NL8203575A

NL8203575A - Werkwijze voor het coderen van een stroom van databits, inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze en inrichting voor het decoderen van een stroom databits.

Info

Publication number: NL8203575A
Application number: NL8203575A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1982-09-15
Filing date: 1982-09-15
Publication date: 1984-04-02
Also published as: US4536742A; FR2533093B1; JPH0363859B2; GB8324370D0; FR2533093A1; DE3331514A1; CA1210515A; GB2127256A; GB2127256B; JPS5986356A

Description

4 s PHN 10.444 1 N.V. Philips' Gloeilairpenfabrieken te Eindhoven.

Werkwijze voor het coderen van een stroom van databits, inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze en inrichting voor het decoderen van een stroom databits.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het coderen van een stroom van databits van een binair bronsignaal in een stroom van databits van een binair kanaalsignaal in een overdrachts-stelsel, in het bijzonder een stelsel voor het optekenen en weergeven 5 van een registratiesignaal op een registratiedrager, waarbij de bit-stroom van het bronsignaal wordt onderverdeeld in een aaneengesloten φ opeenvolging van een beperkt aantal toegelaten bronwoorden van variabele lengte, welke toegelaten bronwoorden worden omgezet in bijbehorende kanaalwoorden, waarbij elke databit van een bronwoord resulteert in twee 10 kanaalbits van het kanaalwoord.

Bij het zoeken naar codeertechn iéken voor het omzetten van een digitaal informatiesignaal in een voor een bepaald overdrachtsmedium, bijvoorbeeld een magnetische registratiedrager of een optische plaat, geschikt binair registratiesignaal spelen een groot aantal factoren een 15 rol. Enkele van deze factoren zijn: 1. De voor de gekozen kanaalcode vereiste bandbreedte moet passen binnen de beschikbare bandbreedte, van het overdrachtsmedium. Hierdoor is het nodig aan deze vereiste bandbreedte een bovengrens op te leggen, hetgeen erop neer komt dat opeenvolgende overgangen tussen φ 20 de beide logische waarden van het binaire kanaalsignaal tenminste een zeker minimale afstand, tot elkaar moeten bezitten.

2. Veelal .wenst men een kanaalcode die zelfklokkend is, dat wil zeggen dat het voor de decodering van deze kanaalcode benodigd kloksignaal uit de bitstroom zelf kan worden verkregen, waardoor geen 25 aparte klóksynchronisatiewoorden binnen deze bitstroom nodig zijn.

Deze eis heeft tot gevolg dat de maximale afstand tussen twee opeenvolgende overgangen binnen het kanaalsignaal beperkt dient te zijn.

3. Het decodeer-tijdvenster dat wil zeggen de grootte van de tijdsduur waarbinnen het al of niet aanwezig zijn van een signaal - 30 overgang in de kanaalcode gedetecteerd dient te worden. Hoe kleiner dit tijdvenster hoe hoger de eisen die aan het overdrachtsmedium, bijvoorbeeld de registratiedrager, en de daarbij behorende apparatuur wordt gesteld.

8203575 PHN 10.444 2 4. De foutpropagatie, dat wil zeggen het aantal foutief gedecodeerde databits als gevolg van een enkele foutieve kanaalbit.

Hoe kleiner deze foutpropagatie, hoe minder behoefte er bestaat aan het gebruik van foutencorrectiesystemen, bijvoorbeeld het toevoegen 5 van pariteitsbits.

5. Tenslotte de complexiteit van de voor het coderen en decoderen benodigde electronica, hetgeen natuurlijk vooral voor consumententoepassingen van groot belang is.

Bij een van de mogelijke, in de aanhef reeds genoemde, 10 codeertechnieken wordt de bitstroom van het bronsignaal onderverdeeld in een aaneengesloten opeenvolging van een beperkt aantal toegelaten φ bronwoorden van variabele lengte en worden deze onderscheidenlijke bronwoorden omgezet in bijbehorende kanaalwoorden. Deze codeertechniek wordt bijvoorbeeld beschreven in IBM, Journal Of Research and Development, 15 juli 1970, pag. 376-383. In dit artikel worden een aantal binnen deze codeertechniek vallende codes gegeven waaruit blijkt dat het met deze codeertechniek' mogelijk is aan de eisen 1 en 2 te voldoen en dat ook in redelijke mate aan eis 5 tegemoet kan worden gekomen. Tevens blijkt echter uit dit artikel dat de foutpropagatie bij deze codeertechniek 20 een. probleem kan zijn. Dit is ook de reden dat bij het toepassen van deze codeertechniek veelal additionele maatregelen worden genomen om deze foutpropagatie te verminderen, zoals bijvoorbeeld beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.689.899. Door deze maatregelen wordt echter de complexiteit van de benodigde apparatuur aanzienlijk φ 25 vergroot.

