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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Erkennung einer Synchronisierungskomponente
in einem empfangenen Composite Signal in einem Satellitenübertragungssystem
zum Zweck der Synchronisierung der Verarbeitung des empfangenen
Signals.
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In
gegenwärtigen
Satellitenübertragungssystemen
werden die über
die Satellitenverbindung übertragenen
Daten in Blöcke
unterteilt. Die unterteilten Daten werden (unter anderem) verschlüsselt, um ein
Ausgangssignal, das ein relativ flaches Spektrum hat, zu erhalten
und dadurch die Nutzung der Bandbreite zu optimieren. Synchronisationswörter (sync), die
ein oder zwei Werte haben können
(wird unten detaillierter beschrieben), werden dann an dem Anfang
jedes Blockes hinzugefügt,
und der resultierende Strom von Datenwörtern wird Reed-Solomon kodiert,
um Erkennung und Korrektur durch Störungen während der Datenübertragung
beschädigter
Datenwörter
zu ermöglichen.
Schaltungen in dem Empfänger
erkennen und verarbeiten das Sync-Wort in jedem Block, um die Empfängerschaltungen
mit den Blöcken
in dem empfangenen Signal zu synchronisieren. Dann werden die Daten
in jedem Block (unter anderen Dingen) Reed-Solomon dekodiert und
entschlüsselt,
um die übertragenen
Daten zu gewinnen.
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Die
Dekodierungsschaltung in dem Empfänger führt eine Entschlüsselungssequenz
durch exklusiven O-Ring mit den empfangenen verschlüsselten Daten
aus, um unverschlüsselte
Daten für
die nachfolgende Verarbeitung bereitzustellen. Um richtig zu arbeiten,
muss die Entschlüsselungssequenz
periodisch zurückgesetzt
werden. In einer Ausführungsform,
die gegenwärtig
in Europäischen
Digitalen Satelliten-TV-Systemen
verwendet wird, muss die Entschlüsselungssequenz
alle acht Blöcke
zurückgesetzt
werden. Am Anfang jedes Blockes ist normalerweise ein Sync-Wort
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mit
einem ersten Wert enthalten, jedoch ist ein invertiertes Sync-Wort
(d.h. ein Sync-Wort, welches einen Wert hat, der das Logisch-Invertierte
des Wertes des normalen Sync-Wortes ist) am Anfang jedes achten
Blockes enthalten, um anzuzeigen, dass die Entschlüsselungssequenz
zurückgesetzt
werden muss. Gegenwärtige
Empfängerschaltungen
erkennen das invertierte Sync-Wort am Anfang eines Blockes und setzen
die Entschlüsselungssequenz
zurück.
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Mit
einem solchen System entsteht ein Problem, wenn ein invertiertes
Sync-Wort und andere Daten in ihrem zugeordneten Block so beschädigt werden,
dass der Reed-Solomon-Decoder
es nicht korrigieren kann. In diesem Fall wird durch die Empfängerschaltung
kein invertiertes Sync-Wort
erkannt und der Entschlüssler
nicht zurückgesetzt.
Infolgedessen werden alle folgenden Blöcke bis zum nächsten erfolgreichen
Empfang eines invertierten Sync-Wortes unrichtig entschlüsselt, sogar
obwohl sie durch den Reed-Solomon-Decoder
richtig entschlüsselt
wurden. Die Entschlüsselungssequenz kann
nicht zurückgesetzt
werden, bis einige ganzzahlige Vielfache von acht Blöcken durchgelaufen sind,
d.h. wenigstens acht Blöcke.
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Das
Dokument
EP 0 158 302 beschreibt
einen Empfänger
in einem Audiosignal-Übertragungssystem,
in dem eine Diskriminatorschaltung das Vorhandensein oder Fehlen
von Audiodaten in einem Raster erkennt, wobei ein Ausgang der Diskriminatorschaltung
verwendet wird, um Raster-Synchronisationsimpulse
zu erzeugen. Das Dokument
EP
0 491 084 A1 behandelt einen RDS-Empfänger, in dem ein 'Off-Set-Wort'-Komparator andauernd
empfangene Bitsequenzen mit vorausgesagten Off-Set-Wörtern vergleicht.
