DE2221171A1 - Fehlerkorrigierendes Datenuebertragungssystem - Google Patents
Fehlerkorrigierendes DatenuebertragungssystemInfo
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Description
ra:n.-:..n«-«it PHN. 5621
Anmelde N. V. Philip wioeilampenfabriekep BOS/AvdV
A1W
1
Ann.-S...J««W
"Fehlerkorrigierendes Datenübertragungssystem".
Die Erfindung betrifft ein fehlerkorrigierendes
Datenübertragungssystem mit einer Datenquelle,
einem Zweikanalsender, einem Zweikanalempfänger, einem
Datensammler und einem übertragungsweg zwischen dem Sender und dem Empfänger, in dem die Datenquelle an
den Eingang des ersten Kanals des Senders, an den Eingang eines ersten Verzögerungsregisters und—an den
-Eingang eines ersten linear sequentiellen Kodiernetzwerks
mit Vorwärtskoppelwegen angeschlossen ist, in dem der
Ausgang des ersten Verzögerungsregisters und der Ausgang
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-2- PHN.5621
des ersten Kodiernetzwerks an einen ersten Modulo-2-Addierer
angeschlossen sind, dessen Ausgang an den Eingang des zweiten Kanals des Senders angeschlossen
ist, in dem der Ausgang des ersten Kanals des Empfängers an den Eingang eines zweiten Verzögerungsregisters mit
derselben Verzögerungszeit wie das erste Verzögerungsregister und an den Eingang eines zweiten Kodiernetzwerks
mit derselben Übertragungsfunktion wie das erste Kodiernetzwerk angeschlossen ist, in dem der Ausgang
des zweiten Kanals des Empfängers und der Ausgang des zweiten Kodiernetzwerke an einen zweiten Modulo-2-Addierer
angeschlossen sind und in dem der Ausgang des zweiten Verzögerungsregisters und der Ausgang des
zweiten Modulo-2-Addierers an einen dritten Modulo-2-Addierer
angeschlossen sind, mit einer Schaltanordnung mit zwei Stellungen, um den Datensammler in der ersten
Stellung an den Ausgang des zweiten Verzögerungsregisters und in der zweiten Stellung an den Ausgang
des zweiten Modulo-2-Addierers anzuschliessen, und mit einer Steueranordnung, die mit einem Eingang für
die Syndromziffern versehen ist, die vom dritten Modulo-2-Addierer geliefert werden, um die Schaltanordnung
nach Verlauf einer vorgegebenen Zeit nach dem Moment, in dem eine Anzeige des Anfangs eines Fehlerbündels
auftrat, zeitweise in die zweite Stellung einzustellen.
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Ein derartiges fehlerkorrigierendes
Datenübertragungssystem ist von Anmelderin in der
U.S. Patentschrift 3.409.875 beschrieben. Dieses bekannte
System ist zum Korrigeren von Fehlerbündeln, wie sie bei der Datenübertragung über Fernsprechkanäle
auftreten, eingerichtet. Die Praxis hat erwiesen, dass in Fernsprechkanälen neben Fehlerbündeln auch Zufallsfehler auftreten, und dass ein Fehlerkorrekturschema,
das wirksam sein soll, verschiedene Korrekturalgorithmen für die verschiedenen Fehlertypen umfassen sollte.
Es sind Fehlerkorrekturschemen bekannt, die verschiedene Korrekturalgorithmen für Fehlerbündel und für Zufallsfehler enthalten. Derartige KorrekturSchemen nennt man
adaptiv. Ein adaptives fehlerkorrigierendes Datenübertragungs
sys tem für zyklische Koden ist durch die U.S. Patentschrift 3.469.236 bekannt geworden.
Die Erfindung bezweckt, das eingangs genannte fehlerkorrigierende Datenübertragungssystem
zu einem adaptiven System zu erweitern.
Das erfindungsgemässe fehlerkorrigierende
Datenübertragungssystem ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Steueranordnung ein Syndromregister enthält, das die Syndromziffern als Eingangssignal empfängt,
und dass an das Syndromregister eine Mustererkennungsanordnung angeschlossen ist, zur Unterscheidung und
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-k- PHN.5621
Anzeigung erstens einfache Fehlerraustern, insbesondere einzelne Fehler, im ersten Kanal des Empfängers,
zweitens einfache Fehlermuster, insbesondere einzelne Fehler, im zweiten Kanal des Empfängers und drittens
Fehlerbündel, und dass eine Fehlerkorrekturschaltung vorhanden ist, die auf die Anzeige eines einfachen Fehlermusters
im ersten Kanal des Empfängers reagiert, um eine Ziffer im ersten Verzögerungsregister zu korrigieren,
welches durch das angezeigte Fehlermuster beeinflusst ist.
Dieses System bietet den Vorteil, dass bei der Fehlerkorrektur grundsätzlich keine Fehlerfortpflanzung
auftritt. Unter Fehlerfortpflanzung ist hier folgendes zu verstehen: Wenn eine unzutreffende Fehlerkorrektur
vorgenommen wird, so beeinflusst dies eine Reihe von Informationsziffern, wodurch sich der Fehler
so zu sagen fortpflanzt. Bei dem System entsprechend
der genannten U.S. Patentschrift. 3.^69.236 tritt grundsätzlich
Fehlerfortpflanzung auf, weil darin Dekoder für zyklische Koden verwendet werden, die mit Rückkopplungen
versehen sind.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 ein blockschematisches Diagramm
eines bekannten fehlerkorrigierenden Datenübertragungssystems,
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Figur 2 ein blocksehematisches Diagramm
des erfindungsgemässen adaptiven fehlerkorrigierenden
Datenübertragungssystems,
Fig. 3 ein logisches Diagramm eines Teils
der Sendestation des Systems nach Figur 2,
Figur 4, 5 ein logisches Diagramm eines
Teils der Empfangsstation des Systems nach Figur 2.
Figur 1 zeigt ein blockschematisches Diagramm
eines fehlerkorrigierenden Datenübertragungssystems. Das System enthält einen Datenquelle 100, einen Zweikanalsender
101, einen Zweikanalempfänger 102, einen Datensammler 103 und einen Übertragungsweg 104 zwischen '
dem Sender und Empfänger. Es sei angenommen, dass die zu sendenden Daten aus einer Reihe von Binärziffern
bestehen, die Informationsziffern genannt werden.
Ferner sei angenommen, dass eine synchrone Übertragungsart angewendet wird, d.h.,: dass die Informationsziffern
synchron zu einem Takt ausgesendet und synchron zu
einem Takt empfangen werden, welcher letztere Takt durch ein gesondert übertragenes Synchronisiersignal
oder durch das Datensignal selbst mit dem Sendetakt synchron gehalten wird. Der Taktgeber ist in dem Figuren
nicht dargestellt. Es soll jedoch verstanden werden, dass ein derartiger Taktgeber zum Bestimmen derjenigen
Zeitpunkte, in denen Ziffern gesendet und empfangen
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werden, und zum Steuern der Register, Zähler u.dgl. des Systems vorhanden ist.
Der Sender 101 und der Empfänger 102
können von einem beliebigen Typ sein, wobei zwei Verbindungskanäle
zwischen der Sendestation und der Empfangsstation vorhanden sind. Jeder Verbindungskanal
muss die Übertragung einer Ziffernreihe mit derselben Ziffernfrequenz für jeden Kanal ermöglichen. Die beiden
Kanäle werden vorzugsweise, aber nicht ausschliesslich, in der Zeit abgeleitet durch die Anwendung von Zeitmultiplex.
In diesem Fall werden abwechselnd eine Ziffer des einen Kanals und eine Ziffer des anderen
Kanals Über den übertragungsweg 1θ4 gesendet. Die Kanalenden
des Senders 101 sind in Figure 1 mit I1 und I2
und die Kanalenden des Empfängers 102 mit O1 und Op
bezeichnet, die im weiteren Kanaleingänge bzw. Kanalausgänge genannt werden. I1 und O1 sind einander zugeordnet
und I„ und O2 sind einander zugeordnet. Der Kanal
zwischen I^ und O-i wird der erste Kanal und der Kanal
zwischen I2 und Og der zweite Kanal genannt. Die Zeitverzögerung
beim Senden einer Ziffer vom Kanaleingang zum Kanalausgang O1 ist angenommenerweise gleich der
Zeitverzögerung des zweiten Kanals gemacht.
Das Ubertragungsmedium ist beliebig, beispielsweise eine geschaltete Fernsprechverbindung,
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in welchem Fall der Sender 101 eine geeignete Modulatd,onsapparatür
zum Umwandeln des digitalen Datensignals, das vom Multiplexer geliefert wird, in eine zur Übertragung
geeignete Form, und der Empfänger die entsprechende Demodulationsapparatur enthält.
