JPH07336340A - エラー多重のない自己同期スクランブラー/デスクランブラー - Google Patents
エラー多重のない自己同期スクランブラー/デスクランブラーInfo
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Abstract
ータを用いる自己同期スクランブリング/デスクランブ
リング装置を提供する。 【構成】 この装置は2つのモードで動作する。始動モ
ードでは、予め決めたデータがスクランブラー401に
接続され、デスクランブラー402に送信される。この
データは同じ情報を用いてスクランブラー及びデスクラ
ンブラーの記憶装置をシードする。所定時間後、始動モ
ードは終わり、スクランブラー及びデスクランブラーは
各々定常状態で動作する。このモードでは、この装置に
ロードされた情報はスクランブラー及びデスクランブラ
ーキー信号を生成するために用いられる。好都合なこと
に、定常状態モードでは、送信エラーの発生は、スクラ
ンブラー及びデスクランブラーの記憶装置の内容に影響
を与えないのでエラー多重問題は避けられる。
Description
重問題を避けるスクランブリング及びデスクランブリン
グ技術に関する。
ル信号のスクランブリングは、いくつかの通信アプリケ
ーションで日常的に用いられている。データ通信システ
ムのような他の通信アプリケーションでは、スクランブ
リングは、典型的に、受信データ信号における遷移を確
かめることによりデータ再現プロセスにおける同期損失
を避けるために行なわれる。また、これは、適応プロセ
ッサ用データの“純粋さ”を確かめるためにも用いられ
る。通信チャンネルの伝送遅延はいつも一定ではないの
で、そのようなものとして、本質的に不明なシステム遅
延を伴うスクランブラー及びデスクランブラーを同期さ
せる必要が常にある。普通用いられる先行技術の自己同
期装置は“キー”信号を用いてスクランブル/デスクラ
ンブルする。送信機内では、データ信号はキー信号を用
いてスクランブルされるが、受信機内では、受信された
スクランブルされたデータ信号は同じキー信号を用いて
デスクランブルされる。このキー信号は、典型的には、
スクランブラー及びデスクランブラーにおいてスクラン
ブルデータ信号から抽出される。この装置での問題は、
送信されたスクランブルデータ信号と受信されたスクラ
ンブルデータ信号間のたった1つの相違がデスクランブ
ルされたデータ信号においてエラー多重に至ることであ
る。上述のエラー多重問題を避ける努力において、“ク
ローズドループ”スクランブリング/デスクランブリン
グとして知られる技術が実行されている。このスクラン
ブリング方法では、スクランブラー及びデスクランブラ
ーに記憶されるキーは予め記憶されており、各レジスタ
に記憶される内容を用いてのみ更新される。その結果、
更新は、受信信号におけるエラーと無関係になり、エラ
ー多重問題は避けられる。しかし、クローズドループス
クランブリング/デスクランブリングには2つの大きな
欠点がある。第一に、スクランブラー及びデスクランブ
ラー動作の同期は、スクランブルデータのほかにこれら
の装置間で信号をやり取りすることによって与えられな
ければならないことである。高速音声及び映像アプリケ
ーションのようないくつかのアプリケーションでは、こ
れは実行が困難でありかつ費用がかかる。第二に、初期
キー信号を生成するために同じ情報でスクランブラー及
びデスクランブラーをシードすることは、いくつかのシ
ステムアプリケーションでは実行できないことがある。
したがって、エラー多重問題を克服する安価で実行が容
易な自己同期スクランブリング/デスクランブリング装
置を提供することができるならば、非常に望ましいであ
ろう。
ンブラーが始動時間の間予め決められたデータを用いて
“シードされる”すなわち与えられる、自己同期スクラ
ンブリング/デスクランブリング装置が提案される。こ
の時間の間に、予め決められたデータすなわちシードが
スクランブラー及びデスクランブラーに記憶される。こ
の始動時間後、スクランブラー及びデスクランブラーは
各々、受信されたスクランブルデータにエラーが存在し
てもエラー多重が生じない“クローズドループ”モード
で動作する。好都合にも、この装置は、1つのデータチ
ャンネルがスクランブラー及びデスクランブラー間でや
