JP6412785B2

JP6412785B2 - データ送信装置、データ受信装置、およびデータ通信システム

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Publication number: JP6412785B2
Application number: JP2014244290A
Authority: JP
Inventors: 吉本　守男; 守男吉本
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2018-10-24
Anticipated expiration: 2034-12-02
Also published as: JP2016111401A

Description

本発明は、データ送信装置、データ受信装置、およびデータ通信システムに関し、特に、固定長フレームをデータカルーセル方式で伝送するシステムにおいて誤り訂正能力を強化する技術に関する。

固定長フレームを伝送するデータ通信において、データ送信装置は送信対象データを複数に分割して各固定長フレームに割り当てて送信する。ここで、通信が下り方向しかない片方向通信である場合、送信データの一部が通信経路上の異常などにより欠落することがある。そのような場合には、データ受信装置は、データ送信装置によって各フレームに付加されたＢＣＨ符号やリードソロモン符号などの誤り訂正符号を用いて、訂正可能範囲内で誤り訂正を行う。もし、訂正範囲を超えたエラーが発生する場合、データ受信装置はそのフレームを破棄し、データ送信装置から再度同じデータを含むフレームを受信するまで待つ必要がある。したがって、固定長フレームを伝送するデータ通信において、各フレームの誤り訂正能力を向上することは重要な課題である。

誤り訂正能力を向上させる従来例として、パケットベースの通信システムにおいて、一部のパケットが消失した場合でも、消失していない他のパケットとブロックＥＣＣコードによって、消失したパケットの誤り検知および誤り訂正を可能にしたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特表２００５−５１２３５２号公報

いわゆるデータカルーセル方式と呼ばれる、固定長フレームを順番に繰り返し送信するデータ通信システムでは、データ受信装置があるフレームに割り当てられたデータの取得に失敗すると、そのフレームを再度受信するために待ち時間が発生する。しかし、次回送信されるフレームが正しく受信できる保証はなく、もし再びデータ取得に失敗すると、そのフレームを再度受信するためにさらに多くの待ち時間が発生する。

上記問題に鑑み、本発明は、データカルーセル方式のデータ通信において誤り訂正能力を強化して、フレームの再受信待ちを減らして高速な通信を可能にすることを課題とする。

本発明の一局面に従ったデータ送信装置は、送信対象データ全体を送信可能な最小数の固定長フレームの各フレームに、前記送信対象データを均等に分割して割り当てる送信データ分割部と、前記各フレームに割り当てられたデータに対して、当該フレームからヘッダ情報および当該データを除いた残りの領域に収容可能な最大長の第１の誤り訂正符号を生成し、前記各フレームに当該第１の誤り訂正符号を付加する第１の誤り訂正符号生成部と、前記第１の誤り訂正符号のデータ長の情報を含むヘッダ情報を生成し、前記各フレームに当該ヘッダ情報を付加するヘッダ情報生成部と、前記最小数の固定長フレームを順番に繰り返し送信するフレーム送信部と、を備える。

また、上記データ送信装置と対となってデータ通信システムを構成するデータ受信装置は、順番に繰り返し送信される固定長フレームを受信するフレーム受信部と、前記固定長フレームのヘッダ情報から第１の誤り訂正符号のデータ長の情報を取得し、前記固定長フレームから当該データ長の第１の誤り訂正符号を取得する第１の誤り訂正符号取得部と、前記第１の誤り訂正符号を用いて前記固定長フレームの誤り訂正を行う第１の誤り訂正部と、前記誤り訂正されたデータを順序通りに連結して元のデータ全体を復元する受信データ連結部と、を備える。

このようなデータ送信装置およびデータ受信装置によると、送信対象データ全体を複数の固定長フレームに分けて送受信する場合において、送信対象データ全体を送信するのに必要なフレーム数を増やさずに各フレームの誤り訂正能力を強化することができる。

上記データ送信装置は、前記送信対象データ全体に対して、前記最小数の固定長フレームの最終フレームからヘッダ情報、前記割り当てられたデータ、および前記第１の誤り訂正符号を除いた残りの領域に収容可能な最大長の第２の誤り訂正符号を生成し、前記最終フレームに当該第２の誤り訂正符号を付加する第２の誤り訂正符号生成部をさらに備えていてもよく、前記ヘッダ情報生成部は、前記第２の誤り訂正符号のデータ長の情報を含むヘッダ情報を生成し、前記最終フレームに当該ヘッダ情報を付加してもよい。また、上記データ受信装置は、前記順番に繰り返し送信される固定長フレームの最終フレームのヘッダ情報から第２の誤り訂正符号のデータ長の情報を取得し、前記最終フレームから当該データ長の第２の誤り訂正符号を取得する第２の誤り訂正符号取得部と、前記第２の誤り訂正符号を用いて前記元のデータ全体の誤り訂正を行う第２の誤り訂正部と、をさらに備えていてもよい。

このようなデータ送信装置およびデータ受信装置によると、送信対象データ全体を複数の固定長フレームに分けて送受信する場合において、送信対象データ全体を送信するのに必要なフレーム数を増やさずに各フレームの誤り訂正能力を強化するとともに、送信対象データ全体の誤り訂正能力を強化することができる。

