CN102474481B - 加扰方法和通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据冗余度得到了抑制并且具有适宜于发送的比特序列特性的加扰数据的发送。包括以下步骤：通过使用自同步加扰器从基准帧生成加扰数据，在该基准帧中基准值被添加作为该基准帧的头部；生成比较帧的加扰数据，在该比较帧中与基准值不同的值被添加作为该比较帧的头部；计算与每个加扰数据的比特序列特性有关的评估值；选择表示最适宜于发送的比特序列特性的评估值；发送所选择的评估值的加扰数据；如果比较帧的加扰数据被发送，则将加扰器的移位寄存器保存的值校正到在考虑到比较帧的加扰数据的完成时确定的值，并将经校正的值应用到新数据块的基准帧。

Description

加扰方法和通信装置

技术领域

本发明涉及通信中的加扰(scrambling)技术。

背景技术

在数字通信中的基带传送中的发送处理中，要发送的比特串经历处理以满足诸如指示0和1的数目之间的平衡的DC平衡和游程长度之类的约束。这种处理被称为“线路编码(line coding)”。线路编码被大致划分成两种方法：一种是通过添加冗余码以满足约束来执行编码；另一种是通过使用加扰器以随机地满足约束来执行编码。

基于冗余码的前一种方法以(以太网)中使用的曼彻斯特编码或8B/10B编码为代表。当传送速率超过10 Gbps时，冗余度增大，并且相应地，信道速率有可能增大。因此，对于发送/接收设备的要求变得严格。例如，在8B/10B编码的情况下，用于以10 Gbps传送信息的信道速率是12.5 Gbps，从而要求有能够支持此信道速率的发送/接收设备。对于这种高速通信中涉及的要求，使用加扰器的后一种编码方法是更适宜的。

使用加扰器的方法利用由易于安装的LFSR(线性反馈移位寄存器)生成的伪随机数序列来随机化发送比特序列。这种类型的加扰方法被大致划分成同步型和自同步型。

同步加扰方法是通过信息序列和来自LFSR的伪随机数序列的加法(XOR，异或运算)来实现随机化的方法。图14示出了根据同步加扰方法的发送方加扰器101和接收方加扰器102的配置示例。发送方加扰器101的LFSR具有移位寄存器103a，并且类似地，接收方加扰器102的LFSR具有移位寄存器103b。这些寄存器(103a、103b)表示的值被称为LFSR状态。

在这个同步加扰方法中，在发送方(101)和接收方(102)之间需要完全同步LFSR状态。此方法的有利之处在于差错(比特反转)如果发生的话不会传播。在作为多路复用的标准的SONET、作为卫星通信的推荐的CCSDS等等中采用以上同步加扰方法。

自同步加扰方法是通过将过去的输出比特存储在LFSR中并且把来自LFSR的输出与信息序列相加来执行加扰的方法。图15示出了自同步加扰方法的配置示例。发送方加扰器201具有移位寄存器203a，并且类似地，接收方加扰器202具有移位寄存器203b。此方法的不利之处在于诸如比特反转之类的差错如果发生的话则会按来自LFSR的连接线的数目传播，而有利之处在于不需要执行帧同步，从而如果发生失同步，是可能从中恢复的。

另外，自同步加扰就安全性而言是有利的。作为加扰中的安全性威胁，可以考虑例如输入抵消加扰效果的数据的网络妨害行为。在此情况下攻击者随机选择LFSR的初始状态以生成妨害序列。然而，通过充分增大LFSR长度可以充分减小攻击者设定的初始状态与实际初始状态一致的概率。

在的64b/66b编码中使用自同步加扰方法。64b/66b编码是这样一种方法：将根据生成多项式g(x)＝x^57+x^19+1经历了自同步加扰的数据序列划分成64比特数据块并且向每个数据块的开头添加用于同步的2比特头部(“01”或“10”)，从而形成66比特发送帧。

在基于加扰的线路编码中，随机地劣化通信特性的比特模式的发生是不可避免的。作为与此相关的技术，已知例如在以下列出的PTL 1和2中公开的被称为CIMT(Conditional Inversion Master Transition，条件反转主转变)的方法。

CIMT方法预先保持DC平衡的累积并且计算要发送的数据块的DC平衡。当要发送的数据块的DC平衡的极性(平衡的方向)和先前数据块的DC平衡的极性相互一致时，要发送的数据块中的所有比特都被反转并且反转的块被发送。否则，该数据块中的比特被按其原始形式发送。此时，指示该块是否被反转的头部被添加到该块。这使得发送比特序列可以始终被调整到DC平衡将会更好的方向。

{引文列表}

{专利文献}

{PTL 1}美国专利No.5,022,051，说明书

{PTL 2}美国专利No.5,438,621，说明书

发明内容

{技术问题}

根据PTL 1和2中公开的方法，可以调整累积DC平衡；然而，加扰方法是同步型的，从而在发送方和接收方之间需要执行帧同步。另外，在以上方法中，头部中的差错导致整个块中的差错，从而要求如PTL 2中公开的保护功能，这增大了冗余度。另外，对于全零块或全一块，比特值只是被反转，从而块中的游程长度中没有发生变化，这使得难以减小最大游程长度。

因此本发明的一个目的是提供一种加扰方法和通信装置，用于发送数据冗余度得到了抑制并且具有适宜于发送的比特序列特性的加扰数据。

{解决问题的方案}

根据本发明的第一方面，提供了一种加扰方法，包括：将基准值作为头部添加到数据块的开头以形成基准帧；通过使用自同步加扰器生成基准帧的加扰数据；通过将校正序列与基准帧的加扰数据相加来生成比较帧的加扰数据，在该比较帧中与基准值不同的值被作为头部添加到了数据块；根据评估标准，计算关于基准帧的加扰数据的比特序列特性的评估值和关于比较帧的加扰数据的比特序列特性的另一评估值；从计算出的评估值中选择表示对于发送而言最适宜的比特序列特性的评估值；当所选择的评估值对应于基准帧时，发送基准帧的加扰数据；以及当所选择的评估值对应于比较帧时，发送通过将校正序列与基准帧的加扰数据相加而获得的加扰数据，将加扰器的移位寄存器保存的值校正到在考虑到比较帧的加扰数据的完成时确定的值，并将经校正的值应用到新数据块的基准帧。

