WO2011004838A1 - スクランブル方法および通信装置 - Google Patents

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WO2011004838A1
WO2011004838A1 PCT/JP2010/061531 JP2010061531W WO2011004838A1 WO 2011004838 A1 WO2011004838 A1 WO 2011004838A1 JP 2010061531 W JP2010061531 W JP 2010061531W WO 2011004838 A1 WO2011004838 A1 WO 2011004838A1
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WO
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evaluation
value
evaluation value
calculated
scrambled data
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/061531
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English (en)
French (fr)
Inventor
利彦 岡村
章雄 田島
成五 高橋
Original Assignee
日本電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電気株式会社 filed Critical 日本電気株式会社
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Priority to JP2011521941A priority patent/JP5182424B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03828—Arrangements for spectral shaping; Arrangements for providing signals with specified spectral properties
    • H04L25/03866—Arrangements for spectral shaping; Arrangements for providing signals with specified spectral properties using scrambling

Definitions

  • the present invention relates to a scramble technique in communication.
  • Line coding In transmission processing of baseband transmission in digital communication, a bit string to be transmitted is processed so as to satisfy restrictions such as DC balance, which is a balance of the number of “0” and “1”, and restrictions on run length (run ⁇ ⁇ length). .
  • DC balance which is a balance of the number of “0” and “1”
  • run length run ⁇ ⁇ length
  • Line coding is broadly divided into a method of encoding so as to satisfy the constraint by adding a redundant code, and a method of encoding so as to satisfy the constraint stochastically using a scrambler.
  • the former method using redundant codes is typically Manchester encoding or 8B / 10B encoding used in Ethernet (registered trademark).
  • 8B / 10B encoding used in Ethernet registered trademark.
  • the transmission rate exceeds 10 Gbps
  • the channel rate is likely to increase as the redundancy increases. For this reason, the demands on the transmitting / receiving device become severe.
  • 8B / 10B since the channel speed for transmitting information at 10 Gbps is 12.5 Gbps, a transmission / reception device that can cope with this speed is required.
  • the latter encoding using a scrambler is suitable for such a request related to high-speed communication.
  • a method using a scrambler is to randomize a transmission bit string using a pseudo-random number sequence generated by an LFSR (Linear Feedback Shift Register) that is easy to implement.
  • LFSR Linear Feedback Shift Register
  • Synchronous scrambling is a method for realizing randomization by adding an information sequence and a pseudo-random number sequence from LFSR (exclusive OR: XOR).
  • FIG. 14 shows a configuration example of the transmission side scrambler 101 and the reception side scrambler 102 using the synchronous scramble system.
  • the LFSR of the transmitting scrambler 101 includes a shift register 103a
  • the LFSR of the receiving scrambler 102 also includes a shift register 103b.
  • the values indicated by these registers (103a, 103b) are called LFSR states.
  • This synchronous scramble system is employed in SONET, which is a standard for multiplexed transmission, and CCSDS, which is a recommendation for satellite communication.
  • the self-synchronizing scramble system is a system in which past output bits are stored in the LFSR, and the output from the LFSR is added to the information series to perform a scramble process.
  • FIG. 15 shows a configuration example of the self-synchronizing scramble system.
  • the transmission side scrambler 201 has a shift register 203a, and the reception side scrambler also has a shift register 203b.
  • This method has a demerit that when a bit inversion error occurs, the error is propagated by the number of LFSR connections, but there is no need to synchronize the frame and it can be recovered even if a synchronization error occurs. There are benefits.
  • the self-synchronization type has security advantages.
  • As a security threat in the scramble system for example, there is a disturbing action by inputting data that cancels the effect of the scramble.
  • the attacker in this case generates a disturbance sequence by randomly selecting the initial state of the LFSR.
  • the probability that the initial state set by the attacker matches the actual initial state can be made sufficiently small if the LFSR length is sufficiently long.
  • Such a self-synchronizing scramble method is used in Ethernet (registered trademark) 64b / 66b encoding and the like.
  • the CIMT method keeps the accumulation of DC balance, calculates the DC balance of the data block to be transmitted, and if the polarities (balance direction) match, all blocks are inverted and transmitted. If so, send it as is. At that time, a header indicating whether or not it is inverted is added to the block. Thus, it is possible to adjust the transmission bit string in a direction in which DC balance is always achieved.
  • the accumulated DC balance can be adjusted.
  • the scramble method is a synchronous type, it is necessary to establish frame synchronization between transmission and reception. Further, in the above method, since an error in the header leads to an error in block units, a protection function is required as in the method of Patent Document 2, and the redundancy is increased. Furthermore, in the method of the above document, since all bit values of the all0 and all1 blocks are only inverted, the run length in the block does not change. Therefore, it is difficult to improve the maximum run length.
  • an object of the present invention is to provide a scrambling method and a communication device for transmitting scrambled data having bit string characteristics suitable for transmission while suppressing data redundancy.
  • a reference frame is formed by adding a reference value as a header to the head of a data block, and scrambled data of the reference frame is generated by a self-synchronizing scrambler.
  • a scrambled data of a comparison frame in which a value different from the reference value is added to the block as a header is generated by adding the scrambled data of the reference frame and a correction sequence, and a bit string characteristic of each scrambled data of the reference frame and the comparison frame If the evaluation value corresponding to the reference frame corresponds to the reference frame, an evaluation value representing the best bit string characteristic for transmission is selected from the calculated evaluation values.
  • Frame scrambled data is transmitted, and the selected evaluation value is When corresponding to a ratio frame, the scrambled data of the reference frame and the correction sequence are added and transmitted, and the value held in the scrambler shift register is assumed to be the value when the scrambled data of the comparison frame is completed And a scramble method is provided, wherein the corrected value is applied to a reference frame of a new data block.
  • a header addition unit that forms a reference frame by adding a reference value as a header to the head of a data block, and scrambled data of the reference frame is generated by a self-synchronizing scrambler Generating a scrambled data of a comparison frame in which a value different from the reference value is added to the data block as a header by adding the scrambled data of the reference frame and a correction sequence, and the reference frame and the comparison frame
  • An evaluation value related to the bit string characteristic of each scrambled data is calculated according to an evaluation criterion, an evaluation value representing the best bit string characteristic for transmission is selected from the calculated evaluation values, and the correction series or An evaluation determination unit that outputs a zero sequence, and a reference frame
  • An adder that adds the sum data and the correction series or the zero series and transmits the addition result, and the evaluation determination unit, if the selected evaluation value corresponds to the comparison frame, to that effect
  • the determination result is supplied to the scrambler, and the correction sequence is
  • the scrambler when supplied with the determination result, compares the value held by the shift register of the scrambler with the contrast.
  • a communication apparatus is provided that corrects a value to a value that is assumed when frame scrambled data is completed, and applies the corrected value to a reference frame of a new data block.
  • FIG. 1 shows the configuration of the transmission system of the communication apparatus 500 in the embodiment of the present invention.
  • the header adding unit 501 generates a frame having the structure shown in FIG. 2 by adding a reference value scramble header to the head of a data block divided into fixed lengths.
  • the frame in which the reference value is set in the scramble header corresponds to the reference frame in the present invention.
  • the scramble header is 1 bit and the reference value is “0”.
  • the frame redundancy is (N + 1) / N.
  • the scrambler with correction function 502 generates scrambled data (T0) by scrambling the reference frame with a self-synchronizing scrambler.
  • the generated data T0 (bit length: (N + 1) bits) is temporarily stored in the buffer 503.
  • the scrambler 502 adjusts the state of the LFSR to be applied to a new data block to be processed according to the determination result fed back from the evaluation determination unit 504 described later.
  • the evaluation determination unit 504 calculates an evaluation value related to the data T0 and an evaluation value of the scrambled data T1 when a value (“1”) different from the reference value is added to the data block as a header.
  • the evaluation value is a value for determining whether or not the bit string characteristic of the scrambled data has a beneficial effect on the transmission of the data.
  • the scramble data T1 corresponds to the scramble data of the contrast frame in the present invention, and is generated using T0 as will be described later.
  • the evaluation determination unit 504 selects one representing the best bit string characteristic for transmission from among the evaluation values of T0 and T1, and controls to transmit the scrambled data (T0 or T1) having the best evaluation value. .
  • the evaluation determination unit 504 when the evaluation value of T1 is selected, the evaluation determination unit 504 outputs a correction series M described later.
  • the correction sequence M and the output (T0) from the buffer 503 are added by the adder 505 to form T1, and this T1 is transmitted.
  • the correction series M is an output series when the initial state of the LFSR is all0 and the frame ((N + 1) bits) in which the scramble header “1” is added to the data block of all0 having the bit length N is scrambled.
  • the evaluation determination unit 504 When the evaluation value of T0 is selected, the evaluation determination unit 504 outputs a zero series (all0).
  • the evaluation determination unit 504 feeds back information to the above-described scrambler 502 as a determination result using information on which scramble data of the evaluation value evaluated as best (T0 or T1).
  • the basic operation of the communication apparatus 500 having the above configuration will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
  • the illustrated procedure shows a flow when the t-th data block is processed.
  • the state of the LFSR in the scrambler 502 at the start of processing of the frame corresponding to the data block t is represented by S (t).
  • the scrambler 502 When the scrambler 502 receives the reference frame in which the scramble header “0” is added to the data block t from the header addition unit 501, the scrambler scrambles it in the state S (t) to generate scramble data T0 (step S401). .
  • the data block length is N bits
  • the total length of T0 is (N + 1) bits.
  • the generated T0 is stored in the buffer 503 and supplied to the evaluation determination unit 504.
  • Evaluation evaluation unit 504 calculates an evaluation value of T0 according to a preset evaluation criterion (step S402). A method for calculating the evaluation value will be described later.
  • the evaluation determination unit 504 scrambles data T1 (bit length: (N + 1) bits) in the state S (t) for a frame (contrast frame) in which “1” is added as a scramble header to the data block t. ) Is generated (step S403).
  • This T1 is generated using T0 by the method described later.
  • the evaluation determination unit 504 calculates the generated evaluation value of T1 (step S404).
  • the evaluation determination unit 504 compares them and determines an evaluation value representing the best bit string characteristic based on the evaluation criterion. As a result, when the evaluation value of T0 is better than that of T1 (step S405: Yes), the evaluation determination unit 504 controls to transmit T0. That is, an N-bit all0 series is output to the adder 505. The zero series is added to T0 by the adder 505, so that T0 is finally transmitted (step S406).
  • the evaluation determination unit 504 feeds back to the scrambler 502 as a determination result that the evaluation value of T0 corresponding to the header “0” has been selected.