Störungen können den Übertragungsweg 104
derart beeinflussen, dass Fehler auftreten. Es ist von einem digitalen Fehler die Rede, wenn ein Gegensatz
zwischen der empfangenen und der ausgesendeten Informationsziffern
besteht. Untersuchungen an Fernsprechverbindungen haben erwiesen, dass die Fehler häufig
gruppenweise auftreten, so dass man sie Fehlerbündel nennt. In der U.S.Patentschrift 3.^09.875 beschreibt
Anmelderin ein fehlerkorrigierendes Datenübertragungssystem, in dem Massnahmen zum Korrigieren von Fehlerbündeln
getroffen sind. Dieses bekannte System wird zunächst anhand von Figur 1 beschrieben. Jede Ziffer
der Datenquelle 100 wird dem Kanaleingang I.., dem Eingang
eines Verzögerungsregisters 105 und dem Eingang eines linear sequentiellen Kodiernetzwerks 106 zugeführt.
Jede Ausgangsziffer des Kodiernetzwerks 106 wird im Modulo-2-Addierer 107 zur Ausgangsstoff er des Verzögerungsregisters 105 modulo-2-addiert, und die Summe wird
dem Kanaleingang Ip zug rührt. In der Empfangsstation
wird jede Ziffer des Kanalausgangs 0.. dem Eingang des
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Verzögerungsregisters 108 und dem Eingang eines linear sequentiellen Kodiernetzwerks 109 zugeführt. Jede Ausgangsziffer
des Kodiernetzwerks 109 wird im Modulo-2-Addierer 110 zur Ziffer des Kanalausgangs O2 modulo-2-addiert.
Jede Ausgangsziffer des Verzögerungsregisters 108 wird einem ersten Eingang einer Schaltanordnung
und jede Ausgangsziffer des Modulo-2-Addierers 110
einem zweiten Eingang der Schaltanordnung 111 zugeführt. Der Eingang des Datensammlers 103 ist an den Ausgang
der Schaltanordnung 111 angeschlossen. In der Stellung A der Schaltanordnung 111 werden die Ausgangsziffern
des Verzögerungsregisters 108 dem Datensammler und
in der Stellung B die Ausgangsziffern des Modulo-2-Addierers 110 dem Datensammler zugeführt.
einem zweiten Eingang der Schaltanordnung 111 zugeführt. Der Eingang des Datensammlers 103 ist an den Ausgang
der Schaltanordnung 111 angeschlossen. In der Stellung A der Schaltanordnung 111 werden die Ausgangsziffern
des Verzögerungsregisters 108 dem Datensammler und
in der Stellung B die Ausgangsziffern des Modulo-2-Addierers 110 dem Datensammler zugeführt.
Jede Ausgangsziffer des Verzögerungsregisters 108 wird im Modulo-2-Addierer 112 zur Ausgangsziffer
des Modulo-2-Addierers 110 modulo-2-addiert. Die Ausgangsziffern des Modulo-2-Addierers 112 sind
die Syndromziffern. Diese letzteren werden einer
die Schaltanordnung ,111 steuernden Steueranordnung 113 zugeführt.
die Syndromziffern. Diese letzteren werden einer
die Schaltanordnung ,111 steuernden Steueranordnung 113 zugeführt.
Die Verzögerungsregister 105 und 108 haben die gleiche Verzögerungszeit, die, ausgedrückt in der
Anzahl von Ziffernpositionen, um die eine Ziffernreihe verzögert wird, mit N angegeben wird. Der optimale Wert
Anzahl von Ziffernpositionen, um die eine Ziffernreihe verzögert wird, mit N angegeben wird. Der optimale Wert
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von N hängt von der Länge der Fehlerbündel ab, und es
kann sich um einen Wert im Bereich von 100 bis 500 für
eine Übertragungsgeschwindigkeit von 1200 Bd handeln.
Die identischen Kodiernetzwerke 106 und sind linear sequentielle Kodiernetzwerke mit Vorwärtskoppelwegen.
Dieser Typ von Kodiernetzwerken ist durch D.A. Huffman in Information Theory, Colin Cherry (Ed),
Academic Press, New York (1956), S. 77 - 95 beschrieben.
Derartige Kodiernetzwerke bestehen aus Verzögerungselementen, die jeweils eine einer Ziffernposition entsprechende
Verzögerung verursachen, aus Modulo-2-Addierern
und aus Vorwärtskoppelwegen. Die Ausgangsziffern eines
derartigen Kodiernetzwerks ist die Modulo-2-Summe der
unverzögerten Eingangsziffer und mehrerer verzögerter
Eingangsziffern, und sie bildet die Paritätsprüfungsziffer
der Eingangsziffer und mehrerer vorhergehender Eingangsziffern. .
Zunächst wird das bekannte fehlerkorrigierender Datenübertragungssystem allgemein beschrieben. Jede
von der Datenquelle 100 ausgesendete Ziffer wird über den ersten und zweiten Verbindungskanal zur Empfangsstation
weitergeleitet. Die über den ersten Verbindungskanal gesendete Ziffer wird in der Empfangsanordnung
durch das Verzögerungsregister 108 über N Zeitpositionen verzögert,' während die über den zweiten Verbindungskanal
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gesendete Ziffer in der Sendeanordnung durch das Verzögerungsregister
105 über N Ziffernpositionen verzögert wird. Die über den ersten Verbindungskanal gesendete
Ziffer gelangt in derselben Zifferposition am Ausgang des Verzögerungsregisters 108 an wie die über
den zweiten Verbindungskanal gesendete Ziffer am Ausgang des Modulo-2-Addierers 110. Zu der über den zweiten
Verbindungskanal gesendeten Ziffer wird zweimal nacheinander, nämlich im Modulo-2-Addierer 107 und im
Modulo-2-Addierer 110, die gleiche Paritätsprüfungsziffer
addiert, wodurch die Ziffer selbst übrigbleibt. Die am Ausgang des Verzögerungsregisters 108 und am
Ausgang des Modulo-2-Addierers 110 auftretenden Ziffernreihen
sind ziffernsynchron, und es handelt sich um identische Versionen der von der Datenquelle 100 ausgesendeten
Ziffernreihe.
Sine den Übertragungsweg ^0k beeinflussende
Störung macht sich um N Ziffernpositionen später am Ausgang des Verzögerungsregisters 108 bemerkbar; am
Ausgang des Modulo-2-Addierers 110 macht sie sich jedoch
direkt bemerkbar. Wenn nun die Schaltanordnung 111 derart gesteuert wird, dass sie in die Stellung B eingestellt
ist, bevor sich die, Störung am Ausgang des Verzögerungsregisters 108 bemerkbar macht und nachdem
der Einfluss der Störung am Ausgang des Modulo-2-Addierers
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110 beendet, so wird die Störung aus der dem Datensammler
103 zugeführten Ziffernreihe eliminiert sein.
Die Fehlerkorrektur wird hierbei durch die Eliminierung derjenigen Perioden, in denen Störungen auftreten,
verwirklicht. Sollen sie korrigierbar sein, so müssen die" Störungsperioden weniger als N Ziffernpositionen
umfassen. Im anderen Fall ist die Störung am Ausgang des Modulo-2-Addierers 110 in dem Moment, in dem
die Störung am Ausgang des Verzögerungsregisters 108 erscheint, noch nicht beendet. Der Anfangszustand wird
wiederhergestellt, wenn die Schaltanordnung 111 nach Beeindigung der Störung am Ausgang des Verzögerungsregisters 108 in die Stellung A eingestellt wird.
Das bekannte fehlerkorrigierende Datenübertragungssystem
wird nunmehr in Einzelheiten beschrieben, wobei gewisse Symbole zur Bezeichnung der
Ziffernreihen und der an den Ziffernreihen ausgeführten Bearbeitungen benutzt werden.
Im weiteren bezeichnet X die Ziffernreihe
der Datenquelle 100, D den Huffmann-Verzogerungsoperator
und F(d) die Übertragungsfunktion der Kodiernetzwerke 106 und 109· F(d) kann als ein Polynom des Operators D
geschrieben werden, in dem jedes +-Zeichen einen Summier-Modulo-2- dars dlt, also ist z.B. F(d)=1+D +D
Das Symbol D ist ein algebraischer Operator, der eine
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ORIGINAL INSPECTED
Verzögerung der Variablen, auf der der Operator wirksam ist, über η Ziffernpositionen bewirkt. Die Übertragungsfunktion
der Ubertragungsregister 105 und 108 kann als Djj geschrieben werden.
