JPS63236449A - 有限連続長の最小帯域幅ライン符号化方式 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明はデータ伝送にライン符号として使用されるデュ
オバイナリ　（ｄｕｏｂｉｎａｒｙ）符号を受信側から
の円滑な同期回復を保障し得るように自己同期特性を有
するようにした有限連続長の最小帯域幅ライン符号化方
式に関するものである。

〈従来の技術〉 ナイキスト（Ｈ，Ｎｙｑｕｉｓｔ、　”Ｃｅｒｔａｉｎ
　ｔｏｐｉｃｓ　ｉｎｔｅｌｓｇｒａｐｈ　　ｔｒａｎ
ｓｍｉｓｓｉｏｎ　　ｔｈｅｏｒｙ、”　　Ｔｒａｎｓ
、　　ＡＩＥＥ。

Ｖｏｌ、　４’Ｌｐｐ、６１７−６４４．　Ａｐｒｉｌ
　１９２Ｂ）に依ればＴ秒毎に１つのシンボルの速度で
同期伝送をするのに必要な帯域幅の理論的最小値は１　
／　２　Ｔ　Ｈｚと定義されているが、デュオバイナリ
　（ｄｕｏｂｉｎａｒｙ　）は、その極限値で動作する
最初に発見されたライン符号（Ａ、　Ｌｅｎｄｅｒ、　
＠Ｔｈｅ　　ｄｕｏｂｉｎａｒｙ　　ｔｅｃｈｎｉｑｕ
ｅｆｏｒ　ｈｉｇｈ、５ｐｅｅｄ　ｄａｔａ　ｔｒａｎ
ｓ＋＋＋１ｓｓｉｏｎ、”　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ。

Ｃｏｍｍｕｎ、　　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、　Ｖｏｌ、　８
２＋　ｐｐ、２１４−２８８．　Ｍａｙ１９６３ＨＡ、
　Ｌｅｎｄｅｒ、　’Ｈｉｇｈ　５ｐｅｅｄ　ｄａｔａ
　ｔｒａｎｓ−ｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ、’　Ｕ
Ｓ　ＰＡＴＥＮ７３，２３４，４６５．　Ｆｅｂ、　８
．１９６６）としてその発見以来非常な脚光をあびて現
在多くの高速データ伝送システムで使用されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 併し、このデュオバイナリ　（ｄｕｏｂｉｎａｒｙ　）
符号はライン符号が持つべきである重要な特性の１つを
持っていないのが最も大きな短所である。

即ち、良好なライン符号に成る為にはその連続長（ｒｕ
ｎ　ｌｅｎｇｔｈ）が制限されていなければならないが
、デュオバイナリ　（ｄｕｏｂｉｎａｒｙ　）符号はそ
の連続長が制限されないという事実である。

ここで、連続長とは符号器出力のシンボル列で観察する
時に成る特定シンボルが連続して現れる長さを言う。

従って、ライン符号の連続長が制限されていると、一定
なシンボル間障以内に、即ち最大連続長以内に最小限１
回以上のシンボル遷移が保障される。

通常効率的な通信システムの受信機では受信信号内の各
シンボルの正確な時間位置を指示して受信信号の標本抽
出を助ける同期信号をそれ自体から直接導出するが、こ
の同期信号に関する情報は主にシンボル遷移に隠されて
いる。

然るに、連続長が有限であれば一定頻度以上のシンボル
遷移が保障され、上記の様な方法の同期抽出に極めてを
利であるから有限連続長の性質はライン符号において優
先的に要望される性質中の一つに成っている。

デュオバイナリ　（ｄｕｏｂｉｎａｒｙ　）の連続長が
制限されていないのは第６図及び第７図に示したその符
号化状態図及びその説明図から確認することが出来る。

デュオバイナリ　（ｄｕｏｂｉｎａｒｙ）符号化で、入
力２進データのうちの一方の論理状態１は“＋１１又は
“−１″に、入力データの他方の論理状態０は“θ′″
に符号化されるが第６図ではその入出力表示１／＋１．
１／−１，Ｏｌｏ等を“＋”。

