(57)【要約】【課題】本願発明は、送信装置と受信装置の間の伝送路符号において、“１”と“０”の出現確率が局所的にも均等となり、信頼性の高い通信システムを提供することを目的とする。【解決手段】本願発明はデータをｍ個（ｍは正整数）の異なるスクランブルパターンでｍ回スクランブル処理し、ｍ回スクランブル処理したデータを送信する送信装置と、前記送信装置からの前記スクランブル処理されたデータを受信した後、受信したデータを前記ｍ個のスクランブルパターンでｍ回デスクランブル処理し、ｍ回デスクランブル処理したデータを出力する受信装置と、を備える通信システムである。【選択図】図１
2006324921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データをｍ個（ｍは正整数）の異なるスクランブルパターンでｍ回スクランブル処理し、ｍ回スクランブル処理したデータを送信する送信装置と、
前記送信装置からの前記スクランブル処理されたデータを受信した後、受信したデータを前記ｍ個のスクランブルパターンでｍ回デスクランブル処理し、ｍ回デスクランブル処理したデータを出力する受信装置と、を備える通信システム。
【請求項２】
同じビットレートのｎ個（ｎは正整数）のデータを異なるビット数だけシフトしたスクランブルパターンでそれぞれスクランブルするスクランブル処理をｍ個（ｍは正整数）の異なるスクランブルパターンでｍ回繰り返し、ｍ回スクランブル処理したデータを並−直列変換してシリアルデータを送信する送信装置と、
前記送信装置からの前記並−直列変換されたシリアルデータを受信した後、受信したシリアルデータを直−並列変換し、直−並列変換したｎ個のデータを前記送信装置でのシフトしたビット数と同じビット数だけシフトしたスクランブルパターンでそれぞれデスクランブルするデスクランブル処理を前記ｍ個の異なるスクランブルパターンでｍ回繰り返し、ｍ回デスクランブル処理したｎ個のデータを出力する受信装置と、を備える通信システム。
【請求項３】
前記送信装置は、前記ｍ個のスクランブルパターンを前記スクランブル処理したデータと共に送信し、
前記受信装置は、前記送信された前記ｍ個のスクランブルパターンを受信し、受信した前記ｍ個のスクランブルパターンを利用してデスクランブル処理することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記ｍ個のスクランブルパターンのうち少なくとも１個のスクランブルパターンをフレーム同期に利用することを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記フレーム同期に利用するスクランブルパターンを周期的な“１”又は“０”に固定したパターンとすることを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置から受信装置にデータを送信する際にスクランブル処理する通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
送信装置から受信装置にデータを送信する際に、受信装置には広帯域な増幅回路が使用されている。このような増幅回路を複数接続する場合の増幅回路間や増幅回路と論理回路との間では直流遮断されているため、“１”と“０”の出現確率ができるだけ均等になる通信符合が望まれていた。“１”と“０”の出現確率が不均一になると、受信装置で正常なデータ再生ができず、信頼性の低い通信システムとなる。また、送信装置と受信装置との間の伝送路符号がＮＲＺ（Ｎｏｎ−Ｒｅｔｕｒｎ  Ｚｅｒｏ）符号の場合は、“１”と“０”の出現確率が均等になるだけではなく、高精度にクロック再生できるよう、
“１”と“０”の交代頻度が高い伝送路符号であることも要求される。“１”と“０”の交代頻度が低くなると、受信装置で正常にクロック再生ができず、信頼性の低い通信システムとなる。
【０００３】
送信装置と受信装置が比較的接近して設置されている場合には、従来の送信装置と受信装置との間は、メタリック線のフラットケーブルを利用したパラレルデータ通信が行われていた。近年、ケーブルスペース削減の要求に伴い、シリアルデータ通信の実現が望まれている。従来のシリアルデータ通信では、８Ｂ１０Ｂ（８  Ｂｉｎａｒｙ  ｔｏ  １０  Ｂｉｎａｒｙ）変換符号が用いられていた。８Ｂ１０Ｂ変換符号は、８ビットのデータに対して２ビットの冗長符号を追加し、“１”と“０”の出現確率を均等に近づける符号である。しかし、８Ｂ１０Ｂ符号変換では十分に“１”と“０”の出現確率を均等することができず、また、実現する論理回路規模が大きいという問題があった。
【０００４】
一方、スクランブルパターンを利用して、“１”と“０”の出現確率を均等に近づける技術も開発されている（例えば、特許文献１参照。）。これは、初期値入力端子を設け、スクランブルパターンの初期値を設定できるようにした並列スクランブル装置である。
【特許文献１】特開平５−０７５６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で開示されている技術は、複数のデータが多重化され、十分にランダム性が確保されたデータ通信では、１度のスクランブル処理で“１”と“０”の出現確率を均等にすることができる。しかし、多重化前のデータを一度だけスクランブル処理しただけでは、スクランブル処理するデータとスクランブルパターンとが一致する確率が高く、“１”と“０”の出現確率が全体では均一化しても、局所的には不均一となるという課題があった。局所的に不均一になると、“１”と“０”の交代頻度も低くなる。
【０００６】