り取りされるようなアプリケーションばかりでなく、多
数の多重化データチャンネルがやり取りされるアプリケ
ーションにも用いることができる。
ラー装置での従来のエラー多重問題は図1に示される。
従来例の自己同期スクランブリング/デスクランブリン
グ装置100は、スクランブラー150とデスクランブ
ラー160を含む。スクランブラー内で、シフトレジス
タ101は情報を記憶し、イクスクルーシブORゲート
102は、2つの予め決められたシフトレジスタ位置の
内容を2を法として加算してキー信号を生成する。例と
して、この説明においては、Qi 及びQn として示され
る2つの位置が用いられると仮定する。もちろん、技術
上周知のように2つ以上の位置を用いることもできる。
イクスクルーシブORゲート103は前記キー信号を用
いてデータをスクランブルする。スクランブルされたデ
ータは送信されると共に、シフトレジスタ101にも接
続される。受信機内では、スクランブルデータは、シフ
トレジスタ104及びイクスクルーシブORゲート10
5に接続される。デスクランブリングは、イクスクルー
シブORゲート106で生成されるキー信号とスクラン
ブルデータを2を法として加算するすなわち“半加算す
る”ことにより与えられる。ゲート106は、シフトレ
ジスタ位置Qi 及びQn の内容を半加算することによ
り、スクランブラーで用いられるものと同等なこのキー
信号を生成する。エラー多重問題は、送信されたものに
対する、デスクランブラー入力信号の状態における1つ
のエラーが、デスクランブラーのシフトレジスタ104
に接続され、そこで、その後に、デスクランブラーキー
信号の生成時少なくとも2回現われるために起こる。ス
クランブラー150に接続される信号は、符号化されて
いないデジタル信号でも符号化されたデジタル信号でも
良い。符号器170と復号器180の追加は後者の場合
を表わす。用いられる符号化方式は、ブロック例えばリ
ード−ソロモンやトレリス例えばコンボルーショナル符
号化を含む。とにかく、エラー多重問題は、復号器性能
が相当劣化するので特にやっかいである。
するための従来の解決法の1つは、送信機の符号器17
0とスクランブラー150の位置決めを逆にすると共
に、受信機のデスクランブラー160と復号器180の
位置決めを逆にすることである。このような装置逆転に
より、デスクランブラー出力に与えられるエラー多重は
復号器に接続されなくなる。しかしながら、この解決法
は、始動遅延が増加し、受信機を到来データに同期させ
るのが困難になる。多重データチャンネルが多重方式の
送信機及び受信機間で通信されるアプリケーションで
は、符号器とスクランブラー、復号器とデスクランブラ
ーの逆転は拡大され、独立したスクランブラー/デスク
ランブラー対が各データチャンネルに用いられている図
2に示されるやや複雑な装置になる。図2に示される実
施例では、データ補正を要するデータチャンネルや、イ
ンターリービングを要するチャンネルや、そのどちらも
必要がないチャンネルがある。詳細には、このようなデ
ータチャンネルの3チャンネルが図2に示されており、
これらは、それぞれマルチプレクサ(MUX)201で
多重化され、デマルチプレクサ(DEMUX)202で
多重分離される。これらのデータチャンネルのうちの1
つについて、リード203からのデジタルデータは、ス
クランブラー204でスクランブルされ、符号器205
で符号化され、そしてインターリーバー206でインタ
リーブされる。受信機では、逆の動作がデインターリー
バー207、復号器208及びデスクランブラー209
で与えられ、リード203からのデジタルデータを再現
してデスクランブラー209の出力に得る。これらのデ
ータチャンネルの他のチャンネルについては、リード2
11からのデジタル信号はスクランブラー212及び符
号器213で処理され、復号器214及びデスクランブ
ラー215で復号される。最後に、これらのデータチャ
ンネルのうちのさらに他のチャンネルについては、リー
ド217からの符号化されていない信号は、送信前にス
クランブラー218に接続され、次いで受信機で受信さ
れてデスクランブラー219に供給される。
技術は、“クローズドループ”スクランブリング/デス
クランブリングとして知られるものを使用することであ
る。この方法の実施例300が図3に示されている。こ
の図を参照すると、それぞれスクランブラー及びデスク