“、“０”に各々簡素化して表示したく注：通常のｄｕ
ｏｂｉｎａｒｙ表示では上と反対にデータＯが１＋１３
又は−１″に、データ１が０゛に符号化されるものと説
明されるがこの表現の差異はｄｕｏｂｉｎａｒｙの物理
的特性とは無関係な便宜上の問題である）。

第６図及び第７図に依る符号化法則を区間番号２での符
号化を例として説明すれば第１の状Ｂ（以下状Ｌｉｌと
する）（Ｓ＋　＝１）にあった符号器は入力１　（ｘ、
−１）を受けて（矢印■）出力“−”（Ｙｚ−−１）を
出しく矢印■）第２の状Ｍ（以下状態２とする）（ｓｚ
−２）に移って行く　（矢印■）。然るに、符号器の第
３の状態（以下状態３とする）か第４の状態（以下状Ｂ
４とする）で入力に“１”が無限に連続されると出力に
“＋”が無限に連続され、状態１か状ａ２で入力に“ｌ
”が無限に連続されると出力に“−”が無限に連続され
、どの状態でも入力に“０”が無限に連続されると出力
に“０”が無限に連続されるようになってこのデュオバ
イナリ　（ｄｕｏｂｉｎａｒｙ）の連続長は制限されな
い。

従って、本発明の目的は上記の様に連続長が無限なデュ
オバイナリ　（ｄｕｏｂｉｎａｒｙ）の符号化法則を適
切に変更させてそのｄｕｏｂｉｎａｒｙの本来の最小帯
域幅特性を失うことなく、“＋”、“−”及び０＃のす
ぺでの連続長を制限させ得る有限連続長の最小帯域幅ラ
イン符号化方式を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段及び作用）このため本発
明は、ディジタルデータの伝送に使用される２進の入力
データのうち一方の論理状態は“０”に、他方の論理状
態は“＋１”又は“−１”に符号化する第１ないし第４
の状態を選択的にとるライン符号化方式に於いて、入力
データに一方の論理状態がｒ　（ｒは３以上の定数）個
連続するか他方の論理状態がｒ個連続するとこれ゛らを
同じｒ個のシンボルから成る代置パターンで符号化し、
各代置パターンは、与えられた状態からｒ＋ｋ（ｋは自
然数）だけの状態遷移を通じて発生する二種類以上の出
力シンボルから構成して、この中、Ｋ回は第２の状態と
第３の状態の間の遷移とし、そのに回の遷移に限っては
出力発生を制限するように符号化されるようにした。

〈実施例〉 この様な目的を持つ本発明で符号化法則の変更にも拘わ
らず最小帯域幅の特性を失うことなく維持させるために
は最近本発明の発明者に依って発見された次の様な定理
がその理論的根拠として利用される。　　ＣＤ、Ｙ、に
ｉｍ　ａｎｄ　Ｊ、に、Ｋｉｍ、“Ａ　ｃｏｎｄｉｔｉ
ｏｎｆｏｒ　５ｔａｂｌｅ　　ｍ１ｎｉｎ＋ｕ＋ａ−ｂ
ａｎｄｗｉｄｔｈ　１ｉｎｅ　ｃｏｄｅｓ、”ＩＥＥＥ
　Ｔｒａｎｓ、　Ｃｏｎｕａｕｎ、＋　Ｖｏｌ、　Ｃ０
Ｍ−３３＋　Ｎｏ、２＋ｐｐ。

１５２−１５７．　Ｆｅｂ、１９８５）定理：ＩＳＶが
有限なライン符号は最小帯域幅の特性を持つ。（１） ここで、ＩＳＶは ｌ５ＶＡ　　ｍａｘ　　　１ＲＩｓｉ　　　−（２）に
定義される量であり、 ＲＩＳＡ　　Σ　Ｚ　ｎ、　　Ｊ　＞　Ｉ　　　　　−
＋３）ＺｎΔ（−１）　’　Ｙｎ　　　　　　　　−＋
４）であり、ＹｎはｔｘｎＴでの出力シンボルである。

即ち、ＩＳＶはＲＩＳの最大遷移（＝最大値−最ｔＪ何
直）である。

然るに、第７図に詳細に図示したようにｄｕｏｂｉ−ｎ
ａｒｙでＲＩＳは１．０だけの値を有するので、そのＩ
ＳＶは１　（＝１−０）である、従って上の定理に依っ
てｄｕｏｂｉｎａｒｙが最小帯域幅ライン符号であるの
を再確認することが出来る。

