JPS62166630A - 誤り訂正機能を有する２値平衡伝送方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、光ファイバを用いたディジタル伝送方式にお
いて、熱雑音等により生じた伝送路上での符号誤りを訂
正する２値符号伝送方式に関するものである。

（従来技術とその問題点） 従来、誤り訂正符号としては、様々な符号が提案されて
いるが、符号・復号構成が比較的簡易なハミング符号〔
昭晃堂出版、今井秀樹著：情報理論ｐ、１３８参照〕が
よく知られている。一般にハミング符号は次に示す行列
を定め、検査ビットを規定することにより構成される。

但し、（Ｐ　ｉｌ＋　Ｐ　ｉｚ＋　　’−’＋　Ｐ　ｔ
ｋ）　（１＝　１〜ｍ）は、全てのｉに対し、互いに異
なるパターンとし全零ではない。又、ｍ（＝ｎ−ｋ）は
検査ビット数。

ｎ（＝２’　　１）は符号長、ｋ（＝２ｆｆｉ−１−ｍ
）は情報ビット数を表す。

検査ビットＣＩ　＋’−’　Ｃ１１は、送信語（Ｘ　ｌ
　＋　Ｘ　２＋　’−’　Ｘ　ｋ）に対して、 但し、■：排他的論理和 により求まり、ハミング符号Ｗは ＼Ｗ　＝（ＸＬ＋　ｘ２１’−’＋　Ｘｌｌ　ＣＩ＋　
ＣＺ＋　’−”ｒ　ＣＪとして構成される。一方、復号
は受信信号ｙに対し、Ｓ＝ｙ旧↑（Ｔ：転置行列）によ
り、シンドロームを計算することにより、単−誤りを訂
正した情報ビットを復元できる。具体的に本符号の構成
を、符号長を７とした（７．４）ハミング符号を例に説
明する。情報ビット　（Ｘｌ＋　Ｘ２＋　Ｘ３＋　Ｘ４
）に対し、次の関係式を満足する検査ビットｃｔ＋ｃｚ
＋ｃｓを決定する。

但し、■は排他的論理和である。

表１に（７，４）ハミング符号の構成を示す。

表　　　１ 符号語−ｗ＝（ｗ、、ｗ、、−、ｗ？）に対し、誤りな
しで受信されると次の関係が成り立つ。　゛そこで、受
信語！　＝　（ｙ＋、）’　ｚ、−・、ｙ、）に対し、
次のＧ＝（Ｓ＋、Ｓｚ、Ｓｓ）を求める。

このＳのパターンにより、表２に示す如（、単−誤りビ
ットを定めることができ、訂正可能となる。

このＳを誤り検査行列、又はシンドロームと呼ぶ。

表　　　２ 本符号を伝送方式に適用するためには、まず、同期の問
題が生ずる。従来は、符号変換とは別にフレームを構成
していた。そのため、回路構成が複雑かつ大規模なもの
となっていた。又、オール″０”あるいはオール″１”
のような長い同符号連続パターンの発生が生じ得る。こ
のようなパターンに対しては、中継器におけるタイミン
グ情報消失を生じ、また、低域しゃ断歪による符号量干
渉増加を招き、伝送品質の劣化を生む。そのため、符号
変換とは別に、マークの平衡度を図るため、スクランブ
ラ等の使用が不可欠であった。

（発明の目的） 本発明の目的は、ハミング符号の誤り訂正能力を維持す
ると共に、上記欠点を解決した誤り訂正可能な２値平衡
符号伝送方式を提供することにある。

（発明の構成と特徴） 本発明は、誤り検査ビット及びマーク平衡付加ビットに
より、ブロック内のマーク率平衡性を生むように制御し
た、誤り訂正符号を構成することを最も主な特徴とする
。

本符号により、従来、同期をとるために必要とされたフ
レーム構成をとることがなく、また、最悪同符号連続長
を規定でき、タイミング系に対する設計マージンを増す
ことが可能となった。