ランブラーのキー信号を生成するために用いられるスク
ランブラーレジスタ101及びデスクランブラーレジス
タ104に記憶される内容は、各々、最初に記憶した内
容の関数としてのみ更新される。すなわち、スクランブ
ルデータはシフトレジスタ101に接続されず、デスク
ランブラー内で、受信スクランブルデータは、図1のよ
うに、シフトレジスタ104に接続されない。その結
果、スクランブラーからデスクランブラーへのデータ伝
播における1つのエラーは複数のエラーを引き起こさな
いので、エラー多重の問題は生じない。クローズドルー
プ装置はエラー多重問題を回避するが、スクランブラー
及びデスクランブラーシフトレジスタの内容は、同一の
デジタルシーケンスを用いて初期化しなければならず、
また、最も重要なことに、これらの装置の動作は、図3
に示されていない信号で同期されていなければならな
い。前記同期信号を提供することは、特に高速データ通
信システムでは実行が困難かつ費用がかかる。
合わせて説明する。そこで、本発明の第1の実施例40
0を示す図4を参照されたい。図示のように、スクラン
ブラー401は、イクスクルーシブORゲート404及
び406と、シフトレジスタ407と、セレクタ408
と、インバータ412を含む。デスクランブラー402
は、シフトレジスタ431と、イクスクルーシブORゲ
ート429及び432と、セレクタ428と、インバー
タ421を含む。位置の数すなわちシフトレジスタ40
7及び431のレングスは同一である。各シフトレジス
タ407及び431の記憶位置の数と、それぞれイクス
クルーシブORゲート406及び432に接続される位
置の数は、スクランブリング/デスクランブリング動作
にある程度の任意性を与えるために周知の技術を用いて
選択される。例えば、ダブリュ・ウェスレイ ピーター
ソン(W.Wesley Peterson) 及びイー・ジェイ・ウェルド
ン
年版、MITプレスの“エラー補正符号”と題する教本
を参照されたい。例として、キー信号は2つのレジスタ
位置の内容を用いて生成され、複数の位置の内容を周知
の方法で結合することができることがわかる。
00は2つのモードで動作する。第1のモードすなわち
始動モード中、予め決められたデータがリード405を
介してスクランブラーに供給され、このデータはスクラ
ンブルされ、通信チャンネル403を介してデスクラン
ブラーに送信される。スクランブルされた予め決められ
たデータは、スクランブラー及びデスクランブラーを
“シードする”、すなわち、このデータは、スクランブ
ラー及びデスクランブラーの両方で記憶され、キー信号
を生成するために用いられる。始動モードが予め決めら
れた時間の間持続した後始まる第2のモードすなわち定
常状態モードでは、不明なデータがリード405に接続
され、スクランブラー及びデスクランブラーは各々、ク
ローズドループ装置状態で動作し、スクランブルされた
予め決められたデータを用いてキー信号を生成する。
イクスクルーシブORゲート404は、イクスクルーシ
ブORゲート406の出力において生成されたキー信号
を用いて半加算することにより、リード405を介する
データをスクランブルする。従来技術のように、ゲート
406は、シフトレジスタ407の2つ以上の位置の内
容を半加算することによりキー信号を生成する。例とし
て、キー信号を生成するために2つのシフトレジスタ位
置が用いられると仮定し、これらの位置をQi及びQn
とする。スクランブルデータは通信チャンネルを介して
送信され、デスクランブラーに接続される。デスクラン
ブラー内で、受信スクランブルデータはセレクタ428
とイクスクルーシブORゲート429に接続される。イ
クスクルーシブORゲート432は、スクランブラーキ
ー信号を生成するために用いられるものに対応するシフ
トレジスタ431の位置の内容を半加算することによ
り、デスクランブラーキー信号を生成する。これらのデ
スクランブラーシフトレジスタ位置もQi 及びQn とす
る。イクスクルーシブORゲート429は、受信スクラ
ンブルデータをデスクランブラーキー信号と半加算する
ことによりデスクランブルする。
は、リード411を介する信号の制御の下に、インバー
タ412の出力またはイクスクルーシブORゲート40
4の出力のいずれかをシフトレジスタ407に接続す
る。同様の仕方で、デスクランブラー内で、セレクタ4