De uitvinding beoogt een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen die in zeer hoge mate aan de genoemde eisen tegemoet komt en heeft daartoe als kenmerk, dat de bitstroom van het bronsignaal wordt onderverdeeld, in de in de onderstaande 30 tabel aangegeven toegelaten bronwoorden en deze bronwoorden worden Omgezet in de daarbij aangegeven kanaalwoorden.

Bronwoorden Kanaalwoorden 10 0100 11 1000 35 0(1) 00 00(1) 0000 000 100100 8203575 PHN 10.444 3

Het grote voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is dat in zeer hoge mate aan de gestelde éisen tegemoet gekomen wordt zonder dat speciale maatregelen getroffen dienen te worden die de complexiteit van de benodigde apparatuur zouden vergroten.

5 Een voorkeurs inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat de inrichting voorzien is van een eerste schuifregister voor het met een eerste klokfrequentie opnemen en doorschuiven van de databits van het bronsignaal, een tweede schuifregister voor het met een tweede klokfrequen-, 10 tie gelijk aan tweemaal de eerste klokfrequentie opnemen en doorschuiven van de kanaalbits van het kanaalsignaal en φ een logicaschakeling voor het omzetten van de toegelaten bronwoorden in de bijbehorende kanaalwoorden, welke logicaschakeling een drietal ingangen bevat welke zijn verbonden met een drietal 15 opeenvolgende cellen , X2, X3 van het eerste schuifregister, een tweetal ingangen die zijn verbonden met een eerste en een tweede cel ΥΊ t Y2 van het tweede schuifregister en een tweetal uitgangen die zijn verbonden met een derde en een vierde cel Yy Y^ van het tweede schuifregister en waarbij deze logicaschakeling is ingericht voor het 20 toevoeren van een tweetal logische waarden y^ respectievelijk aan de derde respectievelijk vierde cel Yy Y^ van het tweede schuifregister volgens het volgende algoritme:

_ y3 = φΐ *2 S3 + X1 XJ

Y4 = *2 ( *1 *1 + 5 -1 ?2 *1 j waarbij , x2, x^ y^, y2 de logische waarde van de in de betreffende schuifregistercel , X2, X3, Y^, Y2 aanwezige data- respectievelijk 30 kanaalbit is.

Een inrichting voor het decoderen van een volgens de werkwijze volgens de uitvinding verkregen kanaalsignaal is gekenmerkt, doordat de inrichting is voorzien van een schuifregister voor het met de klokfrequentie van het kanaalsignaal opnemen van opeenvolgende 35 kanaalbits en een logicaschakeling met zes ingangen, die zijn verbonden met zes cellen tot en met Zg van dit schuifregister voor het opnemen van de logische waarden van zes opeenvolgende kanaalbits van het kanaalsignaal en een uitgang voor het leveren van het bronsignaal 8203575 PEN 10.444 4 waarbij de logicaschakeling in ingericht voor het leveren van een logische waarde W aan zijn uitgang volgens het volgende algoritme: W = ^ y4 + y, 54 + y3 J6 waarbij tot en-met y^ de logische waarden van de kanaalbits in de 5 betreffende cellen tot en met van het schuifregister zijn.

Beide inrichtingen munten uit door hun eenvoud en zijn derhalve uitermate geschikt voor toepassing in consumenten-apparatuur.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarbij 10 figuur 1 de codeerregel toont, figuur 2 ter illustratie de omzetting van de bitstroom van φ een bronsignaal in de bitstroom van een kanaalsignaal, figuur 3 een uitvoeringsvoorbeeld van een codeerinrichting en 15 figuur 4 een uitvoeringsvoorbeeld van een decodeer inrichting.

Figuur 1 toont in tabelvorm de bij de werkwijze volgens de uitvinding toegepaste codeerregel. Volgens deze codeerregel worden in een aangeboden binair bronsignaal een vijftal toegelaten woorden tot en friet Wg onderscheiden, waarbij deze woorden Wg een verschillende 20 lengte bezitten namelijk woord een lengte van 3 databits, woord Wg een lengte van 1 databit, en de woorden Wg, W^ en Wg een lengte van 2 databits. Hierbij geven de tussen haakjes geplaatste 1 in de tabel Wc voor de woorden Wg en Wg aan dat het betreffende woord 00 respectievelijk 0 alleen wordt geaccepteerd als de na dit woord volgende databit Φ 25 de logische waarde "1" bezit.