根据本发明的第二方面，提供了一种通信装置，包括：头部添加部，该头部添加部将基准值作为头部添加到数据块的开头以形成基准帧；加扰部，该加扰部通过使用自同步加扰器生成基准帧的加扰数据；评估判定部，该评估判定部：通过将校正序列与基准帧的加扰数据相加来生成比较帧的加扰数据，在该比较帧中与基准值不同的值被作为头部添加到了数据块；根据评估标准，计算关于基准帧的加扰数据的比特序列特性的评估值和关于比较帧的加扰数据的比特序列特性的另一评估值；从计算出的评估值中选择表示对于发送而言最适宜的比特序列特性的评估值；并且根据选择输出校正序列或零序列；以及加法器，该加法器将校正序列或零序列与基准帧的加扰数据相加并发送加法结果，其中，当所选择的评估值对应于比较帧时，评估判定部将选择的结果提供给加扰部并且将校正序列输出到加法器，并且加扰部在选择的结果被发送来时将加扰器的移位寄存器保存的值校正到在考虑到比较帧的加扰数据的完成时确定的值，并将经校正的值应用到新数据块的基准帧。

{本发明的有利效果}

根据本发明，可以发送数据冗余度得到了抑制并且具有适宜于发送的比特序列特性的加扰数据。

附图说明

图1是本发明的示例性实施例中的通信装置的框图。

图2是关于本发明的示例性实施例中的帧格式的说明图。

图3是关于本发明的示例性实施例中的通信装置的基本操作的流程图。

图4是本发明的示例性实施例中的具有校正功能的加扰器的配置示例。

图5是本发明的示例性实施例中的评估判定部的配置示例。

图6是关于本发明的示例性实施例中在加权累积DC平衡被用作评估标准的情况下判定部的操作的流程图。

图7是关于本发明的示例性实施例中在使用第一和第二评估标准的情况下判定部的操作的流程图。

图8是关于本发明的示例性实施例中在使用随机比特序列的情况下判定部的操作的流程图。

图9是本发明的示例性实施例中在加权累积DC平衡被用作评估标准的情况下判定部的框图。

图10是本发明的示例性实施例中在加权累积DC平衡被用作评估标准的情况下判定部的另一框图。

图11是关于本发明的示例性实施例中的加权累积DC平衡(ρ＝0.9)的示图。

图12是关于本发明的示例性实施例中的加权累积DC平衡(ρ＝1.0)的示图。

图13是关于本发明的示例性实施例中的有限数目的帧的累积DC平衡的示图。

图14是关于同步加扰器的说明图。

图15是关于自同步加扰器的说明图。

{标号列表}

101、201：发送方加扰器

102、202：接收方加扰器

103a、103b、203a、203b：移位寄存器

500：通信装置

501：头部添加部

502：具有校正功能的加扰器(加扰部)

503：缓冲器

504：评估判定部

505：加法器

601：校正值

701：校正序列生成部

702a、702b：评估值计算部

703：判定部

704：选择器

1101、1202：寄存器

1102：加法器

1103：乘法器

1201：移位寄存器

具体实施方式

图1示出了本发明的示例性实施例中的通信装置500的发送***的配置。头部添加部501向通过划分数据获得的固定长度数据块的每一个的开头添加具有基准值的加扰头部，以生成具有图2中所示的结构的帧。

其中基准值被设定到加扰头部的帧对应于本发明的基准帧。加扰头部的比特数目和基准值可被设定到任何值；在本示例性实施例中，头部的比特数目被设定到1比特，并且基准值被设定到“0”。在像本示例性实施例中那样1比特加扰头部被添加到N比特的数据块的情况下，帧的冗余度被表示为(N+1)/N。即使在N被设定到32的情况下，将头部的比特数目设定到1比特也使得冗余度为1.03，从而与8B/10B编码中获得的1.25相比，充分地降低了冗余度。

具有校正功能的加扰器502利用自同步加扰器向基准帧应用加扰以生成加扰数据T0。所生成的加扰数据T0(比特长度：(N+1)比特)被一次存储在缓冲器503中。加扰器502根据从稍后将描述的评估判定部504反馈来的判定结果，对要被应用到要处理的新数据块的LFSR的状态进行调整。

评估判定部504计算关于数据T0的评估值和通过向该数据块添加与基准值不同的值(“1”)作为头部而获得的加扰数据T1的评估值。评估值是用于判定加扰数据的比特序列特性是否对数据的发送起有利的作用的值。加扰数据T1对应于如后所述利用数据T0生成的比较帧的加扰数据。

评估判定部504从T0和T1的评估值中选择表示对于发送而言最适宜的比特序列特性的那个，并且执行控制以使得最适宜的评估值的加扰数据(T0或T1)被发送。

更具体而言，当选择T1的评估值时，评估判定部504输出稍后将描述的校正序列M。校正序列M被加法器505与来自缓冲器503的输出(T0)相加以形成T1，T1随后被发送。校正序列M是在以下情况下获得的输出序列：即，LFSR的初始状态被设定为全零，并且加扰被应用到通过将加扰头部“1”添加到具有比特长度N的全零数据块而获得的帧((N+1)比特)。另一方面，当选择T0的评估值时，评估判定部504输出零序列(全零)。

另外，评估判定部504把关于被评估为最适宜的评估值的加扰数据是T0还是T1的信息作为判定结果反馈给上述的加扰器502。

参考图3中所示的流程图，将描述具有上述配置的通信装置500的基本操作。图3的过程示出了当处理第t数据块时的处理流程。在对与第t数据块相对应的帧的处理开始时加扰器502中的LFSR的状态由S(t)表示。