また、従来誤り訂正符号としては、マークの平衡性を無
視した構成となっていたが、本発明により、マーク率を
ブロック内で完全に２にすることが可能となった。

その他、４チヤンネルまでのチャンネル多重・分岐が容
易であること、及び誤り検出能力が高いことを利用して
、故意に発生させたビット・バイオレーションにより網
制御情報伝送を行えること等も特徴である。

（実施例） 以下本発明の詳細な説明する。

表　　　３ 但し、 表３に、本発明における符号構成を示す。誤り検査ビッ
ト（ＣＩ＋ｃ！＋’３＋Ｃ４）は、一般的にはで求まる
。この場合、情報ビット“ｏｏｏｏ”及び１１１１″に
対しては、それぞれ誤り検査ビットは００００”、”１
１１１”となり、この２種類のみが、ブロック内でのマ
ーク率が不平衡となっている。そこで、この２種類の情
報ビットに対しては、式■の演算結果の補パターンを符
号として選択する。受信部では、この符号の持つ特長を
利用してブロック同期を取ることが出来る。

まず、情報ビットと検査ビットの間に成り立つ相関関係
を利用する方法が考えられる。例えば、誤り検査式より
、 なる三つの関係が成り立つ。これら三つの関係が常に成
り立つ位相で同期を確保することが出来る。

表４に示された受信情報系列に対し、各位相毎に、上記
の演算を行い、その等量関係により、同期判定を行った
結果を示す。

ここで、例えば、ｃ１■ｃ２は受信情報系列のＣ２と０
４の排他的論理和をとった結果をＸ、の位置に置き、そ
れより１ビツトずれた位置すなわちＣ１と次のＸ、の排
他的論理和をｘ２の下に、以下順々に同様のことを繰り
返している。また、同期判定欄は、ｘ２■ｘ３までの上
記データに対して、上記三つの関係をチェックし、いず
れも成立する時に○印を付した。

正常なブロック同期位置（各ブロックの先頭）以外にも
、同期位置と判定される位置が存在する。

しかしながら、通常、使用されているような同期保護回
路を使用することにより、誤った位置での同期は確率的
に避けることができる。なお、上記３式の関係は、表３
に示す（＊）とは無関係に成り立つ。

その他の手段としては、設定した位置より決められた情
報ビット　（ＸＩ＋　ｘ！、ｘ３、ｘ４）から、再度検
査ビット（ＣＩ＋Ｃ！＋Ｃ２＋Ｃ４）を作成し、受信ビ
ット中より抽出した検査ビットとの比較により、ブロッ
ク同期を確保する方法も考えられる。本方法は前手段よ
り擬似同期の可能性は少ないが、やはり、擬似同期対策
として、同期保護回路は必要である。

本発明の符号は表３に示すように、マーク率の平衡性は
完全にＡに保証されており、又、同符号連続長は、８ビ
ツト以下に抑圧され、タイミング抽出系への影響は、無
視出来るレベルまでに抑圧されている。

受信側で誤り訂正を行う場合、情報ビット“００００″
及び”１１１１”を除く全てのパターンに対しては、受
信語’／／　＝（ｙ＋＋　）’ｚ＋　’ｊ：＋　３’ｉ
ｔ　ｙｓ＋ｙ＆１ｙ７１ｙ８）に を計算し、その結果が表５に示すような誤りパターンを
対照することにより、誤り訂正が可能となる。

情報ビットがオール“０”又は“１”の場合、マーク率
の平衡性を確保するため、検査ビットを作成する時に求
める演算式の否定（Ｎ　ＯＴ）を符号パターンとして選
択している。そのため、受信側においも、その点を考慮
した誤り訂正を行う必要がある。そこで、まず、同期の
取れた受信語に対し、上式に示すシンドロームを計算す
ると同時に情報ビットのみを抽出し、再度、検査ビット
ＣＩ’＋ｃ！”＋　Ｃ３’＋　Ｃ４’を作成する。但し
、この場合は、無条件に演算を行う。その結果、得られ
た検査ビットと、受信語中から抽出した検査ビットとの
比較を行う。１ビット誤りのみを対照とした場合、表３
に示す符号構成から分かるように、オール“０″及び“
１”パターンに対しては、３ビツト又は４ビツト全て、
検査ピントが異なる。従って、その場合は、同時に求め
たシンドローム値の否定を真のシンドロームと考え、誤
り訂正を行う。