Die Bezeichnung X1 wird als Andeutung der
Ziffernreihe., die am Kanalausgang O1 in Reaktion auf
die Zufuhr der Ziffernreihe X zum Kanaleingang I1
auftritt, verwendet. Die TTbertragungszeit einer Ziffer
von Kanaleingang I^ zum Kanalausgang 0-j wird durch
die Annahme aus den Betrachtungen eliminiert, dass eine Ziffer, die in bezug auf den Sendetakt in einer
bestimmten Ziffernposition ausgesendet wird, in bezug
auf den Empfangstakt in derselben Ziffernposition empfangen wird. Treten keine Fehler auf, so gilt, dass
X'=X ist. Werden Fehler gemacht, so kann geschrieben werden, dass X1SXtE1 ist, wobei das +Zeichen einen
Addition-modulo-2- und E1 die Fehlerreihe des ersten
Verbindungskanals darstellt. Eine Fehlerreihe ist eine
Reihe von Nullen und Einsen, mit einer Eins vor einem Fehler und einer Null vor keinem Fehler in der betreffenden
Ziffernposition. Die Elemente einer Fehlerreihe werden Fehlerziffern genannt. Im folgenden
bezeichnet Yjdie am Kanal eingang I„ auftretende Ziffernreihe,
Y1 die am Kanalausgang O2 auftretende Ziffernreihe
und E2 die Fehlerreihe des zweiten Verbindungskanals .
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ORIGINAL INSPECTED
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Es gelten die folgenden Beziehungen: Χ· = X + E1 (1)
Y = F(D)X + DNX (2)
Υ· = Y + E2 (3)
Z=Y'+ F(D)X' (4)
S = Z + DNX« (5)
Darin ist Z die Ziffernreihe am Ausgang
des Modulo-2-Addierers 110 und S die Reihe von Syndromziffern
am Ausgang des Modulo-2-Addierers 112.
Das Substituieren der Beziehungen (i) und (2) und (3)
in die Beziehung (4) und die Anwendung der Regel der Modulo-2-Addierung, nach welcher Regel F(d)X+F(d)X=O
ist, ergibt die folgende Beziehung:
Z = DNX + E2 + F(D)E1 (4a)
Die Substitution der Beziehungen (1) und
(4a) in die Beziehung (5) und die Anwendung der Regel
N N der Modulo-2-Addierung, nach welcher Regel D X + D X =
ist, ergibt die Beziehung:
S = E2 + F(D)E1 + D11B1 (5a)
Treten keine Fehler auf, so ist, wie aus
der Beziehung (4a) hervorgeht, die Ziffernreihe am Ausgang des Verzögerungsregisters 108, die in diesem
N
Fall gleich D X ist, mit der am Ausgang des Modulo-2-Addierers 110 auftretenden Ziffernreihe Z identisch. Ferner geht aus der Beziehung (5a) hervor, dass in diesem Fall die Syndromziffernreihe aus einer Reihe von Nullen besteht.
Fall gleich D X ist, mit der am Ausgang des Modulo-2-Addierers 110 auftretenden Ziffernreihe Z identisch. Ferner geht aus der Beziehung (5a) hervor, dass in diesem Fall die Syndromziffernreihe aus einer Reihe von Nullen besteht.
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Als erster Fehler wird ein Fehler definiert, der auftritt, nachdem zumindest N Informationsziffern
über den ersten Verbindungskanal gut empfangen wurden. Tritt ein erster Fehler auf, so sind in dem Moment keine
Fehler im Verzögerungsregister 108 vorhanden, und die Beziehung (5a) reduziert auf die Beziehung
S = E2 + F(D)E1 (5b)
für die ersten N Ziffernpositionen von der Zifferposition des ersten Fehlers an und einschliesslich derselben
reduziert.
Die beiden Verbindungskanäle sind über die Kodiernetzwerke 106 und 109 gekoppelt, um zu erreichen,
dass die Fehlerreihe E1 auch in der Syndromreihe
S auftritt, so dass nur im ersten Verbindungskanal auftretende Fehler auch festgestellt werden.
Es besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass sich die Fehler in den beiden Verbindungskanälen
beim Bilden der Syndromreihe entsprechend der Beziehung (5b) während einer Periode ausgleichen, die mehrere
Ziffernpositionen der Syndromreihe umfasst. Diese Wahrscheinlichkeit ist gross, wenn die Verbindungskanäle
direkt gekoppelt wären, in welchem Fall gelten würde, dass F(d)=1 ist, und wenn die Fehlerreihen E1 und Ep
Muster von Nullen und Einsen haben, die wenig voneinander abweichen, welche letzte Annahme zutrifft, wenn die
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Störungen in bezug auf die beiden Kanäle nicht selektiv sind. Die Position der ersten Eins der Syndromreihe
ist dann keine zuverlässige Anzeige für den Anfang eines Fehlerbündels. Um den Ausgleich von Fehlern
zu vermeiden, werden die Kodiernetzwerke 106 und 109
angewendet. Wie aus der Beziehung (5b)"hervorgeht, tritt dann in der Modulο-2-Summe der Syndromreihe die
transformierte Fehlerreihe F(d)E^ auf. F(d) wird nun
derart gewählt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Fehlerreihen E1 und E_ in der Beziehung (5h) während
einer bestimmten Anzahl von Ziffernpositionen ausgleichen,
für die in Betracht kommenden Fehlerfrequenzen kleiner als ein bestimmter Wert ist. Im folgenden wird
diese bestimmte Anzahl von Ziffernpositionen mit η bezeichnet, und im folgenden Beispiel sei η = 22. Ein
geeignetes Polynom für diesen Wert von η ist:
F(D) = 1+D11 +D13 +D16 +D17 +D19 +D2O +D21 (6).
Die Wahrscheinlichkeit, dass der Anfang eines Fehlerbündels nicht innerhalb einer Periode von
η - 22 Ziffern in der Syndromreihe festgestellt wird, ist bei der Anwendung des Polynoms entsprechend der
Beziehung (6) kleiner als lO für alle Fehlerfrequenzen, die kleiner als 0,5 sind.
Im bekannte System setzt eine erste Eins der Syndromreihe die Steueranordnung 113 in Betrieb,
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-16- PHN.5621
die daraufhin die Schaltanordnung 111 entsprechend einem
festgelegten Prozess umschaltet. Die Schaltanordnung wird zunächst während einer bestimmten mit ρ bezeichneten
Anzahl von Ziffernpositionen in der Stellung A gehalten, danach wird sie während einer bestimmten mit q bezeichneten
Anzahl von Ziffernpositionen in die Stellung B eingestellt, und danach wird sie wieder in die Stellung
A rückgestellt. Bei der Ausführung dieses Schaltvorgangs ist die Steueranordnung 113 für Einsen in der Syndromreihe
unempfindlich. Die Zahlen ρ und q haben die
gleiche Grosse wie die Zahl N. Zum Feststellen von ρ wird von der Annahme ausgegangen, dass vor der ersten
Eins der Syndromreihe während einer bestimmten Periode ein Fehlerausgleich aufgetreten sein kann. Durch die
Anwendung der Kodiernetzwerke 1θ6 und 109 ist die Wahrscheinlichkeit,
dass der Anfang eines Fehlerbündels in einer Periode von η = 22 Ziffernpositionen nicht festgestellt
wird, auf einen Wert herabgesetzt, der kleiner als 10~ ist. Die der ersten Eins der Syndromreihe vorhergehende
Periode, von der angenommen wird, dass darin ein Fehlerausgleich auftritt, kann dann auf 21 Ziffernpositionen
festgelegt werden. Angenommen wird dann, dass der Anfang eines Fehlerbündels nicht in der Ziffernposition
i einer ersten Eins der Syndromreihe, sondern in der Ziffernposition i-21 liegt. Mit anderen Worten,
es wird angenommen, dass ein erster Fehler in der Ziffernposition i-21 auftritt.
209849/069A
-17- PHN.5621
Im folgenden bezeichnet x· die in der
Ziffernposition i am Kanalausgang 0- auftretende Ziffer.