当从头部添加部501接收到其中加扰头部“0”被添加到了数据块t的基准帧时，加扰器502在状态S(t)中向该基准帧应用加扰以生成加扰数据T0(步骤S401)。假定数据块长度是N比特，则T0的总数据长度是(N+1)比特。所生成的T0被存储在缓冲器503中，并且被提供给评估判定部504。

评估判定部504根据预先设定的评估标准来计算T0的评估值(步骤S402)。稍后将描述评估值的计算方法。

另外，评估判定部504基于其中加扰头部“1”被添加到了数据块t的帧(比较帧)，在状态S(t)中生成加扰数据T1(比特长度：(N+1)比特)(步骤S403)。数据T1是根据稍后将描述的方法利用T0生成的。评估判定部504计算所生成的T1的评估值(步骤S404)。

在计算T0和T1的评估值之后，评估判定部504比较它们并且基于评估标准判定表示最适宜的比特序列特性的评估值。在T0的评估值好于T1的评估值的情况下(S405中的“是”)，评估判定部504执行控制以使得T0被发送。也就是说，评估判定部504向加法器505输出N比特全零序列。此全零序列在加法器505中被与T0相加，从而最终T0被发送(步骤S406)。

评估判定部504把表明选择了与头部“0”相对应的T0的评估值的信息作为判定结果反馈给加扰器502。在此情况下，加扰器502把T0完成时LFSR的状态，即当前时刻存储在LFSR中的值，认识为新数据块(t+1)的LFSR状态S(t+1)(步骤S407)。

另一方面，在T1的评估值好于T0的评估值的情况下(S405中的“否”)，评估判定部504执行控制以使得T1被发送。也就是说，评估判定部504输出校正序列M。此校正序列M在加法器505中被与T0相加，从而最终T1被发送(步骤S408)。

评估判定部504把表明选择了与头部“1”相对应的T1的评估值的信息作为判定结果反馈给加扰器502。在此情况下，加扰器502把T0完成时的LFSR状态S(t)校正成考虑到T1完成时而确定的状态，并且把经校正的状态认识为新数据块(t+1)的S(t+1)(步骤S409)。稍后将描述执行此校正的方法。

可并行执行步骤S401和S403。另外，对于顺次生成的T0和T1可顺次执行步骤S402和S404。下文中将描述用于实现这种处理的通信装置500的硬件配置。

图4示出了具有校正功能的加扰器502的配置示例。加扰器502是基于自同步加扰器配置的(图15)，并且被设计为根据从评估判定部504反馈来的判定结果来调整LFSR的状态。

加扰器502保存LFSR的校正值601(常数)。所示出的校正值601“1”、“0”、“1”只是示例，而绝不限制本示例性实施例的校正值601。在来自评估判定部504的判定结果对应于T1的情况下，加扰器502把校正值601与LFSR的寄存器中的值相加以将LFSR的状态校正到T1完成时的状态以为下一数据块(t+1)作准备(图3，步骤S409)。另一方面，在判定结果对应于T0的情况下，不用校正值601校正LFSR的状态。

LFSR的校正值601是在LFSR的初始状态被设定到全零并且“100…000”(“0”的数目是数据块长度)被输入的情况下获得的LFSR的寄存器值，并且由与LFSR的寄存器长度相对应的比特数目表示。

图5是评估判定部504的配置示例。从加扰器502输出的T0被输入到评估判定部504。校正序列生成部701输出上述的校正序列M。这可通过在存储器中存储预先计算的值来实现。具有头部值“1”的比较帧的加扰数据T1可通过将校正序列M与从加扰器502输出的T0相加来获得。

一评估值计算部702a计算T0的评估值，并且另一评估值计算部702b计算T1的评估值。评估值计算部702a和702b进行的处理根据T0的顺次输入而发生。判定部703从T0和T1的评估值判定最适宜的比特序列特性，并且将判定结果反馈给加扰器502，而且将判定结果提供到选择器704的控制端口。

在来自控制端口的判定结果对应于头部“0”的情况下，选择器704如上所述输出N比特全零序列作为要被输出到加法器505的序列。在此情况下，来自缓冲器503的T0在值不被改变的情况下被发送。在来自控制端口的判定结果对应于头部“1”的情况下，选择器704输出来自校正序列生成部701的校正序列M。这个M被与从缓冲器503输出的T0相加以将T0转换成T1，并且此T1随后被发送。

[评估值模型1]

下面将描述评估判定部504中使用的评估值模型。就实现而言，易于计算评估值是重要的。假定基于数据块t的加扰数据的DC平衡(“0”的数目和“1”的数目之间的差异)是Y(t)。例如，在其中“0”的数目是30并且“1”的数目是34的加扰数据的情况下(数据帧长度：N+1＝64)，DC平衡Y(t)是-4。

可以利用DC平衡Y(t)和落在预定范围内的加权系数ρ(0≤ρ≤1)，按照以下的式(1)来定义基于连续的数据块t(t＝1，2，3，...)的加扰数据的加权累积DC平衡Z(t)。

Z(t)＝ρ(Y(t)+Z(t-1))＝ρY(t)+(ρ^2)Y(t-1)+(ρ^3)Y(t-2)+…式(1)

在上式中，Z(0)被设定为0。在ρ＝0的情况下，式(1)仅表示当前帧的DC平衡，而在ρ＝1的情况下，式(1)表示没有过去值中的衰减的模型。通过适当地设定用于加权的系数ρ，加权累积DC平衡可被适宜地用在各种类型的发送/接收设备和传送路径中。

在加权累积DC平衡被用作评估标准的情况下，评估值计算部702a和702b(图5)分别计算T0和T1的DC平衡Y0(t)和Y1(t)。将按照图6的流程图描述此情况下判定部703的处理过程。