28は、リード430を介する信号の制御の下に、リー
ド420を介する受信スクランブルデータまたはインバ
ータ421の出力のいずれかをシフトレジスタ431に
接続する。始動モード中、スクランブラーのセレクタ4
08はイクスクルーシブORゲート404の出力をシフ
トレジスタ407に接続し、デスクランブラーのセレク
タ428はリード420を介する信号をレジスタ431
に接続する。始動モード中送信エラーがなければ、レジ
スタ431に供給される、リード420を介する信号
は、レジスタ407に接続される送信スクランブル信号
と同等になる。したがって、スクランブラー及びデスク
ランンブラーは各々、同じキー生成信号でシードされ、
イクスクルーシブORゲート432でデスクランブラー
内で生成されたキー信号のシーケンスは、スクランブラ
ー内でイクスクルーシブORゲート406で生成された
キー信号のシーケンスと同等になり、通信チャンネル遅
延によって時間的にオフセットされる。定常状態モード
では、スクランブラー及びデスクランブラーは各々、ク
ローズドループ方式で動作し、送信エラーがあってもエ
ラー多重にならない。詳細には、定常状態では、スクラ
ンブラー及びデスクランブラーは共に、各キー信号がリ
サイクルされるように動作する。すなわち、イクスクル
ーシブORゲート406で生成されるキー信号は反転さ
れてシフトレジスタ407に接続されるが、イクスクル
ーシブORゲート432で生成されるキー信号はインバ
ータ421で反転されて、セレクタ428を介してシフ
トレジスタ431に接続される。
決められた時間の持続期間の間、一連のロジック“1”
の信号がリード405に接続されると仮定しよう。始動
時間の最初の予め決められた部分の間、スクランブラー
401は始動モードで動作し、その後定常状態モードで
動作する。同様に、始動時間の次の予め決められた部分
の間、デスクランブラー402は始動モードで動作し、
その後定常状態モードで動作する。最初及び次の予め決
められた時間は同じでも違っていても良い、すなわち、
スクランブラー及びセスクランブラー動作モードの変化
は効果的に同期させる必要はなく、この特徴は、スクラ
ンブラーとデスクランブラー間の特別な同期制御信号の
送信の必要性をなくする。
めに、始動時間中、ロジック“1”がリード405に接
続された場合、イクスクルーシブORゲート404の出
力はイクスクルーシブORゲート406の出力の反転に
なる。インバータ412はゲート406の出力を反転さ
せる。その結果、始動時間中、インバータ412とゲー
ト404の出力は同じになる。したがって、始動から定
常状態モードまでのスクランブラーの変化は、シフトレ
ジスタ407のシーディングを変化させない。デスクラ
ンブラーについては、始動時間中、イクスクルーシブO
Rゲート429の出力はロジック“1”になっている。
すなわち、エラーがなければ、デスクランブラーは、リ
ード405上にロジック“1”の信号を再現する。始動
時間中のリード420の信号をsとすれば、イクスクル
ーシブORゲート432の出力はsの反転すなわちsと
なる。インバータ421はsを反転させてsを発生す
る。したがって、始動時間中、リード420の信号とイ
ンバータ421の出力は同じになる。ゲート404とイ
ンバータ412の出力は同じであり、かつリード420
の信号とインバータ421の出力は同じなので、スクラ
ンブラー及びデスクランブラーは各々、始動時間内に始
動から定常状態モードへ変化できる程長い切換速度と同
期に関係なく、互いに独立して、始動モードから定常状
態モードへ変化することができる。
信される始動時間の持続期間は、最小、シフトレジスタ
431をチャンネル遅延を含んでシフトレジスタ407
と同じ内容で完全に満たすのに必要な時間とすべきであ
る。もちろん、スクランブラーとデスクランブラー間の
通信が最初に始まる時に送信エラーがありそうな場合
は、始動時間の持続期間を前記最小時間以上に長くする
のが望ましい。
間中ロジック“1”にする必要はない。例えば、代わり
に、この時間中ロジック“0”のシーケンスをリード3
05に接続することもでき、その場合は、インバータ4
12及び421の使用をなくすことができる。この理由
のため、これらのインバータは図4において点線で示さ
れている。しかしながら、始動時間中ロジック“0”の