Die in diesem Ziffernposition am Ausgang des Verzögerungsregisters 108 auftretende Ziffer ist die Ziffer Χ'±_Ν·
Die Ziffernposition i ist die Position einer ersten
Eine der Syndromreihe. Auf Grund der oben genannten Annahme wird angenommen, dass die Ziffer x1. P1 die
erste verfälschte Ziffer ist. Diese Ziffer erscheint am Ausgang des Verzögerungsregisters 108 in der Ziffern-,
position i-21+N, so dass die Schaltanordnung 111 spätestens
am Ende der vorhergehenden Ziffernposition i-22+N in die Stellung B eiingestellt werden muss. Die Schaltanordnung
111 kann dann vom Anfang der Ziffernposition
i an bis einschliesslich der Ziffernposition i-22+N in der Stellung A verbleiben, d.h., während N-21 Ziffernpositionen. Dieser Wert von N-21 ist der höchste Wert,
der ρ gegeben werden kann. Kleinere Werte als N-21 erhöhen die Sicherheit, dass dem Datensammler keine
falschen Ziffern zugeführt werden, verringern aber die Fähigkeit des Systems, lange Fehlerbündel zu korrigieren.
Der Wert von q wird noch näher festgeteilt. Die Schaltanordnung 111 steht von Anfang der Ziffernposition
i-21+N an bis einschliesslich der Ziffernposition i-22.+N+q in der Stellung B. Von der Ziffernposition
i-21+N+q an steht die Schaltanordnung 111 wieder in der Stellung A.
20984 9/0694
PHN.5621
Der UmsehaltVorgang wird zur weiteren
Bezugsnahme im folgenden kurz vermerkt:
Stellung A: Ziffernposition i, ,i-22+N; p=N-21 (7·1)
Stellung B: Ziffernpositionen i-21+N, , i-22+N+q; q(7.2)
Stellung A: Von der Ziffernposition i-21+N+q an. (7·3)
Hierin ist i die Ziffernposition einer ersten Eins der Syndromreihe.
Beim UmsehaltVorgang werden dem Datensammler
103 die folgenden Ziffern zugeführt:
Stellung A: Ziffern X1^1 >x'i_22 (8·1)
Stellung B: Ziffern * ' ±_21+N'""' ' Z ' i-22+N+q (8.2)
Stellung A: Von der Ziffer x· 91 an. (8.3)
Wenn die Annahme, dass x'.p. die erste
verfälschte Ziffer ist, stimmt, so werden dem Datensammler
in der Stellung A (8.1) keine Fehler zugeführt. Für die dem Datensammler in der Stellung (8.2) zugeführten
Ziffern gelten auf Grund der Beziehungen (ha.)
und (6) die folgenden Beziehungen (9·1> >9»q)» von
denen nur die erste und letzte angegeben sind, und in denen e.. eine Ziffer der Fehlerreihe E-, e^ eine Ziffer
der Fehlerreihe Ep und die zwischen Klammern geschriebenen
Ausdrücke das Ergebnis der Bearbeitung des Operatorpolynoms F(d) an der Fehlerreihe E1 bezeichnen. In diesen
Ausdrücken sind der Kürze halber nur die Ergebnisse der Bearbeitungen des ersten und letzten Glieds des
Polynoms F(d) wiedergegeben.
209849/0694
-19- PHN.562}
zti-22+N+q=Xi-22+q +e2,i-22+N+q+(e1,i-22+N+q+—+e1,i
Eine fehlerfreie Übertragung zum Datensammler
103 wird verwirklicht, wenn alle in den Beziehungen
(9·1> >9»q) auftretenden Fehlerziffern Nullen sind und
wenn im Zusammenhang mit (8.3) die Fehlerziffern e.,
von der Fehlerziffer e„ . ~., an Nullen sind. Wird der
1,x-21+q
Unterschied zwischen den Fehlerreihen E. une E2 vernachlässigt
(e- = ep)» so wird der ersten Bedingung genügt,
wenn die Fehlerziffern e±_^2+N» »ei-22+N+q
Nullen sind. Hiermit ist zugleich der zweiten Bedingung gentigt, wenn qS N-21 ist. Für q wählt man zweckmässiger
weise q=N-21. Mit diesem Wert von q erreicht man, dass
die Fehlerziffern e. , ,e. . einen beliebigen
Wert haben können, und dass die Fehlerziffern e. .„ ^,
,e. rο on ^en ^er* Null haben müssen. Die erste
dieser Reihen von Ziffern ist das Fehlerbunde1, und die
zweite bildet den auf das Fehlerbündel folgenden fehlerfreien Sieherungsraum.
Mit anderen Worten kann das Ergebnis so umschrieben werden, dass ein Fehlerbündel mit einer
Bündellänge von N-21 Ziffernpositionen, das von einem fehlerfreien Sicherungsraum mit N Ziffernpositionen
gefolgt wird, durch de· festen Umsehaltvorgang vollständig
korrigiert wird.
209849/0694
-20- PHN.5621
Die Umschaltperiode der Schaltanordnung umfasst die Ziffernpositionen i bis einschliesslich
X-43+2N. Von der Ziffernposition Ϊ-42+2Ν an steht die
Schaltanordnung 111 in Stellung A (7·3)> und die Steueranordnung 113 ist für eine erste Eins in der Syndromreihe
wieder empfindlich. Die Umschaltperiode umfasst 2N-42 Ziffernpositionen, und dies ist zugleich der
Mindestabstand zwischen zwei korrigierbaren Fehlerbündeln.
Wenn i einen derartigen Wert aufweist, dass
eine Anzahl der Ziffernpositionen i-21, »i-1 in den
fehlerfreien Raum bis zum vorhergehenden Fehlerbündel
fällt, so muss die Bündellänge des zweiten Fehlerbündels um dieselbe Anzahl von Ziffernpositionen kleiner als
N-21 sein, soll es noch vollständig korrigierbar sein.
Im vorstehenden sind die Grenzen genau festgelegt, innerhalb welcher mit Hilfe des festen Umschaltvorgangs
eine Fehlerkorrektur möglich ist. Durch die Anwendung der Kodiernetzwerke 106 und 109 ist dafür
gesorgt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass der Anfang
eines Fehlerbündels nicht seitig festgestellt wird, unterhalb eines bestimmten kleinen höchstens zulässigen
Wertes liegt, der in diesem Fall kleiner als 10 ist. Diese Wahrscheinlichkeit kann durch die Anwendung von
Polynomen F(d) eines noch höheren Grads gewünsentenfalls
noch weiter herabgesetzt werden.
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-21- PHN.5621
Eine beträchtliche Verbesserung des bekannten fehlerkorrigierenden Datenübertragungssystems kann
dadurch verwirklicht werden, dass die feste Umschaltperiode durch einen adaptiven UmsehaltVorgang ersetzt
wird. Unter einem adaptiven UmsehaltVorgang ist hier
ein der Art der Fehler angepasster Umschaltvorgang zu verstehen. Insbesondere wird hier ein sich an die Bündellänge
anpassender Umsehaltvorgang betrachtet.
In dem bekannten System wird der Umschaltvorgang durch eine erste Eins der Syndromreihe gestartet.
Deren Ziffernposition ist mit i angegeben, und es wird angenommen, dass der erste Fehler in der Ziffernposition
i-21 auftrat. Nachdem der UmsehaltVorgang gestartet
worden ist, verläuft er weiterhin selbstständig. Ein erster Fehler ist als ein Fehler definiert, der auftritt,
nachdem N gute Informationsziffern empfangen wurden.
Beim Umsehaltvorgang ist die Steueranordnung 113 für
Einsen unempfindlich, so dass eine erste Eins eine solche
Eins ist, die von der Steueranordnung 113 empfangen wird, wenn diese empfindlich ist.
Zur Erläuterung des adaptiven UmschaItvorgangs
wird der Begriff erste Null der Syndromreihe eingeführt.
Eine erste Null tritt nach einer ersten Eins auf, und sie wird von einer bestimmten Anzahl von Nullen gefolgt.
Diese letzte Anzahl wird auf n-1 gesetzt, worin n-1 die
209849/0694
-22- PHN.5621
höchste im Polynom F(d) auftretende Exponente ist. Wenn auf diese Weise nach einer ersten Eins eine
geschlossene Reihe von η Nullen auftritt, so wird die erste Null derselben als erste Null bezeichnet. Die
Ziffernposition einer ersten Null wird mit j angegeben.
Die Bedeutung einer ersten Null liegt darin, dass sie mit hoher Wahrscheinlichkeit das Ende des
Fehlerbündels, d.h. den Anfang des Sicherungsraumsangibt
. Dies wird erst näher betrachtet. Eine erste Null wird dann betrachtet, wenn sie in einer der der Ziffernposition i-42+N vorhergehenden Ziffernpositionen auftritt.
Ein Fehlerbündel muss nämlich in jedem Fall spätestens in der Ziffernposition i-43+N enden, soll
es vollständig korrigierbar sein. Ist dies nicht der Fall und ist mit anderen Worten j nicht kleiner als
i-42+N, so wird der feste Umschaltvorgang angewendet. Für die betrachtete Werte von j gilt die Beziehung (5b).