本発明の別の一局面に従ったデータ送信装置は、送信対象データ全体を送信可能な最小数の固定長フレームの各フレームに、前記送信対象データを所定長で区切って割り当てる送信データ分割部と、前記各フレームに割り当てられたデータに対して所定長の第１の誤り訂正符号を生成し、前記各フレームに当該第１の誤り訂正符号を付加する第１の誤り訂正符号生成部と、前記送信対象データ全体に対して、前記最小数の固定長フレームの最終フレームからヘッダ情報および前記割り当てられたデータを除いた残りの領域に収容可能な最大長の第２の誤り訂正符号を生成し、前記最終フレームに当該第２の誤り訂正符号を付加する第２の誤り訂正符号生成部と、前記第２の誤り訂正符号のデータ長の情報を含むヘッダ情報を生成し、前記最終フレームに当該ヘッダ情報を付加するヘッダ情報生成部と、前記最小数の固定長フレームを順番に繰り返し送信するフレーム送信部と、を備える。

また、上記データ送信装置と対となってデータ通信システムを構成するデータ受信装置は、順番に繰り返し送信される固定長フレームを受信するフレーム受信部と、前記固定長フレームのヘッダ情報から所定長の第１の誤り訂正符号を取得する第１の誤り訂正符号取得部と、前記第１の誤り訂正符号を用いて前記固定長フレームの誤り訂正を行う第１の誤り訂正部と、前記誤り訂正されたデータを順序通りに連結して元のデータ全体を復元する受信データ連結部と、前記順番に繰り返し送信される固定長フレームの最終フレームのヘッダ情報から第２の誤り訂正符号のデータ長の情報を取得し、前記最終フレームから当該データ長の第２の誤り訂正符号を取得する第２の誤り訂正符号取得部と、前記第１の誤り訂正部で誤り訂正ができなかった固定長フレームがある場合、当該固定長フレームの誤り訂正前のデータとその他の固定長フレームの誤り訂正後のデータとを順序通りに連結して、前記第２の誤り訂正符号を用いて当該連結したデータ全体の誤り訂正を行う第２の誤り訂正部と、を備える。

このようなデータ送信装置およびデータ受信装置によると、送信対象データ全体を複数の固定長フレームに分けて送受信する場合において、送信対象データ全体を送信するのに必要なフレーム数を増やさずに送信対象データ全体の誤り訂正能力を強化することができる。

本発明によれば、データカルーセル方式のデータ通信において誤り訂正能力が強化されて、フレームの再受信待ちを減らして高速な通信が可能となる。

第１の実施形態に係るデータ通信システムの主要部のブロック図第１の実施形態に係るデータ通信システムで送受信される固定長フレームのデータ構造を示す模式図第２の実施形態に係るデータ通信システムの主要部のブロック図第２の実施形態に係るデータ通信システムで送受信される固定長フレームのデータ構造を示す模式図第３の実施形態に係るデータ通信システムの主要部のブロック図第３の実施形態に係るデータ通信システムで送受信される固定長フレームのデータ構造を示す模式図

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るデータ通信システムのブロック図である。本実施形態に係るデータ通信システム１００Ａは、データ送信装置１０Ａと、データ受信装置２０Ａとを備え、データ送信装置１０Ａからデータ受信装置２０Ａへ片方向のデータ伝送を行うシステムである。

まず、データ送信装置１０Ａについて説明する。データ送信装置１０Ａは、いわゆるデータカルーセル方式の送信装置であり、送信対象データを分割して固定長フレームＦ１〜Ｆｎに割り当てて固定長フレームＦ１〜Ｆｎを順番に繰り返し送信する。

データ送信装置１０Ａは、主要な構成要素として、送信データ分割部１１と、フレーム誤り訂正符号生成部１２と、ヘッダ情報生成部１４と、フレーム送信部１５とを備える。

送信データ分割部１１は、図略の記憶装置などに保存されている送信対象データを読み出して、当該送信対象データ全体を送信可能な最小数の固定長フレームの各フレームに、送信対象データを均等に分割して割り当てる。

例えば、送信対象データが２００１バイトであり、固定長フレームのペイロードが１００バイトの場合、当該送信対象データは最小で２１個の固定長フレームで送信可能である。この場合、一般的には、１番目から２０番目までの各フレームには１００バイトのデータが割り当てられ、２１番目の最終フレームには１バイトのデータが割り当てられる。一方、送信データ分割部１１は、送信対象データを均等に分割して、１番目から２０番目までの各フレームに９６バイトのデータを割り当て、２１番目の最終フレームに８１バイトのデータを割り当てる。

フレーム誤り訂正符号生成部１２は、送信データ分割部１１によって各フレームに割り当てられたデータに対して、当該フレームからヘッダ情報および当該データを除いた残りの領域に収容可能な最大長のフレーム誤り訂正符号を生成し、各フレームに当該フレーム誤り訂正符号を付加する。フレーム誤り訂正符号生成部１２は、リードソロモン符号、ビタビ符号、ＢＣＨ符号、ＬＤＰＣ符号などの周知の誤り訂正符号を生成することができる。

一般的には、フレームのトレーラに固定長のフレーム誤り訂正符号が付加されるが、フレーム誤り訂正符号生成部１２は、それよりも長いフレーム誤り訂正符号を生成して各フレームに付加する。例えば、上記例では、１番目から２０番目までの各フレームに割り当てられるデータが９６バイトであり、ペイロードに４バイトの空きがある。そこで、フレーム誤り訂正符号生成部１２は、通常よりも４バイト拡張したフレーム誤り訂正符号を生成して各フレームに付加する。例えば、リードソロモン符号を４バイト拡張すると、さらに２バイトの誤り訂正が可能となる。

ヘッダ情報生成部１４は、各フレームのヘッダ情報を生成する。ヘッダ情報には、送信元ＩＰアドレスや相手先ＩＰアドレスなどのさまざまな情報が含まれる。特に、ヘッダ情報生成部１４は、フレーム誤り訂正符号生成部１２が生成したフレーム誤り訂正符号のデータ長の情報をヘッダ情報に付加する。これは、データ送信装置１０Ａから送信される固定長フレームを受信するデータ受信装置２０Ａに、拡張されたフレーム誤り訂正符号のデータ長を認識させて、データ受信装置２０Ａにおいて正しく誤り訂正できるようにするためである。