シーケンスが用いられた場合、シフトレジスタ407及
び431の内容はオールゼロ以外の値で初期化すべきで
ある。さもなければ、スクランブラー及びデスクランブ
ラーは、始動及び定常状態モード時共にロジック“0”
のシーケンスでシードされて動かなくなり、スクランブ
リンブ/デスクランブリングは与えられなくなる。
がなければ、スクランブラーは常にクローズドループで
動作し、それによりセレクタ308の必要性をなくすこ
とができることがわかった。次に、この概念を含むスク
ランブリング/デスクランブリング装置500を示す図
5を参照する。スクランブラー501では、セレクタ4
08の使用がなくされ、始動及び定常状態モード動作
中、インバータ412の出力はシフトレジスタ407に
接続される。始動時間中ロジック“1”がリード405
に接続されたと仮定すると、イクスクルーシブORゲー
ト404はイクスクルーシブORゲート406の出力を
反転する。インバータ412は、それの前に説明された
機能に加えて、デスクランブラーに接続されるものがシ
フトレジスタ407にも付加されるということも保証す
る。スクランブラー401は、スクランブルデータを通
信チャンネル303を介してデスクランブラー402に
接続し、デスクランブラー402は図4について上述し
たように動作する。志度運時間中、リード420を介す
る受信信号はシフトレジスタ431に接続される。始動
後、イクスクルーシブORゲート432の出力はシフト
レジスタ431に接続される。始動時間中リード405
にロジック“0”が接続された場合は、インバータ41
2及び421の使用は、図4に示される実施例400と
同様に、図5に示される実施例500でもなくすことが
できる。
も、デスクランブラーにおけるセレクタ428の切り換
えは、始動時間がシフトレジスタ431及び407の内
容が同じになることを保証するのに十分な予め決められ
た時間の間持続した後で起こる。通信チャンネルがノイ
ズに満ちたアプリケーションでは、エラーは信号伝播中
もっと頻繁に起こることがある。このような場合には、
図6に示されるデスクランブラー601を用いるのが望
ましい。デスクランブラー601は、ロジック回路60
1の追加を除いてデスクランブラー402と同じになっ
ている。回路601はリード430に制御信号を供給す
る。ロジック回路601はデスクランブラー出力を基準
信号と比較する。この基準信号は、始動時間中スクラン
ブラーリード405に接続される予め決められた信号す
なわち絶えず続くロジック“1”または“0”と同じで
ある。エラーのない動作の間、デスクランブルされた出
力はリード405の信号と同じになる。ロジック回路6
01はデスクランブラー出力を基準信号と比較する。シ
フトレジスタ431がN個の位置を有すると仮定する
と、N個の連続的なデスクランブラー出力が基準信号と
同じであることをロジック回路601が確認した後、制
御信号がリード430に与えられ、デスクランブラーを
定常状態モードすなわちクローズドループモードで動作
させる。その結果、ロジック回路601に追加により、
同一データを用いたシフトレジスタ431及び407の
シーディングが保証される。
ムが送信機と受信機間で通信されるアプリケーションで
用いられる本発明を示す図7を参照する。簡単にするた
め、3つのデータストリーム用の図2に示されるアプリ
ケーションが本発明を含むように修正される。図2と図
7を比較すれば、両図において、同じ符号器、復号器、
インターリーバー、デインターリーバー、MUX及びD
EMUXが用いられ、これらの構成要素のために同じ参
照数字が用いられていることがわかる。これらの図の重
大な違いは、図7では、送信機には1つだけのスクラン
ブラー701が用いられていると共に、受信機には1つ
だけのデスクランブラー702が用いられていることで
ある。スクランブラーはMUX201の出力を受け入れ
てスクランブルするように配置されていることに注目さ
れたい。また、デスクランブラー702は、このスクラ
ンブル出力を受信してデスクランブルし、デスクランブ
ルした多重化データチャンネルをDEMUXに供給して
いる。スクランブラー701及びデスクランブラー70
2は、図4〜図6に関して上記に説明された実施例のど
れを用いても提供することができる。
れたが、他の配置は当業者に明らかであることがわか
る。あっ問えば、開示された実施例は独立した素子を用