Die Syndromziffer in der Ziffernposition j wird mit s.
bezeichnet. Nach der Beziehung (5b) gilt:
Sj+21 = e2,j+21 + ^e1,
Die Syndromziffer s. ist eine erste Null,
wenn alle Syndromziffern s., ,s. 21 Nullen sind.
Dem wird genügt, wenn alle in den Beziehungen (1O.1, ,
IO.22) auftretenden Fehlerziffern e.. und e2 Nullen sind.
Wird der Unterschied zwischen den Fehlerreihen E.. und E,,
-23- PHN.5621
vernachlässigt, so kann festgestellt werden, dass die Syndromziffer s. eine erste Null ist, wenn die Fehlerziffern
e_2i»—>e- pi Nullen sind. Dies ist eine Reihe
von hj Nullen. Die Wahrscheinlichkeit, dass während des
Fehlerbündels durch Fehlerausgleich eine aneinandergeschlossene
Reihe von n=22 Nullen in der Syndromreihe erzeugt wird, hat den gleichen kleinen Vert wie die
Wahrscheinlichkeit, dass der Anfang eines Fehlerbündels nicht innerhalb einer Periode von n=22 Ziffernpositionen
festgestellt wird. Diese Wahrscheinlichkeit ist für alle Fehlerfrequenzen, die kleiner als 0,5 sind, kleiner
als 10~ .
Auf Grund der Annahme, dass s. eine erste
Null ist, wird angenommen, dass die Ziffer x1. die
letzte Ziffer ist, die verfälscht wurde. Diese Ziffer kommt in der Ziffernposition j-1+N am Ausgang des
Verzögerungsregisters 108 an. Der adaptive Umschaltvorgang ist hinsichtlich des ersten Teils mit dem festen
UmsehaltVorgang (7·1) identisch. Entsprechend dem adaptiven
Umschaltvorgang wird jedoch die Einstellung der Schaltanordnung 111 in die Stellung B am Ende der Ziffernposition
j-1+N beendet.. Man erhält dann für den adap— tiven Umschaltvorgang:
Stellung Ai Ziffernpositionen i, ,i-22+N (11.1)
Stellung B: Ziffernpositionen i-21+N, ,j-1+N (11.2)
Stellung A: Von der Ziffernposition j+N an (II.3)
209849/069A
PHN.5621
Falls j nicht kleiner ist als i-42+N, wird der feste UmsehaltVorgang angewendet. Auf die gleiche
Art und Weise wie beim festen Umschaltvorgang kann für den adaptiven Umschaltvorgang hergeleitet werden,
dass die Fehlerziffern e., ,e. 1 w Nullen sein müssen,
um das durch die Fehlerziffern e. 21# , e. 1 gebildete
Fehlerbündel vollständig korrigieren zu können. Die erste Reihe bildet den Sieherungsraum von N Ziffernpositionen.
Das Fehlerbündel hat eine Länge von j-i+21 Ziffern, die mit L bezeichnet wird. Dieses Ergebnis kann
so umschrieben werden, dass ein Fehlerbündel mit einer Bündellänge von L Ziffernpositionen, dem ein fehlerfreier
Sieherungsraum von N Ziffernposition folgt, durch
den dadptiven UmsehaltVorgang vollständig korrigiert wird,
Der adaptive UmsehaltVorgang umfasst die
Ziffernpositionen i bis einschliesslich j-1+N. Dies sind
j-i+N=N+L-21 Ziffernpositionen, und dies ist gleichzeitig der Mindestabstand zwischen zwei korrigierbaren
Fehlerbündeln. Wenn i einen derartigen Wert hat, dass
eine Anzahl der Ziffernpositionen i-21,---,i-1 im fehlerfreien Raum bis zum vorhergehenden Fehlerbündel
liegt, so muss die Bündellänge des zweiten Fehlerbündels um eine gleiche Anzahl von Ziffernpositionen kleiner als
L sein, soll es vollständig korrigierbar sein. Falls j=i-42+N ist, so erhält man L=N-21, und ds wird das
209849/0694
-25- PHN.5621
gleiche Ergebnis erzielt, vie bei der Anwendung des festen Umschaltvorgängs.
Der Vorteil des adaptiven Umschaltvorgangs besteht darin, dass der Mindestabstand zwischen
zwei korrigierbaren Fehlerbündeln kleiner als beim festen UmsehaltVorgang ist, wenn die Bündellänge
kleiner als N-21 ist. Mit dem adaptiven UmSehaltVorgang
können dann dicht aufeinander folgende Fehlerbündel mit einer kleinen Bündellänge ebenso gut korrigiert
werden wie weniger dicht aufeinander folgende Fehlerbündel mit einer grösseren Bündellänge.
Es ist erwiesen, dass in Fernsprechkanälen neben Fehlerbündeln auch Zufallsfehler auftreten.
Fehlerbündel entsprechen den Ubertragungsperioden mit
einer erhöhten Fehlerfrequenz. Die Zufallsfehler treten
in den Perioden zwischen· den Fehlerbündeln auf, in denen die Fehlerfrequenz einen niedrigeren Wert hat <
> Eine beträchtliche Verbesserung eines fehlerkorrigierenden Datenübertragungssystems wird durch die Anwendung
von zwei Korrekturalgorithmen verwirklicht, von denen sich einer zur Korrektur von Fehlerbündeln und der
andere zur Korrektur von Zufallsfehlern eignet. In dem bekannten und in dem adaptiven fehlerkorrigierenden
Datenübertragungssystem wie beschrieben wird ein Korrekturalgorithmus angewendet, der sich zur Korrektur
209849/0694
-26- . PHN.5621
von Fehlerbündeln eignet. Dieser Korrekturalgorithmus entspricht dem UmsehaltVorgang. Mit diesem Algorithmus
werden auch Zufallsfehler korrigiert. Die Ausführung
dieses Algorithmus für einen Zufallsfehler beansprucht jedoch gleich viel Zeit wie für ein Fehlerbündel, so
dass die Korrektureffizienz des Systems durch das Auftreten von Zufallsfehlern abnimmt. Es ist deshalb vorteilhaft,
zur Korrektur von Zufallsfehlern einen gesonderten Korrekturalgorithraus anzuwenden. Fehlerkorrigierende
Systeme, die zwei Korrekturalgorithmen anwenden, werden in der Literatur adaptive Systeme genannt.
Das bisher beschriebene adaptive System ist hinsichtlich der Bündellänge adaptiv. Werden in diesem
letzten System zwei Korrekturalgorithmen angewendet, so erhält man ein zweifach adaptives System.
Als erster Schritt zur Verwirklichung eines Korrekturalgorithmus für Zufallsfehler werden zunächst
einzelne Fehler betrachtet. Ein einzelner erster Fehler wird hier als ein erster Fehler definiert, dem n-1
gute Ziffern folgen, wobei n-1 die höchste im Polynom F(d) auftretende Exponente ist. Ein erster Fehler ist
ein Fehler, dem N gute Ziffern vorhergehen. Wird ein einzelner erster Fehler korrigiert, so kann der nächste
einzelne erste Fehler bereits in einem Abstand von η Ziffernpositionen in bezug auf den korrigierten einzelnen
ersten Fehler auftreten.
20 98 49/0694
-27- PHN.5621
Die Syndromreihe für einen einzelnen ersten Fehler wird durch die Beziehung (5b) gegeben:
S = E2 + F(D) E1 (5b)
Die Ziffernposition eines einzelnen ersten
Fehlers wird mit k bezeichnet. Für einen einzelnen ersten Fehler im ersten Verbindungskanal xerhält man
dann mit dem Polynom F(d) nach (6) von der Ziffernposition k an die folgende Syndromreihe:
1000000000010100110111
Diese kennzeichnende Reihe beginnt in
der Ziffernstelle k und endet in der Ziffernstelle k+21.
In der Ziffernstelle k'=k+22 kann eine neue kennzeichnende Reihe anfangen. Diese kennzeichnende Reihe wird als die
erste kennzeichnende Reihe bezeichnet.
Für einen einzelnen ersten Fehler im zweiten Verbindungskanal gilt die kennzeichnende
Syndromreihe:
1000000000000000000000
Diese kennzeichnende Reihe wird als zweite kennzeichnende Reihe bezeichnet.
