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CONVERSION METHOD OF TRANSMISSION LINE CODE FOR DIGITAL COMMUNICATION, AND CODE GENERATION METHOD FOR THE CONVERSION METHOD meetings

Patent code P180015122
File No. 2089
Posted date Jun 25, 2018
Application number P2012-014181
Publication number P2013-153394A
Patent number P5900850
Date of filing Jan 26, 2012
Date of publication of application Aug 8, 2013
Date of registration Mar 18, 2016
Inventor
  • (In Japanese)山▲崎▼ 信行
Applicant
  • (In Japanese)学校法人慶應義塾
Title CONVERSION METHOD OF TRANSMISSION LINE CODE FOR DIGITAL COMMUNICATION, AND CODE GENERATION METHOD FOR THE CONVERSION METHOD meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a high reliability and low latency serial data communication by realizing an embedded clock type transmission line encoding with error detection and error correction functions.
SOLUTION: A conversion method of transmission line code includes a clock embedment within serial data, a DC balancing (ratios of 0 and 1 are identical), discovery of code which has an encoding property of bit error detection during transmission and an encoding property of bit error correction during transmission, and use of the code for communication. An embodiment encodes 4 bit data into a bit sequence of 10 bits, assures DC balancing, embeds communication clock into communication data, and assures Hamming distance of 4 or more between encoded bit sequences so that a bit error detection of 2 bits or less and 1 bit error correction during transmission are made possible.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

ディジタル通信では、伝送周波数の高速化に伴い、データにクロックを埋め込んで送信するエンベデッドクロック方式を用いた高速シリアル通信への要求が高まっている。エンベデッドクロック方式を用いた実用的な高速シリアル通信を実現するためには、送信信号のDCバランシング(0と1を同程度にする方法)を確保するための伝送路符号が必要となる。伝送路符号の実例として、「Byte Oriented DC Balanced(0,4)8B10B Partition Block Transmission Code」と題する、FranaszekおよびWidmerによる米国特許第4,486,739号に記載の8B10B伝送コードがPCI ExpressやInfiniBandなどの通信規格で採用されている。

さらに、現代のディジタル通信においては、伝送路でのエラー検出やエラー訂正は必須の機能となっている。例えば、PCI Expressでは、CRCを用いてデータリンクレイヤでエラー検出を行っている。受信側でエラーが検出された場合、送信側にシーケンスナンバと共にNAK(Not Acknowledge)を返すことで、送信側が再送を行う。

信頼性のない伝送路では、伝送中に発生するビット誤りを検出、および訂正する必要がある。誤り検出符号、および誤り訂正符号を用いることで、伝送中に発生するビット誤りを検出、および訂正が可能である。誤り検出符号、および誤り訂正符号の実例として、ハミング符号(非特許文献1)や、BCH符号(非特許文献2)などがある。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、特に、シリアル通信においてデータにクロックを埋め込んで送信するエンベデッドクロック方式に関し、さらに、ディジタル通信の符号化に関わり、より詳細には、伝送路符号、誤り検出符号、誤り訂正符号に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
ディジタル通信の伝送路符号の送受信装置であって、
シリアル通信のデータの中へのクロック埋め込み、DCバランシング、伝送中に発生するビット誤りの検出機能の内包、及び前記ビット誤りの訂正機能の内包、の全てを一度に行う符号化手段と、
前記符号化手段で符号化された符号語を送信する送信手段と、
受信した前記符号語について、前記ビット誤りの検出、及び前記ビット誤りの訂正を行う復号手段
を備え
前記符号化手段は、変換テーブルを用いて、CビットのデータをDビットのビット列の前記符号語に変換し、
前記変換テーブルは、前記各符号語のDビットのビット列において連続する0または1はEビット以下であり、前記各符号語のビット列において0と1とは同数であり、前記各符号語のビット列の任意の1ビットを反転させて得られるビット列において連続する0または1はEビット以下であり、前記各符号語のビット列同士においてハミング距離はF以上であり(F≦E)、
前記復号手段は、受信した前記符号語と前記変換テーブルの全ての前記各符号語のビット列とのハミング距離を算出し、算出した前記ハミング距離が最小となる符号語のビット列を前記変換テーブル内から選択し、受信した前記符号語と選択した前記符号語のビット列との前記ハミング距離が0の場合には伝送中のビット誤りは発生していないと判断して対応するCビットの前記データに復号し、受信した前記符号語と選択した前記符号語のビット列との前記ハミング距離がMの場合には伝送中にMビットの誤りが発生したと判断してビット誤りを訂正して対応するCビットの前記データに復号し(1≦M)、受信した前記符号語と選択した前記符号語のビット列との前記ハミング距離がN以上の場合には伝送中にNビット以上の誤りが発生したと判断してビット誤りを検出する(M<N)ことを特徴とするディジタル通信の伝送路符号の送受信装置