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Der
Erfinder hat festgestellt, dass, durch Einsatz einer fly-wheel('Schwungrad') Sync-Erkennungsschaltung,
Blöcke,
die ein invertiertes Sync-Wort enthalten, und der Reset der Entschlüsselungssequenz
sogar, wenn das invertierte Sync-Wort und sein Block so beschädigt werden,
so dass der Reed-Solomon-Decoder
es zu korrigieren nicht in Lage ist, richtig vorausgesagt werden
können.
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Ein
Reed-Solomon-Decoder kann nur eine vorbestimmte Anzahl von beschädigten Datenwörtern innerhalb
eines Blockes von Datenwörtern
korrigieren. Wenn mehr als diese maximale Anzahl von Datenwörtern beschädigt ist,
kann der Block nicht korrigiert werden. Ferner hat der Erfinder
festgestellt, dass Verfahren, welche richtig voraussagen können, welche
Blöcke
ein invertiertes Sync-Wort enthalten (und folglich welche Blöcke ein
nicht invertiertes Sync-Wort
enthalten), ein richtiges Sync-Wort in den Datenstrom (invertiert
oder nicht invertiert) an dem Anfang jedes Blockes einsetzen können. Weil
der Reed-Solomon-Decoder für
jeden Block richtige Sync-Wörter
empfängt,
ist es möglich,
ein zusätzliches
beschädigtes
Datenwort in dem Rest des Datenblockes zu korrigieren.
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In Übereinstimmung
mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung empfängt ein
Empfänger
eines Satelliten-Übertragungssystems
ein Composite Signal, das eine Datenkomponente und eine Synchronisierungskomponente
enthält.
Der Empfänger beinhaltet
einen Signalprozessor, der auf die empfangene Datenkomponente anspricht
und ein periodisches Synchronsignal im Gleichlauf mit der Synchronisierungskomponente
benötigt.
Ein Synchronsignalgenerator liefert periodisch ein Synchronsignal.
Ein Synchronisierungskomponenten-Detektor, der auf die Synchronisierungskomponente
anspricht, synchronisiert den Synchronsignalgenerator mit der empfangenen
Synchronisierungs-Komponente.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung enthält ein Empfänger eines Satellitenübertragungssystems
ein Synchronwort-Prädiktor,
der auf das empfangene Datensignal anspricht, um die Positionen
von Synchronwörtern
in dem empfangenen Datensignal voraus zusagen, und einen Synchronwort-Inserter,
der mit dem Synchronwort-Prädiktor verbunden
ist, um ein Wort in dem empfangenen Datensignal zu ersetzen, das
den Wert des Synchronwortes an einer vorausgesagten Position hat.
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In
der Zeichnung:
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Teils eines Satelliten-Digitalsignal-Empfängers, der
die vorliegende Erfindung aufnimmt; und
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2 ist
ein Blockdiagramm eines flywheel-Sync-Wort-Detektors, der in dem in 1 dargestellten
Teil des Satelliten-Digitalsignal-Empfängers verwendet werden kann.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Teils eines Satelliten-Digitalsignal-Empfängers, der
die vorliegende Erfindung aufnimmt. Der Satellitenempfänger kann,
zum Beispiel, mit einem Fernsehempfänger zur Fernsehsignalverarbeitung
einschließlich Bild-
und Toninformation ebenso, wie mit anderen Arten von Daten und Datenprozessoren,
verbunden sein. In 1 ist die Eingangsstufe eines
Satelliten-Digitalsignal-Empfängers
(nicht dargestellt) mit einem Dateneingangsanschluss 5 und
einem Eingangsanschluss 7 für den Blocktakt verbunden.