Die Wahrscheinlichkeit, dass diese kennzeichnende Syndromreihen nicht durch einzelne Fehler
hervorgerufen werden, sondern beispielsweise durch den
Anfang eines Fehlerbündels, ist äusserst gering. Diese Wahrscheinlichkeit ist kleiner als 10 für. alle Fehlerfrequenzen,
die kleiner als 0,5 sind.
2098A9/069A
-28- PHN.5621
Eine Ausdehnung auf andere einfache Fehlermuster erfolgt geradeaus. So können auch für doppelte
Fehler die kennzeichnenden Syndromreihen bestimmt werden, usw. Die Apparatur zur Durchführung des Korrekturalgorithmus
wird jedoch dann bald sehr umfangreich. Aus diesem Grund wird die folgende Beschreibung auf einzelne
Fehler beschränkt. Hierbei muss jedoch bemerkt werden, dass durch die Anwendung eines Korrekturalgorithmus für
einzelne Fehler eine beträchtliche Verbesserung der Korrektureffizienz erhalten wird, und dass eine Ausdehnung
auf doppelte Fehler lediglich eine geringe Verbesserung ergibt.
Der Korrekturalgorithmus für Zufallsfehler besteht darin, dass dann, wenn die Steueranordnung 113
in der Anfangsstellung steht und die erste kennzeichnende
Reihe festgestellt wird, die im Verzögerungsregister 108 befindliche Ziffer x1, korrigiert wird. Steht die Steueranordnung
113 in der Anfangsstellung und wird die zweite
kennzeichnende Reihe festgestellt, so wird keine Fehlerkorrektur vorgenommen. Steht die Steueranordnung 113
in der Anfangsstellung, so steht die Schaltanordnung 111
in der Stellung A, und die Ziffernübertragung zum Datensammler 1O3 wird nicht durch nur im zweiten Verbindungskanal auftretende Fehler beeinflusst. Diese Fehler
brauchen auch nicht korrigiert zu werden. Der Korrekturalgorithmus für Fehlerbündel wird nur dann ausgeführt,wenn
2098A9/069A
-29- PHN.5621
die Nullen und Einsen der Syndromreihe in anderen Mustern als denen der beiden kennzeichnenden Reihen
auftreten.
Figur 2 zeigt ein blockschematisches Diagramm des erfindungsgemässen adaptiven fehlerkorrigierenden
Datenübertragungssystems. In Figur 2 und Figur 1 sind entsprechende Einzelteile mit denselben
Bezugsziffern versehen. Das adaptive System nach Figur 2 unterscheidet sich von dem System nach
Figur 1 durch die Ausführung der Steueranordnung und durch die Aufnahme eines Modulo-2-Addierers in das
Verzögerungsregister 108. Letzterer wird im Zusammenhang mit dem Korrekturalgorithmus für Zufallsfehler verwendet.
Die Steueranordnung 113 nach Figur 2 besteht aus zwei
Hauptteilen, nämlich einem Syndromanalysator 200 und
einem Schaltersteuerer 201. Der Syndromanalysator dient dazu, zwischen erstens einzelnen Fehlern im ersten
Verbindungskanal, zweitens einzelnen Fehler im zweiten Verbindungskanal und drittens Fehlerbündeln zu unterscheiden
und diese anzuzeigen. Der Syndromanalysator ist mittels zweier Leitungen 202 und 203 mit dem Schaltersteuerer
201 verbunden über die Leitung 202 wird ein Signal übertragen, wenn der Anfang eines Fehlerbündels
festgestellt ist, und über die Leitung 203 wird ein Signal übertragen, wenn das Ende des Fehlerbündels,
2098A9/069A
-30» , PHN.5621
d.h. der Anfang des Sicherungsraums festgestellt ist. Im umgekehrter Richtung ist der Schaltersteuerer 201
mittels der Leitung 2θ4 mit dem Syndromanalysator 202
verbunden. Über diese Leitung wird während der Ausfuhrung des Korrekturalgorithmus für Fehlerbündel kein
Signal zum Syndromanalysatox* zurückgeschickt, um den
Korrekturalgorithmus für Zufallsfehler zu verbieten.
Der Syndromanalysator 200 ist über die
Leitung 205 mit dem Verzögerungsregister 108 verbunden.
Über diese Leitung wird ein Signal übertragen, wenn der Korrekturalgorithmus für Zufallsfehler ausgeführt wird.
Figur 3 zeigt ein logisches Diagramm eines Teils der Sendestation und die Verbindungen mit der
Datenquelle 100 und dem Kanaleingängen I.. und Ip des
Senders 101. Das Verzögerungsregister 105 besteht aus einer Hintereinanderschaltung von N synchronen
Verzögerungsstufen, die jeweils eine Verzögerung einer Ziffernposition verursachen. Das Kodiernetzwerk 106
besteht aus einer Hintereinanderschaltung von 21 synchronen Verzögerungsstufen mit Modulo-2-Toren, die
zwischen selektierten Verzögerungsstufen und zwischen
der letzten Verzögerungsstufe und dem Ausgang geschaltet sind. Der Eingang ist mit jedem der Modulo-2-Tore verbunden.
Die Übertragungsfunktion F(d) dieses vorwärtsgekoppelte Schieberegisters wird durch die Beziehung (6)
gegeben.
209849/0694
-31- PHN.5621
Figur k zeigt· ein logisches Diagramm eines
Teils der Empfangsstation des Systems nach Figur 2, mit im wesentlichen dem Verzögerungsregister 108, dem
Kodiernetzvrerk 109 und dem Syndromanalysator 200.
Das Verzögerungsregister 108 besteht aus einer Hintereinanderschaltung mit N synchronen Verzögerungsstufen
mit einem Modulo-2-Tor 400, das zwischen der 21. und
Verzögerungsstufe geschaltet ist. Das Kodiernetzwerk
ist mit dem Kodiernetzwerk 106 identisch.
Der Syndromanalysator 200 enthält ein aus
der Hintereinanderschaltung von 21 synchronen Verzögerungsstufen bestehendes Syndromregister 401. Der Eingang der
ersten Verzögerungsstufe ist an den Ausgang des Modulo-2-Tores 112 angeschlossen,, das die Syndromziffern liefert.
Das Syndromregister 401 ist mit einem Ruckste11eingang
402 versehen. Dieser Rucksteileingang ist als ein Eingang
der letzten Verzögerungsstufe dargestellt, .es wird jedoch
darauf hingewiesen, dass ein diesem Eingang zugeführten Ruckste11signal aus allen Ziffern im Syndromregister
Nullen macht. . "
An die Stufen des Syndromregisters 401
und an seinen Eingang ist eine Mustererkennungsanordnung
403 angeschlossen, die mit den drei Ausgängen 4o4, 4O5
und 5O6 versehen ist. Die Mustererkennungsanordnung U03
dient dazu, bestimmte Muster von Nullen und Einsen in
209849/0694
-32- PHN.5621
den 22 Ziffern, die angeboten werden, zu erkennen. Der Ausgang kok liefert ein Signal beim Auftreten der
ersten kennzeichnenden Reihe. Der Ausgang kO5 liefert
ein Signal beim Auftreten der zweiten kennzeichnenden Reihe und der Ausgang ko6 beim Auftreten einer Reihe
von 22 Nullen, die als die Nullreihe bezeichnet wird. Die Mustererkennungsanordnung 4O3 kann durch Anwendung
einfacher Logikelemente und mit den normalen Fachkenntnissen
verwirklicht werden, und sie wird deshalb nicht in Einzelheiten wiedergegeben.
Der Ausgang der letzten Stufe des Syndromregisters 401 ist an einen Eingang eines Logiktors 4O7
angeschlossen. Die Ausgänge ^04 und 405 der Mustererkennungsanordnung
403 sind jeweils an einen invertierten
Eingang des Tors 4θ7 angeschlossen. Der Ausgang
des Tors 4O7 ist an die Leitung 202 zum Schaltersteuerer
201 und der Ausgang ho6 der Mustererkennungsanordnung ^03
an die Leitung 203 zum Schaltersteuerer 201 angeschlossen.
Das Logiktor 4O7 liefert ein Ausgangssignal,
wenn dem Eingang ein Signal zugeführt wird und wenn den invertierten Eingängen keine Signale·zugeführt
werden. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Signal der Anwesenheit eines ersten Logiksignalpegels, und
dass kein Signal der Anwesenheit eines zweiten Logiksignalpegels entspricht, und dass die Ziffer 1 durch den
209849/0694
-33- PHN.5621
ersten und die Ziffer O durch den zweiten Logiksignalpegel
dargestellt wird. Das Logiktor 4O7 liefert mithin
ein Signal, wenn die Ziffer in der letzten Stufe des Syndromregisters 401 eine Eins ist und wenn die erste
und zweite kennzeichnende Reihe nicht erkannt sind. Das Signal des Tors 4O7 gilt als Anzeige für den Anfang
eines Fehlerbündeis. Die Ziffernposition einer ersten
Eins der Syndromreihe ist im vorhergehenden als i bezeichnet. Die Syndromziffer s. erscheint am Ausgang
der letzten Stufe des Syndromregisters 401 in der Ziffernposition i+21. Der Anfang eines Fehlerbündels
wird dann durch das Logiktor 4O7 angezeigt, und zwar
durch ein Signal in der Ziffernposition i+21.
