(57)【要約】【課題】直流平衡がとれ、誤り訂正を行っても高速通信が可能な送信装置及び受信装置を提供する。【解決手段】  ディジタルな送信信号Ｓｓに対し第１乃至第４の信号加工手段１１Ａ〜１１Ｄ、複数種類の、識別番号付加部１６、反転部１７及び特定符号挿入部１８によって、（０）無変換、（１）電圧反転、（２）特定符号挿入、（３）他の信号挿入による電圧反転、の４種の信号加工を施して複数の加工データを生成し、これら加工データに誤り訂正部１２Ａ〜１２Ｄにより誤り訂正符号を付加してなる複数の処理データから１つの処理データを選択部１３で選択して送信データを生成し、通信路３を介して受信装置２Ａへ送信する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信すべきデータに複数種類の加工を施して複数の加工データを生成する加工手段と、
前記複数の加工データのそれぞれに誤り訂正符号を付加する処理を行う処理手段と、
前記処理手段によって処理された複数の処理データから１つの処理データを送信データとして選択し、前記送信データを、前記加工手段による前記加工の種類を示す情報を付加せずに送信する選択手段とを備えたことを特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記選択手段は、前記処理データのＤＣバランスを監視するＤＣバランス監視部を備え、前記ＤＣバランス監視部の監視結果に基づいてＤＣバランスの良好な前記１つの処理データを選択することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記選択手段は、スルーレートを設定するスルーレート設定部を備え、前記スルーレート設定部の設定内容に基づいて前記スルーレートが良好な前記１つの処理データを選択することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項４】
前記選択手段は、前前記処理データのＤＣバランスを監視するＤＣバランス監視部と、スルーレートを設定するスルーレート設定部とを備え、前記ＤＣバランス監視部の監視結果に基づいてＤＣバランスが良好であり、かつ、前記スルーレート設定部の設定内容に基づいて前記スルーレートが良好な前記１つの処理データを選択することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項５】
誤り訂正符号が付加されたデータに複数種類の逆変換を施して複数の逆変換データを生成する逆変換手段と、
前記複数の逆変換データについて誤り訂正の処理を行う処理手段と、
前記処理手段によって処理された複数の処理データから１つの処理データを受信データとして選択する選択手段とを備えた受信装置。
【請求項６】
前記選択手段は、前記複数の処理データのうち誤り訂正符号に基づいて最も誤り率が少ない前記１つの処理データを前記受信データとして選択することを特徴とする請求項５に記載の受信装置。
【請求項７】
前記選択手段は、前記処理データのＤＣバランスを監視するＤＣバランス監視部を備え、最も誤り率が少なく、かつ、前記ＤＣバランス監視部の監視結果に基づいてＤＣバランスの良好な前記１つの処理データを選択することを特徴とする請求項６に記載の受信装置。
【請求項８】
前記選択手段は、スルーレートを設定するスルーレート設定部を備え、最も誤り率が少なく、かつ、前記スルーレート設定部の設定内容に基づいて前記スルーレートが良好な前記１つの処理データを選択することを特徴とする請求項６に記載の受信装置。
【請求項９】
前記選択手段は、前記処理データのＤＣバランスを監視するＤＣバランス監視部と、スルーレートを設定するスルーレート設定部とを備え、最も誤り率が少なく、前記ＤＣバランス監視部の監視結果に基づいてＤＣバランスが良好であり、かつ、前記スルーレート設定部の設定内容に基づいて前記スルーレートが良好な前記１つの処理データを選択することを特徴とする請求項６に記載の受信装置。
【請求項１０】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の送信装置と、
前記送信装置と通信路を介して接続された、請求項５乃至９のいずれか１項に記載の受信装置とを備えたことを特徴とする通信システム。
【請求項１１】
送信すべきデータに複数種類の加工を施して複数の加工データを生成し、
前記複数の加工データのそれぞれに誤り訂正符号を付加する処理を行い、
前記複数の加工データについて処理された複数の処理データから１つの処理データを送信データとして選択し、
前記送信データを、前記加工の種類を示す情報を付加せずに送信し、
受信した前記受信データに複数種類の逆変換を施し、
前記複数の逆変換データについて誤り訂正の処理を行い、
前記複数の逆変換データについて処理された複数の処理データから１つの処理データを受信データとして選択することを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、符号化したディジタル信号を直流平衡により通信路に伝送する送信装置、及び符号化された上記ディジタル信号を復調する受信装置、並びにこれらの受信装置及び受信装置を用いた通信システム、および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル信号を伝送する際の従来の符号化方法として、例えば、データに対してエラー訂正符号を付加した場合に発生する直流平衡を改善するために、エラー訂正符号の追加の前に「０１０１」という符号を付加することによって、仮に、実データ部分が全て０や全て１となっても、送信データが直流平衡をそれほど乱さないようにする技術が知られている（特許文献１参照。）。
【０００３】
