 前記デジタル通信装置を前記第１のデジタルターミナルと結合するインタ フェース、 データ圧縮エンコーダ、 前記データ圧縮エンコーダに結合されたエンコーダボキャブラリであって 、該エンコーダボキャブラリは該エンコーダボキャブラリ内にエントリを格納す るための第１のツリー構造を使用するもの、および 前記通信チャネルに結合された送信データポンプ、を有する前記第１のデ ジタル通信装置、そして 第２のデジタル通信装置であって、 前記通信チャネルに結合された受信データポンプ、 前記第２のデジタルターミナルを前記第２のデジタル通信装置と結合する インタフェース、 データ圧縮デコーダ、および 前記データ圧縮デコーダに結合されたデコーダボキャブラリであって、該 デコーダボキャブラリは該デコーダボキャブラリにエントリを格納するための第 ２のツリー構造を有するもの、 を有する前記第２のデジタル通信装置、 を具備するデジタル通信システム。 ２．前記第１のデジタル通信装置は前記データ圧縮エンコーダがイネーブルさ れるか否かを制御するエンコーダアンチ伸張制御部を含む、請求項１に記載のデ ジタル通信システム。 ３．前記エンコーダアンチ伸張制御部はさらに前記データ圧縮エンコーダをデ ィスエーブルするための手段を具備する、請求項２に記載のデジタル通信システ ム。 ４．前記エンコーダアンチ伸張制御部はさらに前記第２のデジタル通信装置の データ圧縮デコーダをイネーブルまたはディスエーブルするための手段を具備す る、請求項３に記載のデジタル通信システム。 ５．通信チャネルに結合されたデータ圧縮デコーダであって、該デコーダは圧 縮された情報を含む信号を受信し、該デコーダはデコーダボキャブラリに結合さ れ、該デコーダは情報を前記デコーダボキャブラリに格納するために階層的ツリ ー構造を構成し、該ツリー構造は複数のノードを有し、該ノードは少なくとも第 １の複数のノードが他のノードと異なる階層レベルを持ち、前記第１の複数のノ ードのいくつかはそのノードに関連するより低い階層レベルを有するノードの数 の表現を含む階層構造によって特徴付けられている、データ圧縮デコーダ。 ６．データ圧縮デコーダにおけるデコーダボキャブラリ を更新する方法であって、 （ａ）候補のノードを選択する段階、 （ｂ）前記ノードがいずれかの子孫のノードを有するか否かを判定する段階 、そして （ｃ）前記候補のノードが子孫のノードを持たなければ前記候補のノード を使用して新しいボキャブラリのエントリを格納する段階、 を具備する、データ圧縮デコーダにおけるデコーダボキャブラリの更新方法。