(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の物理チャネル上で複数の論理チャネルを伝送する通信システムであって、
送信サブシステムであって、
第１データ信号に付加するために少なくとも１つのパリティビットを生成するエラー保護エンコーダと、
少なくとも１つの入力第２データ信号に応答して、選択されたマスクを生成するマスクセレクタであって、前記選択されたマスクは前記第２データ内のデータを表わし、前記マスクが前記第１データ信号と前記パリティビットの組み合わせからなるコードワードとは実質的に異なるビットパターンを含む、前記マスクセレクタと、
前記エラー保護エンコーダからエラー保護エンコードされた信号を受信するために接続され、また前記マスクセレクタから前記選択されたマスクを受信するために接続された論理回路であって、前記エラー保護エンコードされた信号と前記選択されたマスクを結合して、第１データ信号と第２データ信号の両方を含むデータフレームを生成する前記論理回路と、
前記データフレームを送信する送信機と、
を含む前記送信サブシステムと、
受信サブシステムであって、
前記データフレームを受信する受信機と、
前記受信機に結合されたエラー保護デコーダであって、前記受信したデータフレームからパリティビットを計算し、前記計算したパリティビットが前記受信フレームに含まれるパリティビットと等しいか否かを決定し、両パリティビットが一致しない場合にエラー保護デコーダは記憶されている複数のマスクの各々を受信した信号と論理的に結合し、識別されたマスクが両パリティビットを一致させるか否かを決定し、さらに前記識別されたマスクを前記第１と第２の入力データ信号の再生性のために使用する前記エラー保護デコーダと
を含む前記受信サブシステムと、
を含む前記通信システム。
【請求項２】
前記エラー保護エンコーダはＣＲＣパリティビットを生成するＣＲＣエンコーダを含む請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
前記論理回路は、前記エラー保護エンコードされた信号と前記選択されたマスクを結合するために排他的ＯＲ機能を遂行する回路を含む、請求項２記載の通信システム。
【請求項４】
１次信号を受信するように配置されたプロセッサと、
前記プロセッサから１次信号を受信するように接続された第１論理装置であって、パリティビットを生成し付加するように動作する前記第１論理装置と、
前記プロセッサから２次データ信号を受信するように接続された第２論理装置であって、前記２次データ信号に基づいて１つのマスクを選択し出力するように動作し、前記マスクが前記第１データ信号と前記パリティビットの組み合わせからなるコードワードとは実質的に異なるビットパターンを含む、前記第２論理装置と、
前記第１および第２の論理装置の出力を受信するように結合された論理回路であって、前記第１および第２の論理装置からそれぞれ受信された前記第１および第２の出力を結合し、データフレームを生成するように動作する前記論理回路を、
含むエラー保護エンコーダ。
【請求項５】
前記論理回路は、前記第１と第２の出力を排他的ＯＲ機能によって結合し、それによってエラー制御コードの誘導された違反をともなうデータフレームを生成する回路を含む、請求項４のエラー保護エンコーダ。
【請求項６】
第１データ信号と第２データ信号を含むデータフレームを受信するように動作するＣＰＵと、
前記ＣＰＵからの制御信号を前記第２データ信号の候補として受信し、前記制御信号に応答して記憶された複数のマスクから１つのマスクを選択し、前記選択されたマスクを出力するように動作する第１論理装置と、
前記ＣＰＵから前記データのフレームを受信し、前記第１論理装置から前記選択されたマスクを受信し、前記データのフレームと前記選択されたマスクを結合して、１つの結合された出力を前記第１データ信号の候補として生成するように動作する論理回路と、
前記論理回路の前記結合された出力を受信し、パリティビットを計算して前記受信した出力中のパリティビットと比較するように動作する第２論理装置であって、前記ＣＰＵに前記計算されたパリティビットと前記受信したパリティビットが一致するかどうかを指示する信号を送信するように動作する前記第２論理装置と、
を含み、
前記計算したパリティビットと前記受信したパリティビットが一致しない場合、前記ＣＰＵが前記第１論理装置に対し前記複数のマスクから別の未選択のマスクを選択して前記論理回路に送るように指示する次の制御信号を前記第２データ信号の候補として前記第１論理装置に送ることを、前記両パリティビットが一致するか前記記憶したすべてのマスクを選択しつくしたかのどちらかが起こるまで続ける、
エラー保護デコーダ。
【請求項７】
前記論理回路は排他的ＯＲ機能を遂行する回路を含む請求項６のエラー保護デコーダ。
【請求項８】
１つの物理チャネル上に第１論理チャネルおよび第２論理チャネルからの情報を伝送する方法であって、
第１論理チャネルに関連する第１データ信号をエラー保護エンコーディングしてエラー保護符号を加えるステップと、
第２論理チャネルに関連する第２データ信号を定義するマスクを選択するステップと、
前記エンコードされた第１データ信号を前記マスクと結合して結合信号を形成するステップと、
前記結合信号を受信機に送信するステップと、