  • the scrambler 502 recognizes the state of the LFSR at the time of completion of T0, that is, the value currently stored in the LFSR as the LFSR state S (t + 1) for the new data block (t + 1) (step S407).
  • step S405 when the evaluation value of T1 is better than that of T0 (step S405: No), the evaluation determination unit 504 controls T1 to be transmitted. That is, the correction series M is output to the adder 505. The correction series M is added to T0 by the adder 505, so that T1 is finally transmitted (step S408).
  • the evaluation determination unit 504 feeds back to the scrambler 502 as a determination result that the evaluation value of T1 corresponding to the header “1” has been selected.
  • the scrambler 502 corrects the state S (t) of the LFSR at the time of completion of T0 to a state that assumes the time of completion of T1, and changes the corrected state to the state S (for the new data block (t + 1). t + 1) (step S409). This correction method will be described later.
  • Steps S401 and S403 can be executed by parallel processing. Steps S402 and S404 can be sequentially processed for T0 and T1 that are sequentially generated. A hardware configuration of the communication apparatus 500 for realizing such a processing mode will be described below.
  • FIG. 4 is a configuration example of the scrambler 502 with a correction function.
  • the scrambler 502 is configured to adjust the state of the LFSR according to the determination result fed back from the evaluation determination unit 504 based on the configuration of the self-synchronizing scrambler (FIG. 15).
  • the scrambler 502 holds an LFSR correction value 601 (constant). Note that “1”, “0”, and “1” as the illustrated correction value 601 are merely examples, and the correction value 601 of the present embodiment is not limited.
  • the scrambler 502 corrects the LFSR state to the state when T1 is completed by adding the correction value 601 to each register of the LFSR, and the next data block In preparation for the process (t + 1) (FIG. 3: Step S409).
  • the determination result corresponds to T0
  • the state of the LFSR is not corrected by the correction value 601.
  • FIG. 5 is a configuration example of the evaluation determination unit 504.
  • the evaluation determination unit 504 receives T0 output from the scrambler 502 described above.
  • the correction series generation unit 701 outputs the above-described correction series M. This can also be realized by storing a value calculated in advance in a memory.
  • the scrambled data T1 of the comparison frame having the header “1” is obtained by adding the correction sequence M to T0 from the scrambler 502.
  • Evaluation value calculation unit 702a calculates an evaluation value of T0, and the other evaluation value calculation unit 702b calculates an evaluation value of T1.
  • the processing of the evaluation value calculation units 702a and 702b is performed in accordance with the sequential input of T0.
  • the determination unit 703 determines the one showing the best bit string characteristic from the evaluation values related to T0 and T1, feeds back the determination result to the scrambler 502, and inputs it to the control port of the selector 704.
  • the selector 704 When the determination result from the control port is related to the header “0”, the selector 704 outputs an all0 sequence of N bits as a sequence to be output to the adder 505 as described above. Thereby, T0 from the buffer 503 is transmitted as it is.
  • the correction sequence M from the correction sequence generation unit 701 is output. This M is added to T0 from the buffer 503, whereby T0 is converted to T1 and T1 is transmitted.
  • Z (0) 0.
  • the weighted cumulative DC balance can deal with many transmitting / receiving devices and transmission paths by appropriately setting the weighting coefficient ⁇ .
  • the evaluation value calculation units 702a and 702b calculate Y0 (t) and Y1 (t), which are DC balances of T0 and T1, respectively. .
  • the processing procedure of the determination unit 703 in this case will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the determination unit 703 When the determination unit 703 receives DC balances Y0 (t) and Y1 (t) related to T0 and T1 from the evaluation value calculation units 702a and 702b (step S800), the determination unit 703 weights Y0 (t) and Y1 (t). The absolute values of the cumulative DC balance are compared (step S801). According to the above equation (1), in the case of Y0 (t),
  • step S801 Yes
  • evaluation Value Model 2 As another example of the evaluation value model based on the cumulative DC balance, there is a method using a recent fixed number of scrambled data. If this fixed number of frames is K + 1, the cumulative DC balance of this model is defined by the following equation (2).
  • a cumulative DC balance obtained by combining the equations (1) and (2) can also be defined.
  • the update of Z (t) in equation (2) can also be performed as in the following equation (3). In the case of this model, it is necessary to hold the DC balance value of the latest K frames.
  • the maximum run length of scrambled data can be used in addition to the above DC balance.
  • This model examines “0” run length or “1” run length (number of consecutive “0” or “1”) in T0, T1, and uses the maximum run length, which is the maximum value, as the evaluation value. It is a method to do. In the evaluation, for example, the smaller the maximum run length, the better the bit string characteristic is determined.
  • the determination unit 703 calculates the evaluation values (weighted cumulative DC balance) of T0 and T1 based on the first evaluation criterion, and determines whether or not the difference between them is greater than or equal to a predetermined threshold (step S901). As a result, when the difference between the two evaluation values exceeds the threshold value, the determination result of the first evaluation criterion is applied (step S902) along the above-described procedure (FIG. 6: S801-S805).
  • step S901 when the difference between the evaluation values of T0 and T1 is less than the threshold (step S901: No), the determination unit 703 determines that the evaluation values of T0 and T1 according to the first evaluation criterion are not significantly different, and the second evaluation criterion. (Determination based on the maximum run length) is performed (step S903). The determination result is fed back to the scrambler 502 (step S904).
  • the second evaluation criterion is set so that the information related to T0 is always the determination result, that is, when the two evaluation values in the first evaluation criterion are not significantly different, the determination result that the evaluation value of T0 is always the best is output. By doing so, it is possible to realize a model in which evaluation values are compared only when the difference between evaluation values exceeds a threshold value. Thereby, the frequency of the correction operation in the scrambler 502 can be reduced.
  • the determination unit 703 reads out random bits (step S1001). As long as the random bit is not completely inferable by a third party, an arbitrary value can be adopted. For example, a partial value of LFSR in the scrambler 502, a time parameter, or the like may be used.
  • the determination unit 703 determines whether or not the acquired random bits match or correspond to a preset prediction value. For example, when a random bit is a time parameter, a certain time zone may be set as a predicted value, and it may be determined whether the time indicated by the random bit corresponds to the time zone of the predicted value (whether it corresponds). .
  • step S1002 determines whether the random bits correspond to the predicted value. If the random bits corresponds to the predicted value, it is determined that T1 is the best (step S1004). In this way, by using a random alternative method, it is possible to enhance resistance to attacks on scrambled data.
  • the receiving side of the scrambled data can be dealt with by a normal self-synchronous descrambler. In other words, no special consideration is required for header errors in received scrambled data.
  • the circuit scale on the transmission side is expected to be about twice that of the conventional circuit according to the present embodiment
  • the scrambler is originally a small circuit, so there is almost no influence on the entire transmitter. Further, an increase in delay during transmission can be suppressed to about one block.
  • the DC balance improvement is probabilistic depending on whether the header is “0” or “1”, but actually the distribution of the DC balance is increased. Can be improved. For example, assuming an extreme model using a cumulative DC balance in which past values have no attenuation, the cumulative DC balance has a uniform distribution when a general scrambler is used. , An exponential distribution with “0” as an average. Further, by selecting the correction series M in this way, it is possible to improve the evaluation value other than the DC balance such as the maximum run length.
  • the LFSR correction value 601 (FIG. 4) and the output sequence M (FIG. 5) of the correction sequence generation unit 701 at that time must be set in advance.
  • the correction value 601 is 8 bits of “1000 — 0100”.
  • the correction series M is 33 bits of “1011 — 0001 — 1110 — 1000 — 0111 — 1111 — 1001 — 0000 — 1”.
  • the correction value 601 may be set in consideration of the delay. At this time, depending on the scramble header of the previous data block, the delay bit is corrected with respect to the head of the data block in the buffer 503.
  • the evaluation determination unit 504 performs processing after waiting for this correction.
  • the correction series M preferably has a value such that T0 and T1 are uncorrelated, and preferably has good properties with respect to DC balance, maximum run length, and randomness.
  • a scrambler represented by a generator polynomial shown in the following equation (4) is used.
  • FIG. 9 is an implementation example for updating the weighted cumulative DC balance Z (t) by the above-described equation (1) in the determination unit 703.
  • FIG. 11 and 12 show distributions when the evaluation value is a weighted cumulative DC balance (FIG. 6).
  • the data block length N 63 (the frame length is 64)
  • the number of blocks is 1,000,000
  • the input data obtained by randomly generating is used.
  • the cumulative DC balance distribution indicates a value obtained by counting (Y (t) + Z (t ⁇ 1)) / 2 in each data block.
  • the vertical axis of the graph is displayed in logarithm. Further, the following formula (6) is used as a generator polynomial of LFSR.
  • the distribution of “conventional” in each figure is a value obtained by counting the cumulative DC balance for each data block (64 bits) when general scrambling is performed in the above equation (6). From the graphs in each figure, it can be seen that the cumulative DC balance distribution is greatly improved by the embodiment of the present invention. For example, in FIG. 11, when the absolute value of the cumulative DC balance exceeds 20, the frequency is 1/100 or more in general scrambling indicated by “conventional”, whereas in the embodiment of the present invention, only once. The frequency is 1 / 1,000,000.
  • the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications can be made within the scope of the claims.
  • the number of bits of the scramble header is 1 bit, but it may be 2 bits or more.
  • evaluation values for 2 ⁇ d headers are calculated (T0, T1,... Are (N + d) bits), and the best one is selected from the calculated 2 ⁇ d evaluation values. Good.
  • the evaluation determination unit 504 of the above embodiment feeds back the determination result regardless of the content, but instead, only when the determination result is T1, that is, only when LFSR correction by the correction value 601 is necessary ( FIG. 3: S409), the determination result may be fed back to the scrambler 502.
  • the communication device 500 can be realized by hardware, but the computer reads a program for causing the computer to function as the communication device 500 from a computer-readable recording medium and executes the program. Can also be realized.
  • the communication method according to the embodiment of the present invention can be realized by hardware, but is also realized by reading and executing a program for causing a computer to execute the method from a computer-readable recording medium. can do.