Die Eingangsstufe der Empfänger
kann die serielle Verbindung eines Tuners, digitalen Demodulators,
Viterbi-Decoders und Deinterleavers enthalten, die alle in bekannter
Weise angeordnet sind und von einem zugeordneten Mikrokontroller, der
auf Eingabe eines Benutzer reagiert, gesteuert werden. Der Dateneingangs-Anschluss 5 ist
mit einer seriellen Verbindung eines Multiplexers 10, einem
Reed-Solomon-Decoder 20 und
einem Entschlüssler 30 verbunden,
und der Blocktakt-Eingangsanschluss 7 ist mit einem Takteingangsanschluss
des Reed-Solomon-Decoders 20 verbunden. Ein Ausgangsanschluss
des Entschlüsslers 30 ist
mit einer Datenauswertungsschaltung (nicht dargestellt) zur Verarbeitung
des empfangenen Datensignals verbunden. Die Datenauswertungsschaltung
kann eine Mehrzahl von Datensignalprozessoren, zum Beispiel Video-
und Audiosignalprozessoren, und einen Transportprozessor zur Verteilung
geeigneter Teile des empfangenen Datensignals an die entsprechenden
Prozessoren enthalten, die alle in bekannter Weise aufgebaut sind
und durch den Mikrokontroller gesteuert werden.
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Ein
flywheel Sync-Wort-Detektor 40 hat Eingangsanschlüsse, die
mit entsprechend liegenden Daten-, Datenkorrektur- und Sync-Wort-Ausgangsanschlüssen des
Reed-Solomon-Decoders
verbunden sind. Der flywheel Sync-Wort-Detektor 40 hat entsprechende
Ausgangsanschlüsse,
die mit einem Eingangsanschluss des Multiplexers 10 und
einem Reset-Eingangsanschluss des Entschlüsslers 30 verbunden
sind. Register 50 und 52 enthalten die Werte des
Sync-Wortes und
des entsprechenden invertierten Sync-Wortes und sind mit zweiten
und dritten Daten-Eingangsanschlüssen
des Multiplexers 10 verbunden.
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Der
in 1 dargestellte Teil des Empfängers führt mit einem empfangenen Datensignal
Arbeitsabläufe
der Fehlererkennung und Korrektur und der Entschlüsselung
aus. Die Eingangsstufe des Empfängers
(nicht dargestellt) arbeitet in einer bekannten Weise, um das empfangene
Datensignal an dem Daten-Eingangsanschluss 5 und ein Block-Taktsignal, das mit
den empfangenen Blöcken
synchronisiert ist, an dem Blocktakt- Eingangsanschluss 7 bereitzustellen.
Im Allgemeinen ist der Multiplexer darauf eingerichtet, um den Daten-Eingangsanschluss 5 mit
dem Reed-Solomon-Decoder 20 zu verbinden. Der Reed-Solomon-Decoder 20 analysiert
den Datenblock, der das Sync-Wort, Datenwörter und Reed-Solomon-Parity-Bits
enthält,
erkennt Fehler in dem Block und korrigiert soweit wie möglich beschädigte Daten-Wörter, alles
in einer bekannten Weise. Wenn der Block erfolgreich dekodiert wurde,
und deshalb keine Fehler enthält,
wird ein anzeigendes Signal an dem Datenkorrektur-Ausgangsanschluss erzeugt.
Diese dekodierten Daten werden dann durch Entschlüssler 30 entschlüsselt.
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Der
Reed-Solomom-Decoder benutzt das Block-Taktsignal zur Lokalisierung
der Sync-Wörter. Immer
wenn ein Sync-Wort an dem Datenausgangsanschluss des Reed-Solomon-Decoders 20 vorhanden
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ist,
wird an dem Ausgangsanschluss ein anzeigendes Signal 'Sync-Wort lokalisisiert' bereitgestellt.
Der flywheel Sync-Wort-Detektor 40 überwacht die Signale 'Sync-Wort lokalisiert', 'Daten korrekt' und Datenausgangssignale
aus dem Reed-Solomon-Decoder 20. Immer wenn das Signal 'Sync-Wort lokalisiert' anzeigt, dass ein
Sync-Wort an dem Daten-Ausgangsanschluss
des Reed-Solomon-Decoders vorliegt, und das Signal 'Daten korrekt' anzeigt, dass die Daten
korrekt sind, werden diese Daten untersucht. Wenn die Daten ein
invertiertes Sync-Wort sind, wird ein Drei-Bit-Zähler in dem flywheel Sync-Wort-Detektor 40 auf '0' gesetzt. Als Reaktion darauf, dass
der Zähler
den Wert '0' hat, sendet der
flywheel Sync-Wort-Detektor 40 ein Reset-Signal an den
Entschlüssler 30,
um die Entschlüsselungssequenz,
wie oben beschrieben, zurückzusetzen.