前記受信機のエラー保護デコーダにおいて、前記エラー保護符号が前記結合信号内で送信エラーが発生したことを示しているか否かを決定するステップと、
前記エラー保護符号が前記結合された信号内で送信エラーが発生していないことを示している場合、前記結合信号をソースデコーダに出力するステップと、
前記エラー保護符号が前記結合された信号内で送信エラーが発生していることを示している場合に、
（ａ）記憶されている複数のマスクから１つを選択するステップと、
（ｂ）前記選択されたマスクを前記受信信号と結合して多重結合信号を形成するステップと、
（ｃ）前記エラー保護符号が前記結合信号内で送信エラーが発生したことを依然として示しているか否かを決定するステップと、
（ｄ）前記エラー保護符号が前記結合信号内で送信エラーが発生していることを依然として示している場合に、前記記憶された複数のマスクから別の未選択のマスクを選択し、選択されたマスクを前記受信信号と結合し、エラー保護符号が前記結合信号内で送信エラーが発生していることを依然として示しているか否かを決定するステップと、
（ｅ）前記ステップ(d)を前記エラー保護符号が送信エラーが発生していないことを示すか、前記記憶したすべてのマスクを選択しつくしたかのどちらかが起こるまで繰り返すステップと、
を含む、前記方法。
【請求項９】
請求項７のエラー保護デコーダであって、
前記計算したパリティビットと前記受信したパリティビットが一致した場合、前記ＣＰＵが現在選択されているマスクを使用して前記第１と第２の入力データ信号を再生成するように動作する、エラー保護デコーダ。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の技術的分野
この発明はディジタル通信システムに関し、特に、物理チャネルを収容するために帯域幅を増すことなしに、１つの共通の物理チャネルから、１次および２次論理チャネルを導出するシステムに関する。
関連技術の説明
ディジタル通信システムの目的は、異なった位置に共存する異なった電子装置に間でビット符号化された情報を交換できるようにすることである。この目的を達成するのに必要な機能は7つのグループに分割でき、各グループは、バーツエカスおよびギャランガー著「データネットワーク」（プレンティスホール社、１９８７年）の３、1部に記述されたような、国際標準コミュニティにより採用される7層のデータ通信プロトコルの1つの層に対応する。
物理層として知られるこのモデルの最下位層は、送り手から受け手へビットを移動するのに必要な方法と装置を包含する。これらの方法と装置は、送信線、コネクタ、アンテナ、変調器と復調器、および光ファイバ、同軸ケーブル、並列心線送信線、ワイヤレス無線リンク、またはこれらのいくつかの組み合わせによる通信ネットワーク内の隣接ノード間のビットストリームを通信するのに必要な、関連電子機器と構成要素を含む。この文脈において、この結果のビットストリームが物理チャネルと呼ばれる。
ひとたび物理チャネルが設定されてネットワークノード間で通信可能にされると、ビットストリームにより供給されるビットを一人のユーザまたは複数のユーザのために組織することができ、これにより、この物理チャネルの生ビットムービング容量（raw bit-moving capacity）から引き出された論理チャネルをこれらのユーザに供給できる。この組織を達成するために必要な諸機能は、一般に上記した７層プロトコルモデルの上位層に包含される。
たとえば北米電話網は、Ｔ１レートサービスとして知られる伝送方法とフォーマットを含んでいる。このサービスは、１．５３６百万ビット／秒（Ｍｂｐｓ）の速度でビットを移動する。ある使用において、Ｔ１物理チャネルの全容量は、たとえば第１の市内の第１大容量コンピュータサーバから、第２の市内の第２大容量サーバへ、単一ユーザのための単一の広帯域チャネルを供給するのに採用され得る。ある異なった状況においては、Ｔ１レート物理チャネルの容量を多重化装置により、各々毎秒６４，０００ビット（６４Ｋｂｐｓ）の伝送能力を有する２４個のチャネルへ細分できる。このプロトコルモデルの一層上位の諸層に含まれる諸機能を通じて、これら６４Ｋｂｐｓチャネルの各々が１つの異なったディジタル対話またはアプリケーションをサポートするように構成して、これによりこの物理チャネルを複数の論理チャネルへ細分できる。
データ通信ネットワーク内にルーチン的に現れる構成的機能の一つは、伝送エラーに対してある程度の保護を供給することをめざすエラー制御機構である。そうしたエラーは典型的に、物理チャネルへしばしば呼び込まれた複数の外部妨害の結果から起こり、それらが物理チャネルを伝送するときに、ビットの論理状態を変更し、したがって論理チャネルの１つまたはそれ以上により配信されるビットの論理状態を変更するという、望ましくない効果を有する。このエラー制御機構は典型的に、プロトコルモデルの上位の層に含まれるデータリンク制御（ＤＬＣ）機能により供給される。
標準的なＤＬＣのオペレーションの下では、通信すべき複数のビットを集めて、１つのデータパケットへグループ化する。他のネットワークオペレーションを起動し援助するのに必要なフラッグ、アドレス、フィールドを含んでなるパケットヘッダを、パケットの先頭に添付する。パケットの終端に、フラッグビットとパリティビットを含んでなるパケットトレイラ（trailer）を添付する。これらのヘッダ、パケット、トレイラは一緒に、フレームと呼ばれる。フレームにより搬送されるパリティビットの目的は、物理チャネルを横切ってフレームが通過する間に、フレーム内に導入されるあらゆるビットエラーの存在を検出する手段を提供することである。
