DE1449334B2 - Decodierer für einen rekurrenten Code - Google Patents
Decodierer für einen rekurrenten CodeInfo
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- DE1449334B2 DE1449334B2 DE1449334A DEC0030537A DE1449334B2 DE 1449334 B2 DE1449334 B2 DE 1449334B2 DE 1449334 A DE1449334 A DE 1449334A DE C0030537 A DEC0030537 A DE C0030537A DE 1449334 B2 DE1449334 B2 DE 1449334B2
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Description
Informationssignals in jedes Kriteriensignal des Satzes mindestens einmal eingeht, während die Fehlerkomponente
jedes anderen Nachrichtensignals in höchstens einem Kriteriensignal des Satzes enthalten sein darf,
wobei jedes Kriteriensignal den Wert des zu decodierenden Informationssignals hat, wenn alle in ihm
enthaltenen Fehlerkomponenten gleich Null sind, und daß das korrigierte Informationssignal der Paritätsschaltung zur Korrektur der dort gespeicherten Informationskomponente
des gerade decodierten Informationssignals zugeführt wird, um eine richtige Decodierung der folgenden Informationssignale zu
ermöglichen.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Mit einem solchen Decodierer können t beliebig verteilte Fehler korrigiert werden, wenn eine Schwellwertschaltung
mit zwei /-Eingängen verwendet wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im
folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Übertragungsanlage, die einen Decodierer gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung enthält,
F i g. 2 ein Schaltbild eines Teiles eines gegenüber F i g. 1 etwas abgewandelten Decodierers,
F i g. 3 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispieles gemäß der Erfindung,
F i g. 4 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles der Erfindung, das sowohl als Codierer als
auch als Decodierer betrieben werden kann,
F i g. 5 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform
der Erfindung, bei der eine genaue Überwachung der Arbeitsweise gewährleistet ist,
F i g. 6 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung für einen binären Löschkanal,
F i g. 7 ein Blockschaltbild einer gegenüber F i g. 6 etwas abgewandelten Ausführungsform, die sich für
den Fall eignet, daß die Wahrscheinlichkeit von Fehlern in nicht gelöschten Signalen sehr klein ist,
F i g. 8 ein allgemeines Paritätsprüfdiagramm für rekurrente (2, 1)-Code,
F i g. 9 ein Paritätsprüfdiagramm für den in Verbindung mit F i g. 1 erläuterten Decodierer vom
Typ I,
F i g. 10 ein Paritätsprüfdiagramm eines Decodierers für einen rekurrenten (3,1)-Code mit der Beeinflussungslänge
24,
F i g. 11 ein Paritätsprüfdiagramm eines Decodierers für einen rekurrenten (3,2)-Code,
F i g. 12 ein Blockschaltbild eines Diffus-Codierers, der sich für den Fall eignet, daß Löschdaten zur Verfügung
stehen,
F i g. 13 ein Blockschaltbild eines Decodierers gemäß der Erfindung für den Diffus-Codierer gemäß
Fig. 12,
F i g. 14 ein Blockschaltbild eines Diffus-Codierers, der sich für den Fall eignet, daß keine Löschdaten zur
Verfügung stehen, und
F i g. 15 ein Blockschaltbild eines Decodierers für den Codierer gemäß Fig. 14.
Der in F i g. 1 dargestellten Anlage werden über einen Eingangsleiter 1 eines Verschlüßlerteils 2 sukzessive
Signale zugeführt, die Informationssignale oder Daten darstellen, beispielsweise jeweils eine
Einheit während zweier Zeitintervalle einer Taktperiode z0, Z2, z4, z'6) Z8, Z10 usw. Bei einer Übertragung
dieser Information ohne Verschlüsselung soll die Gefahr bestehen, daß eine unerwünschte Änderung
von Informationssymbolen eintritt, z. B. durch Rauschen, Störungen und andere Einflüsse, und es bestünde
keine Möglichkeit, diese Änderungen oder Fehler zu erkennen und zu korrigieren. Der Verschlüßler
2 dient dazu, in die Informationsfolge eine gewisse Redundanz einzuführen, d. h., zwischen die
aufeinanderfolgenden Informationssignale werden zusätzliche Signalsymbole eingeführt, die lineare Funktionen
der Information sind und ein Erkennen und/ oder Korrigieren von Fehlern ermöglichen, wie noch
näher erläutert werden wird.
Die Informationssymbole können z. B. binäre Ziffern (Bits) sein und dementsprechend den Wert 1
oder 0 annehmen. Solche Signale können mittels eines üblichen rekurrenten Codes verschlüsselt werden, wie
er z. B. durch P. E 1 i a s in dem Aufsatz »Coding for Noisy Channels« beschrieben wird, welcher im
Institute of Radio Engineers Convention Record, Part IV, 1955, S. 37 bis 44, erschienen ist. (Siehe auch
das Buch von W. Wesley Peterson, »Prüf bare und korrigierbare Codes«, R. Oldenbourg Verlag
München-Wien, 1967.) Zur Erläuterung wird als erstes in Anwendung auf einen rekurrenten (2,1)-Code
(jedes zweite Signal ist redundant) und der Beeinflussungslänge 12 (zu jedem Zeitpunkt befinden sich
6 Informationssignale im Entschlüßler, und immer wenn die Informationssignale um eine Stelle verschoben
werden, wird ein Redundanz- oder Überbe-Stimmungssignal erzeugt) beschrieben.
In F i g. 1 enthält der Verschlüßler 2 eine Kette von fünf in Reihe geschalteten Stufen eines Schieberegisters
oder einer Verzögerungsschaltung, die mit 3, 5, 7, 9 und 11 bezeichnet sind. Es kann sich um angezapfte
Verzögerungsleitungen oder in Reihe geschaltete Flipflops handeln. Die durch die einzelnen Stufen eingeführte
Verzögerung kann zwei Taktperioden äquivalent sein und wird durch das Symbol D2 dargestellt,
das eine Verzögerung (»Delay«) von zwei Zeiteinheiten bedeuten soll, so daß ein Eingangsbit, z. B. das zum
Zeitpunkt z0 ankommende Informationsbit, jeweils nach zwei Perioden der Taktfrequenz von der Stufe 3
zur Stufe 5 und weiter zur Stufe 7 und so fort übertragen wird. Gleichzeitig werden die Informationssignale
z0, z"2, z'4, z6 usw. über eine Leitung 13 einem
Addier- oder Verknüpfungskreis 15 zugeführt, über den sie zur Ausgangsleitung 17 des Verschlüßlers gelangen.
Die Redundanzsignale werden durch eine zusätzliche Addierschaltung 19 errechnet, der Signale direkt von
der Eingangsleitung 1 über eine Leitung ^1 zugeführt
werden, außerdem werden dieser Stufe über eine Leitung g'7 Signale vom Ausgang der Stufe 7 (entsprechend
einer Verzögerung um sechs Einheiten), über eine Leitung g'9 vom Ausgang der Stufe 9 (entsprechend
einer Verzögerung um 8 Einheiten) und über eine Leitung g'n vom Ausgang der Stufe 11 (entsprechend
einer Verzögerung um 10 Einheiten) zugeführt. Die Ausgänge der Stufen 3 und 5 können über
Leitungen g'3 bzw. g's ebenfalls angeschlossen sein.
Ein Eingangssignal, das aus im Abstand von zwei Zeiteinheiten nacheinander zugeführten Bits besteht,
kann durch die folgende Gleichung 1 dargestellt werden:
65
65
/ = I0 + Z2D2 + i^ + ieD* + ... i10Dla (1)
Die Gleichung bedeutet, daß das Bit z2 um zwei
7 8
Einheiten, das Bit z4 um vier Einheiten usw. verzögert t = 1 + D1 + D1 + D9 + D11 (4)
ist. Der Verschlüßlercode oder die Generatorsequenz , . ,. . , _ , .,
kann die verschiedensten Formen annehmen, es wird oder m dl§ltaler Schreibweise
jedoch der folgende rekurrente Codeg bevorzugt: =1,1,0 0 0,0,0,10101.
g = 1 + g^D1 + g3D3 + ... gnD11 (2) Eine im Zeitpunkt 0 auftretende 1 hat also 4 Re
dundanzsignale des Wertes 1 zur Folge, die zum Er-;
Diese Gleichung bedeutet, daß wenn z0 gleich 1 und kennen und/oder Korrigieren von Fehlern oder Veralle anderen Informationssignale gleich 0 sind, das änderungen in der übertragenen Sequenz verwendet
Entschlüßlerausgangssignal am Anfang 1 ist und nach io werden können, wie noch genauer ausgeführt werden
einer Zeiteinheit den Wert ^1, nach drei Zeiteinheiten wird.
den Wertgj usw. annimmt. Für eine etwas allgemei- Die verschlüsselten Signale werden irgendwie zu
nere Sequenz ist das Verschlüßlerausgangssignal / einer Empfangs- und Entschlüsselungseinrichtung 4
das Produkt des Eingangssignales (Gleichung 1) und übertragen, wie schematisch durch die Leitung 17 ander
Generator- oder Codesequenz (Gleichung 2), 15 gedeutet ist. Bei dieser Übertragung kann die übernämlich:
tragene Sequenz durch Rauschen oder andere Einflüsse verändert werden. Während der geradzahligen
t = (I) (g) (3) Zeitintervalle werden am Empfänger-Entschlüßler
vier Signale ior, izr, iir usw. empfangen, die den ur-
dabei ist t der gesamte digitale Nachrichtenstrom, 20 sprünglichen Signaleingangsbits /„, U, z4 usw. ent-
I der gesamte digitale Strom der Informationskom- sprechen sollten, gegebenenfalls jedoch durch Stöponenten
und g die Generatorsequenz. Bei systema- rungen von 1 in 0 oder umgekehrt geändert worden
tischen Codes, also Codes der obenerwähnten Art, sind. Diese Störeinfiüsse können durch. Symbole e0,
bei denen die Generatorsequenz mit der ganzen e2, e4 usw. ausgedrückt werden, die den Einfluß der
Zahl 1 beginnt, erscheinen die einzelnen Informa- 25 Störungen darstellen und im folgenden als Fehlertionskomponenten
z0, z2, z4 usw. zu bestimmten Zeit- komponenten bezeichnet werden. Diese Fehlerkompunkten
selbst im Nachrichtenstrom und außerdem ponenten haben den Wert 1, wenn das übertragene
als Term in einer Vielzahl von Redundanz-Kompo- Bit geändert wurde, und den Wert 0, wenn bei der
nenten. Bei solchen Codes bilden die Informations- Übertragung keine Änderung eingetreten ist. Während
komponenten z0, z2, z4 usw. und die Redundanz-Kom- 30 der ungeraden Zeitintervalle werden die Redundanzponenten/?!
(gleich ^1Z0), p3 (gleich g3i0 + gA), signale pir, p3T, p&r usw. empfangen, die durch Störes
(gleich g5i0 + gsh + gih)>
usw. zusammen die einflüsse entsprechend den Fehlerkomponenten e1} e3,
digitalen Nachrichtenkomponenten des Stromes t; e5 usw. verändert worden sind. Das ganze empfangene
8i> 8s, 8b usw. können im binären Fall jeweils entweder Signal Tr kann dann durch die folgende Gleichung
den Wert 1 oder den Wert 0 annehment welche g-Terme 35 ausgedrückt werden:
gleich 1 sind, hängt von dem im speziellen gewählten _
gleich 1 sind, hängt von dem im speziellen gewählten _
Code ab. Bei dieser mathematischen Behandlung lr — t + L· ^ ' .
werden die Operationen der Multiplikation und dabei ist t die Folge der Nachrichtenkomponenten
Addition natürlich entsprechend der binären Arithme- und E die entsprechende Folge der Fehlerkompotik
ausgeführt, und es ist 1-1 = 1, 1-0 = 0, 0-1 = 0 40 nenten e0, ex, e2 usw.; das Pluszeichen bedeutet eine
und 0-0 = 0, ferner ist 1 · 1 = 0, 0 + 0 = 0 und Verknüpfung entsprechend der binären Modulo-2-Ad-1
+ 0 = 0 + 1 = 1 entsprechend der sogenannten dition, wie sie oben erläutert wurde, es gelten also
»Modul-Zwei «-Arithmetik.
Die Gleichung 3 ist die Operation, die vom Ver- 1 + 1 = 0, 1 + 0 = 0 + 1 = 1 und 0 + 0 = O.
schlüßler 2 mittels der oben beschriebenen Schal- 45 Die erste Funktion des Entschlüßlers 4 besteht tungsanordnung durchgeführt wird. Die Leitung gx' darin, die während gerader Zeitintervalle empfangenen dient zur Zuführung der ursprünglichen Eingangsbits Informationssymbole zor, /2r, iir usw. (mit den mögzur Addierstufe 19, wenn man annimmt, daß der liehen Fehlern e0, e2, e4 usw.) von den zwischen-Codewert gx = 1 ist. In entsprechender Weise werden geschalteten Zusatz- oder Redundanzsignalen zu durch die Leitungen gj, g9' und gu' die entsprechen- 50 trennen, also in diesem Falle von den Signalen, die den verzögerten Ausgangssignale von den Stufen 7, während der ungeraden Zeitintervalle auftreten. Dies 9 bzw. 11 der Addierstufe 19 zugeführt, wenn die wird durch einen Umschalter 6 bewirkt, der mit der Codewerte g7, ga und gu gleich 1 sind. Über die Taktfrequenz arbeitet und die aufeinanderfolgend Leitungen g3' und g5' werden keine Signale zugeführt, empfangenen Signale abwechselnd Leitungen 8 und wenn die Codewerte g3 und g5 jeweils 0 sind, so daß 55 10 zuführt, der ersteren die während der geraden und diese Leitungen als unterbrochen angesehen werden der letzteren die während der ungeraden Zeitintervalle können. Eine eine Verzögerung um eine Zeiteinheit eintreffenden Signale.
schlüßler 2 mittels der oben beschriebenen Schal- 45 Die erste Funktion des Entschlüßlers 4 besteht tungsanordnung durchgeführt wird. Die Leitung gx' darin, die während gerader Zeitintervalle empfangenen dient zur Zuführung der ursprünglichen Eingangsbits Informationssymbole zor, /2r, iir usw. (mit den mögzur Addierstufe 19, wenn man annimmt, daß der liehen Fehlern e0, e2, e4 usw.) von den zwischen-Codewert gx = 1 ist. In entsprechender Weise werden geschalteten Zusatz- oder Redundanzsignalen zu durch die Leitungen gj, g9' und gu' die entsprechen- 50 trennen, also in diesem Falle von den Signalen, die den verzögerten Ausgangssignale von den Stufen 7, während der ungeraden Zeitintervalle auftreten. Dies 9 bzw. 11 der Addierstufe 19 zugeführt, wenn die wird durch einen Umschalter 6 bewirkt, der mit der Codewerte g7, ga und gu gleich 1 sind. Über die Taktfrequenz arbeitet und die aufeinanderfolgend Leitungen g3' und g5' werden keine Signale zugeführt, empfangenen Signale abwechselnd Leitungen 8 und wenn die Codewerte g3 und g5 jeweils 0 sind, so daß 55 10 zuführt, der ersteren die während der geraden und diese Leitungen als unterbrochen angesehen werden der letzteren die während der ungeraden Zeitintervalle können. Eine eine Verzögerung um eine Zeiteinheit eintreffenden Signale.
bewirkende zusätzliche Verzögerungseinheit 21 zwi- Die Informationssignale der geraden Zeitintervalle
sehen dem Ausgang der Addierstufe 19 und dem werden vorzugsweise in eine Schaltungsanordnung
einen Eingang des Verknüpfungsgliedes 15 werden 60 eingespeist, die praktisch ein Abbild der ursprüngdie
Zusatz- oder Redundanzsignale an den ungeraden liehen Schieberegister-Verschlüßlungsschaltung 3-5-7-Zeitintervallen
zwischen /0 und z'2, Z2 und Z4, z'4 und /6, 9-11-19-21 ist und daher mit denselben Bezugszeichen,
/e und Z8, z8 und Z10, z'lo und Z12 zugeführt. Wenn also denen ein Akzent angehängt ist, bezeichnet sind,
Z0 = 1 und alle anderen Signalbits 0 sind, ist das nämlich 3'-5'-7'-9'-ll'-19'-21'. Die Leitungen ^1" bis
Ausgangssignal der um eine einzige Zeiteinheit ver- 65 gu" entsprechen den Leitungen #/ bis gn' des Verzögernden
Stufe 21 zu den Zeitpunkten D1, W D9 schlüßlers 2, die Leitungen g3" und g5" können bei
und D11 eine Eins. Das Ausgangssignal des Verschluß- dem dargestellten Beispiel fehlen oder als unterlers
vom Verknüpfungsglied 15 ist in diesem Falle: brochen angesehen werden.