フレーム送信部１５は、固定長フレームＦ１〜Ｆｎをデータカルーセル方式で順番に繰り返し送信する。送信手段として有線通信および無線通信のいずれを用いてもよい。

次に、データ受信装置２０Ａについて説明する。データ受信装置２０Ａは、データ送信装置１０Ａからデータカルーセル方式で送信される固定長フレームＦ１〜Ｆｎを受信し、各フレームの誤り訂正を行い、誤り訂正後の全フレームのデータを連結して元のデータを復元する。データ受信装置２０Ａは、受信したフレームの誤り訂正ができなかった場合、当該フレームがデータ送信装置１０Ａから再送されるまで待って同じフレームを再度受信して誤り訂正および元データの復元を行う。

データ受信装置２０Ａは、主要な構成要素として、フレーム受信部２１と、フレーム誤り訂正符号取得部２２と、フレーム誤り訂正部２４と、受信データ連結部２６とを備える。

フレーム受信部２１は、データ送信装置１０Ａから順番に繰り返し送信される固定長フレームＦ１〜Ｆｎを受信する。なお、フレーム受信部２１の受信開始タイミングは任意であり、途中のｉ番目の固定長フレームＦｉから受信を始めてもよい。また、受信手段として有線通信および無線通信のいずれを用いてもよい。

フレーム誤り訂正符号取得部２２は、フレーム受信部２１が受信したフレームのヘッダ情報から、フレーム誤り訂正符号のデータ長の情報を取得し、当該フレームから当該データ長のフレーム誤り訂正符号を取得する。なお、フレーム誤り訂正符号のデータ長の情報は、データ送信装置１０Ａのヘッダ情報生成部１４によって付加されたものであり、フレーム誤り訂正符号は、フレーム誤り訂正符号生成部１２によって生成および付加されたものである。

フレーム誤り訂正部２４は、フレーム誤り訂正符号取得部２２によって取得されたフレーム誤り訂正符号を用いて、フレーム受信部２１が受信したフレームの誤り訂正を行う。上述したように、当該フレーム誤り訂正符号は通常のものよりも数バイト拡張されており、より強力な誤り訂正が可能である。

受信データ連結部２６は、フレーム誤り訂正部２４によって誤り訂正されたデータを順序通りに連結して元のデータ全体を復元する。これにより、データ送信装置１０Ａ側の送信対象データ全体がデータ受信装置２０Ａ側へと伝送される。

次に、データ通信システム１００Ａで送受信される固定長フレームのデータ構造について説明する。図２は、本実施形態に係るデータ通信システム１００Ａで送受信される固定長フレームのデータ構造を模式的に示す。

上述したように、送信対象データＤは、データ送信装置１０Ａの送信データ分割部１１によって可変長Ｌ_ｖａｒで均等にｎ分割される。ただし、最後のｎ番目のデータＤｎは、送信対象データＤのデータ長をＬ_ｖａｒで割った剰余数に対応するデータ長のデータとなる。ｎは、送信対象データＤ全体を送信するのに必要な固定長フレームの最小数である。

各フレームＦ１〜Ｆｎは、ヘッダ１０１、ペイロード１０２、およびトレーラ１０３から構成されており、送信データ分割部１１によって均等分割された各データＤ１〜Ｄｎは、各フレームＦ１〜Ｆｎのペイロード１０２に割り当てられる。ヘッダ１０１、ペイロード１０２、およびトレーラ１０３のデータ長はいずれも固定長である。

ここで、Ｌ_ｖａｒはペイロード１０２のデータ長よりも小さい値であるため、各データＤ１〜Ｄｎが割り当てられた各フレームＦ１〜Ｆｎのペイロード１０２には数バイトの空き領域ができる。そこで、データ送信装置１０Ａのフレーム誤り訂正符号生成部１２は、その空き領域に相当するデータ長だけフレーム誤り訂正符号を拡張して生成する。この結果、各フレームＦ１〜Ｆｎにはトレーラ１０３のデータ長よりも長いフレーム誤り訂正符号１０４が付加される。さらに、各フレームＦ１〜Ｆｎのヘッダ１０１には、付加されたフレーム誤り訂正符号１０４のデータ長の情報が付加される。

なお、最終フレームＦｎに割り当てるデータＤｎのデータ長は他のフレームに割り当てられるデータのデータ長より短いため、最終フレームＦｎに拡張されたフレーム誤り訂正符号１０４を付加してもペイロード１０２に依然として空き領域が残る。そのような場合には、残りの空き領域にダミーデータ１０５を付加してもよい。あるいは、最終フレームＦｎだけさらにフレーム誤り訂正符号を拡張して、ペイロード１０２の残りの領域をすべてフレーム誤り訂正符号１０４で埋めるようにしてもよい。

このように本実施形態によると、送信対象データ全体を複数の固定長フレームに分けて送受信する場合において、送信対象データ全体を送信するのに必要なフレーム数を増やさずに各フレームの誤り訂正能力を強化することができる。

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係るデータ通信システムのブロック図である。本実施形態に係るデータ通信システム１００Ｂは、データ送信装置１０Ｂと、データ受信装置２０Ｂとを備え、データ送信装置１０Ｂからデータ受信装置２０Ｂへ片方向のデータ伝送を行うシステムである。

まず、データ送信装置１０Ｂについて説明する。データ送信装置１０Ｂは、いわゆるデータカルーセル方式の送信装置であり、送信対象データを分割して固定長フレームＦ１〜Ｆｎに割り当てて固定長フレームＦ１〜Ｆｎを順番に繰り返し送信する。