Wenn die Datenausgabe ein nicht-invertiertes Sync-Wort ist, dann wird
der Drei-Bit-Zähler in
Reaktion auf das Signal 'Sync-Wort
lokalisiert' erhöht.
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Weil
ein Drei-Bit-Zähler
mit der Wiederholungsrate des invertierten Sync-Signals, d.h. in
der dargestellten Ausführungsform
alle acht Zählschritte umläuft, wird
der Zähler
alle acht Blöcke
einen '0'-Wert haben, und
der Entschlüssler
wird entsprechend alle acht Blöcke
zurückgesetzt
werden, ungeachtet dessen, ob ein invertiertes Sync-Wort durch den
Reed-Solomon-Decoder richtig dekodiert wird. Dies ermöglicht dem
Empfänger,
die nachfolgenden Blöcke
sogar richtig zu verarbeiten, wenn das invertierte Sync-Wort (und
sein Block) beschädigt
ist und durch den Reed-Solomon-Decoder 20 nicht korrigierbar
ist.
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Weil
es vorhersagbar ist, welche Blöcke nicht-invertierte Sync-Wörter enthalten
und welche invertierte Sync-Wörter
enthalten, ist es möglich,
an dem Eingang des Reed-Solomon-Decoders 20 (möglicherweise
beschädigte)
empfangene Sync-Wörter
durch geeignete korrekte Sync-Wörter zu
ersetzen. Wenn der Drei-Bit-Zähler
in dem flywheel Sync-Detektor
den Wert '0' hat, dann ist der Multiplexer 10 darauf
eingerichtet, das Register 52, das das invertierte Sync-Wort
enthält,
mit dem Eingang des Reed-Solomon-Decoders 20 zu der zum Sync-Wort
passenden Zeit zu verbinden. Wenn der Drei-Bit-Zähler nicht den Wert '0' hat, dann ist der Demultiplexer 10 darauf
eingerichtet das Register 50, das das nicht-invertierte
Sync-Wort enthält,
mit dem Eingang des Reed-Solomon-Decoders 20 zu der zum
Sync-Wort passenden Zeit zu verbinden. Durch Einsetzen korrekter
Sync-Wörter
aus den Registern 50 oder 52 anstelle möglicherweise
beschädigter empfangener
Sync-Wörter, kann
ein zusätzliches Datenwort
in dem Datenteil des Blockes korrigiert werden. Wenn zum Beispiel
der verwendete Reed-Solomom-Code bis zu zehn beschädigte Wörter in
einem Block korrigieren kann, und das Sync-Wort beschädigt ist,
können
nicht mehr als neun andere Datenwörter für den Block beschädigt sein,
die korrigiert werden müssen.
Wenn immer ein korrektes Sync-Wort aus den Registern 50 oder 52 geliefert
wird, dann können
bis zu zehn Datenwörter beschädigt sein
und noch korrigiert werden, sogar dann, wenn das empfangene Sync-Wort
auch beschädigt
wurde. Dies führt
für den
Reed-Solomon-Decoder 20 zu einer kleinen Leistungsverbesserung.
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Es
ist möglich,
dass der flywheel Sync-Wort-Detektor 40 entweder unsynchronisiert startet
oder die Synchronisierung in Bezug auf die invertierte Sync-Wortfolge von acht
Blöcken
verliert. In einen solchen Fall kann ein nicht-invertiertes Sync-Wort
fälschlicherweise
in einen Block mit invertiertem Sync-Wort eingesetzt werden. Jedoch
ist es wahrscheinlich, dass zu irgendeinem Punkt während des
Betriebs des Empfängers
ein Block mit einem invertierten Sync-Wort empfangen wird, der wenig
genug Fehler hat, so dass das fälschlicherweise
eingesetzte nicht-invertierte Sync-Wort wie ein beschädigtes Datenwort
behandelt wird und durch den Reed-Solomon-Decoder 20 in
ein invertiertes Sync-Wort korrigiert wird. In einem solchen Fall
werden die Signale 'Daten
korrekt' und 'Sync-Wort lokalisiert' anzeigen, dass in
den Ausgangsdaten ein korrektes Sync-Wort ist, und die Ausgangsdaten
werden das neu korrigierte invertierte Sync-Wort enthalten. Als
Reaktion darauf wird sich der flywheel Sync-Wort-Detektor 40 selbst
wieder synchronisieren, und der Entschlüssler 30 wird richtig
zurückgesetzt.