在分别从评估值计算部702a和702b输入T0和T1的DC平衡Y0(t)和Y1(t)时(步骤S800)，判定部703比较Y0(t)和Y1(t)的加权累积DC平衡的绝对值(步骤S801)。根据式(1)，对于Y0(t)，作为当前帧评估值Y0(t)和过去评估值Z(t-1)的加法结果的绝对值的|Y0(t)+Z(t-1)|被获得作为要比较的值，并且对于Y1(t)，|Y1(t)+Z(t-1)|被获得作为要比较的值。

在以上比较显示与T0的评估值相对应的|Y0(t)+Z(t-1)|较小的情况下(S801中的“是”)，判定部703判定T0的评估值是最适宜的(步骤S802)，并且将关于此判定的信息反馈给加扰器502。另外，为了为随后数据块(t+1)的评估作准备，判定部703利用当前帧的Y0(t)根据Z(t)＝ρ(Y0(t)+Z(t-1))来更新加权累积DC平衡Z(t)(步骤S803)。

另一方面，在与T1的评估值相对应的|Y1(t)+Z(t-1)|较小的情况下(S801中的“否”)，判定部703判定T1的评估值是最适宜的(步骤S804).然后，判定部703利用当前帧的Y1(t)根据Z(t)＝ρ(Y1(t)+Z(t-1))来更新加权累积DC平衡Z(t)(步骤S805)。

[评估值模型2]

作为使用累积DC平衡的评估值模型的另一示例，可以举出使用最近的恒定数目的加扰数据的方法。假定恒定的帧数目是K+1，则本模型的累积DC平衡可由以下式(2)定义。

Z(t)＝Y(t)+Y(t-1)+…+Y(t-K+1)|式(2)

在K＝1的情况下，与式(1)中的ρ＝0的情况一样，式(2)表示基于当前帧的DC平衡的评估值模型。另外，也可定义从式(1)和(2)的组合获得的累积DC平衡。在保存Z(t)的实现方式中，式(2)中的Z(t)的更新可如以下式(3)所表示那样执行。在此模型中，必须保存最近K个帧的DC平衡值。

Z(t)＝Y(t)+Z(t-1)-Y(t-K+1)式(3)

[评估值模型3]

除了DC平衡以外，加扰数据的最大游程长度也可用作评估值。本模型是检查T0和T1中的“0”游程长度或“1”游程长度(连续的“0”或“1”的数目)并且利用其最大值即最大游程长度作为评估值的方法。在此模型的评估中，判定例如最大游程长度越小，比特序列特性就越好。

[评估值模型4]

可以考虑使用上述两类评估值即累积DC平衡和最大游程长度的评估值模型。将按照图7的流程图来描述此情况下判定部703的处理过程。以下，假定使用加权累积DC平衡的方法(图6)是第一评估标准，并且使用最大游程长度的方法是第二评估标准。第一评估标准的优先级被设定得高于第二评估标准的优先级。

判定部703基于第一评估标准计算T0和T1的评估值(加权累积DC平衡)并且判定它们之间的差异是否超过预定的阈值(步骤S901)。在两个评估值之间的差异超过阈值的情况下，判定部703按照上述过程(图6的S801至S805)应用基于第一评估标准的判定结果(步骤S902)。

另一方面，在T0和T1的评估值之间的差异不大于阈值的情况下(S901中的“否”)，判定部703判定在基于第一评估标准的T0和T1的评估值之间不存在大差异，并且基于第二评估标准执行另一判定(基于最大游程长度的判定)(步骤S903)。然后，判定部703把判定结果反馈给加扰器502(步骤S904)。

通过设定第二评估标准以始终将T0的信息设定为判定结果，即通过在基于第一评估标准的评估中的两个评估值之间不存在大差异的情况下始终输出T0的评估值最适宜的判定结果，可以实现一个模型，其中评估值之间的比较仅在评估值之间的差异超过阈值时才执行。这降低了加扰器502中执行的校正操作的频率。

[评估值模型5]

作为上述使用两类评估标准的方法(图7)的修改，可用的有使用随机比特序列的方法。此方法的处理过程在图8中示出。在图示的过程中，该方法使用加权累积DC平衡作为第一评估标准，同时该方法采用使用随机比特序列的随机二选一作为虚拟的第二评估标准。以下，将仅描述与图7中的过程的差异。

在基于加权累积DC平衡的T0和T1的绝对值之间的差异不大于阈值的情况下(S901中的“否”)，判定部703读出随机比特序列(步骤S1001)。随机比特序列可以是任意的，只要其不能被第三方完全推断出即可。例如，随机比特序列可以是加扰器502中的LFSR的部分值或者时间参数。

判定部703判定所获取的随机比特是否与预先设定的预测值相一致或相对应。例如，在随机比特序列是时间参数的情况下，给定的时间带被预先设定为预测值，然后判定随机比特序列所指示的时间是否对应于预测值的时间带。

在随机比特序列不对应于预测值的情况下(步骤S 1002中的“否”)，判定部703判定具有最适宜评估值的加扰数据是T0(步骤S1003)。另一方面，在随机比特序列对应于预测值的情况下，判定部703判定T1是最适宜的(步骤S1004)。从而，采用随机二选一方法使得可以改善对抗对加扰数据的攻击的抵抗力。

如上所述，根据本示例性实施例，可以实现冗余度得到了抑制并且具有适宜于发送的比特序列特性的加扰数据的发送。这使得可以改善高速通信的质量。

在本示例性实施例中，加扰数据的接收方仅需要设有现有的自同步解扰器。也就是说，对于接收到的加扰数据中的头部差错，不要求特殊的布置。

预期发送方的电路规模可能大约是传统的两倍那么大；然而，加扰器本身是一个小电路，从而该电路的增大对于整个发送器的规模的影响很小。另外，发送时的延迟的增大只是与大约一个块相应的时间那么短。