データ送信装置１０Ｂは、主要な構成要素として、送信データ分割部１１と、フレーム誤り訂正符号生成部１２と、全体誤り訂正符号生成部１３と、ヘッダ情報生成部１４と、フレーム送信部１５とを備える。

送信データ分割部１１は、図略の記憶装置などに保存されている送信対象データを読み出して、当該送信対象データ全体を送信可能な最小数の固定長フレームの各フレームに、送信対象データを所定長で区切って割り当てる。所定長は、固定長フレームのペイロードのデータ長である。

例えば、送信対象データが２００１バイトであり、固定長フレームのペイロードが１００バイトの場合、当該送信対象データは最小で２１個の固定長フレームで送信可能である。この場合、送信データ分割部１１は、１番目から２０番目までの各フレームに１００バイトのデータを割り当て、２１番目の最終フレームに１バイトのデータを割り当てる。

フレーム誤り訂正符号生成部１２は、送信データ分割部１１によって各フレームに割り当てられたデータに対して所定長のフレーム誤り訂正符号を生成し、各フレームに当該フレーム誤り訂正符号を付加する。フレーム誤り訂正符号生成部１２は、リードソロモン符号、ビタビ符号、ＢＣＨ符号、ＬＤＰＣ符号などの周知の誤り訂正符号を生成することができる。

全体誤り訂正符号生成部１３は、送信対象データ全体に対して全体誤り訂正符号を生成する。全体誤り訂正符号生成部１３は、リードソロモン符号、ビタビ符号、ＢＣＨ符号、ＬＤＰＣ符号などの周知の誤り訂正符号を生成することができる。全体誤り訂正符号のデータ長は、最終フレームからヘッダ情報および送信データ分割部１１によって割り当てられたデータを除いた残りの領域に収容可能な最大長である。全体誤り訂正符号生成部１３は、生成した全体誤り訂正符号を最終フレームに付加する。例えば、上記例では、２１番目の最終フレームにはデータが１バイトしか割り当てられないため、ペイロードに９９バイトの空きがある。そこで、全体誤り訂正符号生成部１３は、送信対象データ全体に対して最大で９９バイトの全体フレーム誤り訂正符号を生成して最終フレームに付加する。例えば、９８バイトのリードソロモン符号を生成することで、送信対象データ全体について４９バイトの誤り訂正が可能となる。すなわち、あるフレームの半分近くのデータが誤っていてもその誤りの訂正が可能である。

ヘッダ情報生成部１４は、各フレームのヘッダ情報を生成する。ヘッダ情報には、送信元ＩＰアドレスや相手先ＩＰアドレスなどのさまざまな情報が含まれる。特に、ヘッダ情報生成部１４は、全体誤り訂正符号のデータ長の情報を、最終フレームのヘッダ情報に付加する。これは、データ送信装置１０Ｂから送信される固定長フレームを受信するデータ受信装置２０Ｂに、全体誤り訂正符号のデータ長を認識させて、データ受信装置２０Ｂにおいて正しく誤り訂正できるようにするためである。

次に、データ受信装置２０Ｂについて説明する。データ受信装置２０Ｂは、データ送信装置１０Ｂからデータカルーセル方式で送信される固定長フレームＦ１〜Ｆｎを受信し、各フレームの誤り訂正を行い、誤り訂正後の全フレームのデータを連結して元のデータを復元する。データ受信装置２０Ｂは、受信したフレームの誤り訂正ができなかった場合、当該フレームがデータ送信装置１０Ｂから再送されるまで待って同じフレームを再度受信して誤り訂正および元データの復元を行う。

データ受信装置２０Ｂは、主要な構成要素として、フレーム受信部２１と、フレーム誤り訂正符号取得部２２と、全体誤り訂正符号取得部２３と、フレーム誤り訂正部２４と、全体誤り訂正部２５と、受信データ連結部２６とを備える。

フレーム受信部２１は、データ送信装置１０Ｂから順番に繰り返し送信される固定長フレームＦ１〜Ｆｎを受信する。なお、フレーム受信部２１の受信開始タイミングは任意であり、途中のｉ番目の固定長フレームＦｉから受信を始めてもよい。また、受信手段として有線通信および無線通信のいずれを用いてもよい。

フレーム誤り訂正符号取得部２２は、フレーム受信部２１が受信したフレームから所定長のフレーム誤り訂正符号を取得する。なお、フレーム誤り訂正符号は、通常、各フレームのトレーラに格納されている。

フレーム誤り訂正部２４は、フレーム誤り訂正符号取得部２２によって取得されたフレーム誤り訂正符号を用いて、フレーム受信部２１が受信したフレームの誤り訂正を行う。

受信データ連結部２６は、フレーム誤り訂正部２４によって誤り訂正されたデータを順序通りに連結して元のデータ全体を復元する。

全体誤り訂正符号取得部２３は、フレーム受信部２１が受信した最終フレームのヘッダ情報から、全体誤り訂正符号のデータ長の情報を取得し、当該最終フレームから当該データ長の全体フレーム誤り訂正符号を取得する。なお、全体誤り訂正符号のデータ長の情報は、データ送信装置１０Ｂのヘッダ情報生成部１４によって付加されたものであり、全体誤り訂正符号は、全体誤り訂正符号生成部１３によって生成および付加されたものである。