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2 ist
ein Blockdiagramm eines flywheel Sync- Wort-Detektors, der in dem in 1 dargestellten
Teil des Satelliten-Digitalsignalempfängers verwendet werden kann.
In 2 werden nur zum Verständnis der Arbeitsweise des
flywheel Sync-Wort-Detektors 40 notwendige Elemente dargestellt.
Andere Elemente, zum Beispiel logische Verknüpfungen, Takt/Zeitgeber-Elemente,
Zwischenspeicherelemente und/oder Verzögerungs-Elemente, werden nicht
gezeigt. Fachleute der Entwicklung logischer Schaltungen verstehen,
welche anderen Elemente erforderlich sein können, und wie diese Elemente
in den flywheel Sync-Wort-Detektor 40 einzufügen sind.
In 2 werden die Ausgangsanschlüsse des Reed-Solomon-Decoders
(aus 1) für
Daten, 'Daten korrekt' und 'Sync-Wort lokalisiert' mit entsprechenden
Eingangsanschlüssen
des flywheel Sync-Wort-Detektors 40 verbunden.
Der Daten-Eingangsanschluss ist mit einem ersten Eingangsanschluss
eines ersten Komparators 43 verkoppelt. Ein Register 41,
das den Wert des invertierten Sync-Wortes enthält, ist mit einem zweiten Eingangsanschluss
des ersten Komparators 43 verbunden. Ein Ausgangsanschluss
des ersten Komparators 43 und die Eingangsanschlüsse für die Daten, die 'Daten korrekt' und 'Sync-Wort lokalisiert' sind mit entsprechenden
Eingangsanschlüssen
eines UND-Gatters 45 mit drei Anschlüssen verbunden. Ein Ausgangsanschluss
des UND-Gatters 45 ist
mit einem Reset-Eingangsanschluss (R) eines Drei-Bit-Zählers 47 verkoppelt.
Der Eingangsanschluss 'Sync-Wort
lokalisiert' ist
auch mit einem Zählereingangsanschluss
(C) des Drei-Bit-Zählers 47 verbunden.
Ein Ausgangsanschluss des Drei-Bit-Zählers 47 ist mit einem
ersten Eingangsanschluss eines zweiten Komparators 49 verbunden. Ein
zweiter Eingangsanschluss des zweiten Komparators 49 empfängt ein
Drei-Bit-Signal mit dem Wert '0'. Ein Ausgangsanschluss
des zweiten Komparators 49 ist mit einem Reset-Ausgangsanschluss
des flywheel Sync-Wort-Detektors 40 verbunden. Der Reset-Ausgangsanschluss
ist mit dem entsprechenden Reset-Eingangsanschluss des Entschlüssler 30 (aus 1)
verbunden. Der Ausgangsanschluss des zweiten Komparators 49 und
der Eingangsanschluss 'Sync-Wort
lokalisiert' sind
mit entsprechenden Eingangsanschlüssen einer Multiplexer-Steuerlogikschaltung 48 gekoppelt.
Ein Ausgangsanschluss der Multiplexer-Steuerlogikschaltung 48 ist
mit einem Multiplexer-Steuerausganganschluss des flywheel Sync-Wort-Detektors 40 verbunden,
der der Reihe nach mit dem Steuer-Eingangsanschluss des Multiplexers 10 (aus 1)
verbunden ist.