  • a reference frame is formed by adding a reference value as a header to the beginning of a data block, Generate scrambled data of the reference frame by a self-synchronizing scrambler, Generating scrambled data of a contrast frame in which a value different from the reference value is added to the data block as a header by adding the scrambled data of the reference frame and a correction sequence;
  • An evaluation value related to a bit string characteristic of each scrambled data of the reference frame and the contrast frame is calculated according to an evaluation criterion, Selecting an evaluation value representing the best bit string characteristic for transmission from the calculated evaluation values; If the selected evaluation value corresponds to the reference frame, transmit the scrambled data of the reference frame, When the selected evaluation value corresponds to the comparison frame, the scrambled data of the reference frame and the correction sequence are added and transmitted, and the value held in the shift register of the scrambler is scrambled data of the comparison frame
  • a scramble method characterized in that a correction is made to a value
  • the said evaluation value is calculated using accumulation of the past evaluation value by making DC balance of each said scramble data into the said bit string characteristic, Update the past evaluation value accumulation using the best bit string characteristic evaluation value;
  • the evaluation value of each scrambled data is calculated according to the first evaluation standard, If the difference between the calculated evaluation values exceeds a threshold, select an evaluation value representing the best bit string characteristic according to the first evaluation criterion, When the difference between the calculated evaluation values is below a threshold value, an evaluation value of each scrambled data is calculated according to a second evaluation criterion different from the first evaluation criterion, and the first evaluation value is calculated from the calculated evaluation values. 2.
  • the scramble method according to appendix 1 wherein an evaluation value representing the best bit string characteristic is selected according to an evaluation criterion of 2.
  • the evaluation values represented by the first and second evaluation criteria are values calculated by using past evaluation values accumulated with the DC balance of the scrambled data as the bit string characteristics, The scrambling method according to appendix 5, wherein the maximum run length of the scrambled data is a mutually different value among the values calculated as the bit string characteristics.
  • the evaluation value of each scrambled data is calculated according to the first evaluation standard, If the difference between the calculated evaluation values exceeds a threshold, select an evaluation value representing the best bit string characteristic according to the first evaluation criterion, If the difference between the calculated evaluation values is below a threshold, obtain a random bit, When the random bits correspond to a predicted value, the scrambled data of the contrast frame is selected as scrambled data of an evaluation value representing the best bit string characteristic, 2.
  • the scramble method according to claim 1 wherein if the random bits do not correspond to the predicted value, the scramble data of the reference frame is selected as scramble data of an evaluation value representing the best bit string characteristic.
  • the evaluation value represented by each of the first evaluation criteria is a value calculated by using the accumulation of past evaluation values using the DC balance of each scrambled data as the bit string characteristic, and the scrambled data
  • a header adding unit that forms a reference frame by adding a reference value as a header to the head of a data block;
  • a scrambler for generating scrambled data of the reference frame by a self-synchronizing scrambler;
  • a scrambled data of a comparison frame in which a value different from the reference value is added to the data block as a header is generated by adding the scrambled data of the reference frame and a correction sequence, and each scrambled data of the reference frame and the comparison frame
  • An evaluation value related to the bit string characteristic is calculated according to an evaluation criterion, an evaluation value representing the best bit string characteristic for transmission is selected from the calculated evaluation values, and the correction series or the zero series is output according to the selection.
  • An evaluation determination unit An adder that adds the scrambled data of the reference frame and the correction sequence or the zero sequence and transmits the addition result;
  • the evaluation determination unit supplies a determination result indicating that to the scramble unit, and outputs the correction series to the adder.
  • the scramble unit corrects the value held in the shift register of the scrambler to a value that is assumed when the contrast frame scramble data is completed, and the corrected value is newly set.
  • a communication apparatus that is applied to a reference frame of a data block.
  • the said evaluation determination part calculates the said evaluation value using the accumulation of the past evaluation value by making DC balance of each said scramble data into the said bit string characteristic, and uses the said evaluation value of the said best bit string characteristic.