【請求項2】
 
ディジタル通信の伝送路符号の送受信装置であって、
シリアル通信のデータの中へのクロックの埋め込み、DCバランシング、伝送中に発生するビット誤りの検出機能の内包、及び前記ビット誤りの訂正機能の内包、の全てを一度に行う符号化手段と、
前記符号化手段で符号化された符号語を送信する送信手段と、
受信した前記符号語について、前記ビット誤りの検出、及び前記ビット誤りの訂正を行う復号手段と
を備え、
前記符号化手段は、変換テーブルを用いて、4ビットのデータを10ビットのビット列の前記符号語に変換し、
前記変換テーブルは、前記各符号語の10ビットのビット列において連続する0または1は5ビット以下であり、前記各符号語のビット列において0と1とは同数であり、前記各符号語のビット列の任意の1ビットを反転させて得られるビット列において連続する0または1は5ビット以下であり、前記各符号語のビット列同士においてハミング距離は4以上であり、
前記復号手段は、受信した前記符号語と前記変換テーブルの全ての前記各符号語のビット列とのハミング距離を算出し、算出した前記ハミング距離が最小となる符号語のビット列を前記変換テーブル内から選択し、受信した前記符号語と選択した前記符号語のビット列との前記ハミング距離が0の場合には伝送中のビット誤りは発生していないと判断して対応する4ビットの前記データに復号し、受信した前記符号語と選択した前記符号語のビット列との前記ハミング距離が1の場合には伝送中に1ビットの誤りが発生したと判断してビット誤りを訂正して対応する4ビットの前記データに復号し、受信した前記符号語と選択した前記符号語のビット列との前記ハミング距離が2以上の場合には伝送中に2ビット以上の誤りが発生したと判断してビット誤りを検出することを特徴とするディジタル通信の伝送路符号の送受信装置。

【請求項3】
 
前記変換テーブルは、表1で表されることを特徴とする請求項2に記載のディジタル通信の伝送路符号の送受信装置。
【表1】
 
(省略)

【請求項4】
 
ディジタル通信の伝送路符号の送受信方法であって、
各符号語のDビットのビット列において連続する0または1はEビット以下であり、前記各符号語のビット列において0と1とは同数であり、前記各符号語のビット列の任意の1ビットを反転させて得られるビット列において連続する0または1はEビット以下であり、前記各符号語のビット列同士においてハミング距離はF以上である(F≦E)変換テーブルを生成するステップと、
前記変換テーブルを用いて、CビットのデータをDビットのビット列の符号語に変換するステップと、
変換した前記符号語を送信するステップと、
受信した前記符号語と前記変換テーブルの全ての前記各符号語のビット列とのハミング距離を算出するステップと、
算出した前記ハミング距離が最小となる符号語のビット列を前記変換テーブル内から選択するステップと、
受信した前記符号語と選択した前記符号語のビット列との前記ハミング距離が0の場合には伝送中のビット誤りは発生していないと判断して対応するCビットの前記データに復号し、受信した前記符号語と選択した前記符号語のビット列との前記ハミング距離がMの場合には伝送中にMビットの誤りが発生したと判断してビット誤りを訂正して対応するCビットの前記データに復号し(1≦M)、受信した前記符号語と選択した前記符号語のビット列との前記ハミング距離がN以上の場合には伝送中にNビット以上の誤りが発生したと判断してビット誤りを検出する(M<N)ステップと
を備えることを特徴とするディジタル通信の伝送路符号の送受信方法。