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In
der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass die in 2 dargestellte
Schaltung eine positive aktive Logik verwendet. Im Betrieb überwacht
der erste Komparator 43 die Daten an dem Ausgangsanschluss
des Reed-Solomon-Decoders 20 (aus 1)
auf jedes Vorkommen von Datenwörtern,
die den Wert des invertierten Sync-Wortes haben. Wenn ein solches
Wort erkannt wurde, liefert der erste Komparator ein Signal, das
den Wert logisch '1' hat. Wenn ein solches
Wort erkannt wurde, und ein Signal logisch '1' an
dem Eingangsanschluss 'Sync-Wort
lokalisiert' vorhanden
ist, das anzeigt, dass das Datenwort ein Sync-Wort ist, und ein Signal logisch '1' an dem Eingangsanschluss 'Daten korrekt' vorhanden ist, welches
anzeigt, dass die Daten durch den Reed-Solomon-Detektor 20 richtig
korrigiert wurden (d.h. wenn ein richtig korrigiertes invertiertes Sync-Wort
an dem Ausgang des Reed-Solomon-Decoders 20 ist), dann
liefert das UND-Gatter 45 ein Ausgangssignal logisch '1'. Dies bewirkt, dass der Drei-Bit-Zähler auf
einen Wert '0' zurückgesetzt
wird. Der zweite Komparator 49 liefert immer ein Ausgangssignal
mit einem Wert logisch '1', wenn der Ausgang
des Drei-Bit- Zählers 47 ein '0'-wertiges Signal hat. Wenn dieses Reset-Signal einen Wert '1' hat, wird die Entschlüsselungssequenz
in dem Entschlüssler 30 (aus 1)
zurückgesetzt.
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Immer
wenn ein Signal logisch '1' an dem Eingangsanschluss 'Sync-Wort lokalisiert' vorhanden ist, welches
anzeigt, dass ein Sync-Wort an dem Ausgang des Reed-Solomon-Decoders 20 (aus 1)
vorhanden ist, dann wird der Drei-Bit-Zähler 47 erhöht, wenn
er nicht, wie vorher beschrieben, zurückgesetzt wird. Der Drei-Bit-Zähler verwendet
alle acht Blöcke
wieder einen Drei-Bitwert '0', unabhängig davon,
ob ein richtig korrigiertes Sync-Wort erkannt wird. Folglich wird
die Entschlüsselungs-Sequenz
in dem Entschlüssler 20 richtig
zurückgesetzt,
und der Entschlüssler 20 (aus 1)
setzt das Entschlüsseln nachfolgender
korrigierter Daten sogar dann fort, wenn ein invertiertes Sync-Wort
fehlt.
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Die
Steuerlogik-Schaltung 48 des Multiplexers kann eine kombinatorische
Logikschaltung sein, die als Eingabe das Reset-Signal aus dem zweiten Komparator 49,
und das Signal 'Sync-Wort
lokalisiert' aus
dem Reed-Solomon-Decoder 20 (aus 1) nimmt,
und Signale zur Steuerung des Multiplexers 10 (aus 1)
erzeugt. Im Normalfall konfiguriert das Steuersignal des Multiplexers
den Multiplexer 10, um den Dateneingangs-Anschluss 5 mit
dem Eingangsanschluss des Reed-Solomon-Decoders 20 (wie oben
beschrieben) zu verbinden. Nur wenn ein Signal logisch '1' an dem Eingangsanschluss 'Sync-Wort lokalisiert', das ein Sync-Wort
anzeigt, vorhanden ist, wird der Multiplexer neu konfiguriert. Wenn
das Sync-Wort ein invertiertes Sync-Wort ist, wie es durch ein Signal
logisch '1' an dem Ausgangsanschluss
des Komparators 49 angezeigt wird, dann wird der Multiplexer 10 konfiguriert,
das Register 52 (aus 1) für das invertierte
Sync-Wort mit dem Reed-Solomon-Decoder 20 zu
verbinden. Wenn das Sync-Wort ein nicht- invertiertes Sync-Wort ist, wie es durch
ein logisch '0'-Signal an dem Reset-Ausgangsanschluss
des zweiten Komparators 49 angezeigt wird, dann wird der
Multiplexer 20 konfiguriert, das Register 52 (aus 1)
für das
invertierte Sync-Wort mit dem Reed-Solomon-Decoder 20 zu
verbinden.