そこで、本願発明は、上記課題を解決するために、送信装置と受信装置の間のデータ信号において、“１”と“０”の出現確率が局所的にも均等となり、信頼性の高い通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本願第一の発明に係る通信システムは、複数の異なるスクランブルパターンで複数回スクランブル処理して通信する通信システムとした。
【０００８】
具体的には、本願第一発明は、データをｍ個（ｍは正整数）の異なるスクランブルパターンでｍ回スクランブル処理し、ｍ回スクランブル処理したデータを送信する送信装置と、前記送信装置からの前記スクランブル処理されたデータを受信した後、受信したデータを前記ｍ個のスクランブルパターンでｍ回デスクランブル処理し、ｍ回デスクランブル処理したデータを出力する受信装置と、を備える通信システムである。
【０００９】
本願第一発明では、複数の異なるスクランブルパターンで複数回スクランブル処理することにより、伝送路符号の“１”と“０”の出現確率が局所的にも均等となり、信頼性の高い通信システムとすることができる。
【００１０】
本願第二発明は、同じビットレートのｎ個（ｎは正整数）のデータを異なるビット数だけシフトしたスクランブルパターンでそれぞれスクランブルするスクランブル処理をｍ個（ｍは正整数）の異なるスクランブルパターンでｍ回繰り返し、ｍ回スクランブル処理したデータを並−直列変換してシリアルデータを送信する送信装置と、前記送信装置からの前記並−直列変換されたシリアルデータを受信した後、受信したシリアルデータを直−並列変換し、直−並列変換したｎ個のデータを前記送信装置でのシフトしたビット数と同じビット数だけシフトしたスクランブルパターンでそれぞれデスクランブルするデスクランブル処理を前記ｍ個の異なるスクランブルパターンでｍ回繰り返し、ｍ回デスクランブル処理したｎ個のデータを出力する受信装置と、を備える通信システムである。
【００１１】
本願第二発明では、パラレルデータを並列に複数の異なるスクランブルパターンで複数回スクランブル処理することにより、低速回路を利用して伝送路符号の“１”と“０”の出現確率が局所的にも均等となり、信頼性の高い通信システムとすることができる。
【００１２】
本願第一発明及び本願第二発明では、前記送信装置は、前記ｍ個のスクランブルパターンを前記スクランブル処理したデータと共に送信し、前記受信装置は、前記送信された前記ｍ個のスクランブルパターンを受信し、受信した前記ｍ個のスクランブルパターンを利用してデスクランブル処理することとしてもよい。
【００１３】
本願発明では、スクランブル処理されたデータと共にスクランブルパターンも同時に送信することにより、受信装置でスクランブルパターンの発生を不要とすることができる。また、伝送路符号の“１”と“０”の出現確率がさらに均等となり、信頼性の高い通信システムとすることができる。
【００１４】
本願発明の通信システムでは、前記ｍ個のスクランブルパターンのうち少なくとも１個のスクランブルパターンをフレーム同期に利用することとしてもよい。
【００１５】
本願発明では、スクランブルパターン発生回路で発生したスクランブルパターンをフレーム同期に利用することにより、フレーム同期パターン発生回路を不要とすることができる。
【００１６】
本願発明の通信システムでは、前記フレーム同期に利用するスクランブルパターンを周期的な“１”又は“０”に固定したパターンとすることとしてもよい。
【００１７】
本願発明では、周期的な“１”又は“０”の固定パターンを検出することによって、容易にフレーム同期をとることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本願発明によれば、送信装置から受信装置へのデータ信号において、“１”と“０”の出現確率が局所的にも均等となり、信頼性の高い通信システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
添付の図面を参照して本願発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本願発明の構成の例であり、本願発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
本願発明の実施形態であるスクランブル処理機能を有する送信装置を図１に、図１の送信装置からのデータを受信してデスクランブル処理機能を有する受信装置を図３に示す。
【００２１】
図１に示す送信装置は、データをｍ個（ｍは正整数）の異なるスクランブルパターンでｍ回スクランブル処理し、ｍ回スクランブル処理したデータを送信する。図１において、１１は送信装置へデータを入力するデータ入力端子、２１−１、２１−２、・・・２１−ｍはｍ個のスクランブルパターンを発生するスクランブルパターン発生回路、３１−１、３１−２、・・・３１−ｍは排他的論理和回路、４１はクロック信号を供給するクロック出力回路、６１は通信媒体に送信信号を送出するために必要な信号を多重する多重化回路、７１は送信装置の出力端子である。通常の技術で実現される電源回路やグランドの接続は省略している。クロック出力回路４１からのクロック信号もスクランブルパターン発生回路２１−１、２１−２、・・・２１−ｍ以外には省略しているが、適宜必要な回路に供給される。
【００２２】
送信装置各部における信号を図２に示す。図２（１）はデータ入力端子１１へ入力されるデータ、図２（２）、図２（３）、図２（４）はそれぞれスクランブルパターン発生回路２１−１、２１−２、・・・２１−ｍの発生するスクランブルパターン、図２（５）、図２（６）、図２（７）はそれぞれ排他的論理和回路３１−１、３１−２、３１−ｍが出力するスクランブル処理したデータを表す。図２では、ｍ＝３として説明する。“ｘ”は排他的論理和処理を表す。
【００２３】