9 10
Wenn keine Fehler E aufgetreten sind, ist das Aus- chungssystem als Gruppe von Paritätsprüfungen (oder
gangssignal der eine Zeiteinheit verzögernden Stufe 21' allgemeiner Teillösungen), die in eQ orthogonal ist.
natürlich gleich den Zusatz- oder Redundanzsignalen Im allgemeinen reicht ein bezüglich e0 orthogonaler
der ungeraden Zeitintervalle, die als »simulierte Re- Satz mit j Paritätsgleichungen aus, e0 richtig zu bedundanzsignale«
bezeichnet werden sollen. Das Aus- 5 stimmen, wenn nicht mehr als j/2 Fehler auftreten,
gangssignal der Stufe 21' gelangt über eine Leitung 12 Wenn das obige System das Erkennen von JV
zu einer Addierstufe 14, der außerdem über eine Fehlern ermöglicht, können (J — JV) /2 Fehlerkorri-Leitung
10 die während der ungeraden Zeitintervalle giert werden, wie noch erklärt wird. In solchen Fällen
auftretenden Redundanzsignale der Nachricht direkt .. ,. ^ , 1 [J+ N Λ , ,
zugeführt werden. Das Ausgangssignal der Addier- xo «* die **&i:e0 = 1, wenn (-^-+ l) oder mehr
stufe 14 auf der Leitung 16 ist also immer 0, wenn die der j Gleichungen den Wert 1 ergeben, wohingegen
übertragenen Redundanz- und Informationssymbol- e0 = 0 ist, wenn (J — JV)/2 oder weniger Gleichungen
signale keine Fehlerkomponenten enthalten. Es wird den Wert 1 ergeben; anderenfalls ist ein zwar erkennin
der Literatur (Peterson, e. c. S. 290) als barer, jedoch nicht mehr korrigierbarer Fehler aufge-
»Korrektor« bezeichnet und kann durch das Produkt 15 treten.
der Fehlerkomponenten der geraden Zeitintervalle Bei dem System der F i g. 1 ist für das dargestellte
und der Generator- oder Codesequenz (Gleichung 2) Beispiel eine Schaltung vorgesehen, die feststellt, ob
plus die gesamte Störungssequenz während der un- drei oder mehr der Gleichungen (8) den Wert 1 haben,
geradzahligen Zeitintervalle dargestellt werden, da Hierzu wird das Ausgangssignal auf der Leitung 16
ein Ausgangssignal auf der Leitung 16 nur auf Stö- 20 einer weiteren Schieberegisterbank zugeführt, die um
rungssignalen beruhen kann. Es kann gezeigt werden, zwei Zeiteinheiten verzögernde Stufen 3", 5", 7", 9"
daß die Fehlersignalkomponenten S des Ausgangs- und 11" enthalten. In die Eingänge der Stufen 3", 5"
signals zu den ungeradzahligen Zeitintervallen die und 7" sind Addierstufen 20, 22 bzw. 24 eingeschaltet,
folgenden Gruppen enthalten: die zur Rückstellung dienen, worauf noch näher ein-
25 gegangen wird.
S1 = gxe0 + elt Beim elften Zeitintervall ist das Fehlersignal S1 am
S = s e +se -Ve Ausgang 26 der Stufe 11", das Fehlersignal S3 am
3 Ss 0-r gi 2-r .3» Ausgang 28 der Stufe 9", das Fehlersignal S7 am
Sf, = g6e0 + g3e2 -V g^i + e5, Ausgang 30 der Stufe 5", das Fehlersignal S9 am
gsez + gtfi + gies + e7>
3° Ausgang 32 der Stufe 3" und des Fehlersignals S11
am Ausgang 16 der Addierstufe 14 angelangt. Diese
JsPt + g-ißs + e9, Signale S1, S3, S7, S9 und S11 entsprechen allen
g5ee + g3e8 Fehlern im Gleichungssystem (8). Das Signal S1, das
+ en (6) durch die erste Gleichung des Systems (8) dargestellt
35 wird, wird über die Leitung 26 einem Kreis 36, der Da bei dem oben angeführten Beispiel g1 = 1, durch ein Schwellwertsignal gesteuert wird, zugeführt.
£3 = gs — 0 und g7 — g9 = gn = 1 sind, reduziert Das durch die zweite Gleichung des Systems (8) darsich
das Gleichungssystem (6) auf: gestellte Signal S3 + S9 wird dadurch gebildet, daß
die Leitungen 32, 28 an eine weitere Addierstufe 38
S1 = e0-V elt 40 angeschlossen sind, deren Ausgang 39 mit dem Kreis
c _ e ι ο 36 verbunden ist. Die Signale S7 und S11 entsprechend
3 2 3> der dritten bzw. vierten Gleichung des Systems (8)
£5 = £4 + e5>
werden dem Kreis 36 durch die Leitung 30 bzw. 34
S7 = e0 -V ee -j- e7, zugeführt. Die Schwellwertspannung des Kreises 36
_ ' 45 wird so eingestellt, daß auf der Ausgangsleitung 40
ώ9 — eo + e2 + ea + e9>
eine 1 auftritt, wenn an mindestens dreien der oben-
Sn= eo + e2 + ei + eio + en (J) erwähnten Eingänge eine 1 liegt. Das Ausgangs
signal auf der Leitung 40, das als Lösungssignal be-
Diese Sequenz kann als Folge von Paritätsprüfungen zeichnet werden soll, liefert also die entschlüsselte
bezeichnet werden, wie noch gezeigt werden wird. 50 Abschätzung des Wertes des Fehlersignals e0 entspre-Es
können nun folgende vier Gleichungen abgeleitet chend der oben beschriebenen Regel, es wird beim
werden: elften Zeitintervall einer weiteren Addierstufe 27 zu
geführt. Durch eine mit dem Ausgang der Stufe 11'
S1 = 60 + ei>
verbundene Stufe 23, die eine Verzögerung um eine
S3 -f. S9 = e0 + e3 + es + e9, 55 Zeiteinheit bewirkt, wird auf der Leitung 25 während
— 4_ _i_ ' ^es gleichen elften Zeitintervalles das erste empfangene
ώ7 — eo + e6 + £7» Informationssymbolsignal /or erzeugt. Dieses Infor-
S11= eo + e2 + £4 + e10 + ^11 (8) mationssignal wird ebenfalls der Addierstufe 27 zu
geführt, in der das Informationssignal /or, das gleich
Diese vier Gleichungen haben die Eigenschaften, 60 i0 + e0 ist, und der ermittelte Wert von e0 addiert
daß e0 in jede Gleichung eingeht und daß keine werden. Durch diese Addition fällt e0 heraus, und
andere Fehlerkomponente in mehr als einer Gleichung das Informationssignal wird von 1 in 0 oder von 0
vorkommt. Hieraus folgt, daß man e0 richtig bestim- in 1 geändert, wenn das Fehlerausgangssignal auf der
men kann, wenn in den elf Symbolen des Gleichungs- Leitung 40 anzeigt, daß durch Rauschen oder andere
systems nicht mehr als zwei Fehler vorhanden sind. 65 Faktoren bei der Übertragung des Informationssym-Es
gilt die Regel, daß e0 = 1 ist, wenn drei oder mehr bols /or ein Fehler aufgetreten ist. Entsprechendes gilt
der Gleichungen des Systems (8) den Wert 1 haben, auch für die folgenden Informationssymbolsignale,
sonst ist e0 — 0. Man bezeichnet ein solches Glei- Wenn ein solcher Fehler ermittelt und korrigiert
worden ist, müssen die Addierstufen 20,22, 24 zurückgestellt werden, um die e0-Komponente herauszuaddieren,
die als Term in den gespeicherten Paritätskontrollsignalen S9, S7 und Sn verblieben ist, so daß
sie in der Lage sind, weitere Fehler anzuzeigen. Dies wird durch eine Rückführung des Signals e0 von der
Leitung 40 über eine Leitung 40' zu allen Addierstufen 20, 22, 24 bewirkt, wodurch diese in den Zustand
vor der Ermittlung des vorherigen Fehlers zurückgestellt werden, d. h., das Signal e0 wird beseitigt,
und die Schaltungsanordnung kann bezüglich des nächsten Informationssymbolsignals z2r so arbeiten,
als ob dies das allererste Signal zor wäre.
Da nicht alle Gleichungen des Systems (8) dieselbe Anzahl von Fehlersignalkomponenten oder -termen
aufweisen, gewährleisten die längeren Gleichungen mit größerer Wahrscheinlichkeit eine Fehleranzeige als
die kürzeren Gleichungen mit weniger Termen. Man kann daher den diesen Gleichungen entsprechenden
Ausgangssignalen verschiedenes Gewicht geben, z. B. durch Potentiometer, Spannungsteiler od. dgl., wie
sie bei 22', 30', 39' und 34' in F i g. 2 dargestellt sind, so daß die Wahrscheinlichkeit von Fehlerausgangssignalen
bei allen Gleichungen ungefähr gleich wird. Bei dem dargestellten Beispiel wird man den einzelnen
Signalen folgendes Gewicht geben:
nehmen. Ein etwas allgemeinerer Ausdruck für die einzelnen Gleichungen des Systems (8) kann folgendermaßen
formuliert werden, wie in Verbindung mit der ^-Gleichung gezeigt wird:
Si = e0 + ex — (z0 + e0) + (im 1. Zeitintervall
gesendetes Signal + ej)
= hr + (im 1. Zeitintervall
empfangenes Signal). (9)
Wenn z0 das im ersten Zeitintervall (Zeitpunkt 1)
übertragene Signal ist und wenn ior von S1 abgezogen
wird, erhält man die folgende Gleichung:
(S1 - for) = -Z0 +
Ausgangsleitung
26
30
39
34
26
30
39
34
Einjustierung des Gewichtes
Potentiometer 26' —1,00
Potentiometer 30' — 0,75
Potentiometer 39' — 0,60
Potentiometer 34' — 0,50 Eine Subtraktion modulo 2 von zor entspricht einer Addition modulo 2, so daß im binären Fall in Gleichung (10) auch geschrieben werden kann
Potentiometer 26' —1,00
Potentiometer 30' — 0,75
Potentiometer 39' — 0,60
Potentiometer 34' — 0,50 Eine Subtraktion modulo 2 von zor entspricht einer Addition modulo 2, so daß im binären Fall in Gleichung (10) auch geschrieben werden kann
S1 + kr = /0 + ei oder S1 — iOr = -Z0 + *i-
Aus denselben Gründen reduziert sich der Rest der Gleichungen (8) zu:
0^3 ~r S9 — Igr) = Ό "T" &z "Γ βS ~T~ ^9j
(S7 — ν) = -Z0 + <?6 + *7>
(S11 - ior) = -I0 + <?2 + et + e10 + eu (11)
30 Und schließlich
ior = io + eo
ior = io + eo
(12)
Die angegebene Folge für die Gewichte der einzelnen Signale gilt für den Fall, daß die Wahrscheinlichkeit
von störungsbedingten Veränderungen bei jedem einzelnen Nachrichtensignal gleich 1J16 ist und
daß der Schwellwert des Kreises auf eine Spannung eingestellt ist, die, bezogen auf die oben angegebene
Einjustierung der Potentiometer, den Wert 1,92 hat.
Als Schwellwertkreis können irgendwelche aus der Technik der Analog- oder Digitalrechner bekannte
Schaltungsanordnungen verwendet werden. Bei Rechenanlagen wird der Entwurf von Schwellwertkreisen
gewöhnlich durch die Forderung kompliziert, daß zwischen bestimmten nur wenig oberhalb des Schwellwertes
und bestimmten nur wenig unterhalb des Schwellwertes liegenden Eingangssignalen unterschieden
werden muß. Eine vorteilhafte Eigenschaft der Erfindung besteht darin, daß bei solchen kritischen
Fällen die Wahrscheinlichkeit eines Entschlüßlungsfehlers annähernd V2 ist>
so daß die Entschlüsselung nicht wesentlich dadurch verschlechtert wird, wenn der
Schwellwertkreis in einem solchen Falle falsch anspricht. Es können also relativ einfache Schaltungsanordnungen verwendet werden, wie sie in Handbüchern
über Analoganlagen beschrieben sind, gute Beispiele finden sich z.B. bei Korn u. Korn,
»Analoge Computers« und GeorgeA. Philbrick,
Research Associates, Inc., »Application Manual für K-2 Series«.
Anstatt die Funktion des Verschlüsselungs-Schieberegisters durch die Stufen 3', 5', 7' usw. nachzubilden,
kann man sich eines modifizierten Entschlüßlers bedienen, in dem direkt orthogonale Teillösungssignale
erzeugt werden, die jeweils den Wert der Informationskomponente i0 bei fehlerfreier Nachricht an-Die
Größen auf der linken Seite dieses Gleichungssystems stellen also einen Satz von in z0 orthogonalen
Teillösungssignalen dar, da z'o in allen Gleichungen auf
der rechten Seite vorkommt. Man sieht, daß man alle fünf Gleichungen (10), (11) und (12) durch Addition
der empfangenen Signale entsprechend den in den jeweiligen Gleichungen erscheinenden Fehlersignalen
erhalten kann. So ist z. B. (S1 — zor) gleich dem empfangenen
Bitpir im Zeitpunkt 1.