また、デジタル信号を伝送する際の従来の符号化方法として、例えば、同じデータを送信する場合でも、場合によってビット反転をするかどうかを動的に判断して適宜ビット反転を行うような処理を行い、データがビット反転されているかどうかの情報を付加した上で、エラー訂正符号を追加して送信し、受信側では、エラー訂正で元データを復元した後、反転ビット１をチェックし、ビットが反転されていれば、データを反転して元データを復元し、ビットが反転されていなければ単に１ビットを削除するだけで出力する技術が知られている（特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開昭６１−１０００５９号公報
【特許文献２】特開平１１−６８８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の特許文献１の発明によると、エラー訂正符号の演算時に付加する「０１０１」といったビット列は送信されないため、送信データはそれほど増加しないが、直流平衡を改善するための単位がエラー訂正符号を付加する最小単位となっているため、同一データが続いた場合には、直流平衡を改善することができない。
【０００５】
また、特許文献２の発明によると、データビットを反転するかどうかの判断を動的に行えるため、データを送信しつつ、直流平衡が改善する方向に適宜ビットを反転するかどうかを選択できる点で優れているが、ビット反転を行ったかどうかのビットを追加することにより、データ量が増える。
【０００６】
また、上記いずれの方法も、非２元符号化に対しては考慮されていないため、多値での通信における直流平衡には適用しにくく、更に、直流平衡よりも平均スルーレートを下げる方が課題となる場合等には、適用が困難になる。
【０００７】
従って、本発明の目的は、誤り訂正が可能で、直流平衡やスルーレート等の通信路の特性に適した高速通信を行うことが可能な送信装置、受信装置、通信システム、及び通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、以下の送信装置、受信装置、通信システム、及び通信方法を提供する。
【０００９】
［１］送信すべきデータに複数種類の加工を施して複数の加工データを生成する加工手段と、前記複数の加工データのそれぞれに誤り訂正符号を付加する処理を行う処理手段と、
前記処理手段によって処理された複数の処理データから１つの処理データを送信データとして選択し、前記送信データを、前記加工手段による前記加工の種類を示す情報を付加せずに送信する選択手段とを備えたことを特徴とする送信装置。
【００１０】
上記構成の送信装置によれば、送信すべき信号に対して複数種類の信号加工が施された複数の処理データに対して１つの処理データを選択する選択手段を備えているので、直流平衡やスルーレート等の通信路の特性に応じて最適な１つの処理データを選択することができる。また、送信データを、加工手段による加工の種類を示す情報を付加せずに送信することにより、送信データ量の増加を抑えることができ、高速通信が可能となる。
【００１１】
［２］前記選択手段は、前記処理データのＤＣバランスを監視するＤＣバランス監視部を備え、前記ＤＣバランス監視部の監視結果に基づいてＤＣバランスの良好な前記１つの処理データを選択することを特徴とする前記[１]に記載の送信装置。これにより、伝送効率が向上する。
【００１２】
［３］前記選択手段は、スルーレートを設定するスルーレート設定部を備え、前記スルーレート設定部の設定内容に基づいて前記スルーレートが良好な前記１つの処理データを選択することを特徴とする前記[１]に記載の送信装置。これにより、誤り率の少ない伝送が可能となる。
【００１３】
［４］前記選択手段は、前記処理データのＤＣバランスを監視するＤＣバランス監視部と、スルーレートを設定するスルーレート設定部とを備え、前記ＤＣバランス監視部の監視結果に基づいてＤＣバランスが良好であり、かつ、前記スルーレート設定部の設定内容に基づいて前記スルーレートが良好な前記１つの処理データを選択することを特徴とする前記[１]に記載の送信装置。この構成により、伝送効率が向上するとともに、誤り率の少ない伝送が可能となる。
【００１４】
［５］誤り訂正符号が付加されたデータに複数種類の逆変換を施して複数の逆変換データを生成する逆変換手段と、前記複数の逆変換データについて誤り訂正の処理を行う処理手段と、前記処理手段によって処理された複数の処理データから１つの処理データを受信データとして選択する選択手段とを備えた受信装置。
【００１５】
上記構成の受信装置によれば、送信側で行ったであろう複数の信号加工を逆変換手段により再現し、その中から最も誤り率が少なくなる等の条件を満たす逆変換データの１つを選択手段で選択することにより、誤り率の少ない通信、すなわち、高速通信が可能になる。
【００１６】
［６］前記選択手段は、前記複数の処理データのうち誤り訂正符号に基づいて最も誤り率が少ない前記１つの処理データを前記受信データとして選択することを特徴とする前記[５]に記載の受信装置。これにより、送信データの復元が可能となる。
【００１７】
［７］前記選択手段は、前記処理データのＤＣバランスを監視するＤＣバランス監視部を備え、最も誤り率が少なく、かつ、前記ＤＣバランス監視部の監視結果に基づいてＤＣバランスの良好な前記１つの処理データを選択することを特徴とする前記[６]に記載の受信装置。これにより、伝送効率が向上する。
【００１８】
［８］前記選択手段は、スルーレートを設定するスルーレート設定部を備え、最も誤り率が少なく、かつ、前記スルーレート設定部の設定内容に基づいて前記スルーレートが良好な前記１つの処理データを選択することを特徴とする前記[６]に記載の受信装置。これにより、誤り率の少ない伝送が可能となる。
【００１９】
［９］前記選択手段は、前前記処理データのＤＣバランスを監視するＤＣバランス監視部と、スルーレートを設定するスルーレート設定部とを備え、最も誤り率が少なく、前記ＤＣバランス監視部の監視結果に基づいてＤＣバランスが良好であり、かつ、前記スルーレート設定部の設定内容に基づいて前記スルーレートが良好な前記１つの処理データを選択することを特徴とする前記[６]に記載の受信装置。この構成により、伝送効率が向上するとともに、誤り率の少ない伝送が可能となる。