これはオール６０″及び１”に対するシンドロームＳ′
は符号構成時に検査ビットの否定を取ることから、 となることより明らかである。

本発明で示した符号（誤り訂正４８８Ｂ符号）による誤
り訂正能力を図１に示す。伝送路上のビット誤り率に対
し、誤り訂正を行った場合■と、行わない場合Ｈの、複
合時の符号誤り率を示している。伝送上のアラーム発生
条件とされるビット誤り率１０−　Ｓにおいて誤り訂正
を行うことにより４桁以上の符号誤り率の改善が得られ
る。

図２が、本発明で述べた２値平衡符号伝送方式の実施例
である。情報系列を、直並列変換部１により４系列に分
配後、各系列に対し、誤り検査ビ″ト０Ｉ・Ｃ２・Ｃ３
＋Ｃ４を なる演算により作成する。この場合、情報系列がオール
“０″または“１”に対しては、これらの演算結果の否
定となるようにゲートにより操作する。

それら８系列信号を、並直列変換部２において合成し％
　　（Ｘ　Ｉ　Ｘ　２　Ｘ　３　Ｘ　４　ＣＩ　Ｃ２Ｃ
３Ｃ４）となる一系列信号を構成し、電気・光変換器３
により光信号に変換し、光フアイバケーブルへ送出する
。

受信した光信号は、光・電気変換器４により電気信号に
変換し、まず、直並列変換部５により８系列信号に分配
する。これら系列に対し、ブロック同期を確保する。そ
の後、受信語内より情報系列Ｘ　Ｉ＋　Ｘ　２＋　ｘｌ
、Ｘ　４を抽出し、それらに対し検査パターン作成部６
により検査ビットｃＩＺ　ｃ！ＺＣ３ＺＣ４°を作成す
る。これら検査パターンと受信検査パターンとの照合を
、検査パターンの照合部７により行う。と同時に、シン
ドローム発生部８によりシンドロームを求める。パター
ン照合の結果が、３ビット以上異なっていた場合は、先
のシンドロームの結果を否定にして、正しいシンドロー
ム・パターンを作成する。そのパターンにより、情報系
列Ｘ　ｌ＋　Ｘ　Ｚ＋　Ｘ３＋　ｘｌ中の誤りビットを
誤り訂正部９で訂正して、並直列変換部１０により、元
情報系列を復元する。

その他、誤り検出部１１により受信語に対し、ｘ１■ｘ
、■Ｘ５ｅＸｓ■ｃ　’ｔ　Ｏ＋　ｃｚ■Ｃ３■Ｃ４を
求めることにより、ブロック内の奇数誤り検出が可能と
なる。

図２において、１系列の情報系列に対する符号伝送方式
について述べたが、送信側の直並列変換部ｌ及び受信側
の並直列変換部１０を取り除き、同期の取れた４系列信
号を入力情報としても、上記、方式が成り立つことは明
らかである。即ち、４チャンネル情報系列の多重・分離
回路としても応用出来る。又、図３では、情報系列のみ
の訂正を行ったが、シンドロームにより誤り検査ビット
ｃｌ＋ｃｔ＊　Ｃ３＊　Ｃａの訂正も可能であり、全ビ
ット誤り訂正後、再び伝送路へ送出し、中継後、元情報
を取り出すような多中継伝送方式にも適用可能である。