  • the communication device according to appendix 14, wherein the past evaluation value accumulation is updated, and the evaluation value of the scrambled data related to the new data block is calculated using the updated accumulation.
  • the said evaluation determination part weights with the coefficient which shows the value within the predetermined range, when calculating the said evaluation value,
  • the communication apparatus of Additional remark 15 characterized by the above-mentioned.
  • the said evaluation determination part calculates the evaluation value of each said scramble data according to 1st evaluation criteria, and when the difference between the calculated evaluation values exceeds a threshold value, it is said best according to said 1st evaluation criteria. If the evaluation value representing the bit string characteristic of the selected value is less than a threshold value, the evaluation value of each scrambled data is calculated according to a second evaluation criterion different from the first evaluation criterion. 15. The communication apparatus according to appendix 14, wherein an evaluation value representing the best bit string characteristic is selected from the calculated evaluation values according to the second evaluation criterion.
  • the evaluation value represented by each of the first and second evaluation criteria is a value calculated by using the accumulation of past evaluation values using the DC balance of each scrambled data as the bit string characteristic,
  • the evaluation determination unit calculates an evaluation value related to the DC balance as an evaluation value represented by the first evaluation criterion
  • the evaluation value is accumulated using the evaluation value of the best bit string characteristic.
  • the communication device according to appendix 19 or 20, wherein the evaluation value of the scramble data relating to the new data block is calculated using the updated accumulation.
  • the said evaluation determination part calculates the evaluation value of each said scramble data according to 1st evaluation criteria, and when the difference between the said calculated evaluation values exceeds a threshold value, it is said best according to said 1st evaluation criteria.
  • the scrambled data of the evaluation value representing the best bit string characteristic is selected and the random bit does not correspond to the prediction value
  • the scrambled data of the reference frame is selected as the scrambled data of the evaluation value representing the best bit string characteristic
  • the evaluation value represented by each of the first evaluation criteria is a value calculated using the accumulation of past evaluation values using the DC balance of each scrambled data as the bit string characteristic, and the scrambled data
  • the present invention is suitable for line coding in optical communication, for example.

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Abstract

データの冗長度を抑えつつ、送信に好適なビット列特性を持つスクランブルデータを送信する。 基準値がヘッダとして付加された基準フレームから自己同期型スクランブラによりスクランブルデータを生成し、基準値と異なる値がヘッダとして付加された対比フレームのスクランブルデータを生成し、各スクランブルデータのビット列特性に関する評価値を算出し、送信のための最良のビット列特性を表す評価値を選択し、その評価値のスクランブルデータを送信し、対比フレームのスクランブルデータを送信した場合はスクランブラのシフトレジスタが保持する値を当該対比フレームのスクランブルデータの完成時を想定した値に補正し、補正された値を新たなデータブロックの基準フレームに適用する。

Description

スクランブル方法および通信装置
　本発明は、通信におけるスクランブル技術に関する。
　デジタル通信におけるベースバンド伝送の送信処理では、送信対象のビット列が、「０」，「１」の個数のバランスであるＤＣバランスやラン長（run length）の制限といった制約を満たすように処理される。このような処理は、ラインコーディング（line coding）などと呼ばれる。ラインコーディングは、冗長符号を付加することで制約を満たすように符号化する方式と、スクランブラを用いて確率的に制約を満たすように符号化する方式とに大別される。
　冗長符号による前者の方式は、イーサネット（登録商標）で利用されているマンチェスタ符号化や８Ｂ／１０Ｂ符号化が代表的である。伝送速度が１０Ｇｂｐｓを超えると、冗長度の増大に伴い、チャネル速度の増大が生じやすい。そのため、送受信デバイスに求められる要求が厳しくなる。例えば、上記の８Ｂ／１０Ｂの場合、１０Ｇｂｐｓで情報を伝送するためのチャネル速度は１２．５Ｇｂｐｓとなるため、この速度に対処し得る送受信デバイスが必要とされる。このような高速通信に係る要求に対しては、スクランブラを用いる後者の符号化が好適である。
　スクランブラを用いる方式は、実装が容易なＬＦＳＲ（Linear Feedback Shift Register：線形帰還シフトレジスタ）により発生させる擬似乱数列を利用して、送信ビット列をランダム化するというものである。この類のスクランブル方式は、同期型と自己同期型とに大別される。
　同期型スクランブルは、情報系列とＬＦＳＲからの擬似乱数列との加算（排他的論理和：ＸＯＲ）によってランダム化を実現する方式である。図１４に、同期型スクランブル方式による送信側スクランブラ１０１および受信側スクランブラ１０２の構成例を示す。送信側スクランブラ１０１のＬＦＳＲはシフトレジスタ１０３ａを備え、受信側スクランブラ１０２のＬＦＳＲも同様にシフトレジスタ１０３ｂを有する。これらのレジスタ（１０３ａ，１０３ｂ）が示す値は、ＬＦＳＲの状態と呼ばれる。
　この同期型スクランブル方式では、ＬＦＳＲの状態を送信側（１０１）と受信側（１０２）とで完全に同期を取る必要がある。この方式の利点は、例えば、エラー（ビット反転）が発生する場合でも、そのエラーは伝播しないことが挙げられる。この同期型スクランブル方式は、多重化伝送における標準であるＳＯＮＥＴや、衛星通信の勧告であるＣＣＳＤＳなどで採用されている。
　一方、自己同期型スクランブル方式は、過去の出力ビットをＬＦＳＲに格納しておき、情報系列にＬＦＳＲからの出力を加算することによりスクランブル処理する方式である。図１５に、自己同期型スクランブル方式の構成例を示す。送信側スクランブラ２０１はシフトレジスタ２０３ａを持ち、受信側スクランブラも同様にシフトレジスタ２０３ｂを持つ。この方式には、ビット反転のエラーが発生した場合にＬＦＳＲの結線数分だけエラーが伝播するというデメリットがあるが、フレーム同期をとる必要がなく、同期ずれのエラーが発生しても回復可能というメリットがある。
　さらに自己同期型には、セキュリティ上の利点もある。スクランブル方式におけるセキュリティ上の脅威としては、例えば、スクランブルの効果を打ち消すようなデータを投入することによる妨害行為がある。この場合の攻撃者は、ＬＦＳＲの初期状態をランダムに選ぶことで、妨害の系列を発生させることになる。しかしながら、攻撃者の設定した初期状態と実際の初期状態とが一致する確率は、ＬＦＳＲ長が十分に長ければ、十分に小さくすることができる。
　かかる自己同期型スクランブル方式は、イーサネット（登録商標）の６４ｂ／６６ｂ符号化などで使用されている。６４ｂ／６６ｂ符号化は、生成多項式：ｇ（ｘ）＝ｘ＾５７＋ｘ＾１９＋１により自己同期型スクランブルを施したデータ系列を６４ｂｉｔｓのデータブロックに分割し、同期用の２ｂｉｔｓヘッダ（「０１」又は「１０」）を先頭に付加することで６６ｂｉｔｓの送信フレームを形成するという符号化方式である。
　ところで、スクランブルに基づくラインコード方式では、通信特性を確率的に劣化させるビットパタンが発生することは避けられない。これに関する技術として、例えば、後述の特許文献１，２に開示されているＣＩＭＴ（Conditional Inversion Master Transition）と呼ばれる方式がある。
　ＣＩＭＴ方式は、ＤＣバランスの累積を保持しておき、送信するデータブロックのＤＣバランスを計算して、極性（バランスの方向）が一致していれば、ブロックを全て反転して送信し、不一致の場合はそのまま送信する。その際に、反転したかどうかを示すヘッダをブロックに付加する。これより、常にＤＣバランスが取れている方向に送信ビット列を調整することが可能となる。
米国特許第５，０２２，０５１号明細書 米国特許第５，４３８，６２１号明細書