Da die Teillösungen (S — Z0) bei fehlerfreier Übertragung immer gleich Z0 sind, stellen sie Kriterien für den richtigen Wert von z0 dar, und diese Kriterien werden durch eine Schwellwertanordnung so ausgewertet, daß das Lösungssignal auch dann richtig ist, wenn sich ein Kriterium von den anderen unterscheidet. Man bildet hierzu die fünf Gleichungen (10), (11) und (12) in der in F i g. 3 dargestellten Schaltungsanordnung, in der Bestandteile, die denen der F i g. 1 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen wurden. Die Abschätzung im Ausgang 40 der Schwellwertanordnung 36 stellt nun die entschlüsselte Abschätzung von Z0 dar. Signale entsprechend der Gleichung (10) werden über eine Leitung 26 von der letzten Verzögerungsstufe 11" zugeführt. Das (S3 + S9- /or) Eingangssignal entsprechend der ersten Gleichung in (11) wird der Schaltungsanordnung 36 dadurch zugeführt, daß der Ausgang 28 der Stufe 9" zusammen mit dem Ausgang 32 der Stufe 3" (zur Zufuhr von e3 und ee) und einem weiteren Ausgang 41 der Stufe 3' (die es liefert) der Addierstufe 38 zugeführt wird. Das (S7 — zor) Eingangssignal entsprechend der zweiten Gleichung in (11) wird bei 48 durch eine Addierstufe 46 zugeführt, die durch eine Leitung 43 von der Stufe 5" mit e7 und durch eine Leitung 45
Da die Teillösungen (S — Z0) bei fehlerfreier Übertragung immer gleich Z0 sind, stellen sie Kriterien für den richtigen Wert von z0 dar, und diese Kriterien werden durch eine Schwellwertanordnung so ausgewertet, daß das Lösungssignal auch dann richtig ist, wenn sich ein Kriterium von den anderen unterscheidet. Man bildet hierzu die fünf Gleichungen (10), (11) und (12) in der in F i g. 3 dargestellten Schaltungsanordnung, in der Bestandteile, die denen der F i g. 1 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen wurden. Die Abschätzung im Ausgang 40 der Schwellwertanordnung 36 stellt nun die entschlüsselte Abschätzung von Z0 dar. Signale entsprechend der Gleichung (10) werden über eine Leitung 26 von der letzten Verzögerungsstufe 11" zugeführt. Das (S3 + S9- /or) Eingangssignal entsprechend der ersten Gleichung in (11) wird der Schaltungsanordnung 36 dadurch zugeführt, daß der Ausgang 28 der Stufe 9" zusammen mit dem Ausgang 32 der Stufe 3" (zur Zufuhr von e3 und ee) und einem weiteren Ausgang 41 der Stufe 3' (die es liefert) der Addierstufe 38 zugeführt wird. Das (S7 — zor) Eingangssignal entsprechend der zweiten Gleichung in (11) wird bei 48 durch eine Addierstufe 46 zugeführt, die durch eine Leitung 43 von der Stufe 5" mit e7 und durch eine Leitung 45
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von der Stufe 5' mit e6 gespeist wird. Das (S11 — ior)- Die Überwachung des Entschlüsselungsvorganges
Signal wird über eine Leitung 44' von einer Addier- auf eine Überschreitung der Fehlerkorrektionskapastufe
44 zugeführt, die durch eine Leitung 47 von zität des Entschlüßlers kann auf verschiedene Weise
der Stufe 9' mit e0, durch eine Leitung 49 von der erfolgen. Eine Möglichkeit besteht darin, die Anzahl
Stufe T mit e4, durch eine Leitung 42 von einer eine 5 der im Signalstrom ermittelten Fehler zu zählen,
Verzögerung um eine Zeiteinheit einführenden Ver- d. h. die Anzahl der Symbole, die bei der Entschlüssezögerungsschaltung
21' mit e10 und durch eine Leitung lung geändert werden, und einen Alarm auszulösen,
34 von der Leitung 10 mit en gespeist wird. Das der wenn die Anzahl der Fehler größer wird, als der EntGleichung
(12) entsprechende Signal wird über eine schlüßlungsvorgang verarbeiten kann. Hierbei sollen
Leitung 49' von der letzten Verzögerungsstufe 11' zu- io sowohl die Fehler in den Redundanzsignalen als auch
geführt. die Fehler in den Informationssignalen gezählt werden.
Der Schwellwert des Kreises 36 wird in diesem Falle Bei sehr hohen Anforderungen an die Zuverlässigauf
den 2,5-fachen Wert eines einzelnen Eingangs- keit einer Zweiwegübertragung kann man Fehler in
signales eingestellt, so daß keine Zweideutigkeit ent- der Entschlüsselung nach einer kleinen Anzahl nachstehen
kann, die Schaltungsanordnung liefert am 15 folgender Entschlüsselungsvorgänge dadurch fest-Ausgang
40 eine 1, wenn drei oder mehr Eingangs- stellen, daß man die durch den Entschlüßler gespeisignale
1 sind. cherten Signale durch ein Mittel ergänzt, wobei sich
Auch bei der in F i g. 3 dargestellten Schaltungs- die Ergänzungen so lange herausaddieren, wie die
anordnung kann eine Bewertung vorgenommen wer- Entscheidung der Schwellwertanordnung richtig ist.
den, d. h., man kann den einzelnen Signalen verschie- 20 Ist sie unrichtig, so ändern die statistischen Werte die
dene Gewichte beilegen, wie sie oben angegeben worden Teillösungssignale in den nachfolgenden Entschlüßsind.
Der der letzten Gleichung (12) entsprechende lungsvorgängen, so daß bei der Entschlüsselung zuEingang,
der über die Leitung 49 zugeführt wird, sätzliche, in der Praxis nicht vorhandene Fehler anerhält
in diesem Falle das Gewicht 1, und die Schwell- gezeigt werden. Hierdurch werden kaskadenartig
wertspannung der Schaltungsanordnung 36 erhält auch 25 weitere willkürliche Signale addiert. Eine einmalige
bei dieser Arbeitsweise den oben angegebenen Wert. Überschreitung der Kapazität des Entschlüßlers
Da der Entschlüßler in F i g. 1 ein Abbild des Ver- äußert sich daher durch das Auftreten einer großen
schlüßlers darstellt, kann man ihn durch äußerst ein- Anzahl von Korrekturen, die der Entschlüßler
faches Umschalten auch als Verschlüßler arbeiten während einer kurzen Zeitspanne der empfangenen
lassen. Wie F i g. 4 zeigt, schaltet man hierzu in die 30 Signale ausführt, und die Anzahl der Fehler übersteigt
Leitungen 8 und 11, die an den Umschalter 6 ange- die Korrekturkapazität des Entschlüßlers, was zur
schlossen sind, Schalter ein. Die Leitung 8 wird durch Störungsanzeige und/oder automatischen Wiederdas
Schalten nicht unterbrochen, sie hat also immer holung der Übertragung oder eines Teiles der ÜberDurchgang,
während die Leitung 10 beim Verschlüs- tragung u. dgl. ausgenutzt werden kann,
sein unterbrochen wird. Der Schalter ist schematisch 35 F i g. 5 zeigt eine bevorzugte Ausfuhrungsform durch Schaltarme 90, 94 dargestellt. Wenn die An- einer Einrichtung, bei der eine statistische Ergänzung Ordnung beim Empfangen als Entschlüßler arbeitet, stattfindet, um bei Decodierfehlern eine schnelle liegt der Schaltarm 90 an einem Kontaktstück 91 Störungsanzeige zu gewährleisten, und die beispielsan, und der Kontaktarm 94 stellt eine Verbindung zu weise für den in Verbindung mit F i g. 1 erläuterten einem Kontaktstück 95, das mit der Addierstufe 14 40 (2,1)-Code mit der Beeinflussungslänge 12 ausgelegt verbunden ist, her, so daß die Anordnung in der oben ist. Der Entschlüßler 4' enthält eine sechsstufige beschriebenen Weise arbeitet. Um die Anordnung Schieberegisterkette A zusätzlich zu der ursprüngbeim Senden auf Verschlüsseln umzuschalten, werden liehen Schieberegisterkette 3'-5'-7'-9'-ll', der Verdie Schalter umgelegt, und die Schaltarme 90, 94 schlüßler und der Entschlüßler sind identisch. Eine liegen an Kontaktstücken 92 bzw. 96 an, wie aus- 45 kleine Abweichung von dem in F i g. 1 dargestellten gezogen dargestellt ist. Das Kontaktstück 92 ist mit Ausführungsbeispiel besteht darin, daß die Informaeiner Leitung 1' bzw. einer Klemme 41 verbunden, tionssignale anstatt in der Nachbildungskette durch der die zu verschlüsselnden digitalen Informations- die Addierstufe 19' addiert, in der Stufe 21' um eine signale zugeführt werden. Das Kontaktstück 96 ist Zeiteinheit verzögert und dann zur Bildung der mit dem Ausgang der Stufe 19' verbunden, die eine 5° Paritätskontrollen zu den Redandanzsignalen addiert Addition modulo 2 ausführt. Die Informationssignale zu werden, nach Eintreffen auf der Leitung 8 um eine durchlaufen die Nachbildungsverschlüßler-Speicher- Zeiteinheit durch eine Schaltungsanordnung 21". verkette 3', 5', 7', 9', 11' und außerdem den Umschalter6. zögert werden, bevor sie der Informationsregisterkette Die Addierstufe 19' liefert Redundanzsignale, die dem zugeführt werden, und der Inhalt des Registers wird Umschalter 6 zugeführt werden, der als Diplexer für 55 durch Leitungen gj", g·,", g9" und gn" direkt der eine diese beiden Signalströme arbeitet und ein verschach- Addition modulo 2 ausführenden Addierstufe 14' teltes Ausgangssignal an der Leitung 17, das dann zugeführt, in der die Informationssignale und die übertragen werden kann, liefert. Redundanzsignale unter Bildung der Paritätskon-
sein unterbrochen wird. Der Schalter ist schematisch 35 F i g. 5 zeigt eine bevorzugte Ausfuhrungsform durch Schaltarme 90, 94 dargestellt. Wenn die An- einer Einrichtung, bei der eine statistische Ergänzung Ordnung beim Empfangen als Entschlüßler arbeitet, stattfindet, um bei Decodierfehlern eine schnelle liegt der Schaltarm 90 an einem Kontaktstück 91 Störungsanzeige zu gewährleisten, und die beispielsan, und der Kontaktarm 94 stellt eine Verbindung zu weise für den in Verbindung mit F i g. 1 erläuterten einem Kontaktstück 95, das mit der Addierstufe 14 40 (2,1)-Code mit der Beeinflussungslänge 12 ausgelegt verbunden ist, her, so daß die Anordnung in der oben ist. Der Entschlüßler 4' enthält eine sechsstufige beschriebenen Weise arbeitet. Um die Anordnung Schieberegisterkette A zusätzlich zu der ursprüngbeim Senden auf Verschlüsseln umzuschalten, werden liehen Schieberegisterkette 3'-5'-7'-9'-ll', der Verdie Schalter umgelegt, und die Schaltarme 90, 94 schlüßler und der Entschlüßler sind identisch. Eine liegen an Kontaktstücken 92 bzw. 96 an, wie aus- 45 kleine Abweichung von dem in F i g. 1 dargestellten gezogen dargestellt ist. Das Kontaktstück 92 ist mit Ausführungsbeispiel besteht darin, daß die Informaeiner Leitung 1' bzw. einer Klemme 41 verbunden, tionssignale anstatt in der Nachbildungskette durch der die zu verschlüsselnden digitalen Informations- die Addierstufe 19' addiert, in der Stufe 21' um eine signale zugeführt werden. Das Kontaktstück 96 ist Zeiteinheit verzögert und dann zur Bildung der mit dem Ausgang der Stufe 19' verbunden, die eine 5° Paritätskontrollen zu den Redandanzsignalen addiert Addition modulo 2 ausführt. Die Informationssignale zu werden, nach Eintreffen auf der Leitung 8 um eine durchlaufen die Nachbildungsverschlüßler-Speicher- Zeiteinheit durch eine Schaltungsanordnung 21". verkette 3', 5', 7', 9', 11' und außerdem den Umschalter6. zögert werden, bevor sie der Informationsregisterkette Die Addierstufe 19' liefert Redundanzsignale, die dem zugeführt werden, und der Inhalt des Registers wird Umschalter 6 zugeführt werden, der als Diplexer für 55 durch Leitungen gj", g·,", g9" und gn" direkt der eine diese beiden Signalströme arbeitet und ein verschach- Addition modulo 2 ausführenden Addierstufe 14' teltes Ausgangssignal an der Leitung 17, das dann zugeführt, in der die Informationssignale und die übertragen werden kann, liefert. Redundanzsignale unter Bildung der Paritätskon-
Da der Möglichkeit, Fehler durch eine Schwellwert- trollen kombiniert werden. Sowohl das Informationsentschlüsselung zu korrigieren, immer eine obere 60 schieberegister als auch das Paritätsschieberegister
Grenze gesetzt ist, die durch die Anzahl der Teil- werden alle zwei Zeiteinheiten einmal weitergeschaltet,
lösungssignale bestimmt wird, die die Eingänge der Wie bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform
Schwellwertschaltung steuern, ist es zweckmäßig, den werden die Paritätskontrollsignale über die Leitung 16
Entschlüsselungsvorgang auf eine Überschreitung der einem Paritätskontrollschieberegister 3", 5", 7", 9"
Fehlerkorrektionskapazität zu überwachen. Dies ist 65 und 11" zugeführt, dabei ist jedoch eine Kette Ä'
besonders bei einer sequentiellen Entschlüsselung mit sechs Schieberegisterstufen zwischen die Addiervon
Bedeutung, da die Lösung für ein Signal in die stufe 14' und die erste Stufe 3" eingeschaltet, die an
Lösungen nachfolgender Signale eingeht. der Schwellwertentschlüsselung teilnimmt. Die Re-
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gisterkette A' ist nicht mit der Schwellwertschaltung 36 beeinflussen, es hat sich jedoch herausgestellt, daß
verbunden. Die Rückkopplung 40' von der Schwell- der Entschlüßler gewöhnlich rasch seinen normalen
Wertanordnung 36 speist Addierstufen a', V und c', Betriebszustand wieder annimmt, wenn die Fehlerdie
modulo 2 arbeiten, um bei normalem Betrieb die dichte wieder auf normale Werte abgesunken ist.