【００２０】
［１０］前記[１]乃至［４］のいずれか１つに記載の送信装置と、前記送信装置と通信路を介して接続された、前記[５]乃至［９］のいずれか１つに記載の受信装置とを備えたことを特徴とする通信システム。
【００２１】
［１１］送信すべきデータに複数種類の加工を施して複数の加工データを生成し、前記複数の加工データのそれぞれに誤り訂正符号を付加する処理を行い、前記複数の加工データについて処理された複数の処理データから１つの処理データを送信データとして選択し、前記送信データを、前記加工の種類を示す情報を付加せずに送信し、受信した前記受信データに複数種類の逆変換を施し、前記複数の逆変換データについて誤り訂正の処理を行い、
前記複数の逆変換データについて処理された複数の処理データから１つの処理データを受信データとして選択することを特徴とする通信方法。
【００２２】
上記構成の通信システム及び通信方法によれば、送信側で、送信すべき信号に対して複数種類の信号加工が施された複数の処理データに対し、直流平衡や通信路の特性等に応じて最適な１つの処理データを選択して送信し、受信側で送信側で行った複数の信号加工に対応した複数の逆変換を行い、その中から最も誤り率が少なくなる等の条件を満たす逆変換データの１つを選択することにより、誤り率の少ない高速通信が可能になる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、誤り訂正が可能で、直流平衡やスルーレート等の通信路の特性に適した高速通信を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
［第１の実施の形態］
（通信システムの構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る通信システム及び送信装置の構成を示す。なお、送信装置の構成は、後述する図８に示す。この通信システム１０は、多値のデータ列を送信装置１Ａから通信路３を介して受信装置２Ａに送信するものである。
【００２５】
（送信装置の構成）
この送信装置１Ａは、図１に示すように、受信装置２Ａへ送信すべき送信信号Ｓｓに対して４種類の信号加工を施す第１乃至第４の信号加工手段１１Ａ〜１１Ｄと、第１乃至第４の信号加工手段１１Ａ〜１１Ｄの出力信号に誤り訂正符号（ＥＣＣ：Error Correction Coding）を付加する処理手段としての第１乃至第４の誤り訂正部１２Ａ〜１２Ｄと、第１乃至第４の誤り訂正部１２Ａ〜１２Ｄによる処理結果のいずれか１つを選択する選択部１３と、選択部１３に接続され、スルーレートを設定するスルーレート設定部１５と、選択部１３によって選択された処理結果を多値化して伝送信号Ｓｔとして通信路３に出力する多値変換部１９とを備えて構成されている。なお、スルーレートとは、単位時間に遷移できる電圧をいう。
【００２６】
（信号加工手段）
第１の信号加工手段１１Ａは、自己がどのような信号加工を施したかを示す識別番号を出力データの先頭に付加する識別番号付加部１６を備える。第２の信号加工手段１１Ｂは、識別番号付加部１６と、データを反転させる反転部１７とを備える。第３の信号加工手段１１Ｃは、識別番号付加部１６と、データに直流平衡を図るための特定符号を挿入する特定符号挿入部１８とを備える。第４の信号加工手段１１Ｄは、識別番号付加部１６と、反転部１７と、特定符号挿入部１８とを備える。
【００２７】
（誤り訂正部）
第１乃至第４の誤り訂正部１２Ａ〜１２Ｄは、例えば、ホーズチョードリホッケンゲム（ＢＣＨ：Bose-Chaudhuri hocquenghem Code）符号、ハミング符号やリードソロモン符号等、公知の技術を用いて訂正符号を生成する。
【００２８】
（選択部）
選択部１３は、送信信号を積分するＤＣバランス監視部としての積分器１４を備え、第１乃至第４の誤り訂正部１２Ａ〜１２Ｄによる処理結果のうち、積分器１４による積分値、及びスルーレート設定部１５の設定内容に基づいて１つの処理結果を選択する。
【００２９】
（積分器）
図２は、積分器の処理を示す。伝送信号Ｓｔが図２の上段のように与えられた場合、通信路３上の周波数フィルタによって、低周波数成分が制限される場合がある。この場合、通過できなかった低周波数成分が蓄積され、或る一定値を超えると、伝送信号が歪み或いは欠落する場合がある。図２の例では、通信が時間ｔ０から開始され、その積分値が、一旦、時間ｔ１で下限に達するものの、その後、符号２や符号３といった高電圧レベルの信号により低周波数成分の蓄積が解消されている。しかし、その後の信号により、時間ｔＬで下限を超え、信号の伝送に問題が発生することが分かる。そこで、直流平衡に制限を設けて、信号電圧の積分値が、例えば、±３Ｖを超えないようにする。
【００３０】
（スルーレート設定部）
図３は、スルーレート設定部１５を説明するための図であり、４元符号による伝送信号Ｓｔの信号波形を示す。通信路３は、符号０から符号３からなる多値のデータを伝送信号Ｓｔとして伝送する。ここでは、図２に示すように、データが＋１．５Ｖ、＋０．５Ｖ、−０．５Ｖ、−１．５Ｖの４種の電圧によって４元符号が構成されているものとする。なお、高速通信を行う場合、スルーレートが問題となり、隣り合った符号間での＋１．５Ｖから−１．５Ｖへ、及び−１．５Ｖから＋１．５Ｖへの遷移においては、信号品質が著しく悪化する。例えば、符号０から符号１または２への遷移では、ｔ０から測定点ｔｓまでの間に規定の電圧に達しているが、符号０から符号３への遷移では、遷移が不十分であり、場合によっては符号２と誤認される可能性がある。
【００３１】
そこで、スルーレート設定部１５に対して、隣り合った信号間で遷移可能な電圧が設定できるように構成されている。例えば、２Ｖが設定されている場合は、符号０から符号１や符号２への遷移は可能であるが、符号３へ遷移する場合は、符号２へ遷移したと誤認する可能性がある。
【００３２】
（選択部による選択の４つの規則）