いているが、これらの素子は、プログラムされたプロセ
ッサ、専用集積回路、デジタルプロセッサ、またはこれ
らの素子のアナログもしくはハイブリッド相当品を用い
て提供することができる。
装置のブロック図である。
装置のブロック図である。
装置のブロック図である。
リング装置の一実施例のブロック図である。
ー装置の他の実施例のブロック図である。
わりに用いることができるデスクランブラーのブロック
図である。
ロック図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 スクランブルされたデジタル信号を受信
する手段と、受信した前記デジタル信号をデスクランブ
ルする手段とからなり、前記デスクランブル手段は、第
1及び第2の時間の間動作可能であり、前記第1及び第
2の時間の間に受信した前記スクランブルされた信号を
キー信号を用いてデスクランブルし、前記デスクランブ
ル手段は前記キー信号を生成するための手段を含み、前
記キー信号生成手段は、前記第1の時間の間に受信した
前記スクランブルされた信号に応答してこの時間の間前
記キー信号を生成し、前記第2の時間の間に受信した前
記スクランブルされた信号には応答しないことを特徴と
する装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の装置において、前記第2
の時間の間、前記キー信号生成手段は前記第1の時間の
間に生成された前記キー信号に応答する装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の装置において、前記デス
クランブル手段は、予め決められた基準に応じて前記第
1の時間の持続期間を制御する手段を含む装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の装置において、前記制御
手段は前記予め決められた基準として予め選択された時
間間隔を使用する装置。 - 【請求項5】 請求項3記載の装置において、前記制御
手段は、前記スクランブル手段の出力を診断し、この診
断に応じて前記第1の時間の持続期間を制御する装置。 - 【請求項6】 請求項5記載の装置において、前記診断
手段で与えられる診断は前記出力を基準信号と比較する
装置。 - 【請求項7】 請求項1記載の装置において、前記キー
信号生成手段は、異なる時間に受信した前記スクランブ
ルされた信号の値を結合する装置。 - 【請求項8】 請求項7記載の装置において、前記第1
の時間の間、前記キー信号生成手段はこの第1の時間の
間の複数の異なる時間に受信した前記スクランブルされ
た信号の値を結合する装置。 - 【請求項9】 請求項7記載の装置において、前記第2
の時間の間、前記キー信号生成手段は前記第1の時間間
隔内の異なる時間における前記キー信号の値を結合する
装置。 - 【請求項10】 請求項1記載の装置において、前記デ
スクランブル手段キー信号生成手段は、複数の時間に受
信した前記スクランブルされた信号の先行値を記憶する
手段を含む装置。 - 【請求項11】 請求項1記載の装置において、前記受
信したスクランブルされた信号は多重化されたものであ
り、デスクランブル手段は多重化された出力信号を供給
し、前記装置はさらに、前記多重化された出力信号を多
重分離する手段を含む装置。 - 【請求項12】 請求項11記載の装置において、前記
多重化された受信スクランブル信号は符号化信号を含
み、前記装置は、さらに、前記多重分離手段の出力に接
続された少なくとも1つの復号器を含む装置。 - 【請求項13】 請求項12記載の装置において、前記
符号化信号は少なくとも1つの符号化されかつインター
リーブされた信号を含み、前記装置は、さらに、前記多
重分離手段の出力に接続された少なくとも1つのデイン
ターリーバーを含む装置。 - 【請求項14】 各入力信号を符号化する複数の符号器
と、各符号器の出力を1つの多重化信号に多重化するマ
ルチプレクサと、前記多重化信号をキー信号を用いてス
クランブルするスクランブラーとからなり、前記スクラ
ンブラーは前記キー信号を生成する手段を含み、前記生
成手段は、前記多重化信号の値と無関係な信号値に応答
することを特徴とする装置。
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