Fehlerkomponenten der empfangenen Informations- 5 Möglichkeiten, den Inhalt der ^-Register auf Null
signale, die bereits entschlüsselt worden sind, heraus- zurückzustellen, sind in der digitalen Schaltungstechnik
zuaddieren, und die der Addierstufe 14' durch Lei- bekannt, so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigt,
tungen ga, gb und gc zugeführt werden, so daß die Ein ähnliches Verfahren kann auch immer dann an-
an der auf die Kette Ä folgenden Addierstufe 20 gewendet werden, wenn der Verschlüßler und Enteintreffenden
Signale richtige Paritätskontrollen ent- io schlüßler erneut in Betrieb genommen und der Einfluß
halten. Wenn die Fehlerkorrekturkapazität des Ent- früherer Signale ausgeschaltet werden soll. Dies ist
schlüßlers überschritten wird und die Schwellwert- beispielsweise gewöhnlich der Fall, wenn die Überschaltung
36 an die Leitung 40 ein falsches Lösungs- tragungsanlage nach einer Betriebspause wieder ansignal
liefert, addieren die den Addierstufen α, b und c gestellt wird. Andererseits können statt der Rückzugeführten
Eingangssignale die Fehlerkomponente 15 stellung auch die Paritätskontrollregister sowohl im
des Informationssignals, das entschlüsselt wird und Verschlüßler als auch im Entschlüßler mit einer Reihe
über die Leitungen ga, gb und gc zugeführt wurde, von Nullen gefüllt werden.
nicht heraus, und die an der Addierstufe 20 eintref- Es wurde oben bereits erwähnt, daß eine wichtige
fenden Signale sind daher keine Paritätskontrollen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung darin befür
die folgenden Informationssignale, sondern werden 20 steht, den Eingängen der Schwellwertschaltung verdurch
die willkürlichen Signale auf der Rückkopp- schiedenes Gewicht beizulegen. Im folgenden sollen
lungsleitung 40' ergänzt. Beim nachfolgenden Weiter- weitere Ausführungsbeispiele hierfür beschrieben werschalten
des Entschlüßlers gelangt der Inhalt der den. Eine wichtige Möglichkeit besteht darin, eine
Kette Ä in die Schieberegisterkette 3", 5", 7", 9" feste, jedoch verschiedenartige Wertung vorzunehmen,
und 11", wodurch weitere Fehler in der Schwellwert- as um zu kompensieren, daß manche Teillösungssignale
schaltung 36 entstehen, die über die Leitung 40' zu Summen modulo 2 von mehr Fehlerkomponenten als
den Addierstufen α, b, c zurückgeführt werden, so andere sind, was z. B. dann der. Fall ist, wenn einige
daß sich die Wirkung eines einzelnen Fehlers in kurzer der Teillösungssignale durch Zusammensetzen gebil-Zeit
vervielfacht. An die Ausgangsleitung 40 der det werden. Durch vorherbestimmte ungleiche Wer-Schwellwertschaltung
und den Ausgang einer Addier- 30 tungen haben die einzelnen Schwellwerteingänge dastufe
173 ist ein Zähler 170 angeschlossen, der die her einen verschiedenen Einfluß auf das Lösungssignal,
Anzahl der durch den Entschlüßler ausgeführten je nachdem welche Wahrscheinlichkeit besteht, daß
Korrekturen zählt und mit einer Schwellwertanord- die betreffende Teillösung richtig ist, so daß die Fähignung
176 zur Auslösung eines Alarmes verbunden ist. keil des Entschlüßlers, Fehler zu korrigieren, vergrö-Eine
geeignete Regel, um ein fehlerhaftes Arbeiten 35 ßert wird. Bei dem in Verbindung mit F i g. 1 erwähnzu
erkennen, ist bei der vorliegenden Entschlüßler- ten Code können beispielsweise durch die verschiedenschaltung
beispielsweise, daß der Entschlüßler fehler- artige Bewertung mehr Korrekturen beim Auftreten
haft gearbeitet hat, wenn während sechs aufeinander- von drei Fehlern in den Teillösungssignalen ausgefolgender
Verschiebungen des Paritätsschieberegisters führt werden, als es bei einer gleichmäßigen Bewermehr
als zwei Einsen gezählt werden. 40 tung möglich wäre.
Anstatt die Information zu wiederholen, kann man Wenn sich die Fehlerwahrscheinlichkeit in den
auch den Entschlüßler zurückstellen, so daß die empfangenen Ziffern mit der Zeit ändert, z. B. infolge
Wahrscheinlichkeit verringert wird, daß frühere fehler- wechselnder Rauschverhältnisse oder anderer Parahafte
Lösungen weiter verwendet werden und weitere meter des Übertragungskanals, kann man bestimmte
fehlerhafte Lösungen zur Folge haben. Eine einfache 45 Daten, z. B. Signale entsprechend der Empfangsfeld-Möglichkeit
besteht bei einer Entschlüßlung des Typs I stärke, zur Abschätzung von Änderungen der Fehlerdarin,
den ganzen Inhalt des Paritätskontrollregisters Wahrscheinlichkeit für die einzelnen empfangenen
auf Null zu stellen, wenn ein Fehleralarm ausgelöst Signale verwenden. In solchen Fällen kann man dann
wird, der Inhalt des Informationssignalregisters bleibt Schaltungsanordnungen bauen, durch die das Gedagegen,
erhalten und man läßt den Entschlüßler 5° wicht der einzelnen Teillösungssignale entsprechend
weiterarbeiten. Die Eingänge der Schwellwertschaltung den Fehlerwahrscheinlichkeiten der enthaltenen Nachbleiben
dann unter dem Ansprechschwellwert, bis der richtensignale und der Schwellwert entsprechend ge-Entschlüßler
so oft weitergeschaltet worden ist, daß steuert werden. Es kann gezeigt werden, daß der richneue
Paritätskontrollsignale eingeschoben sind, wobei tige Wert für die einzelnen Gewichtsfaktoren gleich
einige Fehler in den Informationssignalen, die sich bei 55 zweimal loge (1 — P)JP ist, dabei bedeutet P die
der Rückstellung im Entschlüßler befanden, unkorri- Wahrscheinlichkeit, daß das Teillösungssignal wegen
giert durchgelassen werden, eine Weiterübertragung der verschiedenen Fehlerwahrscheinlichkeiten der es
dieser Fehler, die neue Fehler verursachen könnte, bildenden, empfangenen Nachrichtensignale eine falwird
jedoch verhindert. Wenn der Entschlüßler nach sehe Anzeige liefert.
dem Rückstellen weiterarbeitet, sind die den Ent- 60 Ein besonders einfacher, jedoch in der Praxis wichschlüßler
erreichenden Redundanzsignale nicht alle tiger Fall einer zeitlich veränderlichen Bewertung läßt
gleich denen bei Beginn, da sie das volle g-Kom- sich auf einen binären Löschkanal anwenden. Bei
plement der Inforniationssignalkomponenten enthal- einem solchen bekannten Kanal kann man offensichtten.
Da jedoch die entsprechenden empfangenen In- lieh ein Signal, das nicht empfangen wurde, als Löformationssignale
im Entschlüßler verbleiben, können 65 schung ansehen. Gemäß der Erfindung wird eine Aufdie
Informationskomponenten herausaddiert werden. zeichnung der als Löschungen bezeichneten Signale
Die Fehlerkomponenten dieser Signale sind zwar noch hergestellt, und für eine zeitlich veränderliche Bewervorhanden
und können die Korrekturentscheidung tung wird angenommen, daß ein nicht gelöschtes Bit
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eine vernachlässigbar kleine Fehlerwahrscheinlichkeit führung der gewöhnlichen arithmetischen Addition
hat, während ein gelöschtes Bit vollständig unsicher der Teillösungseingänge und zum Vergleich mit dem
ist. Der Gewichtsfaktor für Teillösungssignale, die ein Schwellwert verwendet werden kann,
gelöschtes Nachrichtensignal enthalten, wird daher mit Das ODER-Glied 115 in F i g. 6 liefert eine Kon-Null
und der Gewichtsfaktor von Teillösungssignalen, 5 trolle der Arbeitsweise des Entschlüßlers. Seine Eindie
keine gelöschten Nachrichtensignale außer den gänge sind die Ausgänge der UND-Glieder 103, 104,
entschlüsselten Informationssignalen enthalten, wird 105 sowie die Leitung 105' zur Zuführung der Löschmit
Eins festgelegt. Der Schwellwert ist Null, und jedes daten für die Teillösungssignale; ein weiteres Eineinzelne
Teillösungssignal oder Paritätssignal, das gangssignal besteht aus dem Inhalt der Löschspeicherkein
gelöschtes Signal enthält, bewirkt eine Über- io stufe He, die die Löschdaten für das Informatiorisschreitung
des Schwellwertes. Die Gewichtsfaktoren signal, das entschlüsselt wird, enthält. Wenn der Auskönnen
dadurch durch einfache UND-Glieder errech- gang des ODER-Gliedes 115 gleich Null ist, wird ein
net werden, und als Schwellwertschaltung kann ein Fehleralarm ausgelöst. Eine Null tritt nämlich nur
ODER-Glied dienen. F i g. 6 zeigt einen Entschlüßler dann im Ausgang auf, wenn sämtliche Teillösungsähnlich
dem der F i g. 1, der zusätzlich Anordnungen 15 signale gelöschte Bits enthalten und das zu entschlüsenthält,
um die Löschinformation wahrzunehmen und selnde Informationssignal selbst gelöscht ist. In diesem
zu speichern, die Gewichtsfaktoren zu steuern und das Falle kann der Entschlüßler nicht entscheiden, welchen
Lösungssignal zu errechnen. Eine Anordnung 6e Wert das zu entschlüsselnde Informationssignal hat.
stellt fest, ob auf einer Leitung 17 e ungültige Signale Praktisch der gleiche Entschlüßler kann auch bei
oder Löschungen eintreffen oder nicht und liefert digi- 20 einem Kanal verwendet werden, bei dem die Wahrtale
Löschdaten an Leitungen 101 und 102 für In- scheinlichkeit, daß die nicht gelöschten Bits falsch
formations- bzw. Redundanz-Signale. Eine erste sind, von Null verschieden, aber sehr klein ist. Wie
Löschspeicherkette C1 enthält eine Stufe 21'", die eine F i g. 7 zeigt, besteht die einzige Änderung gegenüber
Verzögerung um eine Zeiteinheit bewirkt und auf die der in F i g. 6 dargestellten Anordnung darin, daß
eine Anzahl von Stufen folgt, die ausreicht, die Lösch- 25 das ODER-Glied 36' durch eine Schwellwertschaldaten
für die Informationssignale 3', 5', 7', 9', 11' tung 36 e ersetzt ist, deren Ausgangssignal eine Eins
innerhalb der Beeinflussungslänge zu speichern. Wenn ist, wenn die Anzahl der Einsen von den UND-Gliedurch
die Anordnung 6e festgestellt wird, daß ein an- dern 107, 109, 111, 113 den Schwellwert gleich der
kommendes Informationssignal gelöscht ist, liefert sie Hälfte der Anzahl der Einsen auf den Eingangseine
Null an die Leitung 8, die durch die Stufe 21" 3° leitungen des ODER-Gliedes 115 ist, wie durch den
um eine Zeiteinheit verzögert wird und dann in das Halbaddierer 36/ errechnet wird. Das ODER-Glied
Informationsregister eingespeist wird, gleichzeitig wird 115 liefert wie bisher eine Anzeige, wenn die Wahrüber
die Leitung 101 der Löschspeicherkette C1 eine scheinlichkeit besteht, daß der Entschlüßler fehler-NuIl
zugeführt. Wenn keine Löschung auftritt, wird haft gearbeitet hat.
der empfangene Wert des Informationssignals, eine 35 Im folgenden sollen weitere Beispiele einer EntNull
oder eine Eins der Leitung 8 zugeführt, während schlüsselung von rekurrenten Codes angegeben wergleichzeitig
der Leitung 101 eine Eins zugeführt wird. den. Die Erfindung war oben am Beispiel eines zwei
Eine entsprechende zweite Löschspeicherkette C2 ent- Fehler korrigierenden rekurrenten Codes mit der Behält
so viele Stufen, wie nötig sind, um die Löschdaten einflussungslänge 12 und einer gleichen Anzahl von
für die Redundanzsignale in der Beeinflussungslänge 4° Informations- und Paritätssignalen erläutert worden,
zu speichern, und wenn die Löschung eines Redundanz- und bei der Beschreibung dieses Codes war angenomsignals
wahrgenommen wird, erscheinen Nullen auf men worden, daß jedem Informations- oder Redunder
Leitung 10 und der Leitung 102 zur Löschspeicher- danzsignal eine Zeiteinheit zugeordnet ist. Im f olkette
C2, wenn jedoch keine Löschung vorkommt, wird genden werden nun einige Beispiele beschrieben, bei
das empfangene Redundanzsignal der Leitung 10 zu- 45 denen eine etwas andere Darstellung der Codes vergeführt,
während auf der Leitung 102 eine Eins er- wendet wird. Für den vorliegenden Zweck Soll als
scheint. Die beiden Löschspeicherketten werden je- Zeiteinheit dasjenige Intervall definiert werden, wähweils
nach zwei Zeiteinheiten um einen Schritt weiter- renddessen dem Verschlüßler eine Anzahl k0 von
geschaltet. Die beiden Löschspeicherketten sind mit Informationssignalen zugeführt wird, und zwar je-UND-Gliedern
(oder Multiplikatoren) 103, 104, 105 50 weils ein Signal jeder einzelnen der k0 Verschlüßlerverbunden,
die den Signalbestandteilen von 1S11, S3 eingangsleitungen, während des gleichen Intervalles
-f- S3 bzw. S7 entsprechen, mit der Ausnahme des liefert der Verschlüßler außerdem n0 Ausgangssignale,
empfangenen Informationssignals, das entschlüsselt und zwar je eines auf jeder einzelnen der «0 Auswird,
und die genannten Verknüpfungsglieder sind gangsleitungen; dies soll im folgenden als («0/fc0)-Verihrerseits
mit UND-Gliedern 107, 109, 111 verbun- 55 hältnissystem bezeichnet werden. Bei allen rekurrenten
den, denen außerdem Signale entsprechend S11, S3 Codes ist die Anzahl »0 der Ausgangssignale größer
+ S9 bzw. S7 zugeführt werden. Ein weiteres UND- als die Anzahl Ar0 der Eingangssignale, die ersten
Glied 113 ist an den S1 entsprechenden Signalausgang Jc0 Ausgangssignale sind dieselben wie die k0 Einan
die letzte Stufe der Löschspeicherkette C2 ange- gangssignale, und die restlichen (no-ko) Ausgangsschlossen,
die das anfängliche Redundanzsignal reprä- 60 signale sind Redundanz- oder Paritätsbitsignale. Für
sentiert. Die Ausgangssignale der UND-Glieder 107, Binärkode mit dem Verhältnis 2/1 ist k0 — 1 und
109, 111 und 113 werden einem ODER-Glied 36' zu- W0 = 2, und verwendet man zur Bezeichnung eines zur
geführt, das an die Stelle der komplizierteren Schwell- Zeit/ auftretenden Signals das Symbol D^, so kann
wertschaltung 36 in F i g. 1 tritt, da dies bei diesem man das ganze Ausgangssignal des Verschlüßlen foleinfachen
Kanal möglich ist. Der Grund für diese Ver- 65 gendermaßen beschreiben:
einfachung liegt darin, daß der Schwellwert immer
dann überschritten wird, wenn einer der Eingänge eine i0 + p0 + I1D1 -f- P1D1 + i2Ds
Eins ist, so daß ein einfaches ODER-Glied zur Aus- + p2Dz ... imDm + pmDm (13)
I 449 334
Die Sequenz der Redundanzsignale P01P1D1^2D2...
wird durch eine der Codieralgebra entsprechende Multiplikation der gesamten Informationssequenz Z02, Z1Z^1,
i2Z>a . -. mit dem codeerzeugendea Polynom G
= So +
...gmD™ (14)
so erzeugt, daß p0 = Zogo, P1 = ^g1 + ^g0, p% = Z„gz
+ hgi + kg ο usw. werden.