図１及び図２の符号を用いて、本実施形態の送信装置の動作を説明する。クロック出力回路４１から供給されたクロックによってスクランブルパターン発生回路２１−１、２１−２、・・・２１−ｍは、それぞれ異なるスクランブルパターン（図２（２）、図２（３）、図２（４））を発生する。データ入力端子１１からのデータ(図２（１）)は、排他的論理和回路３１−１によって、スクランブルパターン発生回路２１−１からのスクランブルパターン(図２（２）)でスクランブル処理される(図２（５）)。スクランブル処理されたデータは、排他的論理和回路３１−２によって、スクランブルパターン発生回路２１−２からのスクランブルパターン(図２（３）)でスクランブル処理される(図２（６）)。スクランブル処理されたデータは、さらに、排他的論理和回路３１−３によって、スクランブルパターン発生回路２１−ｍからのスクランブルパターン(図２（４）)でスクランブル処理される(図２（７）)。このように、送信するデータが、ｍ個の異なるスクランブルパターンでｍ回スクランブル処理される。この後、多重化回路６１で通信に必要なビットが付加されて、出力端子７１から出力される。通信に必要なビットとしては、フレームの開始時期を示すフレーム同期信号、各スクランブルパターンの開始タイミング、保守監視信号である。以上説明したように、図２（７）のｍ回スクランブル処理されたデータは、十分にランダム化されるため、“１”と“０”の出現確率が局所的にも均等となる。
【００２４】
図３の受信装置は、通信媒体を経由して送信装置からのスクランブル処理されたデータを受信した後、前記ｍ個のスクランブルパターンでｍ回デスクランブル処理し、再現したデータを出力する。図３において、７２は受信装置へデータを入力する入力端子、２２−１、２２−２、・・・２２−ｍは、図１に示すスクランブルパターン発生回路２１−ｍ、・・・２１−２、２１−１と同じｍ個のスクランブルパターンを発生するスクランブルパターン発生回路、３５−１、３５−２、・・・３５−ｍは排他的論理和回路、４２はクロック信号を供給するクロック出力回路、６２は通信媒体からの受信信号を受信するために必要な信号を多重分離する多重分離回路、１５は受信装置のデータ出力端子である。通常の技術で実現される電源回路やグランドの接続は省略している。クロック抽出回路も省略している。クロック抽出回路は、受信側で受信したデータからクロック信号を抽出する。クロック抽出回路の抽出したクロック信号をクロック出力回路４２が受信装置の各回路に供給する。クロック出力回路４２からのクロック信号も接続を省略しているが、スクランブルパターン発生回路２２−１、２２−２、・・・２２−ｍを含めて適宜必要な回路に供給される。
【００２５】
受信装置各部における信号は図２を用いて説明することができる。図３の受信装置は図１の送信装置と逆の動作をするため、図３の多重分離回路６２の出力信号は、図２（７）と同様である。スクランブルパターン発生回路２２−１、２２−２、・・・２２−ｍの発生するスクランブルパターンはそれぞれ図２（４）、図２（３）、図２（２）と同様である。排他的論理和回路３５−１、３５−２、・・・３５−ｍが出力するデスクランブル処理したデータはそれぞれ図２（６）、図２（５）、図２（１）と同様である。図２では、ｍ＝３として説明している。
【００２６】
図２及び図３の符号を用いて、本実施形態の受信装置の動作を説明する。クロック出力回路４２から供給されたクロックによってスクランブルパターン発生回路２２−１、２２−２、・・・２２−ｍは、それぞれ異なるスクランブルパターン（図２（４）、図２（３）、図２（２））を発生する。入力端子７２からのデータは多重分離回路６２によって通信に必要なビットが分離されて、排他的論理和回路３５−１に出力される（図２（７））。排他的論理和回路３５−１によって、スクランブルパターン発生回路２２−１からのスクランブルパターン(図２（４）)でデスクランブル処理される(図２（６）)。デスクランブル処理されたデータは、排他的論理和回路３５−２によって、スクランブルパターン発生回路２２−２からのスクランブルパターン(図２（３）)でデスクランブル処理される(図２（５）)。デスクランブル処理されたデータは、さらに、排他的論理和回路３５−ｍによって、スクランブルパターン発生回路２２−ｍからのスクランブルパターン(図２（２）)でデスクランブル処理される(図２（１）)。このように、受信したデータが、ｍ個の異なるスクランブルパターンでｍ回デスクランブル処理され、元のデータが得られる（図２（１））。
【００２７】
通信媒体としては、メタル線でも光ファイバでもよい。特に、光ファイバを使用すると高速データでも外来ノイズに強く長距離通信を可能にする。通信媒体として光ファイバを使用する場合は、送信装置に発光素子を含む光送信回路を、受信装置に受光素子を含む光受信回路を備えることになる。以下の実施形態でも同様である。
【００２８】
スクランブルパターンとしては、Ｍ系列、ゴールド系列、バーカー系列のように自己相関の低いデータ系列が望ましい。また、複数のスクランブルパターンを利用する場合は、それぞれ異なるパターンが望ましい。例えば、Ｍ系列の段数の異なるデータ系列であれば、繰り返し周期が異なるため、ランダム性が一層増大する。以下の実施形態でも同様である。
【００２９】
以上説明したように、送信装置においてｍ個の異なるスクランブルパターンでｍ回スクランブル処理したデータを送信すると、受信装置では受信したデータは“１”と“０”の出現確率が局所的にも均等となり、データ再生、クロック再生が容易となるため、信頼性の高い通信システムとすることができる。
【００３０】
（実施の形態２）
本願発明の実施形態であるスクランブル処理機能を有する送信装置を図４に、図４の送信装置からのデータを受信してデスクランブル処理機能を有する受信装置を図６に示す。
【００３１】