　上記特許文献１、２に記載の方法によれば、累積ＤＣバランスを調整することができるが、スクランブル方式が同期型であるため、送受信間でフレーム同期をとる必要がある。また、上記方法では、ヘッダのエラーがブロック単位のエラーにつながるため、特許文献２の方法のように保護機能が必要となり、冗長度の増大を招く。さらにまた、上記文献の方法において、ａｌｌ０やａｌｌ１のブロックは各ビット値が反転するだけであるから、ブロック内のラン長に変化は生じない。よって、最大ラン長を改善することは困難である。
　そこで、本発明は、データの冗長度を抑えつつ、送信に好適なビット列特性を持つスクランブルデータを送信するためのスクランブル方法および通信装置を提供することを目的とする。
　本発明の第１の観点によれば、データブロックの先頭に基準値をヘッダとして付加することにより基準フレームを形成し、自己同期型のスクランブラにより前記基準フレームのスクランブルデータを生成し、前記データブロックに前記基準値と異なる値がヘッダとして付加された対比フレームのスクランブルデータを前記基準フレームのスクランブルデータと補正系列との加算により生成し、前記基準フレームおよび前記対比フレームの各スクランブルデータのビット列特性に関する評価値を評価基準に従い算出し、前記算出した評価値の中から送信のための最良のビット列特性を表す評価値を選択し、前記選択した評価値が前記基準フレームに対応する場合は当該基準フレームのスクランブルデータを送信し、前記選択した評価値が前記対比フレームに対応する場合は、前記基準フレームのスクランブルデータと前記補正系列とを加算して送信し、前記スクランブラのシフトレジスタが保持する値を当該対比フレームのスクランブルデータの完成時を想定した値に補正し、当該補正された値を新たなデータブロックの基準フレームに適用することを特徴とするスクランブル方法が提供される。
　本発明の第２の観点によれば、データブロックの先頭に基準値をヘッダとして付加することにより基準フレームを形成するヘッダ付加部と、自己同期型のスクランブラにより前記基準フレームのスクランブルデータを生成するスクランブル部と、前記データブロックに前記基準値と異なる値がヘッダとして付加された対比フレームのスクランブルデータを前記基準フレームのスクランブルデータと補正系列との加算により生成し、前記基準フレームおよび前記対比フレームの各スクランブルデータのビット列特性に関する評価値を評価基準に従い算出し、前記算出した評価値の中から送信のための最良のビット列特性を表す評価値を選択し、当該選択に応じて前記補正系列またはゼロ系列を出力する評価判定部と、前記基準フレームのスクランブルデータと前記補正系列またはゼロ系列とを加算して当該加算結果を送信する加算器とを備え、前記評価判定部は、前記選択した評価値が前記対比フレームに対応する場合は、その旨を表す判定結果を前記スクランブル部へ供給し、且つ前記補正系列を前記加算器へ出力し、前記スクランブル部は、前記判定結果を供給されたとき、前記スクランブラのシフトレジスタが保持する値を前記対比フレームのスクランブルデータの完成時を想定した値に補正し、当該補正された値を新たなデータブロックの基準フレームに適用することを特徴とする通信装置が提供される。
　本発明によれば、データの冗長度を抑えつつ、送信に好適なビット列特性を持つスクランブルデータを送信することができる。
本発明の実施形態における通信装置のブロック図である。 本発明の実施形態におけるフレームのフォーマットに関する説明図である。 本発明の実施形態における通信装置の基本動作に関するフローチャートである。 本発明の実施形態における補正機能付きスクランブラの構成例である。 本発明の実施形態における評価判定部の構成例である。 本発明の実施形態において重み付き累計ＤＣバランスを評価基準にした場合の判定部のフローチャートである。 本発明の実施形態において第１／第２評価基準を用いる場合の判定部のフローチャートである。 本発明の実施形態においてランダムビットを用いる場合の判定部のフローチャートである。 本発明の実施形態において重み付き累計ＤＣバランスを評価基準にした場合の判定部のブロック図である。 本発明の実施形態において重み付き累計ＤＣバランスを評価基準にした場合の判定部の他のブロック図である。 本発明の実施形態における重み付き累計ＤＣバランス（ρ＝０．９）に関する説明図である。 本発明の実施形態における重み付き累計ＤＣバランス（ρ＝１．０）に関する説明図である。 本発明の実施形態における有限個の累計ＤＣバランスに関する説明図である。 同期型スクランブラに関する説明図である。 自己同期型スクランブラに関する説明図である。
１０１、２０１　送信側スクランブラ
１０２、２０２　受信側スクランブラ
１０３ａ、１０３ｂ、２０３ａ、２０３ｂ　シフトレジスタ
５００　通信装置
５０１　ヘッダ付加部
５０２　補正機能付きスクランブラ（スクランブル部）
５０３　バッファ
５０４　評価判定部
５０５　加算器
６０１　補正値
７０１　補正系列発生部
７０２ａ、７０２ｂ　評価値算出部
７０３　判定部
７０４　セレクタ
１１０１、１２０２　レジスタ
１１０２　加算器
１１０３　乗算器
１２０１　シフトレジスタ
　図１に、本発明の実施形態における通信装置５００の送信系の構成を示す。ヘッダ付加部５０１は、固定長に分割されたデータブロックの先頭に基準値のスクランブルヘッダを付加することにより、図２に示す構造を持つフレームを生成する。
　スクランブルヘッダに基準値が設定されたフレームは、本発明における基準フレームに対応する。ヘッダのビット数および基準値の設定は任意であるが、本実施形態では、スクランブルヘッダを１ビットとし、基準値を「０」とする。本実施形態のように、Ｎビットのデータブロックに１ビットのスクランブルヘッダを付加する場合、フレームの冗長度は（Ｎ＋１）／Ｎとなる。ヘッダのビット数を１ビットにすることで、Ｎ＝３２の場合でも冗長度は１．０３であり、８Ｂ／１０Ｂ符号化の場合の冗長度である１．２５と比較しても十分に小さい冗長度に抑えられる。
　補正機能付きスクランブラ５０２は、基準フレームを自己同期型スクランブラでスクランブル処理することにより、スクランブルデータ（scrambled data）Ｔ０を生成する。生成されたデータＴ０（ビット長：（Ｎ＋１）ｂｉｔｓ）は、いったんバッファ５０３に格納される。また、スクランブラ５０２は、後述の評価判定部５０４からフィードバックされる判定結果に応じて、新たな処理対象のデータブロックに適用すべきＬＦＳＲの状態を調整する。
　評価判定部５０４は、データＴ０に関する評価値と、基準値とは別の値（「１」）をヘッダとして上記データブロックに付加した場合のスクランブルデータＴ１の評価値とを算出する。ここで、評価値とは、スクランブルデータのビット列特性が、そのデータの送信に有益に作用するかどうかを判断するための値である。スクランブルデータＴ１は、本発明における対比フレームのスクランブルデータに対応するものであり、後述するように、Ｔ０を利用して生成される。
　また、評価判定部５０４は、Ｔ０及びＴ１の評価値のうちから、送信に最良のビット列特性を表すものを選択し、その最良の評価値のスクランブルデータ（Ｔ０又はＴ１）を送信するよう制御する。
　より具体的には、Ｔ１の評価値が選択された場合、評価判定部５０４は、後述の補正系列Ｍを出力する。補正系列Ｍとバッファ５０３からの出力（Ｔ０）とが加算器５０５により加算されることでＴ１が形成され、このＴ１が送信される。補正系列Ｍは、ＬＦＳＲの初期状態をａｌｌ０とし、ビット長Ｎのａｌｌ０のデータブロックにスクランブルヘッダ「１」が付加されたフレーム（（Ｎ＋１）ｂｉｔｓ）にスクランブルを施した場合の出力系列である。また、Ｔ０の評価値が選択された場合、評価判定部５０４は、ゼロ系列（ａｌｌ０）を出力する。
　さらにまた、評価判定部５０４は、最良と評価した評価値のスクランブルデータが何れであるか（Ｔ０又はＴ１）に関する情報を判定結果として、それを前述のスクランブラ５０２にフィードバックする。
　図３に示すフローチャートを参照して、上記構成による通信装置５００の基本動作を説明する。図示の手順は、ｔ番目のデータブロックを処理するときのフローを示している。データブロックｔに対応するフレームの処理開始時のスクランブラ５０２におけるＬＦＳＲの状態をＳ（ｔ）で表す。
　スクランブラ５０２は、データブロックｔにスクランブルヘッダ「０」が付加された基準フレームをヘッダ付加部５０１から受けると、それを状態Ｓ（ｔ）においてスクランブルし、スクランブルデータＴ０を生成する（ステップＳ４０１）。ここで、データブロック長をＮｂｉｔｓとするとＴ０の全長は（Ｎ＋１）ｂｉｔｓである。生成されたＴ０は、バッファ５０３に格納されると共に、評価判定部５０４へ供給される。
　評価判定部５０４は、予め設定された評価基準に従ってＴ０の評価値を算出する（ステップＳ４０２）。評価値の算出方法に関しては後述する。
　また、評価判定部５０４は、上記のデータブロックｔにスクランブルヘッダとして「１」が付加された場合のフレーム（対比フレーム）について、状態Ｓ（ｔ）におけるスクランブルデータＴ１（ビット長：（Ｎ＋１）ｂｉｔｓ）を生成する（ステップＳ４０３）。このＴ１は、後述の方法により、Ｔ０を用いて生成される。評価判定部５０４は、生成したＴ１の評価値を算出する（ステップＳ４０４）。
　Ｔ０及びＴ１それぞれの評価値を算出すると、評価判定部５０４は、それらを比較し、評価基準に基づく最良のビット列特性を表す評価値を判別する。その結果、Ｔ０の評価値がＴ１のそれよりも良好である場合（ステップＳ４０５：Ｙｅｓ）、評価判定部５０４は、Ｔ０が送信されるよう制御する。すなわち、加算器５０５にＮビットのａｌｌ０の系列を出力する。このゼロ系列が加算器５０５にてＴ０と加算されることで、最終的にＴ０が送信される（ステップＳ４０６）。
　また、評価判定部５０４は、ヘッダ「０」に対応するＴ０の評価値が選択されたことを判定結果としてスクランブラ５０２にフィードバックする。この場合、スクランブラ５０２は、Ｔ０完成時におけるＬＦＳＲの状態、すなわち、現時点でＬＦＳＲに格納されている値を、新たなデータブロック（ｔ＋１）のためのＬＦＳＲ状態Ｓ（ｔ＋１）として認識する（ステップＳ４０７）。
　一方、Ｔ１の評価値がＴ０のそれよりも良好である場合（ステップＳ４０５：Ｎｏ）、評価判定部５０４は、Ｔ１が送信されるよう制御する。すなわち、加算器５０５へ補正系列Ｍを出力する。この補正系列Ｍが加算器５０５にてＴ０と加算されることで、最終的にＴ１が送信される（ステップＳ４０８）。
　また、評価判定部５０４は、ヘッダ「１」に対応するＴ１の評価値が選択されたことを、判定結果としてスクランブラ５０２にフィードバックする。この場合、スクランブラ５０２は、Ｔ０完成時のＬＦＳＲの状態Ｓ（ｔ）を、Ｔ１完成時を想定した状態に補正し、補正された状態を新たなデータブロック（ｔ＋１）のための状態Ｓ（ｔ＋１）として認識する（ステップＳ４０９）。この補正の方法については後述する。
　上記のステップＳ４０１及びＳ４０３は並列処理により実行することができる。また、ステップＳ４０２及びＳ４０４は、順次生成されるＴ０及びＴ１に対し逐次的に処理することができる。このような処理形態を実現するための通信装置５００のハードウェア構成について、以下に説明する。
　図４は、補正機能付きスクランブラ５０２の構成例である。スクランブラ５０２は、自己同期型スクランブラの構成（図１５）を基本として、評価判定部５０４からフィードバックされる判定結果に応じてＬＦＳＲの状態を調整するよう構成されている。
　スクランブラ５０２は、ＬＦＳＲの補正値６０１（定数）を保持している。なお、図示の補正値６０１としての「１」，「０」，「１」は、あくまで一例に過ぎず、本実施形態の補正値６０１を限定するものではない。スクランブラ５０２は、評価判定部５０４からの判定結果がＴ１に対応する場合、補正値６０１をＬＦＳＲの各レジスタに加算することでＬＦＳＲの状態をＴ１完成時の状態に補正し、次のデータブロック（ｔ＋１）の処理に備える（図３：ステップＳ４０９）。一方、判定結果がＴ０に対応する場合は、ＬＦＳＲの状態が補正値６０１により補正されることはない。
　ＬＦＳＲの補正値６０１は、ＬＦＳＲの初期状態をａｌｌ０とし、「１００…０００」（「０」の個数＝データブロック長）を入力したときのＬＦＳＲのレジスタ値であり、ＬＦＳＲのレジスタ長分のビットで表される。
　図５は、評価判定部５０４の構成例である。この評価判定部５０４には、上記のスクランブラ５０２から出力されるＴ０が入力される。補正系列発生部７０１は、前述の補正系列Ｍを出力する。これは、予め計算しておいた値をメモリに格納しておくことでも実現できる。ヘッダが「１」である対比フレームのスクランブルデータＴ１は、スクランブラ５０２からのＴ０に補正系列Ｍを加算することで得られる。