図４〜図７は第１乃至第４の信号加工手段の処理前及び処理後の波形図である。図４〜図７において、（ａ）は信号加工前の波形、（ｂ）は信号加工後の波形を示す。
【００３３】
選択部１３は、以下に説明する４つの規則（１）〜（４）に従い、信号列を選択する。
【００３４】
規則（１）：選択部１３は、積分器１４の出力に基づいて、現在、直流平衡が十分に取れており、次に送信する信号によって直流平衡が悪化することがないと判断でき、スルーレート設定部１５の設定内容に基づいて、通信路３の性能上スルーレートに問題がないと判断できる場合には、無変換を適用する。すなわち、第１の信号加工手段１１Ａにより信号加工され、第１の誤り訂正部１２Ａによる処理結果を選択する。
【００３５】
例えば、現在の信号電圧の積分値が０Ｖであり、信号が図４の（ａ）に示すように、＋０．５Ｖ、−０．５Ｖ、＋０．５Ｖ、−０．５Ｖと変化するような場合、図４の（ｂ）に示すように、無変換を適用する。
【００３６】
規則（２）：選択部１３は、積分器１４の出力に基づいて、現在、直流平衡が一定以上のアンバランスになっており、次に伝送する信号によって通信路３の限界を超える可能性があると判断でき、スルーレート設定部１５の設定内容に基づいて、通信路３の性能上スルーレートに問題がないと判断できる場合には、電圧の反転を適用する。すなわち、第２の信号加工手段１１Ｂにより信号加工され、第２の誤り訂正部１２Ｂによる処理結果を選択する。
【００３７】
例えば、図５の（ａ）に示すように、現在の信号電圧の積分器１４による積分値が２Ｖで、信号が＋０．５Ｖ、＋１．５Ｖ、−０．５Ｖ、＋０．５Ｖと変化するような場合、そのまま信号伝送を行うと、２番目の符号（＋１．５Ｖ）を伝送したときに積分値が通信路３の限界を超える。そこで、図５の（ｂ）に示すように、反転部２５によって電圧を反転させ、信号を反転して限界を超えないようにし、また、直流平衡のアンバランスを改善する。
【００３８】
規則（３）：選択部１３は、積分器１４の出力に基づいて、現在、直流平衡が十分に取れており、次に送信する信号によって直流平衡が悪化することがないと判断でき、スルーレート設定部１５の設定内容に基づいて、通信路３の性能上スルーレートに問題があると判断できる場合は、他の符号の挿入を適用する。すなわち、第３の信号加工手段１１Ｃにより信号加工され、第３の誤り訂正部１２Ｃによる処理結果を選択する。
【００３９】
例えば、図６の（ａ）に示すように、現在、信号電圧の積分値が０．５Ｖであり、信号が＋１．５Ｖ、−１．５Ｖ、＋０．５Ｖ、−０．５Ｖと変化するような場合、そのまま信号伝送を行うと、１番目の符号（＋１．５Ｖ）から２番目の符号（−１．５Ｖ）への振幅が大きすぎ、２番目の符号を誤認する可能性がある。そこで、図６の（ｂ）に示すように、送信装置１Ａの特定符号挿入部１８により、＋１．５Ｖと−１．５Ｖの間に他の符号（ここでは、−０．５Ｖ）を挿入する。なお、符号の挿入に伴い、信号幅が拡大する。
【００４０】
規則（４）：選択部１３は、積分器１４の出力に基づいて、現在、直流平衡がある一定以上アンバランスになっており、次に伝送する信号によって通信路３の限界を超える可能性があると判断でき、スルーレート設定部１５の設定内容に基づいて、通信路３の性能上スルーレートにも問題があると判断できる場合には、他の信号を挿入した上で電圧の反転する処理を適用する。すなわち、第４の信号加工手段１１Ｄにより信号加工され、第４の誤り訂正部１２Ｄによる処理結果を選択する。
【００４１】
例えば、図７の（ａ）に示すように、現在、信号電圧の積分値が２Ｖであり、信号が＋１．５Ｖ、−１．５Ｖ、＋０．５Ｖと変化するような場合、図７の（ｂ）のように、特定符号挿入部１８による他の符号（ここでは、−０．５Ｖ）の挿入と、反転部１７による反転処理とを同時に行う。
【００４２】
（受信装置の構成）
図８は、本発明の第１の実施の形態に係る通信システム及び受信装置を示す。この受信装置２Ａは、図１の送信装置１Ａに通信路３を介して接続されている。
【００４３】
受信装置２Ａは、図８に示すように、送信装置１Ａから通信路３を介して送信された伝送信号Ｓｔに対して送信側で行った４種類の信号加工の逆変換を行う第１乃至第４の逆変換手段２１Ａ〜２１Ｄと、第１乃至第４の逆変換手段２１Ａ〜２１Ｄの出力信号に対して誤り訂正を行う処理手段としての第１乃至第４の誤り訂正部２２Ａ〜２２Ｄと、第１乃至第４の誤り訂正部２２Ａ〜２２Ｄによる処理結果のいずれか１つを選択して出力信号Ｓｏとして出力する選択部２３とを備えて構成されている。選択部２３は、送信装置１Ａと同様の積分器２７を内蔵し、送信装置１Ａと同様のスルーレート設定部２８を接続している。
【００４４】
（逆変換手段）
第１の逆変換手段２１Ａは、入力する伝送信号Ｓｔに識別番号を付加する識別番号付加部２４を備える。第２の逆変換手段２１Ｂは、識別番号付加部２４と、データを直流平衡のために反転させる反転部２５とを備える。第３の逆変換手段２１Ｃは、識別番号付加部２４と、データ列から特定符号を抜き出す特定符号抜き出し部２６とを備える。第４の逆変換手段２１Ｄは、識別番号付加部２４と、反転部２５と、特定符号抜き出し部２６とを備える。
【００４５】
（選択部）
第１乃至第４の逆変換手段２１Ａ〜２１Ｄは、送信装置１Ａが施した４種類の方法に対する逆変換を行うが、通信路３が完全に信用できるものであれば、受信装置２Ａ側の選択部２３で準備している信号電圧の積分値や信号の遷移から、第１乃至第４の逆変換手段２１Ａ〜２１Ｄのいずれが用いられたかを特定できる。
【００４６】
しかし、通信路３が信用できない場合は、混入したノイズによって、あたかも他の信号加工手段が用いられたかのように誤認する可能性がある。識別番号は、通信路３を通して伝送されていないため、識別番号にビット誤りを発生することは無いので、識別番号以外の他のデータ列部分について、最も誤りビット数が少なく、かつ、誤り訂正を行ったときに通信路３に対して最も低負荷、すなわち、上記（１）〜（４）の規則を合理的に満たす場合、それが送信側で選択された信号加工手段１１Ａ〜１１Ｄにより施された元の情報であると推定できる。