図４に示す送信装置は、データをｍ個（ｍは正整数）の異なるスクランブルパターンでｍ回スクランブル処理し、ｍ回スクランブル処理したデータとスクランブルパターンを合わせて送信する。図４において、図１と同じ符号は同一の意味を持つため、同一の符号については説明を省略する。但し、図４における多重化回路６１は、スクランブル処理したデータとスクランブルパターンを多重化する。
【００３２】
送信装置各部における信号を図５に示す。図５（１）はデータ入力端子１１へのデータ、図５（２）、図５（３）、図５（４）はそれぞれスクランブルパターン発生回路２１−１、２１−２、・・・２１−ｍの発生するスクランブルパターン、図５（５）、図５（６）、図５（７）はそれぞれ排他的論理和回路３１−１、３１−２、３１−ｍが出力するスクランブル処理したデータを表す。図５では、ｍ＝３として説明する。“ｘ”は排他的論理和処理を表す。
【００３３】
図４及び図５の符号を用いて、本実施形態の送信装置の動作を説明する。クロック出力回路４１から供給されたクロックによってクロック出力回路４１から供給されたクロックによってスクランブルパターン発生回路２１−１、２１−２、・・・２１−ｍは、それぞれ異なるスクランブルパターン（図５（２）、図５（３）、図５（４））を発生し、排他的論理和回路３１−１、３１−２、・・・３１−ｍがｍ回スクランブル処理（図５（５）、図５（６）、図５（７））する点は実施の形態の送信装置と同じである。この後、多重化回路６１で、スクランブル処理されたデータとともに、スクランブル処理に利用したスクランブルパターンを多重する（図５（８））。さらに、通信に必要なビットが付加されて、出力端子７１から出力される。通信に必要なビットとしては、フレームの開始時期を示すフレーム同期信号、保守監視信号である。
【００３４】
以上説明したように、図５（８）のｍ回スクランブル処理されたデータとスクランブルパターンの多重化された信号は、十分にランダム化されるため、“１”と“０”の出現確率が局所的にも均等となる。また、スクランブルパターンを同時に送信するため、スクランブルパターンの開始タイミングを送信する必要がない。
【００３５】
図６の受信装置は、通信媒体を経由して送信装置からのスクランブル処理されたデータを受信した後、前記ｍ個のスクランブルパターンでｍ回デスクランブル処理し、再現したデータを出力する。図６において、図３と同じ符号は同一の意味を持つため、同一の符号については説明を省略する。但し、図６における多重分離回路６２は、受信した信号からスクランブルパターンを多重分離する。
【００３６】
受信装置各部における信号は図５を用いて説明することができる。図６の受信装置は図４の送信装置と逆の動作をするため、図６の多重分離回路６２の出力信号は、図５（７）と同様である。多重分離回路６２の多重分離するスクランブルパターンは図５（４）、図５（３）、図５（２）と同様である。排他的論理和回路３５−１、３５−２、・・・３５−ｍが出力するデスクランブル処理したデータはそれぞれ図５（６）、図５（５）、図５（１）と同様である。図５では、ｍ＝３として説明している。
【００３７】
図２及び図３の符号を用いて、本実施形態の受信装置の動作を説明する。入力端子７２からのデータは多重分離回路６２によって通信に必要なビットが分離されて（図５（８））、ｍ回スクランブル処理されたデータが排他的論理和回路３５−１に出力される（図５（７））。多重分離回路６２は異なるスクランブルパターン（図５（４）、図５（３）、図５（２））を多重分離し、多重分離したスクランブルパターンを排他的論理和回路３５−１、３５−２、・・・３５−ｍに供給する。排他的論理和回路３５−１によって、スクランブルパターン発生回路２２−１からのスクランブルパターン(図５（４）)でデスクランブル処理される(図５（６）)。デスクランブル処理されたデータは、排他的論理和回路３５−２によって、スクランブルパターン発生回路２２−２からのスクランブルパターン(図５（３）)でデスクランブル処理される(図５（５）)。デスクランブル処理されたデータは、さらに、排他的論理和回路３５−ｍによって、スクランブルパターン発生回路２２−ｍからのスクランブルパターン(図５（２）)でデスクランブル処理される(図５（１）)。このように、受信したデータが、ｍ個の異なるスクランブルパターンでｍ回デスクランブル処理され、元のデータが得られる（図５（１））。このようにｍ回のデスクランブル処理によって元のデータが得られ、さらに、受信装置ではスクランブルパターン発生回路が不要である。
【００３８】
ここで、図４の多重化回路６１がフレーム同期信号を付加することなく、図６の多重分離回路６２が、並―直列変換されたｍ個のスクランブルパターンのうち少なくとも１個のスクランブルパターンをフレーム同期に利用してもよい。
【００３９】
また、フレーム同期に利用するスクランブルパターンを周期的な“１”又は“０”に固定したパターンとすれば、フレーム同期の確立が容易になる。周期的な“１”又は“０”に固定したパターンとしては、“１”と“０”の交番系列に１箇所だけバイオレーションを形成したパターン、１ビットを“１”又は“０”として他をその補符号としたパターン等が例示できる。
【００４０】
以上説明したように、送信装置においてｍ個の異なるスクランブルパターンでｍ回スクランブル処理したデータとスクランブルパターンの多重化された信号を送信すると、十分にランダム化されるため、受信装置では受信したデータは“１”と“０”の出現確率が局所的にも均等となり、データ再生、クロック再生が容易となるため、信頼性の高い通信システムとすることができる。また、送信側ではスクランブルパターンの開始タイミングを送信する必要がなく、受信側ではスクランブルパターン発生回路が不要となる。
【００４１】
（実施の形態３）
本願発明の実施形態であるスクランブル処理機能を有する送信装置を図７に、図７の送信装置からのデータを受信してデスクランブル処理機能を有する受信装置を図９に示す。