Ter illustratie van deze codeerregel is in figuur 2 aan de hand van. een voorbeeld van een bronsignaal S de volgens de uitvinding gehanteerde omzetting in een kanaalsignaal C weergegeven. Het bronsignaal S wordt onderverdeeld in aaneensluitende woorden van de toe-30 gestane typen W^ tot en met Wg. De bij wijze van voorbeeld gekozen bitstroom resulteert dan in de hierbij aangegeven opeenvolging van woordtypen tot en met Wg. Elk van deze in de bitstroom onderkende bronwoorden wordt omgezet in het bijbehorende kanaalwoord Wc volgens de tabel van figuur 1, hetgeen resulteert in het kanaalsignaal C 35 volgens figuur 2. Dit kanaalsignaal C wordt daarna gemoduleerd volgens de zogenaamde Non-Retum to Zero (NRZ) modulatie, hetgeen resulteert in het signaal R, dat dan bijvoorbeeld op een registratiedrager wordt opgetekend.

8203575 PHN 10.444 5

Dit registratiesignaal R vertoont daarbij de volgende eigenschappen: 1. De minimale afstand tussen twee opeenvolgende flanken bedraagt 1,5T, waarbij T de lengte van êên databit van het brons ignaal 5 S is.

2. De maximale afstand tussen twee opeenvolgende flanken bedraagt 4,5T,\ hetgeen klein, genoeg is om een zelfklokkend systeem te garanderen.

3. Het decodeertijdvenster bedraagt 0,5T, hetgeen nog groot 10 genoeg is om ook bij weergave van een registratiedrager betrouwbaar te kunnen werken.

φ De grote voordelen van de codering volgens de uitvinding komen echter tot uitdrukking in de eenvoud van de voor de codering en decodering benodigde electronica en de foutpropagatie, hetgeen 15 zal worden aangetoond aan de hand van de codeerinrichting volgens figuur 3 en de decodeerinrichting volgens figuur 4.

De codeerinrichting volgens figuur 3 bevat een schuif-register X, aan de ingang waarvan het bronsignaal S wordt toegevoerd en door dit schuifregister wordt gevoerd met de klokfrequentie f , 20 overeenkomende met de bitfrequentie van het bronsignaal S.

Dit schuifregister X behoeft slechts drie cellen X^ tot en met X^ te bevatten voor het opnemen van drie opeenvolgende databits van het bronsignaal S. Deze drie cellen X^, X^, X3 zijn verbonden met drie ingangen i1, i0, i„ van een logische schakeling LC voor het toevoeren 25 van de logische waarden , x^, van de in deze cellen aanwezige databits van het bronsignaal S.

De codeerinrichting bevat een tweede schuifregister Y, met een viertal cellen tot en met Y^, waarin de aanwezige informatie wordt doorgeschoven met de klokfrequentie 2fc· Uiteraard is dit 30 kloksignaal voor het schuifregister Y gesynchroniseerd met het klok-signaal voor het schuifregister X. De cellen Y^ en Y^ zijn verbonden met twee ingangen i^ en i^ van de logische schakeling LC voor het toevoeren van de logische waarden y^ en y2 van de in deze cellen Y^ en Y2 aanwezige bits van het kanaalsignaal* Verder zijn twee uitgangen 35 o^ en o2 van de logische schakeling IC verbonden met de cellen Y^ en Y^ van het schuifregister Y voor het in deze cellen opslaan van de door de logische schakeling IC gegenereerde logische waarden y^ en y^ voor de betreffende bits van het kanaalsignaal.

8203575 PHN 10.444 6

De logische schakeling LC leidt derhalve de logsiche waarden y3 en y4 voor de bits in de cellen Y3 en Y4 af uit de logische waarden x-|, x2, x3 van de databits van het bronsignaal in de cellen X^, X2, X^ van het schuif register X en de logische waarden y^ en y2 van de bits 5 van het kanaalsignaal in de cellen Y^ en Y2 van het schuifregister Y en wel volgens de algoritmes: y3 = ^2 ^3 + X1 X2j 10 y4=M *1 y1 +51 ?2Xlj φ Door deze beide algoritmes wordt automatisch de in figuren 1 en 2 aangegeven omzetting van het bronsignaal S in het kanaalsignaal C verkregen. Aangezien bij het toevoeren van de eerste drie databits 15 van èen bronsignaal S de logische waarden y^ en y2 nog ongedefinieerd zijn is het nodig hiervoor een beginvoorwaarde in te voeren.

Hiertoe is het voldoende als beginvoorwaarde in beide cellen Y^ en Y2 van het schuifregister de logische waarde "0" in te voeren.

Het aan de uitgang van het schuifregister Y verkregen 20 kanaalsignaal C wordt dan nog op bekende wijze gemoduleerd volgens de NRZ-methode in de modulator M hetgeen resulteert in het registratie-signaal R volgens figuur 2.