【００４７】
そこで、選択部２３は、第１乃至第４の誤り訂正部２２Ａ〜２２Ｄが誤り訂正をした４つの中で最も誤りが少なく訂正可能なデータ列を選び、そのデータ列が、積分器２７による積分値、及びスルーレート設定部２８の設定内容に基づいて、上記規則（１）〜（４）のいずれかを満たす（最も低負荷）ものを出力信号Ｓｏとして出力する。
【００４８】
しかし、誤り訂正を行った符号が、通信路３に対して高負荷となる、すなわち、上記（１）〜（４）の規則に違反するような復号結果となった場合には、誤り訂正が不可能な致命的誤りが発生したことになる。この場合には、受信装置２Ａは、送信装置１Ａに再送信を要求する等の手段を講じる。
【００４９】
（第１の実施の形態に係る通信システムの動作）
次に、第１の実施の形態に係る通信システム１０の動作を送信装置１Ａによる送信動作と、受信装置２Ａによる受信動作とに分けて説明する。
【００５０】
（送信装置の送信動作）
次に、送信装置１Ａの送信動作を図９を参照して説明する。
【００５１】
図９は、送信信号の処理の流れを示す。まず、第１乃至第４の信号加工手段１１Ａ〜１１Ｄは、図９（ａ）に示すように、送信信号Ｓｓに４種類の信号加工を施すとともに、識別番号付加部１６により送信信号Ｓｓの先頭に２桁の識別番号、「００」、「０１」、「１０」、「１１」を付加して第１乃至第４の誤り訂正部１２Ａ〜１２Ｄに出力する。
【００５２】
すなわち、第１の信号加工手段１１Ａは、送信信号Ｓｓに対して無変換で第１の誤り訂正部１２Ａに出力する。第２の信号加工手段１１Ｂは、送信信号Ｓｓに対して反転部１７により電圧を反転して第２の誤り訂正部１２Ｂに出力する。第３の信号加工手段１１Ｃは、送信信号Ｓｓに対して特定符号挿入部１８により特定符号の挿入し、第３の誤り訂正部１２Ｃに出力する。第４の信号加工手段１１Ｄは、送信信号Ｓｓに対して反転部１７により電圧を反転し、さらに特定符号挿入部１８により特定符号の挿入して第４の誤り訂正部１２Ｄに出力する。
【００５３】
第１乃至第４の誤り訂正部１２Ａ〜１２Ｄは、図８（ｂ）に示すように、識別番号が付加された送信信号Ｓｓの末尾に誤り訂正符号ＥＣＣ０〜ＥＣＣ３を付加して選択部１３に出力する。第１乃至第４の誤り訂正部１２Ａ〜１２Ｄから出力された送信信号Ｓｓは、第１乃至第４の信号加工手段１１Ａ〜１１Ｄにより４種類の信号加工が施されているので、図８の（ｃ）に示すような４種類の信号列となる。
【００５４】
次に、選択部１３は、積分器１４により送信信号Ｓｓの波形を積分し、その積分値、及びスルーレート設定部１５の設定内容に基づいて、第１乃至第４の誤り訂正部１２Ａ〜１２Ｄからの図８の（ｃ）に示す４つのデータ列の中から、通信路３に対して負担をかけず、かつ、最も安全に送信できると思われるデータ列の１つを上記（１）〜（４）の規則に従って選択し、かつ、先頭の識別番号を削除して多値変換部１９へ送出する。
【００５５】
例えば、通信路３が直流平衡を満たすことを厳しく要求する特性であれば、符号化後のデータ列に直流成分が少ないものを、また、通信路３の特性として、あまりスルーレートを高くできない場合は、最もスルーレートが低くなるようなデータ列が選択される。
【００５６】
多値変換部１９は、選択部１３からのデータ列に対し、多値変換を行った後、通信路３へ送出する。
【００５７】
（受信装置の受信動作）
次に、受信装置２Ａの受信動作を図８及び図１０を参照して説明する。
【００５８】
図１０は、伝送信号の処理の流れを示す。同図中、符号誤りの前の数字は、誤りビット数を示す。図１０に示すように、通信路３上で伝送信号Ｓｔのデータ列に誤り（Ｅｒ）が発生したとする。受信装置２Ａは、通信路３を介して送信装置１Ａから受信した伝送信号Ｓｔを、第１乃至第４の逆変換手段２１Ａ〜２１Ｄに入力する。第１乃至第４の逆変換手段２１Ａ〜２１Ｄは、伝送信号Ｓｔに４種類の逆変換を行うとともに、識別番号付加部２４により伝送信号Ｓｔの先頭に２桁の識別番号、「００」、「０１」、「１０」、「１１」を付加して第１乃至第４の誤り訂正部２２Ａ〜２２Ｄに出力する。
【００５９】
すなわち、第１の逆変換手段２１Ａは、伝送信号Ｓｔに対して無逆変換で第１の誤り訂正部２２Ａに出力する。第２の逆変換手段２１Ｂは、伝送信号Ｓｔに対して反転部２５によりデータを反転させて第２の誤り訂正部２２Ｂに出力する。第３の逆変換手段２１Ｃは、伝送信号Ｓｔに対して特定符号抜き出し部２６により特定符号を抜き出して第３の誤り訂正部２２Ｃに出力する。第４の逆変換手段２１Ｄは、伝送信号Ｓｔに対して反転部２５によりデータを反転させ、さらに特定符号抜き出し部２６により特定符号を抜き出して第４の誤り訂正部２２Ｄに出力する。
【００６０】
第１乃至第４の誤り訂正部２２Ａ〜２２Ｄは、図１０に示すように、第１乃至第４の逆変換手段２１Ａ〜２１Ｄから出力された伝送信号Ｓｔの末尾に誤り訂正符合ＥＣＣ０〜ＥＣＣ３を付加して選択部２３の出力する。
【００６１】
選択部２３は、第１乃至第４の誤り訂正部２２Ａ〜２２Ｄが誤り訂正をした４つの中で最も誤りが少なく訂正可能な識別番号「１０」の１符号誤り（図１０の丸印）のデータ列を選び、それが上記規則（１）〜（４）のいずれかを満たす（最も低負荷）ものを出力信号Ｓｏとして出力する。このようにして元の送信信号Ｓｓに対応した出力信号Ｓｏが得られる。
【００６２】
（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（イ）積分器による積分値、およびスルーレート設定部の設定内容に基づいて、複数の誤り訂正部の出力信号から１つの出力信号を選択しているので、直流平衡やスルーレート等の通信路の特性に対応した多値の通信を行うことができる。
（ロ）送信側でどの信号加工手段を適用したかを示す識別番号を付加せずに送信することにより、送信データ量の増加を抑制することができ、誤り訂正を行っても高速通信が可能となる。