【００４２】
図７に示す送信装置は、同じビットレートのｎ個（ｎは正整数）のデータを異なるビット数だけシフトしたスクランブルパターンでそれぞれスクランブルするスクランブル処理をｍ個（ｍは正整数）の異なるスクランブルパターンでｍ回繰り返し、ｍ回スクランブル処理したデータを並−直列変換してシリアルデータを送信する。
【００４３】
図７において、１１、１２、１３は送信装置へデータを入力するデータ入力端子、２１−１、２１−２は異なるスクランブルパターンを発生するスクランブルパターン発生回路、３１−１、３２−１、３３−１、３１−２、３２−２、３３−２は排他的論理和回路、４１はクロック信号を供給するクロック出力回路、５１−１、５１−２はシフトレジスタ回路、６１は通信媒体に送信信号を送出するために必要な信号を多重する多重化回路、７１は送信装置の出力端子である。通常の技術で実現される電源回路やグランドの接続は省略している。クロック出力回路４１からのクロック信号もスクランブルパターン発生回路２１−１、２１−２以外には省略しているが、適宜必要な回路に供給される。
【００４４】
送信装置各部における信号を図８に示す。図８（１）、図８（２）、図８（３）はそれぞれデータ入力端子１１、１２、１３へ入力されるデータ、図８（４）、図８（５）はそれぞれスクランブルパターン発生回路２１−１、２１−２の発生するスクランブルパターン、図８（６）、図８（７）、図８（８）はそれぞれ排他的論理和回路３１−１、３２−１、３３−１が出力するスクランブル処理したデータ、図８（９）、図８（１０）、図８（１１）はそれぞれ排他的論理和回路３１−２、３２−２、３３−２が出力するスクランブル処理したデータを表す。図８では、ｍ＝２、ｎ＝３として説明する。“ｘ”は排他的論理和処理を表す。
【００４５】
図７及び図８の符号を用いて、本実施形態の送信装置の動作を説明する。クロック出力回路４１から供給されたクロックによってスクランブルパターン発生回路２１−１、２１−２は、それぞれ異なるスクランブルパターン（図８（４）、図８（５））を発生する。異なるスクランブルパターンはそれぞれシフトレジスタ回路５１−１、５１−２に出力され、異なるビット数だけシフトされた後、排他的論理和回路３１−１、３２−１、３３−１、３１−２、３２−２、３３−２に供給される。図８では、元のスクランブルパターン（図８（４）、図８（５））はシフトレジスタ回路５１−１、５１−２によって、それぞれ１ビット、２ビット、３ビットシフトされている。
【００４６】
データ入力端子１１からのデータ(図８（１）)は、排他的論理和回路３１−１によって、シフトレジスタ回路５１−１からのスクランブルパターン(図８（４）を１ビットシフトしたパターン)でスクランブル処理される(図８（６）)。スクランブル処理されたデータは、排他的論理和回路３１−２によって、シフトレジスタ回路５１−２からのスクランブルパターン(図８（５）を１ビットシフトしたパターン)でスクランブル処理される(図８（９）)。
【００４７】
同様に、データ入力端子１２からのデータ(図８（２）)は、排他的論理和回路３２−１によって、シフトレジスタ回路５１−１からのスクランブルパターン(図８（４）を２ビットシフトしたパターン)でスクランブル処理される(図８（７）)。スクランブル処理されたデータは、排他的論理和回路３２−２によって、シフトレジスタ回路５１−２からのスクランブルパターン(図８（５）を２ビットシフトしたパターン)でスクランブル処理される(図８（１０）)。
【００４８】
同様に、データ入力端子１３からのデータ(図８（３）)は、排他的論理和回路３３−１によって、シフトレジスタ回路５１−１からのスクランブルパターン(図８（４）を３ビットシフトしたパターン)でスクランブル処理される(図８（８）)。スクランブル処理されたデータは、排他的論理和回路３２−２によって、シフトレジスタ回路５１−２からのスクランブルパターン(図８（５）を３ビットシフトしたパターン)でスクランブル処理される(図８（１１）)。
【００４９】
このように、同じビットレートのｎ個のデータが、異なるビット数だけシフトしたｍ個のスクランブルパターンでそれぞれｍ回スクランブルされる。この後、多重化回路６１で並―直列変換され（図８（１２））、通信に必要なビットが付加されて出力端子７１から出力される。通信に必要なビットとしては、フレームの開始時期を示すフレーム同期信号、各スクランブルパターンの開始タイミング、保守監視信号である。
【００５０】
以上説明したように、図８（１２）に示すｍ回スクランブル処理され、並―直列変換されたデータは、十分にランダム化されるため、“１”と“０”の出現確率が局所的にも均等となる。このようなスクランブル処理が並列入力のパラレルデータに対して行われるため、低速度で動作する回路で十分である。また、１個のスクランブルパターン発生回路からのスクランブルパターンで各並列入力のパラレルデータに対してスクランブル処理するため、並列入力のデータごとに異なるスクランブルパターン発生回路を備える必要がない。さらに、スクランブルパターン発生回路からのスクランブルパターンを異なるビット数だけシフトして各並列入力のパラレルデータに対してスクランブル処理するため、スクランブル処理したデータを並−直列変換してシリアルデータとしても、シリアルデータの隣接するデータの間で相関が小さい。
【００５１】