Der Ausgang ko6 der Mustererkennungsanordnung
4O3 ist an die Leitung 203 zum Schaltersteuerer
201 angeschlossen. Die Ziffernposition einer ersten Null der Syndromreihe ist im vorhergehenden mit
j bezeichnet. Die Syndromziffer s. erscheint am Ausgang
der letzten Stufe des Syndromregisters in der Ziffernposition j+21. Eine erste Null der Syndromreihe wird
dann durch den Ausgang ko6 durch ein Signal in der
Ziffernposition j+21 angezeigt.
Der Ausgang 4o4 der Mustererkennungsschaltung
4O3 und die Leitung 204 des Schaltersteuerers 201 sind
jeweils an einen Eingang eines Logiktors ho8 angeschlossen,
2098A9/069i
PHN.5621
Dieses Tor liefert ein Signal, wenn beiden Eingängen ein Signal zugeführt wird. Der Ausgang des Tors ho8
ist an die Leitung 205 zum Verzögerungsregister 108
und über eine Schaltung k09 an den Rückstelleingang
des Syndromregisters angeschlossen. Die Schaltung k09
setzt den übergang von keinem Signal zu einem Signal in ein auf günstige Weise verzögertes Rückstellsignal
zum Rückstellen des Syndromregisters um. Die Leitung 205 ist mit dem Modulo-2-Tor 400 verbunden.
Zunächst wird nun die Ausführung des
Korrekturalgorithmus für Zufallsfehler beschrieben. Die Ziffernposition eines ersten einzelnen Fehlers ist
mit k bezeichnet. Die Syndromziffer s, erscheint in
der Ziffernposition k+21 am Ausgang der letzten Stufe
des Syndromregisters 401. In dieser letzten Ziffernposition
liefert der Ausgang kok der Mustererkennungsschaltung
h03 ein Signal, wenn wie angenommen der
einzelne Fehler im ersten Verbindungskanal aufgetreten ist. Dieses Signal verhindert, dass das Tor 4O7 ein
Signal liefert, und es verbietet den Korrekturalgorithmus für Fehlerbündel. Die Leitung 20^ hat ein Signal, wenn
der Korrekturalgorithmus für Fehlerbündel nicht ausgeführt wird. Es wird angenommen, dass die Leitung 20^
tatsächlich ein Signal hat, so dass das Tor Uo8 in diesem
Fall ein Signal in der Ziffernposition k+21 liefert.
209849/0694
-35- PHN.5621
Dieses eine Eins darstellende Signal wird über die Leitung 205 einem Modulo-2-Tor 400 zugeführt, in dem die
Eins zu der am Ausgang der 21. Stufe des Verzögerungsregisters auftretenden Ziffer modulo-2-addiert wird.
Diese letzte Ziffer ist die Ziffer x1 , d.h., die Ziffer in der der einzelne Fehler auftrat. Indem zu x1,
eine Eins modulo-2-addiert wird, wird der Fehler entsprechend
der folgenden Beziehung korrigiert:
worin e.. .. =1 den einzelnen Fehler darstellt. Die in
ι ,κ
der Ziffernposition k+22 am Ausgang der 22. Stufe des
Verzögerungsregisters 4o8 auftretende Ziffer ist die korrigierte Ziffer x, .
Das dem SyndroBEregister 401 über die
Schaltung 409 zugeführte Rückstellsignal wandelt alle
Ziffern im Syndromregister in Nullen um und sorgt dafür, dass die letzte Ziffer der ersten kennzeichnenden
Reihe, welche Ziffer eine Eins ist und welche Ziffer in der Ziffernposition k+21 am Eingang des Syndromregisters
auftritt, vom Syndromregister als eine Null empfangen wird. Ein einzelner in der Ziffernposition k+22 oder
später auftretender Fehler wird auf die gleiche Weise wie der einzelne Fehler in der Ziffernposition k
korrigiert. Vorstehendes wird bei einzelnen ersten Fehlern angewendet, die im ersten Verbindungskanal auftreten.
Im zweiten Verbindungskanal auftretende einzelne
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Fehler werden nicht korrigiert. Die Anzeige dieser Fehler am Ausgang 4O5 der Mustererkennungsschaltung
wird nur dazu verwendet, um den Korrekturalgorithmus für Fehlerbündel zu verbieten.
Figur 5 zeigt ein logisches Diagramm
eines Teils des Systems nach Figur 2, mit im wesentlichen der Schaltanordnung 111 und dem Schaltersteuerer
201. Die Schaltanordnung 111 umfasst zwei Logiktors und 501 und ein ODER-Tor 502, deren Schaltung nicht
näher erläutert zu werden braucht. Ein invertierter Eingang des Tors 500 und ein Eingang des Tors 501 sind
an einen Ausgang 503 des Schaltersteuerers 201 angeschlossen.
Dieser Ausgang liefert normalerweise kein Signal, so dass normalerweise das Tor 500 in Betrieb
und das Tor 501 ausser Betrieb ist. Dies entspricht der Stellung A. Die Schaltanordnung steht in der
Stellung B, wenn der Ausgang 503 ein Signal liefert.
Der Schaltersteuerer 201 umfasst zwei
Synchronzähler 5O4 und 505» von denen der erste N-42
Zählstellungen und der zweite N-21 Zählstellungen aufweist. In der Anfangsstellung des Schaltersteuerers
stehen die Zähler in der Zählstellung 0. Ein Logiktor 5O6 hat ,einen an die Leitung 202 angeschlossenen
Eingang, einen an den 0-Ausgang eines JK-Flipflops angeschlossenen Eingang und einen an einen Ausgang
209849/0694
-37- PHN.5621
des Zählers 5O4 angeschlossenen Eingang. Der Ausgang
des Tors 5O6 ist an einen Eingang des Zählers 5O4 angeschlossen.
Das Tor 506 liefert ein Signal» wenn allen
Eingängen ein Signal zugeführt wird. Der Ausgang 508
des Zählers 5O4 liefert ein Signal, wenn der Zähler
in der Zählstellung 0 steht, und der 0-Ausgang des JK-Flipflops 507 liefert ein Signal, wenn das Flipflop
in der Stellung 0 steht. In der Anfangsstellung des
jolj. ^Jj der
Schaltersteuerers steht der Zähler Zählstellung
0 und das JK-Flipflop 507 in der Stellung 0. Es wird
angenommen, dass von der Leitung 202 in dem Moment ein Signal empfangen wird, in dem der Schaltersteuerer in
der Anfangssteilung steht. Dieses Signal zeigt den Anfang
eines Fehlerbündels an. Die Ziffernposition dieses Signals ist im vorhergehenden mit i+21 bezeichnet. In dieser
Ziffernposition wird allen Eingängen des Tors 506 ein
Signal zugeführt, und dieses liefert ein Signal zum Zähler 5O4. Hierdurch wird der Zähler gestartet, wodurch
er einen Zählzyklus durchläuft. Dieser Zyklus beginnt
mit der Zählstellung 1 in der Ziffernposition i+22
und endet mit der Zählstellung 0 in der Ziffernposition i+N-21. Von dieser Ziffernposition an bleibt der Zähler
5O4 in der Zählstellung 0 stehen. Der Ausgang des Tors
506 ist auch an den J-Eingang des Flipflops 507 angeschlossen,
wodurch letzterer zu Anfang der Ziffernposition
-38- PHN.5621
i+22 in die Stellung 1 eingestellt wird. Der O-Ausgang
entfernt das Signal vom Eingang des Tors 506, so dass der Zähler 5O4 durch ein von der Leitung 202 empfangenes
Signals nicht erneut gestartet werden kann, solange das Flipflop 507 in der Stellung 1 steht. Die vom
Schaltersteuerer 201 zum Syndromanalysator 202 laufende Leitung 204 ist mit dem O-Ausgang des Flipflops 507
verbunden, und sie trägt demzufolge von der Ziffernposition i+22 an bis zu dem Moment, in dem das Flipflop
507 in die Stellung 0 rückgestellt wird, kein Signal. Die Abwesenheit eines Signals an der Leitung 204 verbietet
den Korrekturalgorithmus für Zufallsfehler wie beschrieben wurde.