（ハ）情報通信においては、通信路３の特性によって、符号化方法は大きな制限を受けるが、第１の実施の形態によれば、比較的自由な符号化方法を選択することができる。例えば、送信される情報によって、より高速に通信が可能になる符号化方法を選択することもできる。また、符号化方法の選択に自由度を持たせることによって、通信装置に許されたリソース内で実装可能な手段を選択することができる。
（ニ）送信装置１Ａと受信装置２Ａで共有される１または複数の規則によって送信装置１Ａで符号化し、受信装置２Ａでは受信したデータ列からどの信号加工手段が適用されたかを、誤り訂正符号によって、より誤りが少なくなるように推定して復号できるため、簡単な構成により誤り訂正を行うことができる。
【００６３】
［第２の実施の形態］
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る通信システム及び送信装置の構成を示し、図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る通信システム及び受信装置の構成を示す。この通信システム１０は、２値のデータ列を送信装置１Ｂから通信路３を介して受信装置２Ｂに送信するものである。
【００６４】
本実施の形態の送信装置１Ｂは、２値のデータ列を対象とし、第１の実施の形態の送信装置１Ａにおいて、第３，第４の信号加工手段１１，１１Ｄ、第３，第４の誤り訂正部１２Ｃ，１２Ｄ、及び多値変換部１９を除去し、積分器１４の代わりにＤＣバランス監視部としての１／０カウンタ２０を設けたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００６５】
本実施の形態の受信装置２Ｂは、第１の実施の形態の受信装置２Ａにおいて、第３，第４の逆変換手段２１Ｃ，２１Ｄ、及び第３の誤り訂正部２２Ｃ，２２Ｄを除去し、積分器２７の代わり１／０カウンタ２９を設けたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００６６】
（第２の実施の形態に係る通信システムの動作）
次に、第２の実施の形態に係る通信システム１０の動作を送信装置１Ｂによる送信動作と、受信装置２Ｂによる受信動作とに分けて説明する。
【００６７】
（送信装置の送信動作）
次に、第２の実施の形態に係る送信装置１Ｂの送信動作について説明する。本実施の形態において、通信路３上の伝送信号Ｓｔは、“０”または“１”しかとらない２元符号化信号であり、かつ、通信路３は直流平衡のアンバランスに厳しい線路であるとする。更に、データ長を３ｂｉｔとし、第１及び第２の誤り訂正部１２Ａ，１２Ｂによる信号加工は２種類、すなわち何もしない（識別番号：０）と、出力値の線形変換、具体的には、符号ｘに対して１−ｘを与えてビットを反転する（識別番号：１）とを用意する。また、誤り訂正符号は、ハミング符号であるとする。
【００６８】
まず、送信信号Ｓｓを第１及び第２の信号加工手段１１Ａ，１１Ｂに入力する。第１の信号加工手段１１Ａは、２種類の信号加工を施すとともに、識別番号付加部１６により送信信号Ｓｓの先頭に「０」、「１」を付加して第１及び第２の誤り訂正部１２Ａ，１２Ｂに出力する。
【００６９】
すなわち、第１の信号加工手段１１Ａは、送信信号Ｓｓに対して無変換で第１の誤り訂正部１２Ａに出力する。第２の信号加工手段１１Ｂは、送信信号Ｓｓに対して反転部１７により反転し第２の誤り訂正部１２Ｂに出力する。第１及び第２の誤り訂正部１２Ａ．１２Ｂは、識別番号が付加された送信信号Ｓｓの末尾に誤り訂正符号ＥＣＣ０、ＥＣＣ１を付加して選択部１３に出力する。
【００７０】
次に、選択部１３は、０／１カウンタ２０により送信信号Ｓｓのデータについて０／１カウントを行い、その０／１カウント、及びスルーレート設定部１５の設定内容に基づいて、第１及び第２の誤り訂正部１２Ａ，１２Ｂからの２つのデータ列の中から、通信路３に対して負担をかけず、かつ、最も安全に送信できると思われるデータ列の１つを選択し、かつ、先頭の識別番号を削除して通信路３へ送出する。
【００７１】
（２）受信動作
次に、受信装置２Ｂの動作について説明する。受信装置２Ｂは、通信路３を介して送信装置１Ａから受信した伝送信号Ｓｔを、第１，第２の逆変換手段２１Ａ，２１Ｂに入力する。第１，第２の逆変換手段２１Ａ，２１Ｂは、送信装置１Ｂが施した可能性のある２つの方法に対する逆変換を実施する。具体的には、上記（１）、（２）の規則を合理的に満たす場合、それが送信側で選択された信号加工手段により施された元の情報であると推定し、受信された信号列に対して送信側で施した可能性のある全ての信号加工に対して、それぞれの信号加工に対応する識別番号を識別番号付加部２４によりデータ列の先頭に付加するとともに、反転部２５を用いて識別番号に従った逆変換を行う。
【００７２】
第１，第２の逆変換手段２１Ａ，２１Ｂの出力信号に対し、第１，第２の誤り訂正部２２Ａ，２２Ｂは、誤り訂正を行う。最後に、最適な処理をしたと思われる第１，第２の誤り訂正部２２Ａ，２２Ｂの出力信号の１つを選択部２３によって選択することにより、出力信号Ｓｏが元のデータとして取り出される。
【００７３】
（具体的な動作例）
ここで、具体的な動作例について説明する。例えば、３ｂｉｔのデータと第１，第２の信号加工手段１１Ａ，１１Ｂの識別番号ｌｂｉｔを足した４ｂｉｔに対して、ハミング符号３ｂｉｔを付加した場合に考えられる全てのデータ列は、表１のようになる。
【００７４】
【表１】
2007306212.tif 000003
実際に送信装置１Ｂから送信されるデータは、識別番号である先頭の１ｂｉｔを削除した６ｂｉｔである。この「００００００」の６ｂｉｔのデータは、元々「１１１１１１」であったデータを、０／１バランスを合わせるために反転したデータの可能性も、元々「１１１１１１」であった可能もある。
【００７５】
いずれか分からないままではデコードができないので、送受信の双方でどのような場合にデータ反転をするかという共通のルールを決めておく。ここでは、仮に、次のデータで直流平衡が改善するならば、「反転する」と決める。ただし、“０”または“１”のバランスが変化しない場合は、非反転のままで送信する。