図９の受信装置は、通信媒体を経由して送信装置からの並−直列変換されたシリアルデータを受信した後、受信したシリアルデータを直−並列変換し、直−並列変換したｎ個のデータを送信装置でのシフトしたビット数と同じビット数だけシフトしたスクランブルパターンでそれぞれデスクランブルするデスクランブル処理をｍ個の異なるスクランブルパターンでｍ回繰り返し、ｍ回デスクランブル処理したｎ個のデータを出力する。図９において、７２は受信装置へデータを入力する入力端子、２２−１、２２−２は、それぞれ図７に示すスクランブルパターン発生回路２１−２、２１−１と同じスクランブルパターンを発生するスクランブルパターン発生回路、３５−１、３６−１、・・・３７−１、３５−２、３６−２、・・・３７−２は排他的論理和回路、４２はクロック信号を供給するクロック出力回路、６２は通信媒体からの受信信号を受信するために必要な信号を多重分離しシリアルデータを直−並列変換する多重分離回路、５２−１、５２−２はシフトレジスタ回路、１５、１６、１７は受信装置のデータ出力端子である。通常の技術で実現される電源回路やグランドの接続は省略している。クロック出力回路４２からのクロック信号も接続を省略しているが、スクランブルパターン発生回路２２−１、２２−２を含めて適宜必要な回路に供給される。
【００５２】
受信装置各部における信号は図８を用いて説明することができる。図９の受信装置は図７の送信装置と逆の動作をするため、図９の多重分離回路６２の排他的論理和回路３５−１、３６−１、・・・３７−１への出力信号は、図８（９）、図８（１０）、図８（１１）と同様である。スクランブルパターン発生回路２２−１、２２−２の発生するスクランブルパターンはそれぞれ図８（５）、図８（４）と同様である。排他的論理和回路３５−１、３６−１、・・・３７−１が出力するデスクランブル処理したデータはそれぞれ図８（６）、図８（７）、図８（７）と同様である。排他的論理和回路３５−２、３６−２、・・・３７−２が出力するデスクランブル処理したデータはそれぞれ図８（１）、図８（２）、図８（３）と同様である。図８では、ｍ＝２、ｎ＝３として説明している。
【００５３】
図８及び図９の符号を用いて、本実施形態の受信装置の動作を説明する。クロック出力回路４２から供給されたクロックによってスクランブルパターン発生回路２２−１、２２−２は、それぞれ図７のスクランブルパターン発生回路２１−２、２１−１と同じスクランブルパターン（図８（５）、図８（４））を発生する。２つのスクランブルパターンはそれぞれシフトレジスタ回路５２−１、５２−２に出力され、異なるビット数だけシフトされた後、排他的論理和回路３５−１、３６−１、３７−１、３５−２、３６−２、３７−２に供給される。図８では、元のスクランブルパターン（図８（５）、図８（４））からシフトレジスタ回路５２−１、５２−２によって、それぞれ１ビット、２ビット、３ビットシフトされている。
【００５４】
入力端子７２からのデータは多重分離回路６２によって通信に必要なビットが分離されて、排他的論理和回路３５−１、３６−１、・・・３７−１に出力される（図８（９）、図８（１０）、図８（１１））。排他的論理和回路３５−１、３６−１、・・・３７−１によって、シフトレジスタ回路５２−１からのスクランブルパターン(図８（５）のスクランブルパターンをそれぞれ１、２、３ビットシフトしたパターン)でデスクランブル処理される(図８（６）、図８（７）、図８（８）)。デスクランブル処理されたデータは、排他的論理和回路３５−２、３６−２，３７−２によって、シフトレジスタ回路５２−２からのスクランブルパターン(図８（４）のスクランブルパターンをそれぞれ１、２、３ビットシフトしたパターン）でデスクランブル処理される(図８（１）、図８（２）、図８（３）)。このように、受信したシリアルデータが直−並列変換され、直−並列変換されたｎ個のデータが送信装置でのシフトしたビット数と同じビット数だけシフトされたスクランブルパターンでそれぞれデスクランブルされ、ｍ個の異なるスクランブルパターンでｍ回繰り返すと、元のパラレルデータが得られる(図８（１）、図８（２）、図８（３）)。
【００５５】
以上説明したように、送信装置において同じビットレートのｎ個のデータを異なるビット数だけシフトしたスクランブルパターンでそれぞれスクランブルするスクランブル処理をｍ個の異なるスクランブルパターンでｍ回繰り返し、ｍ回スクランブル処理したデータを並−直列変換してシリアルデータを送信すると、受信装置では受信したデータは“１”と“０”の出現確率が局所的にも均等となり、データ再生、クロック再生が容易となるため、信頼性の高い通信システムとすることができる。また、パラレルデータをスクランブル処理、デスクランブル処理するため低速回路を適用することができる。さらに、スクランブルパターン発生回路からのスクランブルパターンを異なるビット数だけシフトして各パラレルデータに対してスクランブル処理するため、スクランブル処理したデータを並−直列変換してシリアルデータとしても、シリアルデータの隣接するデータの間で相関が小さい。
【００５６】
（実施の形態４）
本願発明の実施形態であるスクランブル処理機能を有する送信装置を図１０に、図１０の送信装置からのデータを受信してデスクランブル処理機能を有する受信装置を図１２に示す。
【００５７】
図１０に示す送信装置は、同じビットレートのｎ個のデータを異なるビット数だけシフトしたスクランブルパターンでそれぞれスクランブルするｍ回スクランブル処理をｍ個（ｍは正整数）の異なるスクランブルパターンでｍ回繰り返し、スクランブル処理したデータとスクランブルパターンとを並−直列変換してシリアルデータを送信する。
【００５８】
図１０において、図７と同じ符号は同一の意味を持つため、同一の符号については説明を省略する。但し、図１０における多重化回路６１は、スクランブル処理したデータとスクランブルパターンを多重化する。
【００５９】
送信装置各部における信号を図１１に示す。図１１（１）、図１１（２）、図１１（３）はそれぞれデータ入力端子１１、１２、１３へ入力されるデータ、図１１（４）、図１１（５）はそれぞれスクランブルパターン発生回路２１−１、２１−２の発生するスクランブルパターン、図１１（６）、図１１（７）、図１１（８）はそれぞれ排他的論理和回路３１−１、３２−１、３３−１が出力するスクランブル処理したデータ、図１１（９）、図１１（１０）、図１１（１１）はそれぞれ排他的論理和回路３１−２、３２−２、３３−２が出力するスクランブル処理したデータを表す。図１１では、ｍ＝２、ｎ＝３として説明する。“ｘ”は排他的論理和処理を表す。