在校正序列M被设定为具有伪随机特性的情况下，DC平衡的改善基于头部是“0”还是“1”是随机性的；然而，实际上，DC平衡的分布可得到大幅改善。例如，假定使用没有过去值中的衰减的累积DC平衡的极端模型，则累积DC平衡在使用现有加扰器时呈现均匀分布；而根据本示例性实施例，可以获得零均值指数分布。另外，以这种方式选择校正序列M使得可以改善除DC平衡以外的诸如最大游程长度之类的评估值。

＜＜示例＞＞

将描述上述示例性实施例的更具体示例。为了实现以上示例性实施例，必须预先设定LFSR的校正值601(图4)和当时校正序列生成部701的输出序列M(图5)。例如，假定LFSR的生成多项式是“g(x)＝x^8+x^6+x^5+x^4+1”并且数据块长度N是32(帧长度＝33)，则校正值601被设定为“1000_0100”(8比特)，并且校正序列M被设定为“1011_0001_1110_1000_0111_1111_1001_0000_1”(33比特)。

在从数据块的结束到评估判定部504的判定结果的获取之间存在延迟的情况下，校正值601是考虑到该延迟而设定的。在此情况下，取决于先前数据块的加扰头部，根据延迟量向缓冲器503的当前数据块的开头应用延迟校正。评估判定部504在该校正完成之后开始处理。

校正序列M优选具有使T0和T1没有相关性的值并且就DC平衡、最大游程长度和随机性而言具有良好特性。在64b/66b编码的情况下，使用由以下式(4)的生成多项式表示的加扰器。

g(x)＝x^59+x^19+1式(4)

根据式(4)，校正序列M包括在开头的“1”之后连续的38比特“0”，并且在N＝32的情况下，看起来对于加扰头部没有影响。在本发明的实际实现中，需要避免这种加扰器。

同时，当采用以下式(5)作为生成多项式时，在N＝32的情况下校正序列M呈现全一序列。也就是说，通过将生成多项式设定为以下式(5)，就CIMT或累积DC平衡而言可获得相同的效果。

g(x)＝x^63+x^62+1式(5)

图9示出了根据以上式(1)更新加权累积DC平衡Z(t)的判定部703的实现示例。图示的判定部703包括用于顺次存储Z(t)的寄存器1101、用于将寄存器1101的输出与Y(t+1)相加的加法器1102、以及用于将以上加法结果与加权系数ρ相乘(恒定倍)的乘法器1103。当例如ρ＝0.875时，通过一次移位和一次减法可以实现ρ倍。

图10示出了根据以上式(3)更新有限数目的帧的累积DC平衡Z(t)的判定部703的实现示例(K＝4)。此情况下的判定部703包括加法器1102、用于存储最近的K＝4个帧的Y(t)的移位寄存器1201以及用于存储Z(t)的寄存器1202。

图11和12的示图各自示出了在加权累积DC平衡被用作评估值的情况下(图6)获得的分布。图11的示图示出了在ρ＝0.9的情况下获得的分布，图12的示图示出了在ρ＝1.0的情况下获得的分布。在两种情况下，数据块长度N都被设定为63(帧长度是64)，块的数目是1,000,000，并且输入数据是随机生成的。

累积DC平衡的分布指示出通过在每个数据块中对(Y(t)+Z(t-1))/2计数而获得的值。示图的垂直轴是对数刻度的。作为LFSR的生成多项式，使用以下式(6)。

g(x)＝x^63+x^62+x^57+x^40+x^34+x^17+1式(6)

图11和12中的每一幅图的“传统方案”的分布是通过在应用典型加扰的情况下对于每个数据块(64比特)对累积DC平衡计数而获得的值。从图11和12的示图可以看出，在本发明的示例中大幅改善了累积DC平衡的分布。例如，在图11中，假定累积DC平衡的绝对值超过20，则在由“传统方案”标示的典型加扰的情况下频率变成1/100以上，而在本示例中频率只有一次达到1/1,000,000。特别地，在图12中所示的ρ＝1.0的模型中，在“传统方案”中获得均匀分布，而在本发明的示例中获得指数分布。

图13的示图示出了在与图11和12的示图的情况相同的设定下基于式(3)的有限数目的帧(K＝4)的累积DC平衡被用作评估标准的情况下获得的分布。可以看出，与图11的情况类似，在本发明的示例中，累积DC平衡的分布得到了改善。例如，图13中在累积DC平衡的绝对值超过20的情况下的相对频率在“传统方案”中变成1/100以上，而在本发明的示例中是1/10,000。

本发明的示例性实施例不限于上述示例性实施例，而是可以在以下权利要求的范围内根据需要修改。例如，虽然加扰头部的比特数目在以上示例性实施例中是1比特，但其可以是2比特或更多。在这种情况下，计算2^d个头部的评估值(T0，T1，...各自是(N+d)比特)，并且从2^d个评估值中选择最佳的一个。

以上示例性实施例的评估判定部504被配置为无论判定结果的内容如何都反馈判定结果。然而，作为替换，评估判定部504可被配置为仅当判定结果指示T1时，即仅当需要利用校正值601校正LFSR时(S409，图3)，才将判定结果反馈给加扰器502。

虽然根据本发明的示例性实施例的通信装置500可用硬件实现，但其也可由计算机实现，该计算机从计算机可读记录介质中读取使该计算机可用作通信装置500的程序并且执行该程序。

虽然根据本发明的示例性实施例的通信方法可用硬件实现，但其也可由计算机实现，该计算机从计算机可读记录介质中读取使该计算机可执行该方法的程序并且执行该程序。

上述示例性实施例是本发明的优选实施例，但不是将本发明的范围仅限于该示例性实施例的，可对其进行各种修改，只要这些修改不偏离本发明的精神。

本申请基于(2009年7月10日提交的)在先日本专利申请No.2009-163798并根据巴黎公约要求其优先权，这里通过引用将该申请的全部内容并入。

虽然已详细描述了本发明的示例性实施例，但应当理解，可对其作出各种改变、替代和替换，而不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围。另外，发明人希望，即使在审查期间修改了权利要求，也保留要求保护的发明的所有等同物。