パリティビットを生成し処理する一つの特別な方法は、周期冗長検査（ＣＲＣ）であり、そのオペレーションは、モジュロ２係数を有する複数の多項式の間の一連の乗法演算と除法演算として、ディジタルビットのそれらの表現の認識において、最も明瞭に想像し得る。この表現において、部分フレームの内容（すなわち、ヘッダフラグとトレイラを除外したフレーム）をＮ次の多項式と考えることができ、ここでＮは部分フレーム内のビットの数である。この多項式は、ＣＲＣジェネレータ多項式として知られる第２の多項式により除算される。除算を完了すると、その結果の剰余は、パリティビットとしてパケットトレイラへ組み込まれて、このフレームは伝送のために物理チャネルへ渡される。
フレームを受信すると、受信機はふたたび多項式の除算計算し、結果の剰余を前記受信される剰余と比較する。受信フレームにより搬送された剰余と、受信機により再計算された剰余との間の何かの不一致により、伝送エラーが表示される。
多項式のモデルは、広く商用される種々の多項式ジェネレータから引き出されるＣＲＣに固有の限界と性能と共に、ブードロ、バーグマン、アービンの共著、「周期冗長検査の性能とデータスクランブラとのその相互作用」に一層完全に説明されている（ＩＢＭ研究開発ジャーナル，第３８巻、第６号、１９９４年１１月、６５１頁−６５８頁）。この論文に提示された数学的結果から、現行のエラー保護方式は、しばしば過剰なエラー制御能力を有することが示され得る。
この過剰なエラー制御能力は、実際的な設計の制約から起こる。たとえば、商業的に有用なＣＲＣにより供給される冗長ビットの数は、今日のディジタル通信装置のバイト本位の性質のために、通常８の整数倍である。その上、商業的な現実において、最も有用なＣＲＣジェネレータ多項式は、８、１６、または３２の冗長ビットを供給する受け入れられた産業標準の小さなリストの中から選択される。この理由のために、システムの構築者は、適当であるかどうか問題のある１６ビットＣＲＣよりもむしろ、手元のタスクに対して多量な能力を有する３２ビットＣＲＣを選択するかもしれない。こうして、粒度の非柔軟性は、しばしばエラー制御能力の無駄の多い過剰へ導く。
手元の問題において、過剰なＣＲＣ能力は、ＣＲＣが一部であるＤＬＣの性質に伴う重要な商業的理由を有する。ＤＬＣはそのエラー制御機能に加えて、典型的に物理伝送媒体へのアクセスを制御して、この意味で物理チャネル上に論理チャネルをインポーズする。そうすることにより、ＤＬＣはまた、その所定のフレーム構造内に固有の全ての限界をインポーズして、これにより特に過剰なＣＲＣ能力を固着させて、伝送効率を制約する。
過剰なＣＲＣ能力のＤＬＣの固着は、通信システムのエンドユーザに対して、逆の経済的効果を有する。たとえばネットワーク管理情報の搬送のため、または使い尽くした制御フィールドの範囲を拡張するために、エンドユーザが少量の追加転送能力を必要としても、このユーザは電信電話会社から追加の物理チャネル帯域幅を調達することを求められ、これにより複雑性とオペレーティングコストのペナルティーを招く。有限の電磁スペクトルを保存するために、規制機関が追加伝送能力の購入を禁止的に高価になし得るセルラネットワークまたは衛星ネットワークのような無線通信ネットワークにより、物理チャネルが供給されるとき、そうした問題は特に深刻なものになる。
こうして、ＤＬＣを起動して過剰なエラー制御能力をリキャプチャ（recapture）し、それからこのリキャプチャされた能力を２次論理チャネルへ適用して、この２次論理回路上でエンドユーザまたは電信電話会社自身が、物理チャネルを収容するために必要な帯域幅を増すこと無しに、偶発的な情報を通信できて、この仕方で無線通信システム内のスペクトルソースを節約して使用し、または有線通信システム内の無駄な支出を最小化することへの需要が存在する。
発明の要約
１つだけの物理通信チャネル上に２つの論理チャネルを形成し、また少なくとも２つのソースからの情報を伝送するために、通信ネットワーク内に方法と装置が提供される。この結果を達成するために、送信側において、データ入力パターンをデータフレームへ論理的に結合する。このデータ入力パターンとデータフレームは、受信側において分離される。２組の信号が結合されたかどうかを決定し、またもとの２組の信号を再構成するために、エラー制御コーディングが使用される。
一層明確に言うと、送信に先立って、特定のデータ入力パターンを表現する特定データマスクを、データストリームと排他的論理和を行って（ＸＯＲして）、エラー制御コード違反を誘導する、受信側において、計算されたパリティビットと受信されたパリティビットが異なっていれば、受信されたデータビットストリームと、少なくとも１つの特定のマスクがＸＯＲされる。一般に、受信システムは、送信システムの中のマスクと同一のマスクのリストを有する。受信されたパリティビットは、前記データフレームとマスクのＸＯＲされた積（ＸＯＲ積）について、前記計算されたパリティビットと再び比較される。