全体誤り訂正部２５は、フレーム誤り訂正部２２で誤り訂正ができなかった固定長フレームがある場合に、すべての固定長フレームのデータを連結したデータ全体に対して誤り訂正を試みる。具体的には、全体誤り訂正部２５は、フレーム誤り訂正部２２で誤り訂正ができなかった固定長フレームの誤り訂正前のデータとフレーム誤り訂正部２２で誤り訂正ができたその他の固定長フレームの誤り訂正後のデータとを順序通りに連結して、全体誤り訂正符号取得部２３によって取得された全体誤り訂正符号を用いて、当該連結したデータ全体の誤り訂正を行う。

なお、データ全体の誤り訂正が正しく行われたか否かを検証するために、全体誤り訂正部２５は、フレーム誤り訂正部２２で誤り訂正ができなかった固定長フレームに含まれるフレーム誤り訂正符号を用いて、全体誤り訂正部２５による誤り訂正後の当該固定長フレームのデータの誤り訂正を行ってもよい。もし、当該固定長フレームについて、フレーム誤り訂正符号を用いた誤り訂正が成功すれば、全体誤り訂正部２５によるデータ全体の誤り訂正が正しく行われたと言える。あるいは、全体誤り訂正部２５は、フレーム誤り訂正符号以外に別途用意されたＣＲＣ符号などの誤り検出符号を用いて検証を行ってもよい。

次に、データ通信システム１００Ｂで送受信される固定長フレームのデータ構造について説明する。図４は、本実施形態に係るデータ通信システム１００Ｂで送受信される固定長フレームのデータ構造を模式的に示す。

上述したように、送信対象データＤは、データ送信装置１０Ｂの送信データ分割部１１によって固定長Ｌ_ｆｉｘでｎ分割される。ただし、最後のｎ番目のデータＤｎは、送信対象データＤのデータ長をＬ_ｆｉｘで割った剰余数に対応するデータ長のデータとなる。ｎは、送信対象データＤ全体を送信するのに必要な固定長フレームの最小数である。

ここで、Ｌ_ｆｉｘはペイロード１０２のデータ長に等しい値であるため、最終フレームＦｎ以外のフレームのペイロード１０２は、データ長Ｌ_ｆｉｘのデータで埋められる。一方、最終フレームＦｎのペイロード１０２には比較的大きな空き領域ができる。そこで、データ送信装置１０Ｂの全体誤り訂正符号生成部１３は、その空き領域に収容可能な最大データ長の全体誤り訂正符号１０６を生成して最終フレームＦｎのペイロード１０２に付加する。最終フレームＦｎのペイロード１０２の残りの空き領域にはダミーデータ１０５が付加される。また、最終フレームＦｎのヘッダ１０１には、付加された全体誤り訂正符号１０６のデータ長の情報が付加される。

あるいは、最終フレームＦｎのペイロード１０２において、先頭から順にデータＤｎ、ダミーデータ１０５、全体誤り訂正符号１０６を配置し、ペイロード１０２の最後に全体誤り訂正符号１０６のデータ長の情報を配置してもよい。こうすることで、最終フレームＦｎの所定の位置、すなわち、ペイロード１０２の最後を参照すれば全体誤り訂正符号１０６のデータ長を必ず取得することができるため、最終フレームＦｎのヘッダ１０１に全体誤り訂正符号１０６のデータ長の情報を付加する必要がなくなる。

このように本実施形態によると、送信対象データ全体を複数の固定長フレームに分けて送受信する場合において、送信対象データ全体を送信するのに必要なフレーム数を増やさずに送信対象データ全体の誤り訂正能力を強化することができる。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係るデータ通信システムのブロック図である。本実施形態に係るデータ通信システム１００Ｃは、データ送信装置１０Ｃと、データ受信装置２０Ｃとを備え、データ送信装置１０Ｃからデータ受信装置２０Ｃへ片方向のデータ伝送を行うシステムである。

まず、データ送信装置１０Ｃについて説明する。データ送信装置１０Ｃは、いわゆるデータカルーセル方式の送信装置であり、送信対象データを分割して固定長フレームＦ１〜Ｆｎに割り当てて固定長フレームＦ１〜Ｆｎを順番に繰り返し送信する。

データ送信装置１０Ｃは、主要な構成要素として、送信データ分割部１１と、フレーム誤り訂正符号生成部１２と、全体誤り訂正符号生成部１３と、ヘッダ情報生成部１４と、フレーム送信部１５とを備える。

全体誤り訂正符号生成部１３は、送信対象データ全体に対して全体誤り訂正符号を生成する。全体誤り訂正符号生成部１３は、リードソロモン符号、ビタビ符号、ＢＣＨ符号、ＬＤＰＣ符号などの周知の誤り訂正符号を生成することができる。全体誤り訂正符号のデータ長は、最終フレームからヘッダ情報、送信データ分割部１１によって割り当てられたデータ、およびフレーム誤り訂正符号を除いた残りの領域に収容可能な最大長である。全体誤り訂正符号生成部１３は、生成した全体誤り訂正符号を最終フレームに付加する。例えば、上記例では、２１番目の最終フレームにはデータが８１バイトしか割り当てられないため、ペイロードに１９バイトの空きがある。さらに、そこからフレーム誤り訂正符号を除いても残り１０数バイトの空きがある。そこで、全体誤り訂正符号生成部１３は、送信対象データ全体に対して最大で１０数バイトの全体フレーム誤り訂正符号を生成して最終フレームに付加する。例えば、１０バイトのリードソロモン符号を生成することで、送信対象データ全体について５バイトの誤り訂正が可能となる。