以上实施例的一部分或全部可描述为以下附记，但不限于此。

(附记1)一种加扰方法，包括：

将基准值作为头部添加到数据块的开头以形成基准帧；

通过使用自同步加扰器生成所述基准帧的加扰数据；

通过将校正序列与所述基准帧的加扰数据相加来生成比较帧的加扰数据，在该比较帧中与所述基准值不同的值被作为头部添加到了所述数据块；

根据评估标准，计算关于所述基准帧的加扰数据的比特序列特性的评估值和关于所述比较帧的加扰数据的比特序列特性的另一评估值；

从计算出的评估值中选择表示对于发送而言最适宜的比特序列特性的评估值；

当所选择的评估值对应于所述基准帧时，发送所述基准帧的加扰数据；以及

当所选择的评估值对应于所述比较帧时，发送通过将所述校正序列与所述基准帧的加扰数据相加而获得的加扰数据，将所述加扰器的移位寄存器保存的值校正到在考虑到所述比较帧的加扰数据的完成时确定的值，并将经校正的值应用到新数据块的基准帧。

(附记2)根据附记1所述的加扰方法，还包括：

在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时，利用过去的评估值的累积来计算所述评估值；

利用表示所述最适宜的比特序列特性的评估值来更新所述过去的评估值的累积；以及

利用经更新的累积来计算关于所述新数据块的加扰数据的评估值。

(附记3)根据附记2所述的加扰方法，其中

所述评估值被用具有预定范围内的值的系数加权。

(附记4)根据附记1所述的加扰方法，其中

所述评估值是在用每个加扰数据的最大游程长度作为比特序列特性的同时计算的。

(附记5)根据附记1所述的加扰方法，还包括：

根据第一评估标准计算每个加扰数据的评估值；

当计算出的评估值之间的差异超过阈值时，选择根据所述第一评估标准表示所述最适宜的比特序列特性的评估值；以及

当计算出的评估值之间的差异不大于所述阈值时，根据与所述第一评估标准不同的第二评估标准计算每个加扰数据的评估值并且从计算出的评估值中选择根据所述第二评估标准表示所述最适宜的比特序列特性的评估值。

(附记6)根据附记5所述的加扰方法，其中

由所述第一评估标准表示的评估值是从第一评估值和第二评估值中选择的值，该第一评估值是在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算出的，并且该第二评估值是在用每个加扰数据的最大游程长度作为比特序列特性的同时计算出的，并且

由所述第二评估标准表示的评估值是从所述第一评估值和所述第二评估值中选择的、与由所述第一评估标准表示的评估值不同的值。

(附记7)根据附记6所述的加扰方法，其中

当在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算所述第一评估值时，所述第一评估值被用具有预定范围内的值的系数加权。

(附记8)根据附记6或附记7所述的加扰方法，其中，如果由所述第一评估标准表示的评估值是在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算的第一评估标准，则所述加扰方法还包括：

利用表示所述最适宜的比特序列特性的评估值来更新所述过去的评估值的累积，以及

利用经更新的累积来计算关于所述新数据块的加扰数据的评估值。

(附记9)根据附记1所述的加扰方法，包括：

根据第一评估标准计算每个加扰数据的评估值；

当计算出的评估值之间的差异超过阈值时，选择根据所述第一评估标准表示所述最适宜的比特序列特性的评估值；

当计算出的评估值之间的差异不大于所述阈值时，获取随机比特序列；

当所述随机比特序列对应于预测值时，选择所述比较帧的加扰数据作为具有表示所述最适宜的比特序列特性的评估值的加扰数据；以及

当所述随机比特序列不对应于所述预测值时，选择所述基准帧的加扰数据作为具有表示所述最适宜的比特序列特性的评估值的加扰数据。

(附记10)根据附记9所述的加扰方法，其中

由所述第一评估标准表示的评估值是从第一评估值和第二评估值中选择的值，该第一评估值是在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算出的，并且该第二评估值是在用每个加扰数据的最大游程长度作为比特序列特性的同时计算出的。

(附记11)根据附记10所述的加扰方法，其中

当在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算所述第一评估值时，所述第一评估值被用具有预定范围内的值的系数加权。

(附记12)根据附记10或附记11所述的加扰方法，其中，如果由所述第一评估标准表示的评估值是在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算的第一评估标准，则所述加扰方法还包括：

利用表示所述最适宜的比特序列特性的评估值来更新所述过去的评估值的累积，以及

利用经更新的累积来计算关于所述新数据块的加扰数据的评估值。

(附记13)根据附记1至12中的任何一项所述的加扰方法，其中

所述头部的比特数目是1比特。

(附记14)一种通信装置，包括：

头部添加部，该头部添加部将基准值作为头部添加到数据块的开头以形成基准帧；

加扰部，该加扰部通过使用自同步加扰器生成所述基准帧的加扰数据；

评估判定部，该评估判定部：通过将校正序列与所述基准帧的加扰数据相加来生成比较帧的加扰数据，在该比较帧中与所述基准值不同的值被作为头部添加到了所述数据块，根据评估标准，计算关于所述基准帧的加扰数据的比特序列特性的评估值和关于所述比较帧的加扰数据的比特序列特性的另一评估值，从计算出的评估值中选择表示对于发送而言最适宜的比特序列特性的评估值；并且根据所述选择输出所述校正序列或零序列；以及