このプロセスは、受信機内に記憶された全ての特定マスクについて反復される。もし受信されるパリティビットが計算されたパリティビットと異なれば、受信システムは、伝送エラーが起こったと仮定する。もし受信されたパリティビットが計算されたパリティビットに一致すれば、そのときは受信システムは、入力データフレームが再現されたと結論する。この結論の理由は、データフレームとマスクのＸＯＲ積が元のデータフレームであることである。その上、元のデータフレームを再現するのに使用されるマスクは、通信リンクの送信側で使用されるマスクと同一である。したがって、受信システムもまた入力ビットパターンを決定でき、その理由は、マスクが、定義により、ある特定の信号データビットパターンを表現するからである。それゆえ、受信機はまた、前記第２のソースから出るデータを再構成できる。
この発明のシステムの諸要素には、通信リンクの送信側において、記憶装置、エラー保護エンコーダ、論理ユニットを含む。この記憶装置は、少なくとも１つのあり得る入力データビットパターンを表現するための、少なくとも１つのデータマスクを含む。エラー保護エンコーダは、特定のエラー制御コードを生成するためである。論理ユニットは、１つの選択されたマスクをデータフレームへ結合するためである。この発明はまた、受信側において、記憶装置、エラー保護デコーダ、論理ユニットを含む。この記憶装置は、少なくとも１つのあり得る入力データビットパターンを表現するための、少なくとも１つのマスクを含む。論理ユニットは、前記マスクを受信されたデータフレームへ結合するためである。エラー保護デコーダは、受信信号を処理して受信信号のためのパリティビットを決定し、それからエラーが何もないと仮定して、入力ビットパターンと入力データフレームを再現するためである。
この発明の方法は、データフレームをマスクビットパターンで論理的にＸＯＲすることを含む。このＸＯＲ積はそれから送信される。受信側において、少なくとも１つのマスクビットパターンが受信データフレームによりＸＯＲされる。それからこのＸＯＲ積についてパリティビットが計算される。計算されたパリティビットと受信されたパリティビットが一致すれば、元のデータフレームが出力される。その上、このマスクに対応する特定のデータビットパターンが出力される。パリティビットが一致しなければ、全ての記憶されたマスクが受信データフレームでＸＯＲされてしまうまで、この処理が反復される。記憶されたマスクと受信データフレームＸＯＲ積のいずれについてもパリティビットの一致が見出されない場合にのみ、伝送エラー信号が生成される。こうして、第２の物理チャネルの使用を必要とする情報が、代りに第２論理チャネル上で送信され、これにより必要な通信資源を減少させる。
【図面の簡単な説明】
以下の説明を添付図面と共に参照すれば、この発明の方法と装置の一層完全な理解が得られる。
図１は、この発明の実施例を図示する機能的なブロック図であって、一つの物理チャネル上で２つの論理チャネルを伝送する通信ネットワーク上の送信機と受信機を示す。
図２は、この発明の好ましい実施例によるエラー保護エンコーダの機能的なブロック図である。
図３は、この発明の好ましい実施例によるエラー保護デコーダの機能的なブロック図である。
図４は、この発明の好ましい実施例を図示するフローチャートである。
図５は、離散的な入力の一組の論理状態に基づいてマスクを選択するこの発明による方法を図示する表である。
図面の詳細な説明
図１は、１つの物理チャネル上で、１次論理チャネルと２次論理チャネルを伝送するための、通信ネットワークの送信システムと受信システムを図示する。さて図１を参照すると、通信システム１００は、１次チャネル上で送信される信号１０８をエンコードするためのソースエンコーダ１０４を含んでいる。例として、信号１０８は、マイクロフォンにより検出される音を表現するアナログ信号であり得る。ソースエンコーダ１０４は、従来の方法で信号１０８をエンコードする。ソースエンコーダ１０４は、回線１１６によりエラー保護エンコーダ１１２へ結合されている。一般にエラー保護回路１１２は、エンコードされた信号と共に送信されるエラー制御コードを生成するように機能することにより、エラー制御コードの違反が明白であるかどうかを受信機が決定できるようにする。エラー保護エンコーダ１１２はまた、マスクセレクタ１２０と論理回路１２４を含む。マスクセレクタ１２０は、２次チャネル上の追加情報を運ぶために使用できるような、マスクすなわちデータビットパターンを選択するためのものである。論理回路１２４は、マスクセレクタ１２０で生成されるマスクと、ソースエンコーダ１０４で生成されるエンコード済み信号を、論理的に結合するためにある。エラー保護エンコーダ１１２は、回線１３２により、ＲＦ変調器１２８へ接続される。ＲＦ変調器１２８は、回線１３２で受信されるデータフレームを伝送するためにある。ワイヤラインネットワーク、Ｔ１回線、光ファイバケーブルなど、を含む他のタイプの通信媒体内でも、この発明を使用できることが理解される。