Die Redundanzsequenzp0, P1D1 1, pzDz... kann
durch ein Schieberegister mit m Speicherstufen erzeugt werden, das von den Informationssignalen
durchlaufen wird. Als Eingänge für eine modulo 2 arbeitende Addierstufe stehen dann Verbindungen
zum Eingang des Schieberegisters und zu den einzelnen Speicherstufen zur Verfügung, die den Gliedern g0
bis gm entsprechen. Jedes einzelne g kann den Wert
Null annehmen, was bedeutet, daß der entsprechende Anschluß unterbrochen ist und das betreffende Signal
nicht der modulo 2 arbeitenden Addierstufe zugeführt wird, während g = 1 bedeutet, daß der Anschluß vorhanden
ist und das betreffende Signal in die Addierstufe eingespeist wird. Die Addierstufe erzeugt eine
Summe modulo 2 der Informationssignale, die zu einer bestimmten Zeiteinheit gleichzeitig in den angeschlossenen
Speicherstufen vorhanden sind. Da die Ausgangssignale aller Schieberegisterstufen im Zeitpunkt
0 gleich Null sind, wird zum Zeitpunkt 1 nur Z0, das Informationseingangssignal, das zu diesem Zeitpunkt
auftritt, durch g0 zur Addierstufe geleitet, und
das Ausgangssignal der Addierstufe, das Redundanzbit ^0, ist gleich Zogo. Zum Zeitpunkt 1 ist Z0 an den
Ausgang der Stufe 1 weitergeschoben worden, und Z1
liegt an der Eingangsleitung an. Das Redundanzbit P1, das zum Zeitpunkt 1 durch die Addierstufe errechnet
wird, ist dann also gleich Z0^1 + Z1^0. In entsprechender
Weise ist das Redundanzbit zum Zeitpunkt m gleich Z0^1 + hgm^ ... im-igi + img0- Pm
ist das letzte Bit in der Redundanzsequenz, dessen Wert durch Z0 beeinflußt wird, da das Schieberegister
nur m Stufen enthält und Z0 beim nächsten Weiterschalten
den Verschlüßler verläßt. Man sieht also, daß jedes einzelne Informationssymbol Z das Redundanzausgangssignal
des Verschlüßlers während eines Intervalls von m + 1 Zeiteinheiten beeinflussen kann. Die
gesamte Anzahl der Informations- und Redundanz-Signale, die durch den Verschlüßler während dieser
m + 1 Zeitintervalle emittiert wird, wird als Beeinflussungslänge
des Codes bezeichnet.
Der Entschlüßler empfängt die Folge der Informations- und Redundanzbits entsprechend Gleichung
(13), nachdem sie Störeinflüssen ausgesetzt worden waren. Infolge des Einflusses der Störungen kann man
jedes empfangene Signal (z. B. Zor oder por), aus einer
binären Nachrichtenkomponente (entweder Informationssignal wie Z0 oder Redundanzsignal wie p0) und
■einer binären Fehlerkomponente (z. B. eo l oder eov)
bestehend, ansehen. Der Entschlüßler soll nun eine Informationssignalfolge Z0, Z1D1... erzeugen, in der
die Fehler e,,1, ^1*... eliminiert sind, oder er soll
zumindest das Vorhandensein von Fehlern (ei = 1) in
den empfangenen Informationssignalen feststellen.
Gemäß der Theorie der Paritätskontrolle können die Informationssignale durch den Entschlüßler unter
Verwendung von g Verbindungen, die denen des Verschlüßlers gleichen, addiert werden, um simulierte
Redundanzsignale zu erzeugen. Diese sind identisch mit p0>Px-.. mit der Ausnahme, daß sie die Fehlerkomponenten
der sie bildenden Informationssignale enthalten, d. h. also das simulierte Redundanzsignal
^0S = (Ζ0 + <?0*)£·05,_ dann As = (Z0-Fe0O^i
-f (Z1 -\-e^)g0. Diese simulierten oder nachgebildeten
Redundanzsignale können modulo 2 zu den entsprechenden Originalredundanzsignalen addiert werden,
um die Nachrichtenkomponenten zu eliminieren ίο (»herauszuaddieren«), wobei ein Ausgangssignal entsteht,
das nur von den Fehlerkomponenten abhängt und daher als Summe von Fehlersignalen angesehen
werden kann, z. B.
Pv + Pis = [(Jogi + hgo) + e0P)]
Wenn alle Nachrichtenkomponenten aus den empfangenen Redundanzsignalen herausaddiert sind, werden
die resultierenden Fehlersummen mit S bezeichnet und »Paritätskontrollen« genannt. S0 kann im
Entschlüßler errechnet werden, nachdem- seine Bestandteile (Zor und p0T) angekommen sind, und dasselbe
gilt für alle anderen Paritätskontrollen.
F i g. 8 zeigt das Funktionsdiagramm eines Entschlüßlers
für die Zeitdauer entsprechend der Beeinflussungslänge, beginnend mit dem Zeitpunkt 0. Die
einzelnen waagerechten g Zeilen entsprechen jeweils zu den einzelnen Zeiteinheiten den Eingangssignalen eines Addierers, der aus diesen Eingangssignalen ein simultiertes Redundanzsignal ps bildet.
Zur Vervollständigung einer Paritätskontrolle S werden die einzelnen ps zu den entsprechenden empfangenen
Redundanzsignalen pr addiert. Die vertikale g-Spalte links stellt die gesamte Sequenz der g-Axischlüsse
zwischen den Entschlüßler- oder Verschlüßler-Speicherstufen und der Redundanzbitaddierstufe dar,
und man sieht, daß Z0 den ersten Anschluß am Kopf dieser Spalte erreicht und pro Zeiteinheit eine Spalte
nach rechts wandelt, bis es schließlich zur Zeit m die letzte Stufe gm erreicht. Die zweite g-Spalte, die mit
Zir überschrieben ist, beginnt eine Zeiteinheit unter der
ersten Spalte und reicht nur bis zur Stufe gm-i, da
I1D um eine Zeiteinheit gegenüber Z0 verzögert am Anschluß
g0 eine Zeiteinheit nach Z0 ankommt und nachdem
Z0 zum Anschluß ^1 weitergeschoben worden ist.
Wie in der letzten Spalte bei der Zeiteinheit m dargestellt
ist, erreicht imr die Addierstufe als Eingangssignal
über den Anschluß g0, und die letzte Zeile des Paritätsdreiecks wird so gebildet.
In der Praxis sind nicht alle g-Anschlüsse gleich
Eins, also durchverbunden, und sowohl die Wahl der g'{s sowie die Größe von m und das Codeverhältnis
kjno sind für den speziellen Kode kennzeichnend.
Wenn die Schaltungsanordnung so definiert ist, daß Z0 entschlüsselt wird, wird dadurch ein Entschlüßlungsschema für den gesamten Code definiert, da der Wert
von ior, nachdem er entschlüsselt ist, zum herausaddieren
der Einflüsse von Zor im Entschlüßler verwendet
werden kann, so daß in der Praxis I1D das erste
Signal im Entschlüßler wird und das Paritätsdreieck vollständig ist, wenn im ± iD"1+1 und /J7n+1 Dra+1 beim
Entschlüßler eintreffen.
Die vorliegenden Entschlüßler für rekurrente Codes enthalten eine Schaltungsanordnung zum Errechnen
eines ausgewählten Satzes von Signalsummen (S oder
21 22
S — iOr) aus den Eingangssignalen des Entschlüßlers registerkette 3', T, 9' und 11', wobei nachgebildete-
entsprechend den folgenden Regeln: Redundanzsignaleps erzeugt wurden. Diese Signale-
Λ T , . , c „,. ,, ..... wurden dann in der Addierstufe 14 mit den entspre-,
1. Jede einzelne Summe muß dieselbe ausgewählte chenden Redundanzsignalen Pft die auf der Leitung 10·
Komponente des Informationssignais zor der Zeit- εΜ zu paritatSonträsignalen S addiert In
einheit 0, entweder die Informationskomponente z0 p . 9 k entsprechend annehmen, daß zu
oder die Feh komponente e„« enthalten und da- ^ Zeiteinheit die inforrnationssignale in' der ent,
her auch pruten, sprechenden Zeile des Dreiecks unter Bildung von ^8-
2-zrsparstääs ™r md τden st*?- TfVen
°r , . ίο Redundanzsignalen pr addiert werden, wobei die re-
Summen erscheinen, sultierende Fehlersignalsumme gespeichert wird. Selbst-
3. keine andere Informationskomponente ζ erscheint verständlich könne S n statt de|en P die Inforrnations..
lnaemaaziin d Redundanzsignale gespeichert werden, und man
4. kerne Fehlerkomponente irgendeines anderen Si- . kann dann auf eil alle Fehlersignalsummen bilden,,
gnals erscheint m mehr als einer der Summen. i{j dies ^6 jedoch ^ ^^ größeren ^
Dieser Satz von Signalen wird als orthogonal in zor tungsaufwand bedingen.
bezeichnet. Wenn die Werte aller Fehlerkomponenten In F i g. 1 wurden in der Addierstufe 38 der Inin
den Summen mit der Ausnahme der gewählten halt der Stufen 9" und 3" (die S1 bzw. S4 enthalten)·
Komponente von zor gleich Null sind, haben sämtliche kombiniert, um gemäß der gewählten Bezeichnung ein
dieser orthogonalen Signale den Binärwert der ge- 20 zusammengesetztes Teillösungssignal zu bilden,
wählten Komponente von zor. Da bei der Übertragung F i g. 9 zeigt, daß dasselbe Teillösungssignal S1 + Si oder Speicherung der Signale Fehler entstehen kön- durch eine Addition modulo 2 von Zeilen bei den Zeitnen, besteht mathematisch gesprochen die Wahr- einheiten 1 und 4 gebildet wird, wobei- Redundanzscheinlichkeit, daß manche Fehlerkomponenten ge- signale ^1 und/?4 und die entsprechenden Inform ationslegentlich gleich Eins sind. Gemäß der vorliegenden 25 signale addiert werden. F i g. 9 zeigt, daß weder die Erfindung wird durch eine Schwellwertanordnung je- Zeile S1 noch die Zeile S4 allein die Orthogonalitätsdes einzelne der Summensignale als Kriterium für den bedingung bezüglich S0, S3 und S5 erfüllen. Durch die wahrscheinlichen Wert der ausgewählten Komponente Summe modulo 2 von S1 und S4 fallen jedoch die mit von ior herangezogen, und die so verwendeten Sum- den anderen S-Signalen gemeinsamen Fehler heraus» mensignale werden als Teillösungssignale bezeichnet. 30 während e0* erscheint, so daß die angegebenen Regeln Es läßt sich zeigen, daß bei Verwendung von minde- erfüllt sind. Die Kreise in F i g. 9 geben die Zeilen an» stens drei Teillösungssignalen eines falsch sein kann in denen die verschiedenen Informationsfehlerkompound die Kriterien insgesamt, wenn sie durch eine ge- nenten erscheinen, und die Diagonalstriche geben das wohnliche Arithmetik addiert werden, trotzdem noch Fehlersignal an, das durch die Bildung des zusammendie richtige Lösung angeben können. Die einzelnen 35 gesetzten Teillösungssignals eliminiert wurde.
Teillösungssignale können gleiche Gewichte haben Bei dem Entschlüßler des Typs I gemäß F i g. 1 und, wie erwähnt, besteht eine Weiterbildung der Er- und 9 bestehen die Eingangssignale aus Paritätskonfindung darin, daß den Teillösungssignalen verschie- trollsignalen S, und die Schwellwertschaltung liefert dene Gewichte zugeordnet werden, um die Fehlerkor- als Ausgang den Wert der Fehlerkomponente ej. rektionskapazität zu vergrößern. Je mehr Teillösungs- 40 Diese Fehlerkomponente wird zu z"or addiert, so daß signale für eine gegebene Beeinflussungslänge erhalten ej herausfällt und als Ergebnis Z0* entsteht,
werden können, um so mehr Fehler des Wertes Eins Es folgt eine Tabelle von rekurrenten (2,1)-Codes können toleriert werden, ohne daß die Lösung falsch mit Angaben für die Entschlüßlerorthogonalisierungswird. schaltung. Die Spalte mit der Überschrift »Code
wählten Komponente von zor. Da bei der Übertragung F i g. 9 zeigt, daß dasselbe Teillösungssignal S1 + Si oder Speicherung der Signale Fehler entstehen kön- durch eine Addition modulo 2 von Zeilen bei den Zeitnen, besteht mathematisch gesprochen die Wahr- einheiten 1 und 4 gebildet wird, wobei- Redundanzscheinlichkeit, daß manche Fehlerkomponenten ge- signale ^1 und/?4 und die entsprechenden Inform ationslegentlich gleich Eins sind. Gemäß der vorliegenden 25 signale addiert werden. F i g. 9 zeigt, daß weder die Erfindung wird durch eine Schwellwertanordnung je- Zeile S1 noch die Zeile S4 allein die Orthogonalitätsdes einzelne der Summensignale als Kriterium für den bedingung bezüglich S0, S3 und S5 erfüllen. Durch die wahrscheinlichen Wert der ausgewählten Komponente Summe modulo 2 von S1 und S4 fallen jedoch die mit von ior herangezogen, und die so verwendeten Sum- den anderen S-Signalen gemeinsamen Fehler heraus» mensignale werden als Teillösungssignale bezeichnet. 30 während e0* erscheint, so daß die angegebenen Regeln Es läßt sich zeigen, daß bei Verwendung von minde- erfüllt sind. Die Kreise in F i g. 9 geben die Zeilen an» stens drei Teillösungssignalen eines falsch sein kann in denen die verschiedenen Informationsfehlerkompound die Kriterien insgesamt, wenn sie durch eine ge- nenten erscheinen, und die Diagonalstriche geben das wohnliche Arithmetik addiert werden, trotzdem noch Fehlersignal an, das durch die Bildung des zusammendie richtige Lösung angeben können. Die einzelnen 35 gesetzten Teillösungssignals eliminiert wurde.