上記本発明で目的とした様に最小帯域幅特性を損傷させ
ることなく　、ｄｕｏｂｉｎａｒｙの連続長を制限させ
る符号化方式を第６図を基礎にして段階的に説明すれば
次の通りである。

１、以下の場合でなかったら第６図に従って符号化する
。

２、状態ｍにある符号器の入力にｒ個のＯが連続したら
これらをＯ３Ｐｍ　Ｃ状［ｍでの′０”代置パターン）
で符号化し、状［ｍにある符号器の入力にｒ個の１が連
続しｍ＝１又は２であると、これらを−ＳＰｍ（状Ｌｉ
ｍでの“−”代置パターン）に、ｍ＝３又は４であると
、これらを＋ＳＰｍ（状ｇｍでの“＋”代置パターン）
に符号化する。

３、各ＳＰｍは状ｇｍから始めてｒ＋に回だけの状態遷
移をしながら発生させる出力シンボルから構成される。

但し、この中に回は状態２から状態３、又は状態３から
状態２への遷移でなければならず、これらの遷移に限っ
ては出力の発生を抑制サセる。従って各ＳＰｍはｒ個の
シンボルから成るようになる。又、ｋが１より大きい場
合に上記の様に出入発生の無い状態２．３の間での状態
遷移は連続して起こってはならない。

４、ＳＰは各々２種類以上のシンボルで成らねばならな
い。

上で説明した符号化法則を一例を挙げて具体的に説明す
る。先ず、ｒ＝３である場合のＯ３ＰＩを考えて見ると
、上記の符号化法則と第６図から次のすべての代置パタ
ーンが有効な０３ＰＩであることがわかる。

状態遷移　　　　　　　　　　　　　０３ＰＩ例１：１
．−４−３−・−・−２−１０＋Ｌ例２：１−２−・・
−３−４−１−＋　０例３　：　１−２−　・−３−４
−３−＋＋上の状態遷移表示で点線は出力発生を抑制す
る遷移を表示する。

ｒ＝３の時の他のあらゆるＳＰｍに対しても上記と類似
して数個の有効なパターンが可能であることを確認する
ことが出来るし、ｒ＝５である場合の一３Ｐ２を例に挙
げると次のようである。

状態遷移　　　　　　　　　　　　　−ＳＰ２例４：２
−、１−２−１−２−３−・・２−１例５　：　２−ｔ
−２−ｔ−２−−−−−−−３−４−１−−−−＋Ｑ 例６　：　２−１−２−３−２−３−・−２−１例７　
：　２−１−２−３−２−−−−−〜−３−４−３−−
ＱＱ＋＋ 例８　：　２−１−２・−・−・−・３−４−３−・２
−１−２−−＋＋−− 上記で例８は出力発生の無い状態２，３の間の遷移が２
回ある場合である。

以上説明した様な符号化法則をｒ＝３である場合の一例
を示した第１図の状態図に依り説明すれば第１図に示し
た太い実線は正常的なｄｕｏｂｉｎａｒｙに依る出力シ
ンボル、細い実線はＯ１２、点線は＋ＳＰ又は−ＳＰに
該当する状態遷移を表す。各ＳＰのシンボルはＳＰの矢
印方向に進行し読む。

第７図と同一な入力データ列に対する第１図の符号化の
列は第２図の様に成り、この第２図と第７図を比較して
見ると、第２図に示した新しい符号化に依り連続長が制
限されるのがわかる。

このように第２図の符号化に於いては、連続長を制限す
るにも拘わらずライン符号が最小帯域幅性質を失わない
ようになるもので、これを６１　ＬＱする為に第２図に
示したＲｉＳの変化を察して見る。

第２図でＲＩＳが１．０．−１の値を持つから上記式（
２）の定義に依ってＩＳＶは２（−１−（−１））に成
る。

従ってＩＳＶは依然有限で上記（１１の定理に依ってこ
の新しいライン符号も依然最小帯域幅特性を持つ。

特に、上記定理（１）の理論的研究結果に依れば、ｌ５
ＶＯ値が小さい程ライン信号アイパターン（ｅｙｅ　ｐ
ａｔｔｅｒｎ又はｅｙｅ　ｗｉｄｔｈ　）が大きくて受
信に有利に成る。