ヘッダ情報生成部１４は、各フレームのヘッダ情報を生成する。ヘッダ情報には、送信元ＩＰアドレスや相手先ＩＰアドレスなどのさまざまな情報が含まれる。特に、ヘッダ情報生成部１４は、フレーム誤り訂正符号生成部１２が生成したフレーム誤り訂正符号のデータ長の情報をヘッダ情報に付加する。これは、データ送信装置１０Ｃから送信される固定長フレームを受信するデータ受信装置２０Ｃに、拡張されたフレーム誤り訂正符号のデータ長を認識させて、データ受信装置２０Ｃにおいて正しく誤り訂正できるようにするためである。さらに、ヘッダ情報生成部１４は、全体誤り訂正符号のデータ長の情報を、最終フレームのヘッダ情報に付加する。これは、データ送信装置１０Ｃから送信される固定長フレームを受信するデータ受信装置２０Ｃに、全体誤り訂正符号のデータ長を認識させて、データ受信装置２０Ｃにおいて正しく誤り訂正できるようにするためである。

次に、データ受信装置２０Ｃについて説明する。データ受信装置２０Ｃは、データ送信装置１０Ｃからデータカルーセル方式で送信される固定長フレームＦ１〜Ｆｎを受信し、各フレームの誤り訂正を行い、誤り訂正後の全フレームのデータを連結して元のデータを復元する。データ受信装置２０Ｃは、受信したフレームの誤り訂正ができなかった場合、当該フレームがデータ送信装置１０Ｃから再送されるまで待って同じフレームを再度受信して誤り訂正および元データの復元を行う。

データ受信装置２０Ｃは、主要な構成要素として、フレーム受信部２１と、フレーム誤り訂正符号取得部２２と、全体誤り訂正符号取得部２３と、フレーム誤り訂正部２４と、全体誤り訂正部２５と、受信データ連結部２６とを備える。

フレーム受信部２１は、データ送信装置１０Ｃから順番に繰り返し送信される固定長フレームＦ１〜Ｆｎを受信する。なお、フレーム受信部２１の受信開始タイミングは任意であり、途中のｉ番目の固定長フレームＦｉから受信を始めてもよい。また、受信手段として有線通信および無線通信のいずれを用いてもよい。

フレーム誤り訂正符号取得部２２は、フレーム受信部２１が受信したフレームのヘッダ情報から、フレーム誤り訂正符号のデータ長の情報を取得し、当該フレームから当該データ長のフレーム誤り訂正符号を取得する。なお、フレーム誤り訂正符号のデータ長の情報は、データ送信装置１０Ｃのヘッダ情報生成部１４によって付加されたものであり、フレーム誤り訂正符号は、フレーム誤り訂正符号生成部１２によって生成および付加されたものである。

全体誤り訂正符号取得部２３は、フレーム受信部２１が受信した最終フレームのヘッダ情報から、全体誤り訂正符号のデータ長の情報を取得し、当該最終フレームから当該データ長の全体フレーム誤り訂正符号を取得する。なお、全体誤り訂正符号のデータ長の情報は、データ送信装置１０Ｃのヘッダ情報生成部１４によって付加されたものであり、全体誤り訂正符号は、全体誤り訂正符号生成部１３によって生成および付加されたものである。

次に、データ通信システム１００Ｃで送受信される固定長フレームのデータ構造について説明する。図６は、本実施形態に係るデータ通信システム１００Ｃで送受信される固定長フレームのデータ構造を模式的に示す。

上述したように、送信対象データＤは、データ送信装置１０Ｃの送信データ分割部１１によって可変長Ｌ_ｖａｒで均等にｎ分割される。ただし、最後のｎ番目のデータＤｎは、送信対象データＤのデータ長をＬ_ｖａｒで割った剰余数に対応するデータ長のデータとなる。ｎは、送信対象データＤ全体を送信するのに必要な固定長フレームの最小数である。

ここで、Ｌ_ｖａｒはペイロード１０２のデータ長よりも小さい値であるため、各データＤ１〜Ｄｎが割り当てられた各フレームＦ１〜Ｆｎのペイロード１０２には数バイトの空き領域ができる。そこで、データ送信装置１０Ｃのフレーム誤り訂正符号生成部１２は、その空き領域に相当するデータ長だけフレーム誤り訂正符号を拡張して生成する。この結果、各フレームＦ１〜Ｆｎにはトレーラ１０３のデータ長よりも長いフレーム誤り訂正符号１０４が付加される。さらに、各フレームＦ１〜Ｆｎのヘッダ１０１には、付加されたフレーム誤り訂正符号１０４のデータ長の情報が付加される。

最終フレームＦｎに割り当てるデータＤｎのデータ長は他のフレームに割り当てられるデータのデータ長より短いため、最終フレームＦｎに拡張されたフレーム誤り訂正符号１０４を付加してもペイロード１０２に依然として空き領域が残る。そこで、データ送信装置１０Ｃの全体誤り訂正符号生成部１３は、その空き領域に収容可能な最大データ長の全体誤り訂正符号１０６を生成して最終フレームＦｎのペイロード１０２に付加する。最終フレームＦｎのペイロード１０２の残りの空き領域にはダミーデータ１０５が付加される。また、最終フレームＦｎのヘッダ１０１には、付加された全体誤り訂正符号１０６のデータ長の情報が付加される。

あるいは、最終フレームＦｎのペイロード１０２において、先頭から順にデータＤｎ、ダミーデータ１０５、全体誤り訂正符号１０６を配置し、フレーム誤り訂正符号１０４の直前に全体誤り訂正符号１０６のデータ長の情報を配置してもよい。こうすることで、最終フレームＦｎの所定の位置、すなわち、フレーム誤り訂正符号１０４の直前を参照すれば全体誤り訂正符号１０６のデータ長を必ず取得することができるため、最終フレームＦｎのヘッダ１０１に全体誤り訂正符号１０６のデータ長の情報を付加する必要がなくなる。