加法器，该加法器将所述校正序列或所述零序列与所述基准帧的加扰数据相加并发送加法结果，

其中，当所选择的评估值对应于所述比较帧时，所述评估判定部将所述选择的结果提供给所述加扰部并且将所述校正序列输出到所述加法器，并且所述加扰部在所述选择的结果被发送来时将所述加扰器的移位寄存器保存的值校正到在考虑到所述比较帧的加扰数据的完成时确定的值，并将经校正的值应用到新数据块的基准帧。

(附记15)根据附记14所述的通信装置，其中

所述评估判定部在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积来计算所述评估值，利用表示所述最适宜的比特序列特性的评估值来更新所述过去的评估值的累积，并且利用经更新的累积来计算关于所述新数据块的加扰数据的评估值。

(附记16)根据附记15所述的通信装置，其中

所述评估判定部用具有预定范围内的值的系数来对所述评估值加权。

(附记17)根据附记14所述的通信装置，其中

所述评估判定部在用每个加扰数据的最大游程长度作为比特序列特性的同时计算所述评估值。

(附记18)根据附记14所述的通信装置，其中

所述评估判定部根据第一评估标准计算每个加扰数据的评估值，当计算出的评估值之间的差异超过阈值时选择根据所述第一评估标准表示所述最适宜的比特序列特性的评估值，并且当计算出的评估值之间的差异不大于所述阈值时，根据与所述第一评估标准不同的第二评估标准计算每个加扰数据的评估值并且从计算出的评估值中选择根据所述第二评估标准表示所述最适宜的比特序列特性的评估值。

(附记19)根据附记18所述的通信装置，其中

由所述第一评估标准表示的评估值是从第一评估值和第二评估值中选择的值，该第一评估值是在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算出的，并且该第二评估值是在用每个加扰数据的最大游程长度作为比特序列特性的同时计算出的，并且

由所述第二评估标准表示的评估值是从所述第一评估值和所述第二评估值中选择的、与由所述第一评估标准表示的评估值不同的值。

(附记20)根据附记19所述的通信装置，其中

当在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算所述第一评估值时，所述评估判定部用具有预定范围内的值的系数来对所述第一评估值加权。

(附记21)根据附记19或附记20所述的通信装置，其中，如果由所述第一评估标准表示的评估值是在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算的第一评估标准，那么

所述评估判定部利用表示所述最适宜的比特序列特性的评估值来更新所述过去的评估值的累积，并且利用经更新的累积来计算关于新数据块的加扰数据的评估值。

(附记22)根据附记14所述的通信装置，其中

所述评估判定部：根据第一评估标准计算每个加扰数据的评估值；在计算出的评估值之间的差异超过阈值时，选择根据所述第一评估标准表示所述最适宜的比特序列特性的评估值，在计算出的评估值之间的差异不大于所述阈值时，获取随机比特序列，在所述随机比特序列对应于预测值时，选择所述比较帧的加扰数据作为具有表示所述最适宜的比特序列特性的评估值的加扰数据，并且在所述随机比特序列不对应于所述预测值时，选择所述基准帧的加扰数据作为具有表示所述最适宜的比特序列特性的评估值的加扰数据。

(附记23)根据附记22所述的通信装置，其中

由所述第一评估标准表示的评估值是从第一评估值和第二评估值中选择的值，该第一评估值是在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算出的，并且该第二评估值是在用每个加扰数据的最大游程长度作为比特序列特性的同时计算出的。

(附记24)根据附记23所述的通信装置，其中

当在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算所述第一评估值时，所述评估判定部用具有预定范围内的值的系数对所述第一评估值加权。

(附记25)根据附记23或附记24所述的通信装置，其中，如果由所述第一评估标准表示的评估值是在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算的第一评估标准，那么

所述评估判定部利用表示所述最适宜的比特序列特性的评估值来更新所述过去的评估值的累积，并且利用经更新的累积来计算关于新数据块的加扰数据的评估值。

(附记26)根据附记14至25中的任何一项所述的通信装置，其中

所述头部添加部向所述数据块添加一比特值作为所述头部。

(附记27)一种程序，使得计算机充当根据附记14至26中的任何一项所述的通信装置。

{工业应用性}

本发明适宜应用到例如光通信中的线路编码。

Claims (18)

1.一种加扰方法，包括：

将基准值作为头部添加到数据块的开头以形成基准帧；

通过使用自同步加扰器生成所述基准帧的加扰数据；

通过将具有伪随机特性的校正序列与所述基准帧的加扰数据相加来生成比较帧的加扰数据，在该比较帧中与所述基准值不同的值被作为头部添加到了所述数据块的开头；

根据评估标准，计算关于所述基准帧的加扰数据的比特序列特性的评估值和关于所述比较帧的加扰数据的比特序列特性的另一评估值；

从计算出的评估值中选择表示对于发送而言最适宜的比特序列特性的评估值；

当所选择的评估值对应于所述基准帧时，发送所述基准帧的加扰数据；以及

当所选择的评估值对应于所述比较帧时，发送通过将所述校正序列与所述基准帧的加扰数据相加而获得的加扰数据，将所述加扰器的移位寄存器保存的值校正到表示在生成所述比较帧的加扰数据时呈现的所述移位寄存器的状态的值，并将经校正的值应用到新数据块的基准帧。

2.根据权利要求1所述的加扰方法，还包括：

在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时，利用过去的评估值的累积来计算所述评估值，所述DC平衡是“0”的数目和“1”的数目之间的差异；

利用表示所述最适宜的比特序列特性的评估值来更新所述过去的评估值的累积；以及

利用经更新的累积来计算关于所述新数据块的加扰数据的评估值。

3.根据权利要求2所述的加扰方法，其中

所述评估值被用具有预定范围内的值的系数加权。

4.根据权利要求1所述的加扰方法，其中

所述评估值是在用每个加扰数据的最大游程长度作为比特序列特性的同时计算的。

5.根据权利要求1所述的加扰方法，还包括：

根据第一评估标准计算每个加扰数据的评估值；

当计算出的评估值之间的差异超过阈值时，选择根据所述第一评估标准表示所述最适宜的比特序列特性的评估值；以及

当计算出的评估值之间的差异不大于所述阈值时，根据与所述第一评估标准不同的第二评估标准计算每个加扰数据的评估值并且从计算出的评估值中选择根据所述第二评估标准表示所述最适宜的比特序列特性的评估值。