Teillösungssignale können gleiche Gewichte haben Bei dem Entschlüßler des Typs I gemäß F i g. 1 und, wie erwähnt, besteht eine Weiterbildung der Er- und 9 bestehen die Eingangssignale aus Paritätskonfindung darin, daß den Teillösungssignalen verschie- trollsignalen S, und die Schwellwertschaltung liefert dene Gewichte zugeordnet werden, um die Fehlerkor- als Ausgang den Wert der Fehlerkomponente ej. rektionskapazität zu vergrößern. Je mehr Teillösungs- 40 Diese Fehlerkomponente wird zu z"or addiert, so daß signale für eine gegebene Beeinflussungslänge erhalten ej herausfällt und als Ergebnis Z0* entsteht,
werden können, um so mehr Fehler des Wertes Eins Es folgt eine Tabelle von rekurrenten (2,1)-Codes können toleriert werden, ohne daß die Lösung falsch mit Angaben für die Entschlüßlerorthogonalisierungswird. schaltung. Die Spalte mit der Überschrift »Code
Bei der vorliegenden Entschlüsselungseinrichtung 45 g's = 1« gibt die g-Verbindungen an, die in der Parikann
die Anzahl der Signale im System oder Satz tätsprüfschaltung der F i g. 9 durchgeschaltet sind,
durch eine Schaltung wesentlich erhöht werden, die Der obere Index 2 bedeutet, daß die ^-Verbindungen
bestimmte Paritätskontrollzeilen addiert, wobei zwei zur Bildung des Ausganges von der zweiten Leitung
oder mehr Redundanzsignale und ihre entsprechenden des Verschlüßlers verwendet werden, bei diesen Codes
Informationssignale zusammenaddiert werden. Dies 50 der Rate 1/2 ist selbstverständlich nur eine Redundanzerfolgt
entsprechend dem oben angegebenen Regeln ausgangsleitung vorhanden. Die Spalte »Orthogo-
und bewirkt eine wesentliche Erhöhung der Anzahl nalisierungsregeln« gibt die Anzahl der Paritätskonder
der Schwellwertanordnung zugeführten Teil- trollzeilen an, die als Teillösungssignale dienen müssen,
lösungssignale. Teillösungssignale, die zwei oder mehr die Angabe, daß zwei oder mehr Zeilen zusammen-Redundanzsignale
enthalten, werden als zusammen- 55 addiert werden sollen, zeigt wie, die zusammengesetzgesetzte
Teillösungssignale bezeichnet. ten Teillösungssignale gebildet werden. Die Spalte mit
Die Eignung des Paritätskontrolldreiecks zur Be- der Überschrift »J« gibt die Gesamtzahl der Teilschreibung
eines erfindungsgemäßen Entschlüßlers lösungssignale an, die orthogonal bezüglich der Fehzeigt
die Erläuterung des oben beschriebenen zwei lerkomponente von zor gebildet werden kann, und ent-Fehler
korrigierenden Entschlüßlers an Hand von 60 spricht der Fehlerkorrekturkapazität des Codes. Die
F i g. 9. Bei dem obenerwähnten Entschlüßler ent- Spalte mit der Überschrift »«£« gibt die Anzahl der
sprachen die Verbindungen zwischen der Redundanz- Nachrichtensignale an, die bei der Bildung des Syaddierstufe
und dem Entschlüßlereingang sowie den stems der orthogonalen Teillösungssignale eine Rolle
Ausgängen der dritten, vierten und fünften Stufe des spielen, und in der Spalte »«λ« ist die Beeinflussungs-Entschlüßlerspeichers
dem Wert Eins, entsprechend 65 länge des Codes angegeben. Die Spalte »R« gibt die
der gewählten Bezeichnung sind also g0 = ga = g4 Coderate (n, k) an, und in der Spalte »wi« ist die er-
= fs = l. In Fig. 1 diente die Addierstufe 19 zur forderliche Stufenzahl des Verschlüßlerspeichers anAddition
der Informationssignale i von der Schiebe- gegeben.
Code | (0,1)2 | Orthogonalisierungs-Regeln S | 02,l2 . | / | nE | nA | R | m |
(0, 3, 4, 5)2 | O2, 32, 42, 12 + 52 | 2 | 4 | 4 | (2,1) | 1 ■ | ||
(0, 6, 7, 9, 10, υ)2 |
02,62,72,92 I2 + 32 + 102, 42 + 82 + lla |
4 | 11 | 12 | (2/1) | 5 | ||
(0,11,13,16, | O2, II2,132,16», I72, | 6 | 22 | 24 | (2/1) | 11 | ||
17,19, 20, 21)2 | 22 + 32 + 62 + 192, 42 + 142 + 202, I2 + 52 + 82 + 152 + 212 |
8 | 37 | 44 | (2/1) | 21 | ||
(0,18,19,27, 28, 29, 30, 32, 33, 35)2 |
O2,182,192, 272, I2 + 92 + 282, 102 + 202 + 292, II2 + 302 + 312, I32 + 212 + 232 + 322, Μ2 + 332 + 342, 22 + 32 + 162 + 242 + 262 + 352 |
|||||||
(0, 26, 27, 39, 40, 41, 42, 44, 45, 47, 48, 51)2 |
O2, 262, 272, 392, I2 + 132 + 402, 142 + 282 + 412,152 + 422 + 432, I72 + 292 + 312 + 442,182 + 452 + 462, 22 + 32 + 202 + 322 + 342 + 472, 212 + 352 + 482 + 492 + 502, 242 + 302 + 332 4- 362 + 382 + 512 |
10 | 56 | 72 | (2/1) | 35 | ||
12 | 79 | 104 | (2/1) | 51 |
Welchen Fortschritt die Verwendung von zusammengesetzten Teillösungssignalen mit sich bringt,-zeigt
sofort ein Vergleich der obenstehenden Tabelle I mit der folgenden Tabelle II von selbstorthogonalen
(2/l)-Codes. Ein selbstorthogonaler Code ist definitionsgemäß ein Code, bei dem alle Paritätskontrollen S,
die Zor enthalten, ein orthogonales System von Teillösungssignalen
bilden. Man beachte beispielsweise, daß bei Verwendung zusammengesetzter Teillösungssignale nur 51 Stufen im Verschlüßlerspeicher benötigt
werden, um eine Fehlerkorrekturkapazität J = 12 zu erreichen, während bei einem selbstorthogonalen
Code hierfür ein 118stufiges Verschlüßlerregister benötigt wird. Durch die Erfindung wird also der Schaltungsaufwand
hinsichtlich der im Verschlüßler und Entschlüßler enthaltenen Speicherstufen ganz beträchtlich
herabgesetzt.
Code | O2,12 | J | ItE | Πα | R | m |
O2,12, 32, 72 | 2 | 4 | 4 | (2,1) | 1 | |
O2,12, 32, 72,122, 202 |
4 | 11 | 16 | (2,1) | 7 | |
O2,12, 32, 72,122, 202, 302, 442 |
6 | 22 | 42 | (2,1) | 20 | |
O2,12, 32, 72,122, 202,302,442,652, 80a |
8 | 37 | 90 | (2,1) | 44 | |
O2,12, 32, 72,122, 202, 302, 442, 652, 80», 962,1182 |
10 | 56 | 162 | (2,1) | 80 | |
O2,12, 32, 72,122, 202, 302, 442, 652, 802, 962,1182, I432,1772 |
12 | 79 | 238 | (2,1) | 118 | |
14 | 106 | 356 | (2,1) | 177 |
Die angegebenen selbstorthogonalen Codes definieren eine gerade Anzahl J von Teillösungssignalen.
In entsprechender Weise können auch Codes mit ungeradzahligem J gebildet werden.
F i g. 10 zeigt eine Entschlüßlerschaltung des Typs I in Anwendung auf einen (3,1)-Code mit der Beeinflussungslänge
24. Es werden Paritätskontrollzeilen der beiden Paritätsdreiecke addiert, um die zusammengesetzten
Teillösungssignale S3! + ^^, 52 2 + 53 4 und
S\ + S% + S\ + S\ zu bilden.
Es folgt eine Tabelle für rekurrente («0/1)-Codes, die
Bezeichnungen entsprechen den vorangegangenen Tabellen, und die oberen Indizes in der ersten Spalte geben
die Redundanzbitleitungen an, zu denen die ^--Angaben gehören. So bedeutet z.B. (O)2, daß g0 gleich
Eins für die Ausgangsleitung Nr. 2, die erste Redundanzbitleitung, des Entschlüßlers ist. Die oberen Indizes
in der zweiten Spalte geben das Paritätsdreieck an, zu dem die angegebene Zeile gehört, so bedeutet
z. B. O2, daß die nullte Paritätskontrollreihe des Paritätsdreiecks
für die Ausgangsleitung 2 genommen werden soll.
»und« in den letzten sechs Zeilen der Tabelle III bedeutet, daß der Code und die Orthogonalisierungsregeln
bis auf die angegebenen Zusätze die gleichen sind wie bei dem vorangehenden Code.
Man kann sowohl k0 als auch n0 des Codes
ändern. In Fig. 11 sind im ersten Paritätsdreieck G, gQ und gj gleich Eins, und im zweiten Paritätsdreieck
sind H, h0 und h2 gleich Eins. Im Verschlüßler bildet
die Summe ^0Z0 1 + A0Z0 2 das einzige Redundanzbit p0 3
zur Zeit Null, P1 3= gjp1 + goh1 + Vi2 und p2 a
— Sih1 + Sah + ^o'*22 + ^2*'o2· Im Entschlüßler bilden
die Informationsbits Z0 1, Z1 1 und Z2 1 auf der ersten Informationslinie
den Eingang für das Paritätsdreieck G und die Informationssignale Z0 2, Z1 2 und Z2 2 auf der
zweiten Informationslinie den Eingang für das Paritätsdreieck H. Die nachgebildeten Redundanzbits
werden als Summen der entsprechenden Zeilen der beiden Paritätsdreiecke gebildet und zu den Redundanzsignalen
pr derselben Zeiteinheit addiert, um Paritätskontrollen S zu bilden. Es ist ersichtlich, daß
S0 und S1 einen Satz von Teillösungssignalen bilden,
der orthogonal in e0 11 ist, während S0 und S2 einen
Satz von zwei Teillösungssignalen darstellen, der orthogonal in e0 i2 ist. Führt man diese beiden Sätze
von Teillösungssignalen einzeln zwei Schwellwertschaltungen zu, so können die Werte von eo n und eo iZ
errechnet und die richtigen Werte von Z0 1 und Z0 2 ermittelt
werden.
Code g's=l |
Orthogonalisierungs-Regeln S | O2, O3 | / | nE | nA | R | m |
(0)2(0)3 | O2, O3,12, 23 | 2 | 3 | 3 | (3/1) | 0 | |
(0,1)2 (0, 2)3 | O2, O3,12, 23,13 + 33, 22 + 43 | 4 | 7 | 9 | (3/1) | 2 | |
(0,1)2 | 6 | 13 | 15 | (3/1) | 4 | ||
(0, 2, 3, 4)2 | O2, O3,12 + I3, 4a, 52, 23 + 6\ 223, | ||||||
(0, 4, 5, 6, 7, 9,12, | 7 9 I 7 7 7 ■ 3 *»** j 72 +102 +1Ρ + n* |
16 | 68 | 108 | (3/1) | 35 | |
31)a 16,17, 30, | 32 + 253, 33 + 53 + 92, 63 + 83 + 123, 73 + 142 + 172 + 182 + 183, 93 + 162 + I92 + 202 + 203, Μ3 + 153 + 353, 123 + 213 + 282 + 3p + 322} 103 + 133 + 193 _|_ 263 + 293 + 302 |
||||||
(0,1, 22, 25, 35)3 | O2, O3, O4, O5 | ||||||
(O)2 (O)3 (O)4 (0)s | I2 + I4, I3 + I« | 4 | 5 | 5 | (5,1) | 0 | |
und (I)2 (I)« | 22 4. 23, 24 + 25 | 6 | 9 | 10 | (5,1) | 1 | |
und (2)2 (2)4 | 35, 32 + 33 | 8 | 13 | 15 | (5,1) | 2 | |
und (3)2 (3)8 | 34 -f. 42 4. 4^ 565 43 _|_ 53 + 54 | 10 | 18 | 20 | (5,1) | 3 | |
und (4)2 (5)4 (5)5 | 4s + 64 | 13 | 27 | 30 | (5,1) | 5 | |
und (6)4 | 83, 52 + 63 + 72 + 74 | 14 | 30 | 35 | (5,1) | 6 | |
und (δ)3 (7)4 | 16 | 37 | 45 | (5,1) | 8 |
Bei einem (5,3)-Code teilen sich drei Informationsleitungen in zwei Redundanzleitungen und bei einem
(3,2)-Code in genau derselben Weise zwei Informationsleitungen in eine Redundanzleitung, jedoch ist
hier eine aufwendigere Schaltung nötig, da Mehrfach-Paritätskontrollgleichungen erforderlich werden.
Die durch orthogonale Teillösungssignale ermöglichte Schwellwertentschlüßlung, die oben im einzelnen
beschrieben worden ist, wird für die Praxis besonders wichtig, wenn sie auf diffuse Codes angewendet
wird. Ein diffuser Verschlüßler ist dann eine Anordnung, bei der zwischen zwei oder mehreren der
Code- oder ^-Anschlüsse, die die Informationssignale in die Redundanzsignale einführen, eine besonders
lange Verzögerung stattfindet, und ein diffuser Entschlüßler ist eine Anordnung, die mit entsprechend
langen Verzögerungen arbeitet. Durch die besonders langen Verzögerungen lassen sich Codes aufbauen, die
außer der Fähigkeit, statistisch auftretende Fehler zu korrigieren, auch in der Lage sind, Fehlerbündel zu
korrigieren, d. h. Signalgruppen, in denen die Fehlerhäufigkeit sehr hoch ist.
Eine als Fehlerbündel bezeichnete Fehlerhäufung tritt oft bei Übertragungen durch Hochfrequenz und
Troposphären-Streuung während der Schwundperioden, in denen die Empfangsfeldstärke sehr klein wird,
auf. Ähnliche Erscheinungen gibt es auch bei digitalen Telefonkreisen, bei denen zwischen sehr langen Perioden
vernachlässigbarer Fehlerdichte gelegentlich Fehlerbündel auftreten, die viele Ziffern lang sind.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft daher auch Verschlüßler und Entschlüßler zur Fehlerkorrektion
für solche Kanäle, die sich verwenden lassen, wenn Löschdaten zur Verfügung stehen, die
das Auftreten eines Fehlerbündels, d. h. einer Periode hoher Fehlerdichte, anzeigen und oft bei Fading-Kanälen
verfügbar sind, die Erfindung eignet sich jedoch auch für Fälle, bei denen keine solchen Löschdaten
zur Verfügung stehen.
F i g. 12 zeigt ein Blockschaltbild eines speziellen, diffusen Verschlüßlers, der für einen Kanal bestimmt
ist, bei dem eine Anzeige über die Fehlerhäufigkeit zur Verfügung steht. Eine nicht dargestellte Informationsquelle
liefert einen Strom binärer Informationssignale i, die eine Kette 502 aus hintereinandergeschalteten
Speicherelementen durchlaufen. Im dargestellten Zeitpunkt hat das Informationssignal in gerade das erste
Speicherelement erreicht, das Informationssignal in-i
ist bereits in das zweite Speicherelement verschoben worden, und das Informationsbit Z1 hat das letzte
Speicherelement erreicht. Die Speicherkette 502 enthält ein Element T für eine ausgedehntere Verzögerung,
deren Länge η — 4 beträgt und die hunderte oder sogar hunderttausende von Zeitintervallen lang sein
kann. Das Element für die ausgdehnte Verzögerung kann die verschiedensten Formen annehmen, es kann
beispielsweise ein Schieberegister mit einer bestimmten Stufenzahl sein oder ein eine bestimmte Zeitspanne
einführendes Verzögerungsglied, z. B. ein magnetostriktives Element. Das Element T enthält auf alle
Fälle zu jedem Zeitpunkt einen Strom aus den η — 4-Signalen, die ihm während der vorangegangenen Intervalle
zugeführt wurden, und es liefert jeweils das Signal, das η — 4 Intervalle vorher eingetroffen war.