【００７６】
送信装置１Ｂが、例えば、「０００００１０１００００」というデータを３桁毎に「０００」、「００１」、「０１０」、「０００」というように受信装置２Ｂへ送りたい場合、以下のエンコードになる。なお、エンコード後の最初の１桁が識別番号を表わし、次の３桁が元データを表わし、最後の３桁が誤り訂正符合を表わす。
【００７７】
元データ「０００」については「０００００００」または「１１１１１１１」となり、元データ「００１」については「０００１１１１」または「１１１００００」となり、元データ「０１０」については「００１０１１０」または「１１０１００１」となる。
【００７８】
最初は、直流平衡のバランスを示す０／１カウンタ２０による０／１カウントが０／０なので、非反転で「００００００」を送信する。これで、０／１カウントは６／０になる。次に、送るデータは０／１カウントを改善するように非反転を選択し、「００１１１１」を送信する。これで、０／１カウントは８／４になる。次は、反転で「１０１００１」と送り、０／１カウントは１１／７。次の「０００」は非反転で「００００００」を送ると、０／１カウントは１７／７となり、バランスを悪化させるので、反転部１７で反転して「１１１１１１」を送信する。この場合の０／１カウントは１１／１３となり、バランスが良好となる。
【００７９】
従って、受信装置２Ｂに届くデータは、「００００００００１１１１１０１００１１１１１１１」となる。これを６桁毎の「００００００」、「００１１１１」、「１０１００１」、「１１１１１１」について、反対の手続きにより、受信側でデコードすると、最初は非反転と仮定して、「００００００」から元データ「０００」を取り出す。次のデータ「００１１１１」は反転を仮定して「１１００００」だとすると、直流平衡を悪化させるので「００１１１１」のままデータ「００１」を取り出す。同様に、最後のデータだけは反転した方が改善するので、反転して「０００」を取り出す。
【００８０】
ここまでは８Ｂ１０Ｂの処理と同じであるが、ここで、ビット誤りを考慮する。考えられるビット誤りは、ごく普通のビット誤りと、そのビット誤りによって直流平衡の判定を間違えることによるデコード誤りの２種類である。
【００８１】
まず、普通の誤りは、これは直流平衡の判定が間違っていなければ、そのデータが反転したものか非反転かは分かるので、そのビットを先頭に足して４ｂｉｔ＋３ｂｉｔの誤り訂正を普通に行えばよい。
【００８２】
一方、直流平衡の判定ミスによる誤りの場合、つまり、「００１１１１」の場合、それが反転したデータか、非反転のデータか分からない。この場合、非反転として「０００１１１１」と仮定すると誤り無しになり、「１００１１１１」とすると最低でも２ｂｉｔの誤りとなるので、非反転として「００１」を採用する。反転／非反転のどちらで考えても元データが１ビット誤り以内に入らないためには、２ビット以上の誤りが同時に起きないといけないので、２種類のデコードを行って、訂正可能な方を選択部２３により採用する。
【００８３】
（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態によれば、２値データについても、第１の実施の形態と同様の効果を簡単な構成により得ることができる。
【００８４】
［第３の実施の形態］
図１３は、本発明の第３の実施の形態に係る通信システム及び送信装置の構成を示し、図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る通信システム及び受信装置の構成を示す。
【００８５】
本実施の形態の送信装置１Ｃは、第１の実施の形態において、４つの誤り訂正部１２Ａ〜１２Ｄの代わりに１つの誤り訂正部１２により第１乃至第４の信号加工手段１１Ａ〜１１Ｄからの出力信号に誤り訂正を施すようにしたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００８６】
本実施の形態の受信装置２Ｃは、４つの誤り訂正部２２Ａ〜２２Ｄの代わりに１つの誤り訂正部２２により第１乃至第４の逆変換手段２１Ａ〜２１Ｄからの出力信号に誤り訂正を施すようにしたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００８７】
（第３の実施の形態に係る通信システムの動作）
次に、第３の実施の形態に係る通信システム１０の動作について説明する。まず、送信装置１Ｃの第１乃至第４の信号加工手段１１Ａ〜１１Ｄは、図９（ａ）に示すように、送信信号Ｓｓに４種類の信号加工、すなわち上述した（１）無変換、（２）電圧反転、（３）特定符号挿入、（４）電圧反転及び特定符号挿入を施すとともに、識別番号付加部１６により送信信号Ｓｓの先頭に２桁の識別番号、「００」、「０１」、「１０」、「１１」を付加する。
【００８８】
第１乃至第４の信号加工手段１１Ａ〜１１Ｄによる処理が終了すると、その出力信号は順番に誤り訂正部２２に入力され、誤り訂正符号ＥＣＣ０〜ＥＣＣ３が、第１乃至第４の信号加工手段１１Ａ〜１１Ｄからのそれぞれの送信信号Ｓｓの末尾に付加される。
【００８９】
次に、選択部１３は、誤り訂正部１２Ａからの４つのデータ列の中から、通信路３に対して負担をかけず、かつ、最も安全に送信できると思われるデータ列の１つを上記（１）〜（４）の規則に従って選択し、その先頭の識別番号を削除して多値変換部１９へ送出する。このとき、積分器１４により伝送信号Ｓｔの波形が積分され、積分値が平均化、すなわち直流平衡が取れるようなデータ列が選択部１３により選択される。多値変換部１９は、選択部１３からのデータ列に対し、多値変調を行った後、通信路３へ送信する。
【００９０】
受信装置３Ｃの第１乃至第４の逆変換手段２１Ａ〜２１Ｄは、伝送信号Ｓｔに４種類の逆変換を行うとともに、識別番号付加部２４により伝送信号Ｓｔの先頭に２桁の識別番号、「００」、「０１」、「１０」、「１１」を付加する。