図１の通信システム１００へ戻ると、ＲＦ復調器１３６が示されている。ＲＦ復調器１３６は、ＲＦ変調器１２８により送信されるデータフレームを受信するためにある。ＲＦ復調器は、回線１４４によりエラー保護デコーダ１４０に接続され、そこへ復調された信号を送信する。一般にエラー保護デコーダ１４０は、復調された信号内に受信されたエラー制御コードを分析して、エラー制御コードの違反が明白であるかどうかを決定するためにある。しかしながら、エラー保護デコーダ１４０もまた、マスク選択回路１４６と論理回路１４８を含む。マスク選択回路１４６は、論理回路１４８により復調される信号のデータ部分と結合すべきマスク、すなわちデータビットパターンを選択するためにある。一般に、マスクセレクタ回路１４６と論理回路１４８は、回線１１６でソースエンコーダ１１２２よりエラー保護エンコーダ１１２へ伝送されるエンコードされた信号（１次信号）を再現するためにある。マスク選択回路１４６と論理回路１４８はまた、追加情報が第２論理チャネル（第１物理チャネル）上で、ＲＦ変調器１２８により伝送されたことを決定するためにある。エラー保護デコーダ１４０はまた、回線１５６によりソースデコーダ１５２へ接続されて、そこへ再現された１次信号を生成する。ソースデコーダ１５２は、この再現された１次信号をデコードして、出力信号１６０を生成するためにある。
オペレーションにおいて、通信システム１００は伝送のために入力信号１０８を受信する。一層詳しく言えば、ソースエンコーダ１０４が入力信号１０８をエンコードして、入力信号１０８を伝送に適した形式に変換する。入力信号１０８がエンコードされて、エラー保護エンコーダ１１２へ送信されると、エラー保護エンコーダが、エンコードされた信号のために、エラー制御コードを計算する。たとえば、エラー保護エンコーダ１１２は、好ましい実施例によれば、ＣＲＣコードによるパリティビットを生成する。確かに、他のタイプのエラーコードが使用できる。たとえば、ボーズ・チョーヅリ・ホッキンガム（ＢＣＨ）コードまたは当業者に良く知られた多くの同等なコードによって、エラー保護エンコーダ１１２はパリティビットを計算できる。
エラー保護エンコーダ１１２は、論理回路１２４を使用して、ソースエンコード済み信号と特定のマスクまたはデータビットパターンを結合する。エラー保護エンコーダはマスクセレクタ１２０内に記憶装置を含んでいて、少なくとも１つのマスクを記憶している。各マスクは、２次チャネルにより選択される時に搬送されるべき特定の信号、イベント、またはメッセージを表現する。例として、エラー保護エンコーダ１１２はまた、ソースエンコーダ１０４から受信されるエンコード済みの信号と共に搬送されるべき２次ソース（図示なし）からの２次信号を受信する。たとえば、この２次信号が４つの可能な状態（たとえば、００、０１、１０、１１）を有する２行を含んでならば、このマスク記憶装置は、ゼロよりも大きい値を有する３つの入力状態を表現するために、少なくとも３つのマスクを有する。信号の第２の組は、外部ソースまたは内部生成信号で生成される信号のいずれかにより、形成され得る。たとえば、この２次信号は、ＣＰＵにより生成される制御信号または状態信号であり得る。
好ましい実施例において、１組のマスクパターンは、エラーが検出されずに通過した尤度を減少させるように選択される。たとえば、”０１”の入力状態は、”０１１０１００１１１１０００１１”として定義されるマスクビットパターンにより表現される。この例について、このマスクビットパターンは、１次信号とパリティビットの組み合わせにより形成されるコードワードと実質的に似ていないパターンを表現する。典型的な伝送エラーが生じたときに、尤度を実質的に増加させない１つのマスクパターンが選択されて、エラーが検出されないままになる尤度を減少させる。
一層詳しく言えば、送信されたのと反対の論理状態で少数のビットが受信されても、コードワードと等しくならないビットパターンが選択される。一般に、反復的な試行錯誤の過程を通じて１つのマスクパターンが選択される。そうして過程の中で、コードワードの特定のセットと比較された後で、提案されたマスクパターンが拒絶されるか、または受容される。
エラー保護エンコーダが、選択されたマスクとエンコードされた入力信号を結合して、１つの結合された信号が形成されると、この結合された信号が、エラー制御コードと共に、ＲＦ変調器１２８へ送信される。ＲＦ変調器１２８により送信されたこの信号を、それからＲＦ復調器１３６が受信し復調する。それからＲＦ復調器がこの復調された信号をエラー保護デコーダ１４０へ搬送する。エラー保護検出器１４０はマスクが１次信号に結合されているかどうかを決定して、結合されているならば、その情報の内容が１次信号と共に搬送される。しかしながら、伝送中にエラーが発生すれば、計算されたエラーコードと受信されたエラーコードは１つも一致しない。その上、エラー保護デコーダ１４０は、１次信号を再現したりマスクに関係ある搬送される情報を抽出したりできない。
一層詳細に言えば、エラー保護デコーダ１４０は、受信されたパリティビットを検討し、受信されたデータに基づいて計算されたパリティビットと比較する。１次信号に結合されたマスクパターンが何もなく、また伝送エラーが何も起こらなければ、計算されたパリティビットと受信されたパリティビットは相等しい。他方、１次信号にマスクが結合されたり、伝送エラーが起こったりすれば、計算されたパリティビットは受信されたパリティビットに等しくない。したがって、エラー保護デコーダ１４０は、計算されたパリティビットと受信されたパリティビットが一致するまで、受信システム内に記憶された各マスクを受信された信号に結合する。伝送エラーが何も起こらなかったと仮定すると、受信データストリームとマスクパターンの一つとの論理的結合は、元の１次信号の再現になる。元の１次信号が再現されると、計算されたパリティビットと受信されたパリティビットは相等しい。この結果は、もしＡ  ＸＯＲ  Ｂ＝Ｃであれば、Ｃ  ＸＯＲ  Ｂ=Ａであるからである。したがって、同じマスクが受信されたデータストリームに排他的ＯＲ関数（ＸＯＲ）により結合されれば、この１次信号が再現される。