然るに新しいライン符号のＩＳＶも元来のｄｕｏ−ｂｉ
ｎａｒｙ符号のＩＳＶに比べてただｌしか増加されない
ために、ＩＳＶの増加に依るライン信号のｅｙｅｐａｔ
ｔｅｒｎ劣化を最小限に維持しながら符号化法則の変更
を行った結果と成った。又、第１図及び第２図は上記で
説明した符号化法則を満足させるいろいろの場合の中、
ｒ＝３であり特定のＳＰの一例を示したものであるが、
上記で段階的に説明したライン符号の符号化法則を満足
させる範囲では、他のｒ値及びＳＰを択ぶ場合も上記と
同様にライン符号の連続長を制限して最小帯域幅性質を
失わないようになる。

この様な事実は第１図及び第２図と違う特定例を示した
第３図乃至第５図の状態図で容易に確認することが出来
る。

即ち、第３図はｒ＝４である場合の符号化状態図であり
、第４図及び第５図はｒ＝５及びｒ＝５である場合の符
号化状態図でそれらの場合に、ＩＳＶは依然２に維持さ
れてライン符号の連続長が制限されながらもライン符号
の最小帯域幅性質を失わない。第４図乃至第５図におい
て太い実線、細い実線、点線及び各ｓｐ内のシンボルの
順序は上記第１図で定義したのと同様である。

一方、ＳＰを利用した新しいライン符号の受信側での復
号は次のように成る。即ち、復号器は入力シンボル列を
観察しながらＳＰの存在を監視するように成るが、使用
されるＳＰに対しては予め送信側と合議されるように成
っているため、これら中のいずれかが発見されるとその
本来のデータ組合わせ、即ちｒ個の０又はｒ個の１に復
号される。

併し、問題はＳＰをどの様に感知して行くかにあるため
、この過程を説明する為に便宜上“＋”又は“−“シン
ボルを総称してパルスと呼ぶ。従って“０″シンボルは
パルスでは無い。

又ＳＰを成すシンボル中で状態２，３の間をシンボル発
生無しに遷移した後一番初めに現れるパルスを■パルス
とすれば、上記で説明したＳＰの要件に依ってシンボル
発生の無い状態２．３の間の遷移が一つのＳＰに浅凹有
り得るので、■パルスも数個有り得る。

例えば、上記例２では２番目シンボル“＋”が■パルス
であり、例７では５番目シンボル“＋”が■パルスであ
り、第２図では■パルスが“■”で表示されている。然
るに上記■パルスはその直ぐ前のパルスと比較して見る
と次の様な特異な符号関係を持つ様に成る。

関係１．Ｖパルスとその前のパルスの間に″０″′シン
ボルが無いか、偶数個有れば、■パルスは、その前のパ
ルスと異なる符号である。

関係２．Ｖパルスとその前のパルスの間に“０”シンボ
ルが奇数個あれば、■パルスはその前のパルスと同じ符
号である。

例を挙げれば、上記の例１，２，３，５，７゜８は上の
関係１に該当し、例４，６は上の関係２に該当するもの
で、この様な特質な符号関係は正常的なｄｕｏｂｉｎａ
ｒｙの符号化においては全く発見されない。

一層具体的に説明すれば、第６図及び第７図の正常的な
パルスの間では次の様な符号関係を持つようになる。

関係３．二つの隣接パルスの間に“０″シンボルが無い
か偶数個あればその二つの隣接パルスの符号は同一であ
る。

関係４．二つの隣接パルスの間に“０′シンボルが奇数
個有ればその二つの隣接パルスの符号は反対である。

この様な符号関係は上記■パルスの符号関係と正反対で
あることがわかる。従って、受信シンボル列から■パル
スを容易に発見することが出来るし、一旦■パルスが発
見されると、■パルスを含んだその前後ｒ個のシンボル
パターンが予め約束されたＳＰ集合中、何れの一つと一
致するかを判別した後、一致する場合にはそれらを全部
０又Ｉｉ１に復号させれば良い。又は、ｒ＝３の０ＳＰ
Ｉにおいて上記例１〜３の様に諸可能性が有り、この中
で特に第１図に示されたＳＰの組合せは次のような特徴
を持っている。