6.根据权利要求5所述的加扰方法，其中

由所述第一评估标准表示的评估值是从第一评估值和第二评估值中选择的值，该第一评估值是在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算出的，并且该第二评估值是在用每个加扰数据的最大游程长度作为比特序列特性的同时计算出的，并且

由所述第二评估标准表示的评估值是从所述第一评估值和所述第二评估值中选择的、与由所述第一评估标准表示的评估值不同的值。

7.根据权利要求6所述的加扰方法，其中

当在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算所述第一评估值时，所述第一评估值被用具有预定范围内的值的系数加权，所述DC平衡是“0”的数目和“1”的数目之间的差异。

8.根据权利要求6所述的加扰方法，其中，如果由所述第一评估标准表示的评估值是在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算的第一评估标准，则所述加扰方法还包括：

利用表示所述最适宜的比特序列特性的评估值来更新所述过去的评估值的累积，以及

利用经更新的累积来计算关于所述新数据块的加扰数据的评估值。

9.根据权利要求1所述的加扰方法，包括：

根据第一评估标准计算每个加扰数据的评估值；

当计算出的评估值之间的差异超过阈值时，选择根据所述第一评估标准表示所述最适宜的比特序列特性的评估值；

当计算出的评估值之间的差异不大于所述阈值时，获取随机比特序列；

当所述随机比特序列对应于作为预先设定值的预测值时，选择所述比较帧的加扰数据作为具有表示所述最适宜的比特序列特性的评估值的加扰数据；以及

当所述随机比特序列不对应于所述预测值时，选择所述基准帧的加扰数据作为具有表示所述最适宜的比特序列特性的评估值的加扰数据。

10.根据权利要求9所述的加扰方法，其中

由所述第一评估标准表示的评估值是从第一评估值和第二评估值中选择的值，该第一评估值是在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算出的，并且该第二评估值是在用每个加扰数据的最大游程长度作为比特序列特性的同时计算出的。

11.根据权利要求10所述的加扰方法，其中

当在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算所述第一评估值时，所述第一评估值被用具有预定范围内的值的系数加权。

12.根据权利要求10所述的加扰方法，其中，如果由所述第一评估标准表示的评估值是在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积计算的第一评估标准，则所述加扰方法还包括：

利用表示所述最适宜的比特序列特性的评估值来更新所述过去的评估值的累积，以及

利用经更新的累积来计算关于所述新数据块的加扰数据的评估值。

13.根据权利要求1所述的加扰方法，其中

所述头部的比特数目是1比特。

14.一种通信装置，包括：

头部添加部，该头部添加部将基准值作为头部添加到数据块的开头以形成基准帧；

加扰部，该加扰部通过使用自同步加扰器生成所述基准帧的加扰数据；

评估判定部，该评估判定部：通过将具有伪随机特性的校正序列与所述基准帧的加扰数据相加来生成比较帧的加扰数据，在该比较帧中与所述基准值不同的值被作为头部添加到了所述数据块的开头，根据评估标准，计算关于所述基准帧的加扰数据的比特序列特性的评估值和关于所述比较帧的加扰数据的比特序列特性的另一评估值，从计算出的评估值中选择表示对于发送而言最适宜的比特序列特性的评估值，并且根据所述选择输出所述校正序列或零序列；以及

加法器，该加法器将所述校正序列或所述零序列与所述基准帧的加扰数据相加并发送加法结果，

其中，当所选择的评估值对应于所述比较帧时，所述评估判定部将所述选择的结果提供给所述加扰部并且将所述校正序列输出到所述加法器，并且所述加扰部在所述选择的结果被发送来时将所述加扰器的移位寄存器保存的值校正到表示在生成所述比较帧的加扰数据时呈现的所述移位寄存器的状态的值，并将经校正的值应用到新数据块的基准帧。

15.根据权利要求14所述的通信装置，其中

所述评估判定部在用每个加扰数据的DC平衡作为比特序列特性的同时利用过去的评估值的累积来计算所述评估值，利用表示所述最适宜的比特序列特性的评估值来更新所述过去的评估值的累积，并且利用经更新的累积来计算关于所述新数据块的加扰数据的评估值，所述DC平衡是“0”的数目和“1”的数目之间的差异。

16.根据权利要求14所述的通信装置，其中

所述评估判定部在用每个加扰数据的最大游程长度作为比特序列特性的同时计算所述评估值。

17.根据权利要求14所述的通信装置，其中

所述评估判定部根据第一评估标准计算每个加扰数据的评估值，当计算出的评估值之间的差异超过阈值时选择根据所述第一评估标准表示所述最适宜的比特序列特性的评估值，并且当计算出的评估值之间的差异不大于所述阈值时，根据与所述第一评估标准不同的第二评估标准计算每个加扰数据的评估值并且从计算出的评估值中选择根据所述第二评估标准表示所述最适宜的比特序列特性的评估值。

18.根据权利要求14所述的通信装置，其中

所述评估判定部：根据第一评估标准计算每个加扰数据的评估值；在计算出的评估值之间的差异超过阈值时，选择根据所述第一评估标准表示所述最适宜的比特序列特性的评估值，在计算出的评估值之间的差异不大于所述阈值时，获取随机比特序列，在所述随机比特序列对应于作为预先设定值的预测值时，选择所述比较帧的加扰数据作为具有表示所述最适宜的比特序列特性的评估值的加扰数据，并且在所述随机比特序列不对应于所述预测值时，选择所述基准帧的加扰数据作为具有表示所述最适宜的比特序列特性的评估值的加扰数据。