その他、本符号の誤り検出能力を利用して、逆に、網制
御情報等に従って、周期的にバイオレーションを発生さ
せ、その情報伝送に利用する方式も可能である。例えば
、表３に示した符号変換側において、誤り検査ビットＣ
ＩとＣ４を、低速伝送信号の“１″と“０″に対応させ
て、それぞれｃｌ”＝ｘ、■ｘ２■ｘ３■１゜ Ｃ４，’ｔ＝ｘ、■Ｘ、■ｘ４■１゜ となるように符号化すれば、受信側では、シンドローム
のパターンによりＣ，に対応するビットのバイオレーシ
ョンにより、低速信号の１″を、又Ｃ４に対応するビッ
トのバイオレーションにより、低速信号の“０”を検出
することが可能となる。

なお、情報系列がオール″１”又はＯ”に対してはＣＩ
Ｚ　　Ｃ４°の値はさらに補符号となる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、比較的簡易な構
成で、マーク率の平衡性を確保し、符号の特長を生かし
たブロック同期、及び誤り検出を行い、さらに１ビツト
誤りに対する訂正を行う能力を、本発明は有するため、
ディジタル中継伝送方式において、等価的に信号対雑音
比を向上させ、中継利得の増加を生ずる。又、システム
全体の信顛性確保にもつながる。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明で用いる伝送符号の誤り訂正能力を示す特
性図、図２は方式の伝送方式の１実施例を示すブロック
図である。 １．５・・・直並列変換部、　２，１０・・・並直列変
換部、　３・・・電気・光変換器、　４・・・光・電気
変換器、　６・・・検査パターン作成部、７・・・検査
パターンの照合部、　８・・・シンドローム発生部、　
９・・・誤り訂正部、　１１・・・誤り検出部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）２値信号“１”、“０”を伝送するディジタル伝
   送方式において、情報系列１系列を４つの低速情報系列
   （ｘ＿１、ｘ＿２、ｘ＿３、ｘ＿４）に分割した後、該
   ４つの低速情報系列から３系列をとった各情報系列に対
   する排他的論理和ｘ＿１■ｘ＿２■ｘ＿３、ｘ＿２■ｘ
   ＿３■ｘ＿４、ｘ＿１■ｘ＿２■ｘ＿４、ｘ＿１■ｘ＿
   ３■ｘ＿４、の演算結果の第１の４つの情報系列（ｃ＿
   １、ｃ＿２、ｃ＿３、ｃ＿４）を作成し、さらに前記４
   つの低速情報系列が全て“１”又は“０”の場合には、
   前記第１の４つの情報系列の補符号を選択するようにし
   て前記第１の４つの情報系列を修正して得られる第２の
   ４つの情報系列を作成し、前記４つの低速情報系列と前
   記第２の４つの情報系列の計８情報系列を多重化して伝
   送することを特徴とする誤り訂正機能を有する２値平衡
   伝送方式。
2. （２）２値信号“１”、“０”を伝送するディジタル伝
   送方式において、情報系列１系列を４つの低速情報系列
   （ｘ＿１、ｘ＿２、ｘ＿３、ｘ＿４）に分割した後、該
   ４つの低速情報系列から３系列をとった各情報系列に対
   する排他的論理和ｘ＿１■ｘ＿２■ｘ＿３、ｘ＿２■ｘ
   ＿３■ｘ＿４、ｘ＿１■ｘ＿２■ｘ＿４、ｘ＿１■ｘ＿
   ３■ｘ＿４の演算結果の第１の４つの情報系列（ｃ＿１
   、ｃ＿２、ｃ＿３、ｃ＿４）を作成し、さらに前記４つ
   の低速情報系列が全て“１”又は“０”の場合には、前
   記第１の４つの情報系列の補符号を選択するようにして
   前記第１の４つの情報系列を修正して得られる第２の４
   つの情報系列を作成し、前記４つの低速情報系列と前記