【００６０】
図１０及び図１１の符号を用いて、本実施形態の送信装置の動作を説明する。クロック出力回路４１から供給されたクロックによってスクランブルパターン発生回路２１−１、２１−２は、それぞれ異なるスクランブルパターン（図１１（４）、図１１（５））を発生する。異なるスクランブルパターンはそれぞれシフトレジスタ回路５１−１、５１−２に出力され、異なるビット数だけシフトされた後、排他的論理和回路３１−１、３２−１、３３−１、３１−２、３２−２、３３−２に供給される。図１１では、元のスクランブルパターン（図１１（４）、図１１（５））はシフトレジスタ回路５１−１、５１−２によって、それぞれ１ビット、２ビット、３ビットシフトされている。
【００６１】
データ入力端子１１からのデータ(図１１（１）)は、排他的論理和回路３１−１によって、シフトレジスタ回路５１−１からのスクランブルパターン(図１１（４）を１ビットシフトしたパターン)でスクランブル処理される(図１１（６）)。スクランブル処理されたデータは、排他的論理和回路３１−２によって、シフトレジスタ回路５１−２からのスクランブルパターン(図１１（５）を１ビットシフトしたパターン)でスクランブル処理される(図１１（９）)。
【００６２】
同様に、データ入力端子１２からのデータ(図１１（２）)は、排他的論理和回路３２−１によって、シフトレジスタ回路５１−１からのスクランブルパターン(図１１（４）を２ビットシフトしたパターン)でスクランブル処理される(図１１（７）)。スクランブル処理されたデータは、排他的論理和回路３２−２によって、シフトレジスタ回路５１−２からのスクランブルパターン(図１１（５）を２ビットシフトしたパターン)でスクランブル処理される(図１１（１０）)。
【００６３】
同様に、データ入力端子１３からのデータ(図１１（３）)は、排他的論理和回路３３−１によって、シフトレジスタ回路５１−１からのスクランブルパターン(図１１（４）を３ビットシフトしたパターン)でスクランブル処理される(図１１（８）)。スクランブル処理されたデータは、排他的論理和回路３２−２によって、シフトレジスタ回路５１−２からのスクランブルパターン(図１１（５）を３ビットシフトしたパターン)でスクランブル処理される(図１１（１１）)。
【００６４】
このように、同じビットレートのｎ個のデータが、異なるビット数だけシフトしたｍ個のスクランブルパターンでそれぞれｍ回スクランブルされる。この後、多重化回路６１で、スクランブル処理されたデータとともに、スクランブル処理に利用したスクランブルパターンを並―直列変換する（図１１（１２））。さらに、通信に必要なビットが付加されて出力端子７１から出力される。通信に必要なビットとしては、フレームの開始時期を示すフレーム同期信号、保守監視信号である。
【００６５】
以上説明したように、図１１（１２）に示すｍ回スクランブル処理され、並―直列変換されたデータは、十分にランダム化されるため、“１”と“０”の出現確率が局所的にも均等となる。このようなスクランブル処理が並列入力のパラレルデータに対して行われるため、低速度で動作する回路で十分である。また、スクランブルパターンを同時に送信するため、スクランブルパターンの開始タイミングを送信する必要がない。また、１個のスクランブルパターン発生回路からのスクランブルパターンで各並列入力のパラレルデータに対してスクランブル処理するため、並列入力のデータごとに異なるスクランブルパターン発生回路を備える必要がない。さらに、スクランブルパターン発生回路からのスクランブルパターンを異なるビット数だけシフトして各並列入力のパラレルデータに対してスクランブル処理するため、スクランブル処理したデータを並−直列変換してシリアルデータとしても、シリアルデータの隣接するデータの間で相関が小さい。
【００６６】
図１２の受信装置は、通信媒体を経由して送信装置からの並−直列変換されたシリアルデータを受信した後、受信したシリアルデータを直−並列変換し、直−並列変換したｎ個のデータを送信装置でのシフトしたビット数と同じビット数だけシフトしたスクランブルパターンでそれぞれデスクランブルするデスクランブル処理をｍ個の異なるスクランブルパターンでｍ回繰り返し、デスクランブル処理したｎ個のデータを出力する。図１２において、図９と同じ符号は同一の意味を持つため、同一の符号については説明を省略する。但し、図１２における多重分離回路６２は、受信した信号からスクランブルパターンを多重分離する。
【００６７】
受信装置各部における信号は図１１を用いて説明することができる。図１２の受信装置は図１０の送信装置と逆の動作をするため、図１２の多重分離回路６２の排他的論理和回路３５−１、３６−１、・・・３７−１への出力信号は、図１１（９）、図１１（１０）、図１１（１１）と同様である。スクランブルパターン発生回路２２−１、２２−２の発生するスクランブルパターンはそれぞれ図１１（５）、図１１（４）と同様である。排他的論理和回路３５−１、３６−１、・・・３７−１が出力するデスクランブル処理したデータはそれぞれ図１１（６）、図１１（７）、図１１（７）と同様である。排他的論理和回路３５−２、３６−２、・・・３７−２が出力するデスクランブル処理したデータはそれぞれ図１１（１）、図１１（２）、図１１（３）と同様である。図１１では、ｍ＝２、ｎ＝３として説明している。
【００６８】