このように本実施形態によると、送信対象データ全体を複数の固定長フレームに分けて送受信する場合において、送信対象データ全体を送信するのに必要なフレーム数を増やさずに各フレームの誤り訂正能力を強化するとともに、送信対象データ全体の誤り訂正能力を強化することができる。

以上のように、本発明の各実施形態によれば、データカルーセル方式のデータ通信において誤り訂正能力が強化されて、フレームの再受信待ちを減らして高速な通信が可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態の構成に限られず種々の変形が可能である。

また、上記実施形態により示した構成および処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明を当該構成および処理に限定する趣旨ではない。

本発明に係るデータ送信装置、データ受信装置、およびデータ通信システムは、ＩＴＵ−ＴＨ．２２２／Ｈ．２６２などの規格に準拠したデータや、ＣＳＫ（Color Shift Keying）変調されたデータを送信および受信する装置およびシステムとして有用である。

１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃデータ通信システム
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃデータ送信装置
１１送信データ分割部
１２フレーム誤り訂正符号生成部（第１の誤り訂正符号生成部）
１３全体誤り訂正符号生成部（第２の誤り訂正符号生成部）
１４ヘッダ情報生成部
１５フレーム送信部
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃデータ受信装置
２１フレーム受信部
２２フレーム誤り訂正符号取得部（第１の誤り訂正符号取得部）
２３全体誤り訂正符号取得部（第２の誤り訂正符号取得部）
２４フレーム誤り訂正部（第１の誤り訂正部）
２５全体誤り訂正部（第２の誤り訂正部）
２６受信データ連結部
Ｆ１〜Ｆｎ固定長フレーム
Ｆｎ最終フレーム
Ｄ送信対象データ
Ｄ１〜Ｄｎ各フレームに割り当てられたデータ
Ｄｎ最終フレームに割り当てられたデータ
１０１ヘッダ
１０４フレーム誤り訂正符号（第１の誤り訂正符号）
１０６全体誤り訂正符号（第２の誤り訂正符号）