Ein Logiktor 509 hat.einen an den Ausgang
508 des Zählers 5O4 angeschlossenen Eingang und einen
an den 1-Ausgang des Flipflops 507 angeschlossenen
Eingang. Der Ausgang des Tors 509 bildet den Ausgang
503 des Schaltersteuerers. Das Tor 509 liefert ein
Signal, wenn allen Eingängen ein Signal zugeführt wird. Dies ist der Fall von der Ziffernposition i+N-21 an,
in der der Zähler in die Zählstellung 0 eingestellt wird, Der Ausgang 503 hat dann ein Signal vom Anfang der
Ziffernposition i+N-21 an, welches Signal die Schaltanordnung 111 in die Stellung B einstellt. Die bisherige
Beschreibung entspricht dem ersten Teil (II.I) des adaptiven UmsehaltVorgangs und dem Anfang seines zweiten
Teils (11.2).
-39- PHN.5621
Ein UND-Tor 510 hat einen an die Leitung 203 angeschlossenen Eingang und einen an den 1-Ausgang
des Flipflops 507 angeschlossenen Eingang. Der Ausgang
des Tors 510 ist an einen Eingang eines ODER-Tors 511 angeschlossen. Ein Logiktor 512 hat einen an den Ausgang
des ODER-Tors 511 und einen an den Ausgang 513 des
Zählers 505 angeschlossenen Eingang. Der Ausgang des *
Tors 512 ist an einen Eingang des Zählers 505 angeschlossen.
Der Ausgang 513 des Zählers 505 liefert ein
Signal, wenn der Zähler in der Zählstellung 0 steht. Es wird nun angenommen, dass von der Leitung 203 in
dem Moment ein Signal empfangen wird, in dem der Zähler 50^ gestartet ist und der Zähler 505 in der Zählstellung
0 steht. Dieses Signal zeigt das Ende des Fehlerbündels an. Die Ziffernposition dieses Signals ist im vorhergehenden
mit j+21 bezeichnet. In dieser Ziffernposition
liefern die Tore 510, 511 und 512 ein Signal. Das Tor 512 führt dem Zähler 505 ein Signal zu, wodurch dieser
einen einzigen Zählzyklus ausführt. Dieser Zyklus fängt
mit der Zählstellung 1 in der Ziffernposition j+22 an
und endet mit der Zählstellung 0 in der Ziffernposition j+N. An den Zähler 505 ist ein Dekoder 51^ für die
Zählstellung N-22 angeschlossen. Der Zähler 505 erreicht
die Zählstellung N-22 in der Ziffernposition j+N-1.
Der Ausgang des Dekoders 51^ ist an den K-Eingang des
209849/0694
-40- PHN.5621
Flipflpps 507 angeschlossen. Der Dekoder 514 führt
in den Ziffernpositionen j+N-1 dem K-Eingang ein
Signal zu, wodurch das Flipflop 507 zu Anfang der
Ziffernposition j+N in die Stellung 0 eingestellt wird.
Der 1-Ausgang entfernt das Signal vom Eingang des Tors 509» wodurch dieses das Signal vom Ausgang 503
entfernt. Hierdurch wird die Schaltanordnung 111 in die Stellung A rückgestellt. Dies entspricht dem Ende
des zweiten Teils (11·2) des adaptiven Umschaltvorgangs.
Der Schaltersteuerer befindet sich nun in der Anfangsstellung, und er liefert ein Signal zur Leitung 2θ4,
welche das Verbot für den Korrekturalgorithmus für Zufallsfehler aufhebt.
Wenn vorabgehend an der Ziffernpositipn i+N-21 kein Signal von der Leitung 203 empfangen wird,
so wird der Zähler 5Q5 in der Ziffernpqsition i+N-21
durch das Signal vom Tor 5Q$> iiber das ODER-Tor 511
gestartet. Man erhält dann den festen Unischaltvorgang
nach (7.2), worin q=N-21 gewählt ist·
2Q9849/Q69A
Claims (2)
- _41- PHN.5621PATENTANSPRÜCHE;My1 Fehlerkorrigierend.es Datenübertragungssystem mit einer Datenquelle, einem Zweikanalsender, einem Zweikanalempfänger, einem Datensammler und einem Übertragungsweg zwischen dem Sender und Empfänger, in dem die Datenquelle an den Eingang des ersten Kanals des Senders, an den Eingang eines ersten Verzögerungsregisters und an den Eingang eines ersten linear sequentiellen Kodiernetzwerks mit Vorwärtskoppelwegen angeschlossen ist, in dem der Ausgang des ersten Verzögerungsregisters und der Ausgang des ersten Kodiernetzwerks an einen ersten Modulo-2-Addierer angeschlossen sind, dessen Ausgang an den Eingang des zweiten Kanals de3 Senders angeschlossen ist, in dem der Ausgang des ersten Kanals des Empfängers an den Eingang eines zweiten Verzögerungsregisters mit derselben Verzögerungszeit wie das erste Verzögerungsregister und 'an den Eingang eines zweiten- Kodiernetzwerks mit derselben übertragungsfunktion wie das erste Kodiernetzwerk angeschlossen ist, in dem der Ausgang des zweiten Kanals des Empfängers und der Ausgang des zweiten Kodiernetzwerks an einen Modulo-2-Addierer angeschlossen sind, und in dem der Ausgang des zweiten Verzögerungsregisters und der Ausgang des zweiten Modulo-2-Addierers an einen dritten Modulo-2-Addierer angeschlossen sind, mit einer Schaltanordnung209849/069-42- PHN.5621mit zwei Stellungen, um den Datensammler in der ersten Stellung an den Ausgang des zweiten Verzögerungsregisters und in der zweiten Stellung an den Ausgang des zweiten Modulo-2-Addierers anzuschliessen, und mit einer Steueranordnung, die mit einem Eingang für die durch den dritten Modulo-2-Addierer gelieferten Syndromziffern versehen ist, um die Schaltanordnung nach Verlauf einer vorgegebenen Zeit nach dem Moment, in dem eine Anzeige des Anfangs eines Fehlerbündels auftrat, zeitweise in die zweite Stellung einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung ein Syndromregister enthält, das die Syndromziffern als Eingangssignale emfpängt, und dass an das Syndromregister eine Mustererkennungsanordnung angeschlossen ist, zur Unterscheidung und Anzeigung erstens einfache Fehlermustern insbesondere einzelne Fehler im ersten Kanal des Empfängers, zweitens einfache Fehlermuster, insbesondere einzelne Fehler im zweiten Kanal des Empfänger* und drittens Fehlerbündel, und dass eine Fehlerkorrekturschaltung vorhanden ist, die auf die Anzeige eines einfachen Fehlermusters im ersten Kanal des Empfängers reagiert, um eine Ziffer im zweiten Verzögerungsregister zu korrigieren, das durch das angezeigte Fehlermuster beeinflusst ist.
- 2. Fehlerkorrigierendes Datenübertragungssystem nach Ans.pruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mustererkennungsanordnung dazu eingerichtet ist, um eine erste209849/0694-k3- PHN.5621kennzeichnende Reihe von Syndromziffern festzustellen und anzuzeigen, die der Reaktion des Kodiernetzwerks auf eine binäre Eins, der binäre Nullen folgen, entspricht, um eine zweite kennzeichnende Reihe festzustellen, die aus einer binären Eins besteht, der binäre Nullen folgen, und um die Nullreihe festzustellen, die ausschliesslich binäre Nullen enthält,' und dass die Anzeige des Anfangs eines Fehlerbündels durch die Anwesenheit einer binären Eins in der letzten Stufe des Schieberegisters gebildet wird, wenn diese Eins keinen Teil einer ersten oder zweiten kennzeichnende Reihe bildet. 3· Fehlerkorr!gierendes patenübertragungssystemnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die. Isiustej?- erkennungsanordnung dazu eingerichtet ipt, um die ausschliesslich binäre Ν,μΐΐβη enthaltende |iullreihe festzustellen und anzuzeigen, und dass die, Schal tajiordnuiig einen Eingang besitzt, um die Anzeige der Nullre^he z\x gippffingen, und dass die Schaltanordnung dazu^ einggrichtf/f; ist» |im clie Schaltanordnung zu ginem yprgegebsene.n Zeitpunkt P^P|| 4e?? M°™ei^» ί"η ^em ^B Anzeige f|gr ijtil^reih^e auftrat, i|i die erste Stellung rlick^ugte^Vfn;Leerseite
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