図１１及び図１２の符号を用いて、本実施形態の受信装置の動作を説明する。入力端子７２からのデータは多重分離回路６２によって、２つのスクランブルパターンが分離される。２つのスクランブルパターンはそれぞれシフトレジスタ回路５２−１、５２−２に出力され、異なるビット数だけシフトされた後、排他的論理和回路３５−１、３６−１、３７−１、３５−２、３６−２、３７−２に供給される。図１１では、元のスクランブルパターン（図１１（５）、図１１（４））からシフトレジスタ回路５２−１、５２−２によって、それぞれ１ビット、２ビット、３ビットシフトされている。
【００６９】
入力端子７２からのデータは多重分離回路６２によって通信に必要なビットが分離されて、ｍ回スクランブル処理されたデータが直―並列変換され、排他的論理和回路３５−１、３６−１、・・・３７−１に出力される（図１１（９）、図１１（１０）、図１１（１１））。排他的論理和回路３５−１、３６−１、・・・３７−１によって、シフトレジスタ回路５２−１からのスクランブルパターン(図１１（５）のスクランブルパターンをそれぞれ１、２、３ビットシフトしたパターン)でデスクランブル処理される(図１１（６）、図１１（７）、図１１（８）)。デスクランブル処理されたデータは、排他的論理和回路３５−２、３６−２、３７−２によって、シフトレジスタ回路５２−２からのスクランブルパターン(図１１（４）のスクランブルパターンをそれぞれ１、２、３ビットシフトしたパターン）でデスクランブル処理される(図１１（１）、図１１（２）、図１１（３）)。このように、受信したシリアルデータが直−並列変換され、直−並列変換されたｎ個のデータが送信装置でのシフトしたビット数と同じビット数だけシフトされたスクランブルパターンでそれぞれデスクランブルされ、ｍ個の異なるスクランブルパターンでｍ回繰り返すと、元のパラレルデータが得られる(図１１（１）、図１１（２）、図１１（３）)。
【００７０】
ここで、図１０の多重化回路６１がフレーム同期信号を付加することなく、図１２の多重分離回路６２が、並―直列変換されたｍ個のスクランブルパターンのうち少なくとも１個のスクランブルパターンをフレーム同期に利用してもよい。
【００７１】
また、フレーム同期に利用するスクランブルパターンを周期的な“１”又は“０”に固定したパターンとすれば、フレーム同期の確立が容易になる。周期的な“１”又は“０”に固定したパターンとしては、“１”と“０”の交番系列に１箇所だけバイオレーションを形成したパターン、１ビットを“１”又は“０”として他をその補符号としたパターン等が例示できる。
【００７２】
以上説明したように、送信装置において同じビットレートのｎ個のデータを異なるビット数だけシフトしたスクランブルパターンでそれぞれスクランブルするスクランブル処理をｍ個の異なるスクランブルパターンでｍ回繰り返し、ｍ回スクランブル処理したデータを並−直列変換してシリアルデータを送信すると、受信装置では受信したデータは“１”と“０”の出現確率が局所的にも均等となり、データ再生、クロック再生が容易となるため、信頼性の高い通信システムとすることができる。また、パラレルデータをスクランブル処理、デスクランブル処理するため低速回路を適用することができる。また、送信側ではスクランブルパターンの開始タイミングを送信する必要がなく、受信側ではスクランブルパターン発生回路が不要となる。さらに、スクランブルパターン発生回路からのスクランブルパターンを異なるビット数だけシフトして各パラレルデータに対してスクランブル処理するため、スクランブル処理したデータを並−直列変換してシリアルデータとしても、シリアルデータの隣接するデータの間で相関が小さい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の通信システムはメタリック線で通信する送信装置及び受信装置のみならず、光ファイバを用いて通信する送信装置及び受信装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本願発明の実施形態に係る送信装置の構成を説明する図である。
【図２】本願発明の実施形態に係る送信装置及び受信装置における信号を説明する図である。
【図３】本願発明の実施形態に係る受信装置の構成を説明する図である。
【図４】本願発明の実施形態に係る送信装置の構成を説明する図である。
【図５】本願発明の実施形態に係る送信装置及び受信装置における信号を説明する図である。
【図６】本願発明の実施形態に係る受信装置の構成を説明する図である。
【図７】本願発明の実施形態に係る送信装置の構成を説明する図である。
【図８】本願発明の実施形態に係る送信装置及び受信装置における信号を説明する図である。
【図９】本願発明の実施形態に係る受信装置の構成を説明する図である。
【図１０】本願発明の実施形態に係る送信装置の構成を説明する図である。
【図１１】本願発明の実施形態に係る送信装置及び受信装置における信号を説明する図である。
【図１２】本願発明の実施形態に係る受信装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００７５】
１１〜１３：データ入力端子
１５〜１７：データ出力端子
２１：スクランブルパターン発生回路
２２：スクランブルパターン発生回路
３１〜３３：排他的論理和回路
３５〜３７：排他的論理和回路
４１：クロック出力回路
４２：クロック出力回路
５１：シフトレジスタ回路
５２：シフトレジスタ回路
６１：多重化回路
６２：多重分離回路
７１：出力端子
７２：入力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006324921.tif 000011
【図１０】
2006324921.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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