Claims

送信対象データ全体を送信可能な最小数の固定長フレームの各フレームに、前記送信対象データを均等に分割して割り当てる送信データ分割部と、
前記各フレームに割り当てられたデータに対して、当該フレームからヘッダ情報および当該データを除いた残りの領域に収容可能な最大長の第１の誤り訂正符号を生成し、前記各フレームに当該第１の誤り訂正符号を付加する第１の誤り訂正符号生成部と、
前記第１の誤り訂正符号のデータ長の情報を含むヘッダ情報を生成し、前記各フレームに当該ヘッダ情報を付加するヘッダ情報生成部と、
前記最小数の固定長フレームを順番に繰り返し送信するフレーム送信部と、を備えたデータ送信装置。
前記送信対象データ全体に対して、前記最小数の固定長フレームの最終フレームからヘッダ情報、前記割り当てられたデータ、および前記第１の誤り訂正符号を除いた残りの領域に収容可能な最大長の第２の誤り訂正符号を生成し、前記最終フレームに当該第２の誤り訂正符号を付加する第２の誤り訂正符号生成部をさらに備え、
前記ヘッダ情報生成部は、前記第２の誤り訂正符号のデータ長の情報を含むヘッダ情報を生成し、前記最終フレームに当該ヘッダ情報を付加するものである、請求項１に記載のデータ送信装置。
送信対象データ全体を送信可能な最小数の固定長フレームの各フレームに、前記送信対象データを所定長で区切って割り当てる送信データ分割部と、
前記各フレームに割り当てられたデータに対して所定長の第１の誤り訂正符号を生成し、前記各フレームに当該第１の誤り訂正符号を付加する第１の誤り訂正符号生成部と、
前記送信対象データ全体に対して、前記最小数の固定長フレームの最終フレームからヘッダ情報および前記割り当てられたデータを除いた残りの領域に収容可能な最大長の第２の誤り訂正符号を生成し、前記最終フレームに当該第２の誤り訂正符号を付加する第２の誤り訂正符号生成部と、
前記第２の誤り訂正符号のデータ長の情報を含むヘッダ情報を生成し、前記最終フレームに当該ヘッダ情報を付加するヘッダ情報生成部と、
前記最小数の固定長フレームを順番に繰り返し送信するフレーム送信部と、を備えたデータ送信装置。
順番に繰り返し送信される固定長フレームを受信するフレーム受信部と、
前記固定長フレームのヘッダ情報から第１の誤り訂正符号のデータ長の情報を取得し、前記固定長フレームから当該データ長の第１の誤り訂正符号を取得する第１の誤り訂正符号取得部と、
前記第１の誤り訂正符号を用いて前記固定長フレームの誤り訂正を行う第１の誤り訂正部と、
前記誤り訂正されたデータを順序通りに連結して元のデータ全体を復元する受信データ連結部と、を備えたデータ受信装置。
前記順番に繰り返し送信される固定長フレームの最終フレームのヘッダ情報から第２の誤り訂正符号のデータ長の情報を取得し、前記最終フレームから当該データ長の第２の誤り訂正符号を取得する第２の誤り訂正符号取得部と、
前記第１の誤り訂正部で誤り訂正ができなかった固定長フレームがある場合、当該固定長フレームの誤り訂正前のデータとその他の固定長フレームの誤り訂正後のデータとを順序通りに連結して、前記第２の誤り訂正符号を用いて当該連結したデータ全体の誤り訂正を行う第２の誤り訂正部と、をさらに備えた請求項４に記載のデータ受信装置。
順番に繰り返し送信される固定長フレームを受信するフレーム受信部と、
前記固定長フレームのヘッダ情報から所定長の第１の誤り訂正符号を取得する第１の誤り訂正符号取得部と、
前記第１の誤り訂正符号を用いて前記固定長フレームの誤り訂正を行う第１の誤り訂正部と、
前記誤り訂正されたデータを順序通りに連結して元のデータ全体を復元する受信データ連結部と、
前記順番に繰り返し送信される固定長フレームの最終フレームのヘッダ情報から第２の誤り訂正符号のデータ長の情報を取得し、前記最終フレームから当該データ長の第２の誤り訂正符号を取得する第２の誤り訂正符号取得部と、
前記第１の誤り訂正部で誤り訂正ができなかった固定長フレームがある場合、当該固定長フレームの誤り訂正前のデータとその他の固定長フレームの誤り訂正後のデータとを順序通りに連結して、前記第２の誤り訂正符号を用いて当該連結したデータ全体の誤り訂正を行う第２の誤り訂正部と、を備えたデータ受信装置。
データ送信装置と、
データ受信装置と、を備え、
前記データ送信装置は、
送信対象データ全体を送信可能な最小数の固定長フレームの各フレームに、前記送信対象データを均等に分割して割り当てる送信データ分割部と、
前記各フレームに割り当てられたデータに対して、当該フレームからヘッダ情報および当該データを除いた残りの領域に収容可能な最大長の第１の誤り訂正符号を生成し、前記各フレームに当該第１の誤り訂正符号を付加する第１の誤り訂正符号生成部と、
前記第１の誤り訂正符号のデータ長の情報を含むヘッダ情報を生成し、前記各フレームに当該ヘッダ情報を付加するヘッダ情報生成部と、
前記最小数の固定長フレームを順番に繰り返し送信するフレーム送信部と、を有し、
前記データ受信装置は、
順番に繰り返し送信される固定長フレームを受信するフレーム受信部と、
前記固定長フレームのヘッダ情報から第１の誤り訂正符号のデータ長の情報を取得し、前記固定長フレームから当該データ長の第１の誤り訂正符号を取得する第１の誤り訂正符号取得部と、
前記第１の誤り訂正符号を用いて前記固定長フレームの誤り訂正を行う第１の誤り訂正部と、
前記誤り訂正されたデータを順序通りに連結して元のデータ全体を復元する受信データ連結部と、を有する、データ通信システム。
前記データ送信装置は、前記送信対象データ全体に対して、前記最小数の固定長フレームの最終フレームからヘッダ情報、前記割り当てられたデータ、および前記第１の誤り訂正符号を除いた残りの領域に収容可能な最大長の第２の誤り訂正符号を生成し、前記最終フレームに当該第２の誤り訂正符号を付加する第２の誤り訂正符号生成部をさらに備え、
前記ヘッダ情報生成部は、前記第２の誤り訂正符号のデータ長の情報を含むヘッダ情報を生成し、前記最終フレームに当該ヘッダ情報を付加するものであり、
前記データ受信装置は、前記順番に繰り返し送信される固定長フレームの最終フレームのヘッダ情報から第２の誤り訂正符号のデータ長の情報を取得し、前記最終フレームから当該データ長の第２の誤り訂正符号を取得する第２の誤り訂正符号取得部と、前記第１の誤り訂正部で誤り訂正ができなかった固定長フレームがある場合、当該固定長フレームの誤り訂正前のデータとその他の固定長フレームの誤り訂正後のデータとを順序通りに連結して、前記第２の誤り訂正符号を用いて当該連結したデータ全体の誤り訂正を行う第２の誤り訂正部と、をさらに有する、請求項７に記載のデータ通信システム。
データ送信装置と、
データ受信装置と、を備え、
前記データ送信装置は、
送信対象データ全体を送信可能な最小数の固定長フレームの各フレームに、前記送信対象データを所定長で区切って割り当てる送信データ分割部と、
前記各フレームに割り当てられたデータに対して所定長の第１の誤り訂正符号を生成し、前記各フレームに当該第１の誤り訂正符号を付加する第１の誤り訂正符号生成部と、
前記送信対象データ全体に対して、前記最小数の固定長フレームの最終フレームからヘッダ情報および前記割り当てられたデータを除いた残りの領域に収容可能な最大長の第２の誤り訂正符号を生成し、前記最終フレームに当該第２の誤り訂正符号を付加する第２の誤り訂正符号生成部と、
前記第２の誤り訂正符号のデータ長の情報を含むヘッダ情報を生成し、前記最終フレームに当該ヘッダ情報を付加するヘッダ情報生成部と、
前記最小数の固定長フレームを順番に繰り返し送信するフレーム送信部と、を有し、
前記データ受信装置は、
順番に繰り返し送信される固定長フレームを受信するフレーム受信部と、
前記固定長フレームのヘッダ情報から所定長の第１の誤り訂正符号を取得する第１の誤り訂正符号取得部と、
前記第１の誤り訂正符号を用いて前記固定長フレームの誤り訂正を行う第１の誤り訂正部と、
前記誤り訂正されたデータを順序通りに連結して元のデータ全体を復元する受信データ連結部と、
前記順番に繰り返し送信される固定長フレームの最終フレームのヘッダ情報から第２の誤り訂正符号のデータ長の情報を取得し、前記最終フレームから当該データ長の第２の誤り訂正符号を取得する第２の誤り訂正符号取得部と、
前記第１の誤り訂正部で誤り訂正ができなかった固定長フレームがある場合、当該固定長フレームの誤り訂正前のデータとその他の固定長フレームの誤り訂正後のデータとを順序通りに連結して、前記第２の誤り訂正符号を用いて当該連結したデータ全体の誤り訂正を行う第２の誤り訂正部と、を有する、データ通信システム。