　評価値算出部７０２ａはＴ０の評価値を算出し、他方の評価値算出部７０２ｂはＴ１の評価値を算出する。評価値算出部７０２ａ，７０２ｂの処理は、Ｔ０の逐次的な入力に合わせて行われる。判定部７０３は、Ｔ０及びＴ１に関する評価値から最良のビット列特性を示すものを判定し、その判定結果を、スクランブラ５０２にフィードバックすると共に、セレクタ７０４の制御ポートに入力する。
　セレクタ７０４は、制御ポートからの判定結果がヘッダ「０」に関するものである場合、前述したように、加算器５０５へ出力すべき系列としてＮビット分のａｌｌ０の系列を出力する。これにより、バッファ５０３からのＴ０がそのままの値で送信される。また、判定結果がヘッダ「１」に関する場合、補正系列発生部７０１からの補正系列Ｍを出力する。このＭがバッファ５０３からのＴ０と加算されることで、Ｔ０がＴ１に変換され、そのＴ１が送信される。
　［評価値モデル１］
　評価判定部５０４で用いる評価値モデルについて説明する。実装の観点からは、評価値は、算出が容易であることが重要である。いま、データブロックｔに関するスクランブルデータのＤＣバランス（「０」の個数と「１」の個数との差）をＹ（ｔ）とする。例えば、「０」の個数が３０で「１」の個数が３４のスクランブルデータの場合（データフレーム長：Ｎ＋１＝６４）、ＤＣバランスはＹ（ｔ）＝－４となる。
　ここで、連続するデータブロックｔ（ｔ＝１，２，３，…）のスクランブルデータの重み付き累積ＤＣバランスＺ（ｔ）は、ＤＣバランスＹ（ｔ）と、所定範囲内にある重み係数ρ（０≦ρ≦１）を用いた下記の式（１）により定義することができる。
　Ｚ（ｔ）＝ρ（Ｙ（ｔ）＋Ｚ（ｔ－１））＝ρＹ（ｔ）＋（ρ＾２）Ｙ（ｔ－１）＋（ρ＾３）Ｙ（ｔ－２）＋…　式（１）
　上記式（１）においてＺ（０）＝０とする。ρ＝０の場合は、現フレームのみのＤＣバランスを表し、ρ＝１の場合は過去の値の減衰なしのモデルを表す。重み付き累積ＤＣバランスは、重み付けのための係数ρを適切に設定することによって、多くの送受信デバイスや伝送路に対処することができる。
　かかる重み付き累積ＤＣバランスを評価基準とする場合、評価値算出部７０２ａ，７０２ｂ（図５）は、Ｔ０，Ｔ１のＤＣバランスであるＹ０（ｔ），Ｙ１（ｔ）をそれぞれ算出することになる。この場合の判定部７０３の処理手順を図６のフローチャートに沿って説明する。
　判定部７０３は、評価値算出部７０２ａ，７０２ｂからＴ０，Ｔ１に関するＤＣバランスＹ０（ｔ），Ｙ１（ｔ）を入力されると（ステップＳ８００）、Ｙ０（ｔ），Ｙ１（ｔ）に関する重み付き累積ＤＣバランスの絶対値同士を比較する（ステップＳ８０１）。上記式（１）によれば、Ｙ０（ｔ）の場合、現フレームの評価値Ｙ０（ｔ）と過去の評価値Ｚ（ｔ－１）との加算結果の絶対値である｜Ｙ０（ｔ）＋Ｚ（ｔ－１）｜が比較対象となる。同様に、Ｙ１（ｔ）の場合は｜Ｙ１（ｔ）＋Ｚ（ｔ－１）｜である。
　上記比較の結果、Ｔ０の評価値に関する｜Ｙ０（ｔ）＋Ｚ（ｔ－１）｜のほうが小さい場合（ステップＳ８０１：Ｙｅｓ）、判定部７０３は、Ｔ０の評価値が最良であると判定し（ステップＳ８０２）、この判定に関する情報をスクランブラ５０２にフィードバックする。また、後続のデータブロック（ｔ＋１）に関する評価に備えて、現フレームのＹ０（ｔ）を用いたＺ（ｔ）＝ρ（Ｙ０（ｔ）＋Ｚ（ｔ－１））により、重み付き累積ＤＣバランスＺ（ｔ）を更新する（ステップＳ８０３）。
　一方、Ｔ１の評価値に関する｜Ｙ１（ｔ）＋Ｚ（ｔ－１）｜のほうが小さい場合（ステップＳ８０１：Ｎｏ）、判定部７０３は、Ｔ１の評価値が最良であると判定する（ステップＳ８０４）。そして、現フレームのＹ１（ｔ）を用いたＺ（ｔ）＝ρ（Ｙ１（ｔ）＋Ｚ（ｔ－１））により、重み付き累積ＤＣバランスＺ（ｔ）を更新する（ステップＳ８０５）。
　［評価値モデル２］
　累積ＤＣバランスによる評価値モデルの他の例として、最近の一定個数のスクランブルデータを用いる方法が挙げられる。この一定のフレーム個数をＫ＋１とすると、本モデルの累積ＤＣバランスは下記の式（２）により定義される。
　Ｚ（ｔ）＝Ｙ（ｔ）＋Ｙ（ｔ－１）＋…＋Ｙ（ｔ－Ｋ＋１）　式（２）
　上記式（２）において、Ｋ＝１の場合は、式（１）のρ＝０の場合と同様に、現フレームのＤＣバランスを基準とした評価値モデルを表す。また、式（１）と（２）とを合わせた累積ＤＣバランスも定義することができる。Ｚ（ｔ）を保持する実装では、式（２）のＺ（ｔ）の更新は、次の式（３）のように行うこともできる。このモデルの場合は、最近のＫ個のフレームのＤＣバランス値を保持する必要がある。
　Ｚ（ｔ）＝Ｙ（ｔ）＋Ｚ（ｔ－１）－Ｙ（ｔ－Ｋ＋１）　式（３）
　［評価値モデル３］
　評価値としては、上記のＤＣバランスのほかに、スクランブルデータの最大ラン長を用いることができる。本モデルは、Ｔ０，Ｔ１の中の「０」ラン長あるいは「１」ラン長（連続する「０」又は「１」の個数）を調べ、その最大値である最大ラン長を評価値として利用する方法である。評価にあたっては、例えば、最大ラン長が小さいものほど良好なビット列特性であると判定する。
　［評価値モデル４］
　前述の累積ＤＣバランスおよび最大ラン長の２種類の評価値を利用する評価モデルも考えられる。この場合の判定部７０３の手順を図７のフローチャートに沿って説明する。以下の説明では、一例として、重み付き累積ＤＣバランスを用いる方法（図６）が第１評価基準であり、最大ラン長による方法が第２評価基準であることを想定する。第１評価基準のプライオリティは、第２評価基準のそれよりも高く設定されている。
　判定部７０３は、まず、第１評価基準によりＴ０，Ｔ１の評価値（重み付き累積ＤＣバランス）を算出し、それらの差が予め定めた閾値以上あるかどうかを判定する（ステップＳ９０１）。その結果、２つの評価値の差が閾値を超える場合は、前述の手順（図６：Ｓ８０１－Ｓ８０５）に沿って、第１評価基準の判定結果を適用する（ステップＳ９０２）。
　一方、Ｔ０，Ｔ１の評価値の差が閾値を下回る場合（ステップＳ９０１：Ｎｏ）、判定部７０３は、第１評価基準によるＴ０，Ｔ１の評価値は大差がないと判断し、第２評価基準による判定（最大ラン長に基づく判定）を行う（ステップＳ９０３）。そして、その判定結果をスクランブラ５０２にフィードバックする（ステップＳ９０４）。
　なお、常にＴ０に関する情報を判定結果とするよう第２評価基準を設定する、すなわち、第１評価基準での２つの評価値が大差ない場合は常にＴ０の評価値が最良との判定結果を出力することで、評価値の差が閾値を超える場合にのみ評価値の比較を行うというモデルを実現することができる。これにより、スクランブラ５０２での補正動作の頻度を少なくすることができる。
　［評価値モデル５］
　２種類の評価基準を用いる上記方法（図７）の変形例として、ランダムビットを導入する方法がある。その手順を図８に示す。図示の手順は、一例として、第１評価基準として重み付き累積ＤＣバランスによる方法を採用する一方で、ランダムビットを用いたランダムな二者択一を仮想的な第２評価基準に採用したものである。以下、図７の手順との差異部分を説明する。
　重み付き累積ＤＣバランスによるＴ０，Ｔ１の評価値の差が閾値を下回る場合（ステップＳ９０１：Ｎｏ）、判定部７０３は、ランダムビットを読み出す（ステップＳ１００１）。ランダムビットは、第三者が完全に推測可能なものでなければ任意の値を採用することができ、例えば、スクランブラ５０２におけるＬＦＳＲの部分的な値や、時間パラメータなどでもよい。
　判定部７０３は、取得したランダムビットが、事前に設定した予測値と一致するかどうか、あるいは対応するかどうかを判定する。例えば、ランダムビットが時間パラメータの場合は、ある時間帯を予測値として設定しておき、ランダムビットの示す時刻が予測値の時間帯に該当するかどうか（対応するかどうか）を判定すればよい。
　上記判定の結果、ランダムビットと予測値が対応しない場合は（ステップＳ１００２：Ｎｏ）、最良の評価値を持つスクランブルデータがＴ０であると判定する（ステップＳ１００３）。また、ランダムビットが予測値に対応する場合は、Ｔ１が最良と判定する（ステップＳ１００４）。このように、ランダムな二者択一方式を利用することで、スクランブルデータへの攻撃に対する耐性を強化することができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、冗長度を抑えた最良のビット列特性を持つスクランブルデータを送信することができる。これにより、高速通信の品質向上を図ることができる。
　本実施形態において、スクランブルデータの受信側は、通常の自己同期型のデスクランブラにより対処することができる。つまり、受信するスクランブルデータにおけるヘッダのエラーに対して、特別な配慮は不要である。
　なお、本実施形態により、送信側の回路規模は従来の２倍程度となることが見込まれるが、元来、スクランブラは小さな回路であるから、送信機全体に対する影響はほとんどない。また、送信時の遅延の増加は、１ブロック分程度に抑えられる。
　補正系列Ｍが擬似乱数的な性質を持つように設定した場合には、ヘッダが「０」か「１」かによってＤＣバランスの改善は確率的となるが、実際にはＤＣバランスの分布を大きく改善することができる。例えば、過去の値に減衰がないような累積ＤＣバランスを用いる極端なモデルを想定すると、一般のスクランブラを使用した場合には累積ＤＣバランスは一様分布となるが、本実施形態によれば、「０」を平均とした指数分布とすることができる。また、補正系列Ｍをこのように選ぶことによって、最大ラン長といったＤＣバランス以外の評価値に対しても、改善を図ることができる。
　≪実施例≫
　上記実施形態について、より具体的な例を説明する。上記実施形態を実現するにあたっては、ＬＦＳＲの補正値６０１（図４）と、そのときの補正系列発生部７０１の出力系列Ｍ（図５）とを事前に設定しておく必要がある。例えば、ＬＦＳＲの生成多項式が「ｇ（ｘ）＝ｘ＾８＋ｘ＾６＋ｘ＾５＋ｘ＾４＋１」で、データブロック長Ｎ＝３２（フレーム長＝３３）の場合、補正値６０１は「１０００＿０１００」の８ｂｉｔｓとし、補正系列Ｍは「１０１１＿０００１＿１１１０＿１０００＿０１１１＿１１１１＿１００１＿００００＿１」の３３ｂｉｔｓとする。
　なお、データブロックの終了から、評価判定部５０４での判定結果が出るまでに遅延が発生する場合には、その遅延分を考慮して補正値６０１を設定すればよい。このとき、前データブロックのスクランブルヘッダに依存して、バッファ５０３の当該データブロックの先頭に対し、遅延分のビットを補正する。また、評価判定部５０４は、この補正を待ってから処理を行う。
　補正系列Ｍは、Ｔ０とＴ１とが無相関になるような値を持つことが望ましく、また、ＤＣバランス、最大ラン長、ランダム性に関して良い性質を持つことが望ましい。６４ｂ／６６ｂ符号化の場合、下記の式（４）に示される生成多項式で表されるスクランブラが用いられる。
　ｇ（ｘ）＝ｘ＾５９＋ｘ＾１９＋１　式（４）
　上記式（４）によれば、補正系列Ｍは、先頭の「１」のあとに３８ｂｉｔｓの「０」が続くことになり、Ｎ＝３２の場合、スクランブルヘッダの影響が現れない。本発明の実施例においては、このようなスクランブラは避ける必要がある。
　一方、生成多項式として下記の式（５）を採用すると、Ｎ＝３２の場合の補正系列Ｍはａｌｌ１の系列となる。つまり、式（５）のように多項式を設定することで、ＣＩＭＴや累積ＤＣバランスに関して同様の効果を得ることができる。
　ｇ（ｘ）＝ｘ＾６３＋ｘ＾６２＋１　式（５）
　図９は、判定部７０３において、前述の式（１）による重み付き累積ＤＣバランスＺ（ｔ）を更新するための実装例である。図示の判定部７０３は、Ｚ（ｔ）を順次格納するレジスタ１１０１と、このレジスタの出力とＹ（ｔ＋１）とを加算する加算器１１０２と、加算結果と重み係数ρとを乗算（定数倍）する乗算器１１０３とを有する。ρ＝０．８７５などであれば、ρ倍は１回のシフトと減算で実現できる。
　図１０は、判定部７０３において、前述の式（３）による有限個フレームの累積ＤＣバランスＺ（ｔ）を更新するための実装例である（Ｋ＝４）。この場合の判定部７０３は、加算器１１０２と、最近のＫ＝４個のフレームのＹ（ｔ）を格納するシフトレジスタ１２０１と、Ｚ（ｔ）を格納するレジスタ１２０２とを有する。
　図１１及び図１２に、評価値を重み付き累積ＤＣバランスとする場合（図６）の分布を示す。図１１はρ＝０．９とした場合の分布であり、図１２はρ＝１．０とした場合の分布である。いずれの分布も、データブロック長Ｎ＝６３（フレーム長は６４）であり、ブロック数は１，０００，０００個で、入力データはランダムに生成して求めたものを用いている。