Eine modulo 2 arbeitende Addierstufe 519 bildet
die Summe aus den Informationssignalen, die sich auf
27 28
denjenigen Plätzen befinden, die in dem dargestellten nicht von den tatsächlichen Werten der übertragenen
Augenblick von den Signalen Z1, ins, z«-2 und in ein- Informations- und Paritätsziffern abhängen und daß
genommen werden; die betreffenden Eingangssignale in die S-Werte nur Signale in der Nähe des Anfangs
werden der Addierstufe über Anschlüsse glf gn-z, und des Endes der gesamten Beeinfiussungslänge des
gn-2 und gn zugeführt, und die resultierende Summe 5 Codes eingehen.
modulo 2 ist das in entsprechende Redundanz- Der richtige Wert von zir kann nun dadurch be-
signalpn, das der folgenden Gleichung genügt: stimmt werden, daß man die vier S-Werte untersucht,
dies geschieht folgendermaßen:
Pn = in + ins + tns + h ■ a) Keine Löschungen: Eine Betrachtung der Glei-
In dem dargestellten Augenblick stehen sowohl in io chungen zeigt, daß die Schwellwertschaltung 36/
als auch pn zur Übertragung über den betreffenden den Wert Z1 richtig ermittelt, wenn in den Ziffern, die
Kanal zur Verfügung. in den vier Teillösungssignalen vorkommen, nicht
F i g. 13 zeigt einen Entschlüßler, dem der aus den mehr als zwei Fehler vorhanden sind. Die Leistungs-Informations-
und Redundanzsignalen bestehende fähigkeit des Codes, statistische Fehler in Abwesenheit
Strom nach der Übertragung zugeführt wird. Bei der 15 einer Löschung zu korrigieren, ist daher beträchtlich.
Übertragung sind unter Umständen manche Signale b) Löschung am Eingang: Wenn fn eine Anzeige
geändert worden, und der Index r zeigt an, daß die Si- einer Löschung oder eines Schwundes enthält, begnale
einen Fehler enthalten können, es ist also deutet dies, daß die Fehlerwahrscheinlichkeit bei den
hr — h + ei und pir = P1 + e^, wie bereits früher anderen Signalen, deren Index nahe η liegt, groß ist.
erläutert wurde. 20 In diesem Fall wird durch die Löschdaten fn bewirkt,
Im Empfänger wird zusätzlich zu dem empfangenen daß die Schwellwertanordnung 36/ nur die Werte der
Strom aus Informations- und Redundanzsignalen Teillösungssignale S1 und S3 berücksichtigt, und der
durch einen Lösch- oder Schwunddetektor 520 ein Schwellwert, mit dem diese Signale verglichen werden,
Signal erzeugt, das anzeigt, ob die Wahrscheinlichkeit wird so geändert, daß zir geändert wird, wenn beide
besteht, daß ein bestimmtes Signal in dem empfange- 25 Teillösungssignale Eins sind, sonst nicht. Dies ist richnen
Signalstrom fehlerhaft oder gelöscht ist. Ein sol- tig, solange höchstens ein e = 1 in den vier zu S1
ches Signal kann auf verschiedene Weise erzeugt wer- und S3 beitragenden Signalen vorhanden ist.
den, bei einer Übertragung durch Troposphären- c) Schwund am Ausgang: Wenn irgendeine der
Streuung ist z. B. ein starkes Absinken der Empfangs- Löschziffern fu /3, /4 eine Schwund- oder Löschfeldstärke
des Trägersignals gleichbedeutend mit einer 3° anzeige enthält, bedeutet dies, daß die Fehlerwahrhohen
Fehlerwahrscheinlichkeit. Die Empfangsfeld- scheinlichkeit bei den Signalen mit Indizes in der Nähe
stärke kann in üblicher Weise durch eine Schwundregel- von 1 hoch ist. In diesem Falle wertet die Schwellwertschaltung
gemessen werden. anordnung nur Sn aus und ändert z"ir, wenn Sn = 1 ist,
Der Entschlüßler enthält zwei Ketten aus hinter- während sonst keine Änderung erfolgt. Die Enteinandergeschalteten
Speicherelementen, nämlich eine 35 schlüsselung ist dann so lange richtig, als in den vier
Kette 502', die der Kette 502 des Verschlüßlers gleicht Signalen mit Indizes in der Nähe von n, die in dem Teil-
und mit den ankommenden Informationssignalen ge- lösungssignal Sn vorkommen, kein Fehler enthalten ist.
speist wird, und eine reziprok aufgebaute Kette 504, Wenn bei der Entschlüßlung zir als falsch festgestellt
die durch den Ausgang einer Addierstufe 519', die worden ist, bedeutet dies, daß die vier S-Werte, die in
modulo 2 arbeitet, gespeist wird. Die Eingangssignale 40 die Entscheidungsschaltung eingehen, einen Term
der Addierstufe 519' bestehen aus dem Satz der In- e-J = 1 enthalten, und dieser Term wird entfernt, so
formationsbits zir, insr, in—a- und inr und dem empfan- daß er den nächsten Schritt, bei dem das Bit iv entgenen
Paritätsbit pnr· Das Ausgangssignal der Addier- schlüsselt wird, nicht stört. Hierzu dient eine Rückstufe
ist ein Teillösungssignal, in dem dargestellten stell- oder Rückkopplungsleitung 540', die an den AusAugenblick
ist es Sn. Der Entschlüßler enthält noch 45 gang der Entscheidungseinrichtung 36/ angeschlossen
eine weitere serienmäßig arbeitende Speicherkette 504', ist und außer einer Änderung von z'ir, wenn dieses
in die Löschdaten / durch einen Detektor 520 ein- falsch war, auch bewirkt, daß die Werte von S3, S4
gespeist werden, dessen Ausgangssignal angibt, ob die und Sn geändert werden. Ohne diese Rückkopplung
Fehlerwahrscheinlichkeit groß ist. ist die Fehlerkorrektionsfähigkeit des Entschlüßlers
Die Aufgabe des Entschlüßlers der F i g. 13 ist 50 etwas schlechter, sie ist jedoch immer noch beträchtebenso
wie die der anderen Ausführungsformen des lieh.
Typs I zu entscheiden, ob z'ir richtig oder falsch ist. Betrachtet man das Verhalten des Entschlüßlers als
Ist es falsch, so muß es korrigiert und nach rechts Ganzes, so sieht man, daß dieser nicht nur einen beweitergegeben
werden, während das nächste Paar trächtlichen Anteil von statistischen Fehlern korrigie-
in+ir und pn+xr eingespeist werden. Der Entschlüßler 55 ren kann, sondern auch in der Lage ist, ganze Folgen
prüft dann z'ar auf Fehler; der Entschlüßlungsvorgang von durch Schwund oder Fehlergruppen ausgefallenen
läuft folgendermaßen ab: Daten richtig zu ergänzen, wenn die Dauer der ge-
Man betrachte die Werte der Teillösungssignale S1, störten Folge nicht größer ist als n — A. Wenn die Stö-S3,
S4 und Sn und nehme für den Augenblick an, daß rung länger dauert als η — 4 Zeiteinheiten, erfolgt eine
vor z'ir keine Fehler aufgetreten sind. Es ist leicht ein- 60 Löschanzeige für beide Enden des Entschlüßlers, was
zusehen, daß die verschiedenen S-Werte dann durch zur Auslösung eines Alarmes verwendet werden kann,
den folgenden Satz von Gleichungen gegeben sind: Im Hinblick auf die allgemeinen Lehren bezüglich
j der Schwellwertentschlüßlung von rekurrenten Codes,
1I1 ~ ei i ~J_ ei t wie sie oben gegeben wurden, ist es möglich, äquiva-
c3 — % i e*i i e%i _L 6S lente Verschlüßler und Entschlüßler für andere
<? Z % i e| X4 i Ö44_ (1 (2,1)-Codes anzugeben, die eine verschiedene Leistungs-
Sn — ex + e ns + e ns + en + en . fähigkeit besitzen, statistische Fehler zu korrigieren,
Man beachte, daß die S-Werte nur von Fehlern und und entsprechende Anlagen können auch für Codes
29 30
anderer Rate angegeben werden. Der wesentliche Ge- wurde, soll die Zeitspanne bedeuten, während der ein
danke besteht immer darin, an geeigneten Stellen des Eingangssignal oder eine Gruppe von Eingangs-Verschlüßlers
und Entschlüßlers eine längere Verzö- Signalen eintreffen und Ausgangssignale vom Vergerung
vorzusehen. schlüßler abgegeben werden. Diese Zeitspanne ist in
Die Ausführungsbeispiele der F i g. 14 und 15 5 vielen Fällen konstant, sie muß es jedoch nicht sein,
eignen sich dann, wenn keine Löschdaten verfügbar Die erste Zeiteinheit kann beispielsweise 1 Sekunde
sind, d. h. die wahrscheinliche Fehlerhäufigkeit im und die zweite 1 Minute dauern. Die Entschlüßlerempfangenen
Signal ist nicht bekannt. Auch hier kön- lösung wird dadurch nicht beeinträchtigt, wenn der
nen sowohl Fehlerbündel als auch statistische Fehler . Entschlüßler synchron mit dem Eintreffen der Signale
dadurch korrigiert werden, daß man längere Verzö- io weitergeschaltet wird.
gerungen im Code vorsieht, um dieselbe Korrektions- Verschlüsselte digitale Nachrichten, die über Funk
fähigkeit bezüglich Fehlerbündeln zu erreichen, ist je- oder Draht übertragen wurden, werden normalerdoch
eine längere Gesamtverzögerung erforderlich. weise in derselben Reihenfolge entschlüsselt, wie die
Bei dem in Fig. 14 dargestellten Verschlüßler ent- ursprüngliche Information verarbeitet worden war,,
hält ein Reihenspeicher 502 a drei ausgedehnte Ver- 15 d. h. also in Vorwärtsrichtung.
zögerungen T1, T2 und T3, die um Codeanschlüsse glt Es wurde jedoch festgestellt, daß beim Entschlüsseln
gr, gk und gn versetzt sind. Die Redundanzsignale von Nachrichten, die auf einem magnetischen Band
werden entsprechend der Gleichung pn = h + ir aufgezeichnet sind, wobei das Band manchmal in
+ ik + in errechnet. F i g. 15 zeigt den zugehörigen Vorwärtsrichtung und manchmal in Rückwärtsrich-Entschlüßler.
Für die Errechnung der Werte in der 2° tung transportiert werden muß, um die verschlüsselte
zweiten Reihenspeicherkette 504 a, ohne daß eine Lösch- Nachricht zu finden, oder beim Entschlüsseln von Daanzeige
zur Verfügung steht, ergeben sich die folgenden ten, die auf anderen Speichermedien gespeichert wor-Gleichungen:
den waren, eine beträchtliche Ersparnis in, Umspul
oder Durchlaufzeit erreicht werden kann, wenn die
S — e { + e,P, 2S Nachricht in umgekehrter Folge oder »rückwärts« vom
Band entschlüsselt wird, wenn die Nachricht vor dem
Sn-k+i = ei + e%n-+i + ßnl-k+i + en p-k+i, Decodierer gefunden wird, oder daß sich die Zugriff-
c _ei_i_ei + e i ■+- e P- ze^ beträchtlich verkürzen läßt, wenn nur ein kleiner
n~r+1 * * ~r+1 " ~r+1 " ~r+1' Teil der Daten in der Nähe eines Endes eines Daten-
Sn = e^ + er { + ekl + en l + en p. 3° blockes benötigt wird. Es wurde ferner festgestellt, daß
eine solche Rückwärtsentschlüsselung von systemati-
Die Zahlen r, k und n, die die in der oben beschrie- sehen rekurrenten Codes möglich ist, wenn man die
benen Weise hergestellten g-Anschlüsse darstellen, Verschlüßler- und Entschlüßlergeräte so abändert,
können so gewählt werden, daß die vier iS-Gleichun- daß sie die Redundanzsignale reziprok bilden, was
gen selbstorthogonal sind. Sind sie es nicht, so können 35 gewöhnlich mit einigen zusätzlichen Stufen im Speisie
entsprechend dem obenerwähnten stufenweisen eher dieser Geräte und nötigenfalls durch Einführen
Verfahren mit anderen S-Werten zu zusammen- einer Verzögerung, die bewirkt, daß die Synchronisagesetzten
Teillösungen vereinigt werden, um ortho- tion zwischen dem Informationssignal und den Regonale
Teillösungssignale zu bilden, wobei dann außer dundanzsignalen bei der Verarbeitung in Rückwärtige keine andere Fehlerkomponente durch den Satz 40 richtung und in Vorwärtsrichtung gleich ist, erreicht
der Teillösungssignale dargestellt wird. Diese Teil- werden kann. Es ist dabei trotzdem noch möglich, mit
lösungssignale stellen dann die Basis für eine richtige serienmäßigen Informations- und Redundanzsignalen
Entscheidung über den Wert von ex* dar, wenn nicht zu arbeiten, d. h., diese Signale können ineinander vermehr
als zwei Fehler vorhanden sind, die Regel lautet schachtelt einen einzigen digitalen Strom bilden, wie es
dann: Man ändere iir dann und nur dann, wenn mehr 45 üblicherweise sein soll.
als zwei der vier 5-Werte gleich Eins sind. Sn, Sn-^1 Bei rekurrenten Codes kann jede Anordnung zur
und Sn-r+i werden wie bei dem früheren Schema zu- Bildung von Redundanzsignalen oder, was gleichbedeurückgestellt,
wenn iv geändert wird. tend ist, das codeerzeugende Polynom, das den Auf-
Eine Betrachtung der Gleichungen zeigt außerdem, bau einer solchen Anordnung bestimmt (s. Gleichung
daß die Entschlüßlungsregel auch dann noch immer 50 14), reziprok gemacht werden, es ist dabei nur erfordereine
richtige Entschlüßlung gewährleistet, wenn ein lieh, die Länge des Speichers zu erhöhen und zusätz-Fehlerbündel,
dessen Länge höchstens gleich T2 oder T3 liehe g = 1 entsprechende Anschlüsse so herzustellen,
ist, durch den Entschlüßler läuft und der Rest der In- daß für jeden Anschluß entsprechend g = 1, der sich
formationssignale im Entschlüßler beidseits dieses links von der Mitte des Speichers befindet, ein zuge-Fehlerbündels
fehlerfrei sind, und wenn die Länge einer 55 höriger und dieselbe Anzahl von Stufen von der Mitte
der Verzögerungen, z. B. T1 der Bedingung T1
> 2 T2 entfernter Anschluß rechts von der Mitte des Speichers
und T1 > 2T3 genügt. Ein Entschlüßler dieser Form existiert.
ist also in der Lage, eine beträchtliche Anzahl von Bei einer Anordnung zur Erzeugung von Redun-
statistischen Fehlern ebenso zu korrigieren wie konti- danzsignalen, wie sie in Verbindung mit F i g. 1 benuierliche
Fehlerbündel erheblicher Länge. 60 schrieben wurde und bei der entsprechend der ko/no-
Zum Korrigieren eines Fehlerbündels der Länge T Zeitbezeichnung die g entsprechend 0, 3, 4 und 5 gleich
wird bei den Decodierern der F i g. 12 und 13 eine Ver- 1 sind, werden also fünf Speicherstufen benötigt, um
zögerung benötigt, die ungefähr gleich T ist, wenn eine die Redundanzsignale zu erzeugen. Man kann den Ent-Lösch-
oder Schwundanzeige zur Verfügung steht. schlüßler durch nur drei zusätzliche Speicherstufen 7 a,
Ohne Schwundanzeige benötigt man für denselben 65 5a, 3a und einen zusätzlichen g = 1 entsprechenden
Korrekturgrad eine Verzögerung von etwa 4 T. Anschluß reziprok machen, so daß die g's entsprechend
Das Zeitintervall, das in der vorangegangenen Be- 0,3, 4, 5, 8 = 1 sind, g4 ist die Mitte.