１、すべてのＯ８Ｐは“Ｏ”で、すべての＋ＳＰは“＋
”で、すべての−８Ｐは“−”で始まる。

２、各ＳＰにＶパルスはただ一つしか無く、その■パル
スはＳＰの最後のシンボルである。

従って、この様な特徴が賦与されればライン符号の復号
を一層節単にすることが出来る。即ち、復号器では■パ
ルスを発見したらそれを含んだ前のｒ個のシンボルをＳ
Ｐと看做し、そのＳＰの最初のシンボルが′″０″であ
ればｒ個のＯに、それが“＋”又は“−”であればｒ個
の１に復号したら良い。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明はライン符号の本来の最小帯
域幅特性を失うことなく連続長を制限することＧこより
、そのライン符号に自己同期特性を有するようにさせて
、受信側での円滑な同期回復を保障させ得るようにする
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の連続長が３に制限された場合の符号化
状態図、第２図は第１図に依る符号化説明図、第３図は
本発明の連続長が４に制限された場合の符号化状態図、
第４図は本発明の連続長が５に制限された場合の符号化
状態図、第５図は本発明の連続長が６に制限された場合
の符号化状態図、第６図は従来のデュオバイナリ　（ｄ
ｕｏｂｉｎａｒｙ）の符号化状態図、第７図は従来のデ
ュオバイナリ（ｄｕｏｂｉｎａｒｙ　）の符号化説明図
である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）デイジタルデータの伝送に使用される２進の入力
   データのうち一方の論理状態は“０”に、他方の論理状
   態は“＋１”又は“−１”に符号化する第１ないし第４
   の状態を選択的にとるライン符号化方式に於いて、入力
   データに一方の論理状態がｒ（ｒは３以上の定数）個連
   続するか他方の論理状態がｒ個連続するとこれらを同じ
   ｒ個のシンボルから成る代置パターンで符号化し、各代
   置パターンは、与えられた状態からｒ＋ｋ（ｋは自然数
   ）だけの状態遷移を通じて発生する二種類以上の出力シ
   ンボルから構成して、この中、ｋ回は第２の状態と第３
   の状態の間の遷移とし、そのｋ回の遷移に限っては、出
   力発生を制限するように符号化されるのを特徴とする有
   限連続長の最小帯域幅ライン符号化方式。
2. （２）入力データに“０”又は“１”が３個連続すれば
   第１の状態では“０＋−”又は“−０−”に、第２の状
   態では“００＋”又は“−−＋”に、第３の状態では“
   ００−”又は“＋＋−”に、第４の状態では“０−＋”
   又は“＋０＋”に各々符号化されるのを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の有限連続長の最小帯域幅ライ
   ン符号化方式。
3. （３）入力データに“０”又は“１”が４個連続すれば
   、第１の状態では“０＋０＋”又は“−００＋”に、第
   ２の状態では“０００−”又は“−−０−”に、第３の
   状態では“０００＋”又は“＋＋０＋”に、第４の状態
   では“０−０−”又は“＋００−”に各々符号化される
   のを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の有限連続
   長の最小帯域幅ライン符号化方式。
4. （４）入力データに“０”又は“１”が５個連続すれば
   第１の状態では“０＋００−”又は“−−−０−”に、
   第２の状態では“００００＋”又は“−−００＋”に、
   第３の状態では“００００−”又は“＋＋００−”に、
   第４の状態では“０−００＋”又は“＋＋＋０＋”に各
   々符号化されるのを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の有限連続長の最小帯域幅ライン符号化方式。
5. （５）入力データに“０”又は“１”が６個連続すれば
   第１の状態では“０＋０００＋”又は“−−−００＋”
   に、第２の状態では“０００００−”又は“−−−−０
   −”に、第３の状態では“０００００＋”又は“＋＋＋
   ＋０＋”に、第４の状態では、“０−０００−”又は“
   ＋＋＋００−”に各々符号化されるのを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の有限連続長の最小帯域幅ライ
   ン符号化方式。