　累積ＤＣバランスの分布は、各データブロックにおいて（Ｙ（ｔ）＋Ｚ（ｔ－１））／２をカウントした値を示している。グラフの縦軸は対数で表示している。また、ＬＦＳＲの生成多項式は、下記の式（６）を用いている。
　ｇ（ｘ）＝ｘ＾６３＋ｘ＾６２＋ｘ＾５７＋ｘ＾４０＋ｘ＾３４＋ｘ＾１７＋１　式（６）
　各図における「従来」の分布は、上記式（６）で、一般的なスクランブルを行った場合にデータブロック（６４ｂｉｔｓ）毎の累積ＤＣバランスをカウントした値である。各図のグラフから、本発明の実施例によって累積ＤＣバランスの分布が大きく改善することがわかる。例えば、図１１において、累積ＤＣバランスの絶対値が２０を超えた場合、「従来」が示す一般のスクランブルでは頻度が１／１００以上となるのに対し、本発明の実施例では、１回のみで１／１，０００，０００の頻度である。特に、図１２に示すρ＝１．０のモデルでは、「従来」では一様分布になるのに対し、本発明の実施例では指数分布となる。
　図１３は、図１１及び図１２に示す上記の各グラフと同一の設定で、式（３）に基づく有限個のフレーム（Ｋ＝４）の累積ＤＣバランスを評価基準とした場合の分布を示している。このモデルにおいても、図１１と同様に、本発明の実施例によって累積ＤＣバランスの分布が改善していることがわかる。例えば、図１３で累積ＤＣバランスの絶対値が２０を超える場合の相対頻度は、「従来」では１／１００以上となるが、本発明の実施例では１／１０，０００である。
　本発明の実施形態は、上記形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で適宜の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、スクランブルヘッダのビット数が１ビットであったが、２ビット以上であってもよい。この場合、２＾ｄ通りのヘッダについての評価値を算出し（Ｔ０，Ｔ１，…はそれぞれ（Ｎ＋ｄ）ｂｉｔｓ）、算出された２＾ｄ個の評価値の中から最良のものを選択すればよい。
　上記実施形態の評価判定部５０４は、判定結果を、その内容にかかわらずフィードバックしたが、これに替えて、判定結果がＴ１の場合のみ、すなわち補正値６０１によるＬＦＳＲの補正が必要な場合のみ（図３：Ｓ４０９）、その判定結果をスクランブラ５０２にフィードバックするようにしてもよい。
　なお、本発明の実施形態である通信装置５００は、ハードウェアにより実現することもできるが、コンピュータをその通信装置５００として機能させるためのプログラムをコンピュータがコンピュータ読み取り可能な記録媒体から読み込んで実行することによっても実現することができる。
　また、本発明の実施形態による通信方法は、ハードウェアにより実現することもできるが、コンピュータにその方法を実行させるためのプログラムをコンピュータがコンピュータ読み取り可能な記録媒体から読み込んで実行することによっても実現することができる。
　更に、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
　本願は、日本の特願２００９－１６３７９８（２００９年７月１０日に出願）に基づいたものであり、又、特願２００９－１６３７９８に基づくパリ条約の優先権を主張するものである。特願２００９－１６３７９８の開示内容は、特願２００９－１６３７９８を参照することにより本明細書に援用される。　本発明の代表的な実施の形態が詳細に述べられたが、様々な変更(changes)、置き換え(substitutions)及び選択(alternatives)が請求項で定義された発明の精神と範囲から逸脱することなくなされることが理解されるべきである。また、仮にクレームが出願手続きにおいて補正されたとしても、クレームされた発明の均等の範囲は維持されるものと発明者は意図する。
　上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
　（付記１）　データブロックの先頭に基準値をヘッダとして付加することにより基準フレームを形成し、
　自己同期型のスクランブラにより前記基準フレームのスクランブルデータを生成し、
　前記データブロックに前記基準値と異なる値がヘッダとして付加された対比フレームのスクランブルデータを前記基準フレームのスクランブルデータと補正系列との加算により生成し、
　前記基準フレームおよび前記対比フレームの各スクランブルデータのビット列特性に関する評価値を評価基準に従い算出し、
　前記算出した評価値の中から送信のための最良のビット列特性を表す評価値を選択し、
　前記選択した評価値が前記基準フレームに対応する場合は当該基準フレームのスクランブルデータを送信し、
　前記選択した評価値が前記対比フレームに対応する場合は、前記基準フレームのスクランブルデータと前記補正系列とを加算して送信し、前記スクランブラのシフトレジスタが保持する値を当該対比フレームのスクランブルデータの完成時を想定した値に補正し、当該補正された値を新たなデータブロックの基準フレームに適用することを特徴とするスクランブル方法。
　（付記２）　前記各スクランブルデータのＤＣバランスを前記ビット列特性として過去の評価値の累積を用いて前記評価値を算出し、
　前記最良のビット列特性の評価値を用いて前記過去の評価値の累積を更新し、
　前記更新した累積を用いて前記新たなデータブロックに関するスクランブルデータの評価値を算出することを特徴とする付記１記載のスクランブル方法。
　（付記３）　前記評価値を算出するとき、所定範囲内の値を示す係数により重み付けすることを特徴とする付記２記載のスクランブル方法。
　（付記４）　前記各スクランブルデータの最大ラン長を前記ビット列特性として前記評価値を算出することを特徴とする付記１記載のスクランブル方法。
　（付記５）　前記各スクランブルデータの評価値を第１の評価基準に従い算出し、
　前記算出した評価値間の差が閾値を超える場合、前記第１の評価基準に従い前記最良のビット列特性を表す評価値を選択し、
　前記算出した評価値間の差が閾値を下回る場合、前記第１の評価基準と異なる第２の評価基準に従い前記各スクランブルデータの評価値を算出し、当該算出した各評価値の中から前記第２の評価基準に従い前記最良のビット列特性を表す評価値を選択することを特徴とする付記１記載のスクランブル方法。
　（付記６）　前記第１および第２の各評価基準が表す評価値は、前記各スクランブルデータのＤＣバランスを前記ビット列特性として過去の評価値の累積を用いて算出される値、および、前記各スクランブルデータの最大ラン長を前記ビット列特性として算出される値のうちの相互に異なる値であることを特徴とする付記５記載のスクランブル方法。
　（付記７）　前記ＤＣバランスに関する評価値を算出するとき、所定範囲内の値を示す係数により重み付けすることを特徴とする付記６記載のスクランブル方法。
　（付記８）　前記ＤＣバランスに関する評価値を前記第１の評価基準が表す評価値として算出したとき、前記最良のビット列特性の評価値を用いて前記過去の評価値の累積を更新し、前記更新した累積を用いて前記新たなデータブロックに関するスクランブルデータの評価値を算出することを特徴とする付記６又は７記載のスクランブル方法。
　（付記９）　前記各スクランブルデータの評価値を第１の評価基準に従い算出し、
　前記算出した評価値間の差が閾値を超える場合、前記第１の評価基準に従い前記最良のビット列特性を表す評価値を選択し、
　前記算出した評価値間の差が閾値を下回る場合はランダムビットを取得し、
　前記ランダムビットが予測値に対応する場合は、前記対比フレームのスクランブルデータを前記最良のビット列特性を表す評価値のスクランブルデータとして選択し、
　前記ランダムビットが前記予測値に対応しない場合は、前記基準フレームのスクランブルデータを前記最良のビット列特性を表す評価値のスクランブルデータとして選択することを特徴とする付記１記載のスクランブル方法。
　（付記１０）　前記第１の各評価基準が表す評価値は、前記各スクランブルデータのＤＣバランスを前記ビット列特性として過去の評価値の累積を用いて算出される値、および、前記各スクランブルデータの最大ラン長を前記ビット列特性として算出される値のうちの何れか一方であることを特徴とする付記９記載のスクランブル方法。
　（付記１１）　前記ＤＣバランスに関する評価値を算出するとき、所定範囲内の値を示す係数により重み付けすることを特徴とする付記１０記載のスクランブル方法。
　（付記１２）　前記ＤＣバランスに関する評価値を前記第１の評価基準が表す評価値として算出したとき、前記最良のビット列特性の評価値を用いて前記過去の評価値の累積を更新し、前記更新した累積を用いて前記新たなデータブロックに関するスクランブルデータの評価値を算出することを特徴とする付記１０又は１１記載のスクランブル方法。
　（付記１３）　前記ヘッダのビット数が１ビットであることを特徴とする付記１乃至１２の何れか１項に記載のスクランブル方法。
　（付記１４）　データブロックの先頭に基準値をヘッダとして付加することにより基準フレームを形成するヘッダ付加部と、
　自己同期型のスクランブラにより前記基準フレームのスクランブルデータを生成するスクランブル部と、
　前記データブロックに前記基準値と異なる値がヘッダとして付加された対比フレームのスクランブルデータを前記基準フレームのスクランブルデータと補正系列との加算により生成し、前記基準フレームおよび前記対比フレームの各スクランブルデータのビット列特性に関する評価値を評価基準に従い算出し、前記算出した評価値の中から送信のための最良のビット列特性を表す評価値を選択し、当該選択に応じて前記補正系列またはゼロ系列を出力する評価判定部と、
　前記基準フレームのスクランブルデータと前記補正系列またはゼロ系列とを加算して当該加算結果を送信する加算器とを備え、
　前記評価判定部は、前記選択した評価値が前記対比フレームに対応する場合は、その旨を表す判定結果を前記スクランブル部へ供給し、且つ前記補正系列を前記加算器へ出力し、
　前記スクランブル部は、前記判定結果を供給されたとき、前記スクランブラのシフトレジスタが保持する値を前記対比フレームのスクランブルデータの完成時を想定した値に補正し、当該補正された値を新たなデータブロックの基準フレームに適用することを特徴とする通信装置。
　（付記１５）　前記評価判定部は、前記各スクランブルデータのＤＣバランスを前記ビット列特性として過去の評価値の累積を用いて前記評価値を算出し、前記最良のビット列特性の評価値を用いて前記過去の評価値の累積を更新し、前記更新した累積を用いて前記新たなデータブロックに関するスクランブルデータの評価値を算出することを特徴とする付記１４記載の通信装置。
　（付記１６）　前記評価判定部は、前記評価値を算出するとき、所定範囲内の値を示す係数により重み付けすることを特徴とする付記１５記載の通信装置。
　（付記１７）　前記評価判定部は、前記各スクランブルデータの最大ラン長を前記ビット列特性として前記評価値を算出することを特徴とする付記１４記載の通信装置。
　（付記１８）　前記評価判定部は、前記各スクランブルデータの評価値を第１の評価基準に従い算出し、前記算出した評価値間の差が閾値を超える場合、前記第１の評価基準に従い前記最良のビット列特性を表す評価値を選択し、前記算出した評価値間の差が閾値を下回る場合、前記第１の評価基準と異なる第２の評価基準に従い前記各スクランブルデータの評価値を算出し、当該算出した各評価値の中から前記第２の評価基準に従い前記最良のビット列特性を表す評価値を選択することを特徴とする付記１４記載の通信装置。
　（付記１９）　前記第１および第２の各評価基準が表す評価値は、前記各スクランブルデータのＤＣバランスを前記ビット列特性として過去の評価値の累積を用いて算出される値、および、前記各スクランブルデータの最大ラン長を前記ビット列特性として算出される値のうちの相互に異なる値であることを特徴とする付記１８記載の通信装置。
　（付記２０）　前記評価判定部は、前記ＤＣバランスに関する評価値を算出するとき、所定範囲内の値を示す係数により重み付けすることを特徴とする付記１９記載の通信装置。
　（付記２１）　前記評価判定部は、前記ＤＣバランスに関する評価値を前記第１の評価基準が表す評価値として算出したとき、前記最良のビット列特性の評価値を用いて前記過去の評価値の累積を更新し、前記更新した累積を用いて前記新たなデータブロックに関するスクランブルデータの評価値を算出することを特徴とする付記１９又は２０記載の通信装置。