この時点において、エラー保護デコーダ１４０は、元の１次信号を再現済みであり、この再現された信号を、回線１５６でソースデコーダ１５２へ送信できる。その上、エラー保護検出器１４０は、この１次信号を再現するのに、どのマスクパターンが使用されたかを決定できる。エラー保護デコーダ１４０はまた、特定のマスクを選択されるようにしたのと同じデータビットパターンを出力できる。これは、各マスクが１つのイベントまたはデータビットパターンを表現するために起こる。
図２は、この発明の好ましい実施例によるエラー保護エンコーダのブロック図である。さて図２を参照すると、図１のエラー保護エンコーダ１１２の一実施例が示されている。ＣＰＵ２００は、回線２０８で受信データ２０４へ結合されている。図示の実施例について、ＣＰＵ２００は、回線２１６により論理装置２１２へ接続されている。回線２１６は、１次データチャネルを形成する。したがって、データ２０４は、ＣＰＵ２００により回線２１６上を論理装置２１２へ接続される。
論理装置２１２は、ＣＲＣ装置ビットを生成して追加するためにある。ここでも、在来タイプのエラー検出システムを採用できる。図２に示す実施例において、ＣＲＣエラー検査は、この発明の好ましい実施例により遂行される。詳しくは、ＣＰＵ２００もまた回線２２４で論理装置２２０へ接続される。回線２２４は、２次データチャネルである。回線２２４は、離散回線、または多くの異なったタイプのデータバスのいずれかの一つにより形成され得る。
論理装置２２０はマスクのリストを記憶するためにあり、回線２２４で受信されるあり得るデータ状態ごとに１つのマスクを記憶するためにある。したがって、論理装置２２０はまた、回線２２４から受信されるデータ状態にしたがって、マスクのリストの１つを選択するためにもある。回線２２４から受信されるデータ状態すなわちデータビットパターンは、ＣＰＵ２００内に生ずる信号またはＣＰＵ２００の外部に生ずる信号であり得る。
論理装置２１２と論理装置２２０もまた共に、それぞれ回線２３２と同２３６により、排他的ＯＲ回路２２８へ接続されている。排他的ＯＲ回路２２８は、回線２３２と同２３６で受信される信号を結合して、回線２４０上の伝送のためのエラー制御コードの誘導された違反を有するデータフレームを生成する。従って、図２のシステムは、２次データチャネル上で搬送される情報と、１次データチャネル上で搬送される情報を、結合する。こうして、両方のチャネルからの信号が１つのデータチャネル上で搬送され、本書では線２４０で表現されている。
オペレーションにおいて、回線２２４上をＣＰＵ２００により伝送されるデータは、あらゆる数の選択されたイベントを表現する。例として、回線２２４で送信される信号の各論理状態は、２次データチャネル上に送信されるデータに関連する特定の制御信号またはコマンドを表現する。代りに、各論理状態は、エラー状態、状態信号、または他のデータ信号を表現できる。こうして、論理装置２１２が回線２１６で１次信号を受信すると、論理装置２２０が回線２２４で種々な２次データ入力を受信する。論理装置２２０は、回線２２４で受信されるデータの状態によりマスクパターンを生成して、対応するマスクを排他的ＯＲ回路２２８へ送信する。同時に、論理装置２１２は、１次データチャネル情報を追加ＣＲＣビットと共に、回線２３２で排他的ＯＲ回路２２８へ送信する。排他的ＯＲ回路２２８は、２つの回線２３２と同じ２３６で受信されるデータを結合して、回線２４０でデータの１つのチャネルを生成するが、このチャネルにおいて、データフレームは、前記２次データ入力に対応する１つの誘導されたエラー制御コード違反を有する。
図３は、この発明の好ましい実施例によるエラー保護デコーダの機能的なブロック図である。さて図３を参照すると、ＣＰＵ３００が回線３０４でデータフレーム３０２を受信する。図示のように、ＣＰＵ３００は、回線３１２により排他的ＯＲ回路３０８へ接続されており、また回線３２０により論理装置３１６へ接続されている。一般にＣＰＵ３００は受信されたデータを回線３１２で排他的ＯＲ回路３０８へ送信し、また制御信号を回線３２０で論理装置３１６へ送信する。論理装置３１６は1つのマスクを選択し、また受信された制御信号に応答してこの選択されたマスクを送信するために、回線３２４で排他的ＯＲ回路３０８へ接続されている。排他的ＯＲ回路３０８の出力は、回線３３２より論理装置３２８へ接続されている。その結果、論理装置３２８の出力は、回線３３６でＣＰＵ３００へ接続されている。排他的ＯＲ回路３０８は、回線３１２で受信するデータフレームを、回線３２４で受信するマスクと、論理的に結合するためにある。論理装置３２８は、パリティビットを計算し比較するためにある。例として、論理装置３２８は、好ましい実施例において、ＣＲＣエラー検査を遂行する。