【請求項5】
 
ディジタル通信の伝送路符号の送受信方法であって、
各符号語の10ビットのビット列において連続する0または1は5ビット以下であり、前記各符号語のビット列において0と1とは同数であり、前記各符号語のビット列の任意の1ビットを反転させて得られるビット列において連続する0または1は5ビット以下であり、前記各符号語のビット列同士においてハミング距離は4以上である変換テーブルを生成するステップと、
前記変換テーブルを用いて、4ビットのデータを10ビットのビット列の符号語に変換するステップと、
変換した前記符号語を送信するステップと、
受信した前記符号語と前記変換テーブルの全ての前記各符号語のビット列とのハミング距離を算出するステップと、
算出した前記ハミング距離が最小となる符号語のビット列を前記変換テーブル内から選択するステップと、
受信した前記符号語と選択した前記符号語のビット列との前記ハミング距離が0の場合には伝送中のビット誤りは発生していないと判断して対応する4ビットの前記データに復号し、受信した前記符号語と選択した前記符号語のビット列との前記ハミング距離が1の場合には伝送中に1ビットの誤りが発生したと判断してビット誤りを訂正して対応する4ビットの前記データに復号し、受信した前記符号語と選択した前記符号語のビット列との前記ハミング距離が2以上の場合には伝送中に2ビット以上の誤りが発生したと判断してビット誤りを検出するステップと
を備えることを特徴とするディジタル通信の伝送路符号の送受信方法。

【請求項6】
 
前記変換テーブルは、表2で表されることを特徴とする請求項5に記載のディジタル通信の伝送路符号の送受信方法。
【表2】
 
(省略)

【請求項7】
 
請求項2若しくは請求項3に記載のディジタル通信の伝送路符号の送受信装置、又は請求項5若しくは請求項6に記載のディジタル通信の伝送路符号の送受信方法に用いる符号の生成方法であって、
それぞれの前記符号語を、
10ビット内で0と1とを同数とし、
前記符号語内の任意の1ビットを反転させて得られるビット列において、連続する0または1を5ビット以下とし、
2つの前記符号語を連結して得られる20ビットのビット列内の任意の1ビットを反転させて得られるビット列において、連続する0または1を5ビット以下とし、
ハミング距離を4以上とし、
2つの前記符号語を連結して得られる20ビットの前記ビット列内の任意の2ビットを反転させて得られるビット列において、連続する0または1を5ビット以下、ただし、2つの前記符号語を連結して得られる20ビットの前記ビット列内の一方の前記符号語内の任意の1ビットを反転させるとともに、他方の前記符号語内の任意の1ビットを反転させたときに、2つの反転ビット同士4ビット以上離れているもの
として生成することを特徴とする符号の生成方法。

【請求項8】
 
請求項1に記載のディジタル通信の伝送路符号の送受信装置、又は請求項4に記載のディジタル通信の伝送路符号の送受信方法に用いる符号の生成方法であって、
Cビットの送信データをDビットの符号語に変化する場合において、
それぞれの前記符号語を、
符号語Dビット内で0と1とを同数とし、
前記符号語内の任意の1ビットを反転させて得られるビット列において、連続する0または1を指定ビット(Eビット)以下とし、
2つの前記符号語を連結して得られる2倍のDビットのビット列内の任意の1ビットを反転させて得られるビット列において、連続する0または1をEビット以下とし、
ハミング距離を指定する数F以上とし(F≦E)、
2つの前記符号語を連結して得られる2倍のDビットの前記ビット列内の任意の2ビットを反転させて得られるビット列において、連続する0または1をEビット以下、ただし、2つの前記符号語を連結して得られる2倍のDビットの前記ビット列内の一方の前記符号語内の任意の1ビットを反転させるとともに、他方の前記符号語内の任意の1ビットを反転させたときに、2つの反転ビット同士Fビット以上離れているもの
として生成することを特徴とする符号の生成方法。

【請求項9】
 
請求項4から請求項6のいずれかに記載のディジタル通信の伝送路符号の送受信方法の全ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2012014181thum.jpg
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) Yamasaki Lab
Department of Information and Computer Science, Keio University
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