　（付記２２）　前記評価判定部は、前記各スクランブルデータの評価値を第１の評価基準に従い算出し、前記算出した評価値間の差が閾値を超える場合、前記第１の評価基準に従い前記最良のビット列特性を表す評価値を選択し、前記算出した評価値間の差が閾値を下回る場合はランダムビットを取得し、前記ランダムビットが予測値に対応する場合は、前記対比フレームのスクランブルデータを前記最良のビット列特性を表す評価値のスクランブルデータとして選択し、前記ランダムビットが前記予測値に対応しない場合は、前記基準フレームのスクランブルデータを前記最良のビット列特性を表す評価値のスクランブルデータとして選択することを特徴とする付記１４記載の通信装置。
　（付記２３）　前記第１の各評価基準が表す評価値は、前記各スクランブルデータのＤＣバランスを前記ビット列特性として過去の評価値の累積を用いて算出される値、および、前記各スクランブルデータの最大ラン長を前記ビット列特性として算出される値のうちの何れか一方であることを特徴とする付記２２記載の通信装置。
　（付記２４）　前記評価判定部は、前記ＤＣバランスに関する評価値を算出するとき、所定範囲内の値を示す係数により重み付けすることを特徴とする付記２３記載の通信装置。
　（付記２５）　前記評価判定部は、前記ＤＣバランスに関する評価値を前記第１の評価基準が表す評価値として算出したとき、前記最良のビット列特性の評価値を用いて前記過去の評価値の累積を更新し、前記更新した累積を用いて前記新たなデータブロックに関するスクランブルデータの評価値を算出することを特徴とする付記２３又は２４記載の通信装置。
　（付記２６）　前記ヘッダ付加部は、前記ヘッダとして１ビットの値を前記データブロックに付加することを特徴とする付記１４乃至２５の何れか１項に記載の通信装置。
　（付記２７）　コンピュータを付記１４乃至２６の何れか１項に記載の通信装置として機能させることを特徴とするプログラム。
　本発明は、例えば、光通信などにおけるラインコーディングに好適である。

Claims (27)

  1. 　データブロックの先頭に基準値をヘッダとして付加することにより基準フレームを形成し、
    　自己同期型のスクランブラにより前記基準フレームのスクランブルデータを生成し、
    　前記データブロックに前記基準値と異なる値がヘッダとして付加された対比フレームのスクランブルデータを前記基準フレームのスクランブルデータと補正系列との加算により生成し、
    　前記基準フレームおよび前記対比フレームの各スクランブルデータのビット列特性に関する評価値を評価基準に従い算出し、
    　前記算出した評価値の中から送信のための最良のビット列特性を表す評価値を選択し、
    　前記選択した評価値が前記基準フレームに対応する場合は当該基準フレームのスクランブルデータを送信し、
    　前記選択した評価値が前記対比フレームに対応する場合は、前記基準フレームのスクランブルデータと前記補正系列とを加算して送信し、前記スクランブラのシフトレジスタが保持する値を当該対比フレームのスクランブルデータの完成時を想定した値に補正し、当該補正された値を新たなデータブロックの基準フレームに適用することを特徴とするスクランブル方法。
  2. 　前記各スクランブルデータのＤＣバランスを前記ビット列特性として過去の評価値の累積を用いて前記評価値を算出し、
    　前記最良のビット列特性の評価値を用いて前記過去の評価値の累積を更新し、
    　前記更新した累積を用いて前記新たなデータブロックに関するスクランブルデータの評価値を算出することを特徴とする請求項１記載のスクランブル方法。
  3. 　前記評価値を算出するとき、所定範囲内の値を示す係数により重み付けすることを特徴とする請求項２記載のスクランブル方法。
  4. 　前記各スクランブルデータの最大ラン長を前記ビット列特性として前記評価値を算出することを特徴とする請求項１記載のスクランブル方法。
  5. 　前記各スクランブルデータの評価値を第１の評価基準に従い算出し、
    　前記算出した評価値間の差が閾値を超える場合、前記第１の評価基準に従い前記最良のビット列特性を表す評価値を選択し、
    　前記算出した評価値間の差が閾値を下回る場合、前記第１の評価基準と異なる第２の評価基準に従い前記各スクランブルデータの評価値を算出し、当該算出した各評価値の中から前記第２の評価基準に従い前記最良のビット列特性を表す評価値を選択することを特徴とする請求項１記載のスクランブル方法。
  6. 　前記第１および第２の各評価基準が表す評価値は、前記各スクランブルデータのＤＣバランスを前記ビット列特性として過去の評価値の累積を用いて算出される値、および、前記各スクランブルデータの最大ラン長を前記ビット列特性として算出される値のうちの相互に異なる値であることを特徴とする請求項５記載のスクランブル方法。
  7. 　前記ＤＣバランスに関する評価値を算出するとき、所定範囲内の値を示す係数により重み付けすることを特徴とする請求項６記載のスクランブル方法。
  8. 　前記ＤＣバランスに関する評価値を前記第１の評価基準が表す評価値として算出したとき、前記最良のビット列特性の評価値を用いて前記過去の評価値の累積を更新し、前記更新した累積を用いて前記新たなデータブロックに関するスクランブルデータの評価値を算出することを特徴とする請求項６又は７記載のスクランブル方法。
  9. 　前記各スクランブルデータの評価値を第１の評価基準に従い算出し、
    　前記算出した評価値間の差が閾値を超える場合、前記第１の評価基準に従い前記最良のビット列特性を表す評価値を選択し、
    　前記算出した評価値間の差が閾値を下回る場合はランダムビットを取得し、
    　前記ランダムビットが予測値に対応する場合は、前記対比フレームのスクランブルデータを前記最良のビット列特性を表す評価値のスクランブルデータとして選択し、
    　前記ランダムビットが前記予測値に対応しない場合は、前記基準フレームのスクランブルデータを前記最良のビット列特性を表す評価値のスクランブルデータとして選択することを特徴とする請求項１記載のスクランブル方法。
  10. 　前記第１の各評価基準が表す評価値は、前記各スクランブルデータのＤＣバランスを前記ビット列特性として過去の評価値の累積を用いて算出される値、および、前記各スクランブルデータの最大ラン長を前記ビット列特性として算出される値のうちの何れか一方であることを特徴とする請求項９記載のスクランブル方法。
  11. 　前記ＤＣバランスに関する評価値を算出するとき、所定範囲内の値を示す係数により重み付けすることを特徴とする請求項１０記載のスクランブル方法。
  12. 　前記ＤＣバランスに関する評価値を前記第１の評価基準が表す評価値として算出したとき、前記最良のビット列特性の評価値を用いて前記過去の評価値の累積を更新し、前記更新した累積を用いて前記新たなデータブロックに関するスクランブルデータの評価値を算出することを特徴とする請求項１０又は１１記載のスクランブル方法。
  13. 　前記ヘッダのビット数が１ビットであることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載のスクランブル方法。
  14. 　データブロックの先頭に基準値をヘッダとして付加することにより基準フレームを形成するヘッダ付加部と、
    　自己同期型のスクランブラにより前記基準フレームのスクランブルデータを生成するスクランブル部と、
    　前記データブロックに前記基準値と異なる値がヘッダとして付加された対比フレームのスクランブルデータを前記基準フレームのスクランブルデータと補正系列との加算により生成し、前記基準フレームおよび前記対比フレームの各スクランブルデータのビット列特性に関する評価値を評価基準に従い算出し、前記算出した評価値の中から送信のための最良のビット列特性を表す評価値を選択し、当該選択に応じて前記補正系列またはゼロ系列を出力する評価判定部と、
    　前記基準フレームのスクランブルデータと前記補正系列またはゼロ系列とを加算して当該加算結果を送信する加算器とを備え、
    　前記評価判定部は、前記選択した評価値が前記対比フレームに対応する場合は、その旨を表す判定結果を前記スクランブル部へ供給し、且つ前記補正系列を前記加算器へ出力し、
    　前記スクランブル部は、前記判定結果を供給されたとき、前記スクランブラのシフトレジスタが保持する値を前記対比フレームのスクランブルデータの完成時を想定した値に補正し、当該補正された値を新たなデータブロックの基準フレームに適用することを特徴とする通信装置。
  15. 　前記評価判定部は、前記各スクランブルデータのＤＣバランスを前記ビット列特性として過去の評価値の累積を用いて前記評価値を算出し、前記最良のビット列特性の評価値を用いて前記過去の評価値の累積を更新し、前記更新した累積を用いて前記新たなデータブロックに関するスクランブルデータの評価値を算出することを特徴とする請求項１４記載の通信装置。
  16. 　前記評価判定部は、前記評価値を算出するとき、所定範囲内の値を示す係数により重み付けすることを特徴とする請求項１５記載の通信装置。
  17. 　前記評価判定部は、前記各スクランブルデータの最大ラン長を前記ビット列特性として前記評価値を算出することを特徴とする請求項１４記載の通信装置。
  18. 　前記評価判定部は、前記各スクランブルデータの評価値を第１の評価基準に従い算出し、前記算出した評価値間の差が閾値を超える場合、前記第１の評価基準に従い前記最良のビット列特性を表す評価値を選択し、前記算出した評価値間の差が閾値を下回る場合、前記第１の評価基準と異なる第２の評価基準に従い前記各スクランブルデータの評価値を算出し、当該算出した各評価値の中から前記第２の評価基準に従い前記最良のビット列特性を表す評価値を選択することを特徴とする請求項１４記載の通信装置。
  19. 　前記第１および第２の各評価基準が表す評価値は、前記各スクランブルデータのＤＣバランスを前記ビット列特性として過去の評価値の累積を用いて算出される値、および、前記各スクランブルデータの最大ラン長を前記ビット列特性として算出される値のうちの相互に異なる値であることを特徴とする請求項１８記載の通信装置。
  20. 　前記評価判定部は、前記ＤＣバランスに関する評価値を算出するとき、所定範囲内の値を示す係数により重み付けすることを特徴とする請求項１９記載の通信装置。
  21. 　前記評価判定部は、前記ＤＣバランスに関する評価値を前記第１の評価基準が表す評価値として算出したとき、前記最良のビット列特性の評価値を用いて前記過去の評価値の累積を更新し、前記更新した累積を用いて前記新たなデータブロックに関するスクランブルデータの評価値を算出することを特徴とする請求項１９又は２０記載の通信装置。
  22. 　前記評価判定部は、前記各スクランブルデータの評価値を第１の評価基準に従い算出し、前記算出した評価値間の差が閾値を超える場合、前記第１の評価基準に従い前記最良のビット列特性を表す評価値を選択し、前記算出した評価値間の差が閾値を下回る場合はランダムビットを取得し、前記ランダムビットが予測値に対応する場合は、前記対比フレームのスクランブルデータを前記最良のビット列特性を表す評価値のスクランブルデータとして選択し、前記ランダムビットが前記予測値に対応しない場合は、前記基準フレームのスクランブルデータを前記最良のビット列特性を表す評価値のスクランブルデータとして選択することを特徴とする請求項１４記載の通信装置。
  23. 　前記第１の各評価基準が表す評価値は、前記各スクランブルデータのＤＣバランスを前記ビット列特性として過去の評価値の累積を用いて算出される値、および、前記各スクランブルデータの最大ラン長を前記ビット列特性として算出される値のうちの何れか一方であることを特徴とする請求項２２記載の通信装置。
  24. 　前記評価判定部は、前記ＤＣバランスに関する評価値を算出するとき、所定範囲内の値を示す係数により重み付けすることを特徴とする請求項２３記載の通信装置。
  25. 　前記評価判定部は、前記ＤＣバランスに関する評価値を前記第１の評価基準が表す評価値として算出したとき、前記最良のビット列特性の評価値を用いて前記過去の評価値の累積を更新し、前記更新した累積を用いて前記新たなデータブロックに関するスクランブルデータの評価値を算出することを特徴とする請求項２３又は２４記載の通信装置。
  26. 　前記ヘッダ付加部は、前記ヘッダとして１ビットの値を前記データブロックに付加することを特徴とする請求項１４乃至２５の何れか１項に記載の通信装置。
  27. 　コンピュータを請求項１４乃至２６の何れか１項に記載の通信装置として機能させることを特徴とするプログラム。
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