オペレーションにおいて、ＣＰＵ３００は回線３０４でデータフレーム３０２を受信して、回線３１２でデータフレーム３０２を排他的ＯＲ回路３０８へ送信する。最初に、データフレーム３０２は、変更無しに排他的ＯＲ回路３０８を通過できる。これにより、論理回路３２８がそのエラー検査を、受信されたデータフレーム３０２について遂行できる。従って、伝送エラーが何も起こらず、システムの送信側でマスクを１次データへ結合することによりエラー制御コードの違反が何も誘導されなければ、ＣＰＵは同様に結論して、このデータフレームを論理装置３１６内の種々のマスクと結合せずに、１次チャネルデータを生成する。
データフレーム３０２が変更無しに排他的ＯＲ回路３０８を通過できるようにするために、好ましい実施例において、ＣＰＵ３００が最初にデータフレーム３０２からの受信信号を排他的ＯＲ回路３０８へ送信するときに、ＣＰＵ３００は制御信号を回線３２０上の論理装置３１６へ送信しない。従って、論理装置３１６は、排他的ＯＲ回路３０８へマスクを出力しない。代りの実施例においては、初期制御信号が回線３２０に送信されて、これにより論理装置３１６が、その出力線３２４上の送信を停止する。更に他の実施例においては、回線３２０で送信される制御信号により、論理装置３１６がデータビットパターンを送信し、これが、回線３１２で排他的ＯＲ回路３０８により受信されるデータストリームと論理的に結合されるとき、回線３１２で受信されるデータフレームの値を変更しない。例として、論理装置３１６は、全てゼロのマスクパターンを送信できる。
論理装置３２８が排他的ＯＲ回路３０８からの出力を受信すると、それはＣＲＣの値を計算して、この計算されたＣＲＣ値を受信されたＣＲＣ値と比較する。この受信されたＣＲＣ値は、最初にＣＰＵ３００により受信されて、それから排他的ＯＲ回路３０８を通じて回線３３２上へ送信されて、論理装置３２８が受信するものである。計算されたＣＲＣ値と受信されたＣＲＣ値が一致すると論理装置３２８が決定すれば、それは回線３３６で「パス」を反映する信号を生成する。それはまた受信されたデータフレームをＣＰＵ３００へ送信する。上記複数のＣＲＣ値が互いに一致しない場合は、論理装置３２８が回線３３６に「フェイル」を反映する信号を生成する。論理装置３２８からＣＰＵ３００が「パス」信号を受信すると、それは論理装置３２８から受信したデータフレームを１次データチャネル３４０に出力する。ＣＰＵ３００もまたどんなマスクパターンがデータフレームと排他的ＯＲ回路３０８内で結合されたかを知るので、ＣＰＵ３００はマスクにより表現されるデータ入力パターンを再構成でき、また同じものを回線３４４に出力できる。従って、実質上、回線３４０と回線３４４は、それぞれ、１次データチャネルと２次データチャネルを決定する。
しかしながら、ＣＰＵ３００が回線３３６で「フェイル」信号を受信すれば、それは回線３２０で論理装置３１６へ制御信号を送り、これにより論理装置３１６はマスクパターンを排他的ＯＲ回路３０８へ送信する。ＣＰＵ３００は受信したデータフレーム３０２を回線３１２で排他的ＯＲ回路３０８へ再送信し、また論理装置３２４は回線３２４でマスクパターンを送信する。排他的ＯＲ回路３０８は、２つの入力を論理的に結合して、その結果を回線３３２へ出力する。前述のように、論理装置３２８は排他的ＯＲ回路３０８から出力を受信し、また計算されたＣＲＣ値と受信されたＣＲＣ値が一致するかどうかを決定する。論理装置３２８はそれから「パス」または「フェイル」の信号を、それに応じて生成する。記憶装置から選択された種々のマスクを試みるこの処理は、１つのパスが受信されるか、または回線３０４で受信されたデータフレームが、論理装置３１６内に記憶された全てのマスクに論理的に結合され終わるまで、継続される。全てのマスクがデータフレーム３０２と結合され終わった後に、もし１つのパス信号が受信されなければ、ＣＰＵ３００は、伝送エラーが起きていると結論する。「パス」が受信されれば、ＣＰＵ３０は再構成された１次信号を回線３４０で出力し、またデータビットパターンを回線３４４で出力する。このデータビットパターンは、選択されたマスクと１次信号が結合された信号パターンである。
図４は、この発明の好ましい実施例により、１つの物理チャネル上に２つの論理チャネルを生成する方法を図示するブロック図である。最初のステップにおいて、図１のエラー保護エンコーダ１１２が、エンコードされる信号に結合されるべきマスクを選択する（ステップ４１０）。一般に、入力信号の論理状態または、エンコードされた入力信号と共に搬送されるべき特定の内部信号に基づいて、図１のエラー保護エンコーダ１１２により１つのマスクが選択される。１つのマスク記憶エラー保護エンコーダ１１２は、少なくとも１つのマスクを含んでいる。その上、このマスク記憶装置は、搬送される情報または制御信号のすべての特定の断片のための、少なくとも１つのマスクを含んでいる。エンコードされた入力信号は、それから、選択されたマスクに論理的に結合される（ステップ４１５）。好ましい実施例において、エンコードされた信号とマスクは、排他的ＯＲ演算を通じて論理的に結合される。その後で、この論理的に結合された信号は、図１のＲＦ変調器１２８により送信されて、ＲＦ復調器１３６により受信される（ステップ４２０）。