Schreibung als Taktperiode oder Zeiteinheit bezeichnet In beiden Arbeitsrichtungen werden die einzelnen
Schreibung als Taktperiode oder Zeiteinheit bezeichnet In beiden Arbeitsrichtungen werden die einzelnen
Informationssignale durch Paritätskontrollen entschlüsselt, die aus den ersten sechs Redundanzsignalen,
die beim Entschlüßler eintreffen, gebildet worden sind. Im Entschlüßler wird der Fehler im Informationssignal,
wenn ein solcher vorhanden ist, durch die Rückstell-
Leitung vor dem Erreichen der letzten Informationssignalstufe herausradiert, wie es bei der willkürlichen
oder statistischen Ergänzung entsprechend F i g. 5 der Fall war, so daß er in die Paritätsprüfungen nicht
eingeht.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
309 584/27"
Claims (9)
1. Decodierer für einen prüf baren und korrigierbaren rekurrenten Code, mit einem digitalen
Speicher, der von einem zu decodierenden Nachrichtensignalstrom durchlaufen wird, welcher Informationssignale,
die jeweils als aus einer Informationskomponente sowie einer Fehlerkomponente bestehend angenommen werden, und Paritätssignale
enthält, die ebenfalls als aus einer Paritätskomponente und einer Fehlerkomponente
bestehend angenommen werden, ferner mit einer an den Speicher angeschlossenen Paritätsschaltung,
die für jedes zu decodierende Informationssignal durch lineare Kombinationen von Paritätssignalen
und Informationssignalen einen Satz von Kriteriensignalen erzeugt, in die lediglich Fehlerkomponenten
eingehen, und mit einer Korrekturschal- ao tung, die durch die Kriteriensignale gesteuert ist
und ein Korrektursignal für das zu decodierende Informationssignal liefert, dadurch gekennzeichnet,
daß die Korrekturschaltung (27, 36) zur Korrektur einer Anzahl (J — N)/2 beliebig
verteilter Fehler im Rahmen der Coderedundanz einen das Korrektursignal liefernden Schwellwertkreis
(36) mit dem Schwellwert {(j + N)/2} + 1 enthält, der eine vorgegebene Anzahl,/ ^ 4 mit
der Paritätsschaltung (3", 5", 7", 9", 11", 14, 16, 20, 22, 24) verbundene Eingangsanschlüsse (26,
30, 34, 39) hat, und daß die Paritätsschaltung sowie die Verbindungen zwischen ihr und den Eingangsanschlüssen des Schwellwertkreises so geschaltet
sind, daß an den Eingangsanschlüssen ein Satz von Kriteriensignalen liegt, der bezüglich der
Fehlerkomponente (ex) des jeweils zu decodierenden
Informationssignals (ixr) orthogonal ist in dem
Sinne, daß die Fehlerkomponente des zu decodierenden Informationssignals in jedes Kriteriensignal
des Satzes mindestens einmal eingeht, während die Fehlerkomponente jedes anderen
Nachrichtensignals in höchstens einem Kriteriensignal des Satzes enthalten sein darf; daß das
Korrektursignal beim Erreichen des Schwellwertes eine Korrektur des betreffenden Informationssignals
bewirkt, und daß das Korrektursignal außerdem der Paritätsschaltung zur Eliminierung
der Fehlerkomponente (ex) des gerade decodierten
Informationssignals aus den in ihr gespeicherten Nachrichtensignalen zugeführt wird, um eine richtige
Decodierung der folgenden Informationssignale zu ermöglichen.
2. Decodierer für einen prüfbaren und korrigierbaren rekurrenten Code, mit einem digitalen
Speicher, der von einem zu decodierenden Nachrichtensignalstrom durchlaufen wird, welcher Informationssignale,
die jeweils als aus einer Informationskomponente sowie einer Fehlerkomponente bestehend angenommen werden, und
Paritätssignale enthält, die ebenfalls als aus einer Paritätskomponente und einer Fehlerkomponente
bestehend angenommen werden, ferner mit einer an den Speicher angeschlossenen Paritätsschaltung,
die für jedes zu decodierende Informationssignal durch lineare Kombination von Paritätssignalen
und Informationssignalen einen Satz von Kriteriensignalen erzeugt, und mit einer Korrekturschaltung,
die durch die Kriteriensignale gesteuert ist und ein korrigiertes Informationssignal
liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung (36 in Fig. 3) zur Korrektur einer
Anzahl j/2 beliebig verteilter Fehler im Rahmen der Coderedundanz aus einem jeweils das korrigierte
Informationssignal liefernden Schwellwertkreis mit dem Schwellwert j/2 besteht, der eine
vorgegebene Anzahl/ mit der Paritätsschaltung verbundene Eingangsanschlüsse hat, und daß
die Paritätsschaltung (3", 5", 7", 9", 11", 20, 22, 24, 38, 44, 56) sowie die Verbindungen zwischen
ihr und den Eingangsanschlüssen (26, 39, 44', 48, 49') des Schwellwertkreises (36) so geschaltet sind,
daß an den Eingangsanschlüssen ein Satz von Kriteriensignalen liegt, der bezüglich der Informationskomponente
(ix) des zu decodierenden Informationssignals (ixr) orthogonal ist in dem Sinne,
daß die Informationskomponente (ix) des zu decodierenden
Informationssignals (ixr) in jedes Kriteriensignal
des Satzes mindestens einmal eingeht, während die Fehlerkomponente jedes anderen
Nachrichtensignals in höchstens einem Kriteriensignal des Satzes enthalten sein darf, wobei jedes
Kriteriensignal den Wert des zu decodierenden Informationssignals hat, wenn alle in ihm enthaltenen
Fehlerkomponenten gleich Null sind; und daß das korrigierte Informationssignal der
Paritätsschaltung zur Korrektur der dort gespeicherten Informationskomponente des gerade
decodierten Informationssignals zugeführt wird, um eine richtige Decodierung der folgenden Informationssignale
zu ermöglichen.
3. Decodierer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Paritätsschaltung mindestens
ein Paar von Nachrichtensignalen zugeführt ist, zwischen denen sich eine größere Anzahl
von anderen Nachrichtensignalen des Nachrichtensignalstroms befinden.
4. Decodierer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Paar von Nachrichtensignalen,
die von der Paritätsschaltung verarbeitet werden, eine größere, die Korrektur von
Fehlerbündeln im Nachrichtensignalstrom ermöglichenden Anzahl anderer Nachrichtensignale des
Nachrichtensignalstromes liegen.
5. Decodierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom
Schwellwertkreis ausgewerteten Eingangssignale entsprechend der Wahrscheinlichkeit ihres Richtigseins
gewichtet sind.
6. Decodierer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge des Schwellwertkreises
(36 in Fig. 2) mit Einrichtungen (26', 30', 34', 39') versehen sind, die das Gewicht der dem
Schwellwertkreis zugeführten Signale entsprechend der Anzahl der Fehlerkomponenten, die in die
betreffenden Signale eingehen, einzustellen gestatten.
7. Decodierer nach Anspruch 5, bei welchem ein Wahrscheinlichkeitssignal zur Verfügung steht,
das die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Fehlers in einem vorgegebenen Nachrichtensignal
angibt, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (520, f„) zur Steuerung der Gewichte der dem
Schwellwertkreis (36/, F i g. 13) zugeführten Signale und durch eine Anordnung zur Änderung
des Schwellwertes des Schwellwertkreises ent-
3 4
sprechend der Summe der Gewichte aller Signale, aus einer Paritätskomponente und einer Fehlerkom-
die in die Schwellwertentscheidung eingehen. ponente bestehend angenommen werden, ferner mit
8. Decodierer nach Anspruch 7 für den Fall, einer an den Speicher angeschlossenen Paritätsschaldaß
die Richtigkeit eines Nachrichtensignals ent- tung, die für jedes zu decodierende Informationsweder
völlig unsicher oder praktisch sicher ist, 5 signal durch lineare Kombination von Paritätssignalen
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung die und Informationssignalen einen Satz von Kriterien-Zuführung
jedes Signals zum Schwellwertkreis Signalen erzeugt, die lediglich Fehlerkomponenten
sperrt, welches ein von dem zu decodierenden In- enthalten, und mit einer Korrekturschaltung, die
formationssignal verschiedenes Nachrichtensignal durch die Kriteriensignale gesteuert ist und ein Korenthält,
dessen Richtigkeit völlig unsicher ist. io rektursignal für das zu decodierende Informations-
9. Decodierer nach Anspruch 5, bei dem ein signal liefert, gemäß der Erfindung darin, daß die
Wahrscheinlichkeitssignal zur Verfügung steht, Korrekturschaltung zur Korrektur einer Anzahl
das angibt, ob ein bestimmtes Nachrichtensignal (j — N)/2 beliebig verteilter Fehler im Rahmen der
bestimmt richtig oder völlig unsicher ist, dadurch Coderedundanz einen das Korrektursignal liefernden
gekennzeichnet, daß UND-Glieder (103, 104, 105, 15 Schwellwertkreis mit dem Schwellwert {(j + N)/2) + 1
107, 109, 111, 113) vorgesehen sind, die allen enthält, der eine vorgegebene Anzahl j ^ 4 mit der
Kriteriensignalen das Gewicht Null geben, welche Paritätsschaltung verbundene Eingangsanschlüsse hat,
ein von dem zu decodierenden Informationssignal und daß die Paritätsschaltung sowie die Verbindungen
verschiedenes Nachrichtensignal enthalten, dessen zwischen ihr und den Eingangsanschlüssen des
Richtigkeit völlig unsicher ist, und daß der Schwell- 20 Schwellwertkreises so geschaltet sind, daß an den
wertkreis aus einem ODER-Glied (36') besteht Eingangsanschlüssen ein Satz von Kriteriensignalen
(F i g. 6). liegt, der bezüglich der Fehlerkomponente des jeweils
zu decodierenden Informationssignals orthogonal ist in dem Sinne, daß die Fehlerkomponente des zu deco-25
dierenden Informationssignals in jedes Kriteriensignal des Satzes mindestens einmal eingeht, während die
Fehlerkomponente jedes anderen Nachrichtensignals in höchstens einem Kriteriensignal des Satzes enthalten
sein darf; daß das Korrektursignal beim Er-
Aus der USA.-Patentschrift 2 956124 und dem 3° reichen des Schwellwertes eine Korrektur des beBuch
von W. Wesley Peterson, »Error Correcting treffenden Informationssignals bewirkt, und daß das
Codes« M. I. T. Press, Cambridge, Mass., USA (im Korrektursignal außerdem der Paritätsschaltung zur
folgenden wird auf die deutsche Ausgabe »Prüfbare Eliminierung der Fehlerkomponente des gerade deco-
und korrigierbare Codes« R. Oldenbourg Verlag, dierten Informationssignals aus den in ihr gespeicher-Münschen
und Wien, 1967, Bezug genommen) sind 35 ten Nachrichtensignalen zugeführt wird, um eine rich-Decodierer
für rekurrente (n. k.)-Code bekannt, die tige Decodierung der folgenden Informationssignale
einen digitalen Speicher und eine mit diesem ver- zu ermöglichen.
bundene Paritätsschaltung enthalten, die ähnlich wie Eine zweite Lösung der genannten Aufgabe besteht
beim zugehörigen Codierer geschaltet sind und aus bei einem Decodierer für einen prüfbaren und korriden
empfangenen Informationssignalen Paritätskon- 4° gierbaren rekurrenten Code, mit einem digitalen
trollen bilden, die dann modulo 2 zu den empfangenen Speicher, der von einem zu decodierenden Nachrich-Paritätssignalen
addiert werden. Das durch diese tensignalstrom durchlaufen wird, welcher Informa-Addition
erhaltene und als »Korrektor« bezeichnete tionssignale, die jeweils als aus einer Informations-Signal
gibt die Fehlerkonfiguration wieder und kann komponente sowie einer Fehlerkomponente bestehend
zur Korrektur der zugehörigen Informationssignale 45 angenommen werden, und Paritätssignale enthält,
zu diesen addiert werden. die ebenfalls als aus einer Paritätskomponente und
Diese bekannten Decodierer ermöglichen zwar die einer Fehlerkomponente bestehend angenommen wer-Korrektur
von Fehlerbündeln bis zu einer vorgegebe- den, ferner mit einer an den Speicher angeschlossenen
nen Länge, zwischen denen jeweils ein bestimmter Paritätsschaltung, die für jedes zu decodierende Infehlerfreier
Schutzbereich liegen muß, sie versagen 5° formationssignal durch lineare Kombination von Pariandererseits
aber schon beim Auftreten von nur zwei tätssignalen und Informationssignalen einen Satz von
isolierten Fehlern, wenn deren Abstand größer als die Kriteriensignalen erzeugt, und mit einer Korrekturmaximale
Fehlerbündellänge und kleiner als der schaltung, die durch die Kriteriensignale gesteuert ist
zwischen zwei Fehlerbündeln erforderliche Schutz- und ein korrigiertes Informationssignal liefert, gemäß
bereich ist. 55 der Erfindung darin, daß die Korrekturschaltung zur
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend Korrektur einer Anzahl j/2 beliebig verteilter Fehler
die Aufgabe zugrunde, einen Decodierer anzugeben, im Rahmen der Coderedundanz aus einem jeweils das
der diesen Nachteil nicht aufweist und innerhalb einer korrigierte Informationssignal liefernden Schwellwertdurch
die Redundanz vorgegebenen Korrekturkapa- kreis mit dem Schwellwert j/2 besteht, der eine vorzität
beliebig verteilte Fehler zu korrigieren vermag. 6° gegebene Anzahl j mit der Paritätsschaltung verbun-Eine
erste Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem dene Eingangsanschlüsse hat, und daß die Paritäts-Decodierer
für einen prüfbaren und korrigierbaren schaltung sowie die Verbindungen zwischen ihr und
rekurrenten Code, mit einem digitalen Speicher, der den Eingangsanschlüssen des Schwellwertkreises so
von einem zu decodierenden Nachrichtensignalstrom geschaltet sind, daß an den Eingangsanschlüssen ein
durchlaufen wird, welcher Informationssignale, die 65 Satz von Kriteriensignalen liegt, der bezüglich der
jeweils als aus einer Informationskomponente sowie Informationskomponente des zu decodierenden Ineiner
Fehlerkomponente bestehend angenommen wer- formationssignals orthogonal ist in dem Sinne, daß
den, und Paritätssignale enthält, die ebenfalls als die Informationskomponente des zu decodierenden
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
BHV | Refusal |