【００９１】
第１乃至第４の逆変換手段２１Ａ〜２１Ｄによる処理が終了すると、その出力信号は順番に誤り訂正部２２に入力され、誤り訂正符号ＥＣＣ０〜ＥＣＣ３が、第１乃至第４の逆変換手段２１Ａ〜２１Ｄからのそれぞれの伝送信号Ｓｔの末尾に付加される。
【００９２】
選択部２３は、誤り訂正部２２が誤り訂正をした４つの中で最も誤りが少なく訂正可能なのデータ列を選び、それが上記規則（１）〜（４）のいずれかを満たす（最も低負荷）ものを出力信号Ｓｏとして出力する。
【００９３】
（第３の実施の形態の効果）
第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、第１の実施の形態に比べ、構成を簡略化することができる。
【００９４】
［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、各実施の形態間の構成要素の組合せは任意に行うことができる。
【００９５】
第２の実施の形態において、第３の実施の形態と同様に、送信装置１Ｂの第１及び第２の誤り訂正部１２Ａ，１２Ｂを１つの誤り訂正部１２により構成し、受信装置２Ｂの第１及び第２の誤り訂正部２２Ａ，２２Ｂを１つの誤り訂正部２２により構成してもよい。
【００９６】
例えば、送信装置が送信機能とともに受信装置と同様に受信機能を有し、受信装置が受信機能とともに送信装置と同様の送信機能を有し、双方向で通信できるようにしてもよい。
【００９７】
信号加工手段として、無変換、電圧反転、特定符号の挿入、電圧反転と特定符号の挿入の４種類について説明したが、これに限定されず、符号位置の交換、符号列の縮約、符号に対する出力レベルの線形変換、特定のパターンとの和、特定のパターンとの積等の信号加工を行ってもよく、受信装置側の逆変換手段も送信装置側の信号加工手段と同様に様々な逆変換を行う構成にしてもよい。
【００９８】
送信装置と受信装置の両方が、時刻同期で変換手段集合変更することによって、時刻同期されていない第三者による復号を困難にする暗号化手段を備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る通信システム及び送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】積分器の処理を示す波形図である。
【図３】スルーレート設定部を説明するための、４元符号による伝送信号Ｓｔの信号波形を示す波形図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１の信号加工手段の処理前及び処理後の波形を示す波形図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第２の信号加工手段の処理前及び処理後の波形を示す波形図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第３の信号加工手段の処理前及び処理後の波形を示す波形図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第４の信号加工手段の処理前及び処理後の波形を示す波形図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る通信システム及び受信装置の構成を示すブロック図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、送信信号の処理の流れを示す図である。
【図１０】伝送信号の処理の流れを示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る通信システム及び送信装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る通信システム及び受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る通信システム及び送信装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る通信システム及び受信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１００】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  送信装置
２Ａ，２Ｂ  受信装置
３  通信路
１０  通信システム
１１Ａ〜１１Ｄ  第１乃至第４の信号加工手段
１２Ａ〜１２Ｄ  第１乃至第４の誤り訂正部
１３  選択部
１４  積分器
１５  スルーレート設定部
１６  識別番号付加部
１７  反転部
１８  特定符号挿入部
１９  多値変換部
２０  １／０カウンタ
２１Ａ〜２１Ｄ  第１乃至第４の逆変換手段
２２Ａ〜２２Ｄ  第１乃至第４の誤り訂正部
２３  選択部
２４  特定符号抜き出し部
２５  反転部
２６  識別番号付加部
２７  積分器
２８  スルーレート設定部
２９  １／０カウンタ
Ｓｏ  出力信号
Ｓｓ  送信信号
Ｓｔ  伝送信号
【図１】
2007306212.tif 000004
【図２】
2007306212.tif 000005
【図３】
2007306212.tif 000006
【図４】
2007306212.tif 000007
【図５】
2007306212.tif 000008
【図６】
2007306212.tif 000009
【図７】
2007306212.tif 000010
【図８】
2007306212.tif 000011
【図９】
2007306212.tif 000012
【図１０】
2007306212.tif 000013
【図１１】
2007306212.tif 000014
【図１２】
2007306212.tif 000015
【図１３】
2007306212.tif 000016
【図１４】
2007306212.tif 000017