ＲＦ変調器１２８から信号を受信すると、ＲＦ復調器が復調された信号をエラー保護デコーダ１４０へ送信する。エラー保護デコーダ１４０は、受信される信号についてパリティビットを計算して、それらを受信されたパリティビットと比較する（ステップ４２５）。それからエラー保護デコーダ１４０は計算されたパリティビットと受信されたパリティビットが互いに一致するかどうかを決定する（ステップ４３０）。それらが一致して（エラーが何も検出されないで）いるならば、そのときはエラー保護デコーダ１４０によりソースデコーダ１５２へ受信信号が出力される（ステップ４３５）。ステップ４３０で一致が無い（エラーまたは誘導された違反が検出される）ならば、そのときはマスクが選択されて、エラー保護デコーダ１４０内で受信され変調された信号と、論理的に結合される。上述のように、好ましい実施例においては、受信され変調された信号は、排他的ＯＲ機能によりマスクと論理的に結合される（ステップ４４０）。もし同一のマスクが最初に排他的ＯＲ機能によりエンコードされた信号に結合され、それから、マスクとエンコードされた信号の積に結合されるならば、その正味の結果は１次信号（もとのエンコードされた信号）である。こうして、もとのエンコードされた信号が再現される。それが起こると、計算されたパリティビットと受信されたパリティビットは、互いに等しいはずである。次に、受信された信号についてパリティビットが再び計算されて、受信されたエラーコードと比較される（ステップ４４５）。この２組のパリティビットが比較されると、エラー保護デコーダ１４０は、これらの値が互いに他と一致するかどうかを決定する（ステップ４５０）。もし一致するならば、デコーダ１４０はエラーが何も検出されないことを結論でき、従って、受信された信号とマスクにより表現される２次信号を出力する（ステップ４５５）。この時点において、もともとマスクと結合されているエンコードされた信号が再現済みである。その上、エラー保護デコーダ１４０は、今はどんなマスクを使用して信号を再現したかを知っている。エラー保護デコーダ１４０は、どんなマスクを使用して信号を再現したかを知っているので、１次チャネル上でエンコードされた信号と共に搬送される２次情報を決定できる。この結論の理由は、各マスクが、特定のイベントまたはデータパターンを表現することである。
他方、ステップ４５０で、計算されたパリティビットと受信されたパリティビットが互いに一致しないならば、デコーダ１４０は、全てのマスクが受信された信号と論理的に結合されたかどうかを決定する（ステップ４６０）。もし１つまたはそれ以上のマスクが復調された信号と論理的に結合されていないならば、未だ試みられていないマスクの１つが選択されて、ステップ４４０から同４６０までが繰り返される。しかしながら、全てのマスクが復調された信号と結合済みであって、計算されたパリティビットと受信されたパリティビットが一致しないならば、その場合は伝送エラーが起きている。従って、エラー保護デコーダ１４０はエラーは起こっているものと結論し、それに応じて応答する（ステップ４６５）。例として、エラー保護デコーダ１４０は、ＲＦ変調器１２８に暗黙的に信号して、公知の手段によるもう一度伝送の試みを要求できる。
図５は、図４のステップ４１０のマスクを選択する方法を、一層詳しく図示した表である。図５を参照すると、図５の表は３つのコラムを含む。１つのコラムは入力Ａの論理状態を図示し、第２のコラムは入力Ｂの論理状態を表現し、第３のコラムは、ＡとＢの入力の種々な組み合わせのために、どの記憶されたマスクを使用すべきかを表現する。たとえば、入力回線Ａと同Ｂは、どのマスクを入力信号と論理的に結合するかを選択するために使用され得る。受信側において、エラー保護デコーダ１４０の中で、等価なマスクの組がその中に記憶される。従って、ＡとＢの入力信号がそれぞれゼロと１であれば、そのときはマスクＮｏ．２が、選択されて入力信号と論理的に結合されるマスクである。従って、図１のエラー保護デコーダ１４０がマスク２をＲＦ復調器１３６から受信した信号と論理的に結合するとき、計算されるパリティビットと受信されるパリティビットは互いに一致する。もとのエンコードされた信号を再現するのに使用されたのはマスク２であることを、エラー保護デコーダ１４０が決定済みであるので、それはまた１次信号と共に搬送されている２次信号をも知っている。図５の表により表現されているシステムに関して、本発明によれば、第２論理チャネル上を送信されるデータビットパターンはＡ入力線とＢ入力線について、「０１」ビットパターンに等しい。従って示されたように、２つのソースからの情報を１つの物理チャネル上で送信して、これにより通信に必要な物理チャネルの数を減少させることができる。
この発明の方法と装置の一実施例を、添付図面に図解し前述の詳細な説明に説明してきたが、この発明が開示された実施例に限定されるものではなく、下記の請求の範囲に提示され定義されるこの発明から離れずに、多くの再配置、修正、置換えができることが理解される。特に、この発明を無線通信システムの文脈で説明してきたが、この発明が無線通信システムと同様に有線通信システムに同等に適用できることは、ひとたびこの発明を教示された当業者に明白である。
更に、前述の装置は、マイクロプロセッサまたはディジタル信号プロセッサのためのプログラミングの中で、等価に実施できる。
【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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