   第２の４つの情報系列の計８情報系列を多重化して伝送
   し、受信側では受信符号１系列を８系列に分配した後、
   ブロック同期を取った後、情報ビット（ｘ＿１、ｘ＿２
   、ｘ＿３、ｘ＿４）と誤り検査ビット（ｃ＿１、ｃ＿２
   、ｃ＿３、ｃ＿４）に対して成り立つ誤り検査式Ｓ＿１
   ＝ｘ＿１■ｘ＿２■ｘ＿３■ｃ＿１、Ｓ＿２＝ｘ＿２■
   ｘ＿３■ｘ＿４■ｃ＿１、Ｓ＿３＝ｘ＿１■ｘ＿２■ｘ
   ＿４■ｃ＿３、Ｓ＿４＝ｘ＿１■ｘ＿３■ｘ＿４■ｃ＿
   ４を計算し、それらのパターンにより１ビット誤り検出
   及び訂正をすることを特徴とする誤り訂正機能を有する
   ２値平衡伝送方式。
3. （３）前記ブロック同期法として、情報ビットと検査ビ
   ットの間に成り立つｃ＿１■ｃ＿２＝ｘ＿１■ｘ＿４、
   ｃ＿３■ｃ＿４＝ｘ＿２■ｘ＿３、ｃ＿１■ｃ＿３＝ｘ
   ＿３■ｘ＿４の如き相関関係が成り立つ位相により同期
   を確保するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の誤り訂正機能を有する２値平衡伝送方式。
4. （４）前記ブロック同期法として、情報ビット（ｘ＿１
   、ｘ＿２、ｘ＿３、ｘ＿４）から再度検査ビット（ｃ＿
   １、ｃ＿２、ｃ＿３、ｃ＿４）を作成し、受信した検査
   ビットとの対照によりブロック同期を確保するようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の誤り訂
   正機能を有する２値平衡伝送方式。
5. （５）２値信号“１”、“０”を伝送するディジタル伝
   送方式において、情報系列１系列を４つの低速情報系列
   （ｘ＿１、ｘ＿２、ｘ＿３、ｘ＿４）に分割した後、該
   ４つの低速情報系列から３系列をとった各情報系列に対
   する排他的論理和ｘ＿１■ｘ＿２■ｘ＿３、ｘ＿２■ｘ
   ＿３■ｘ＿４、ｘ＿１■ｘ＿２■ｘ＿４、ｘ＿１■ｘ＿
   ３■ｘ＿４の演算結果の第１の４つの情報系列（ｃ＿１
   、ｃ＿２、ｃ＿３、ｃ＿４）を作成し、さらに前記４つ
   の低速情報系列が全て“１”又は“０”の場合には、前
   記第１の４つの情報系列の補符号を選択するようにして
   前記第１の４つの情報系列を修正して得られる第２の４
   つの情報系列を作成し、前記４つの低速情報系列と前記
   第２の４つの情報系列の計８情報系列を多重化して伝送
   し、受信側において、ｘ＿１■ｘ＿２■ｘ＿３■ｘ＿４
   ■ｃ＿１■ｃ＿２■ｃ＿３■ｃ＿４を計算して、１ブロ
   ック内の奇数誤りを検出することを特徴とする誤り訂正
   機能を有する２値平衡伝送方式。
6. （６）前記ブロック同期法として、情報ビットと検査ビ
   ットの間に成り立つｃ＿１■ｃ＿２＝ｘ＿１■ｘ＿４、
   ｃ＿３■ｃ＿４＝ｘ＿２■ｘ＿３、ｃ＿１■ｃ＿３＝ｘ
   ＿３■ｘ＿４の如き相関関係が成り立つ位相により同期
   を確保するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第５項記載の誤り訂正機能を有する２値平衡伝送方式。
7. （７）前記ブロック同期法として、情報ビット（ｘ＿１
   、ｘ＿２、ｘ＿３、ｘ＿４）から再度検査ビット（ｃ＿
   １、ｃ＿２、ｃ＿３、ｃ＿４）を作成し、受信した検査
   ビットとの対照によりブロック同期を確保するようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の誤り訂
   正機能を有する２値平衡伝送方式。