De decodeerinrichting volgens figuur 4 bevat allereerst een NRZ-demodulator D waardoor het aangeboden registratiesignaal R volgens φ 25 figuur 2 weer wordt omgezet in het kanaalsignaal C. Dit kanaalsignaal C wordt toegevoerd aan een schuifregister Z, dat slechts zes cellen Z.j tot en met Zg behoeft te bevatten, en daarin opgenomen met de klokfrequentie 2fc· Deze cellen Z^ tot en met Zg zijn verbonden met de ingangen van èen logische schakeling LD voor het aan deze schakeling 30 toevoeren van de logische waarden y^ tot en met van de in deze cellen aanwezige bits van het kanaalsignaal. Deze logische schakeling ID leidt met een klokfrequentie fc, dat wil zeggen steeds na het doorschuiven van de bits van het kanaalsignaal C over twee cellen van het schuifregister Z, uit deze logische waarden y^ tot en net yg de 35 logische waarde X van een databit van het bronsignaal S af volgens het algoritme: x = 5, y4 + y-, y4 + ï3x6 8203575 PHN 10.444 7 «

Aan de uitgang van de logische schakeling LD verschijnt derhalve weer het oorspronkelijke bronsignaal. Bij deze decodeertechniék wordt de eerste databit van het oorspronkelijke bronsignaal niet gedecodeerd.

In het algemeen is dit nauwelijks bezwaarlijk. Indien gewenst kan 5 bovendien hieraan op eenvoudige wijze worden tegemoet worden gekomen door voorafgaande aan de bits van het kanaalsignaal als beginvoorwaarde twee bits met de logische waarde "0" aan het schuifregister Z toe te voeren, zodat als beginvoorwaarde y^ = = 0 wordt ingevoerd en de decodering wordt aangevangen met de eerste bit van het kanaalsignaal 10 in cel van het schuifregister Z.

Het zij vermeld dat de gebruikte notatie "0" en "1" voor φ de beide logische waarden van de binaire signalen geenszins absoluut gelezen dienen te worden. Invertering van de logica is uiteraard mogelijk.

15 Uit de decodeerinrichting volgens figuur 4 is zonder meer te zien dat voor het decoderen slechts steeds een opeenvolging van 6 kanaalbits van het kanaalsignaal gebruikt warden. Dit betekent dat een foutieve kanaalbit slechts drie foutieve databits van het gedecodeerde signaal S tot gevolg heeft, zodat de foutpropagatie van de 20 gekozen codering slechts zeer gering is.

Φ 25 30 35 8203575

Claims

1. Werkwijze voor het coderen van een stroom van databits van een binair bronsignaal in een stroom van databits van een binair kanaalsignaal in een overdrachtsstelsel, in het bijzonder een stelsel voor het optékenen envweergeven van een registratiesignaal op een 5 registratiedrager, waarbij de bitstroom van het bronsignaal wordt onderverdeeld in een aaneengesloten opeenvolging van een beperkt aantal toegelaten bronwoorden van variabele lengte, welke toegelaten bronwoorden worden omgezet in bijbehorende kanaalwoorden, waarbij elke databit van een bronwoord resulteert in twee kanaalbits van het kanaalwoord, met 10 het kenmerk, dat de bitstroom van het bronsignaal wordt onderverdeeld in de in de onderstaande tabel aangegeven toegelaten bronwoorden én deze φ bronwoorden worden omgezet in de daarbij aangegeven kanaalwoorden. Bronwoorden Kanaalwoorden. 10 0100 15 11 1000 0(1) 00 00(1) 0000 000 100100

2. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclu-20 sie 1, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van een eerste schuifregister voor het met een eerste klokfrequentie opnemen en doorschuiven van de databits van het bronsignaal, een tweede schuifregister voor het met een tweede klokfrequentie gelijk aan tweemaal de eerste klokfrequentie opnemen en door-Φ 25 schuiven van de kanaalbits van het kanaalsignaal en een logicaschakeling voor het omzetten van de toegelaten bronwoorden in de bijbehorende kanaalwoorden, welke logicaschakeling een drietal ingangen bevat welke zijn verbonden met een drietal opeenvolgende cellen , X^, X^ van het eerste schuifregister, een twee-30 tal ingangen die zijn verbonden met een eerste en een tweede cel Y^, Y^ van het tweede schuifregister en een tweetal uitgangen die zijn verbonden met een derde en een vierde cel Y^, Y^ van het tweede schuifregister en waarbij deze logicaschakeling is ingericht voor het toevoeren van een tweetal logische waarden y^ respectievelijk y^ aan 35 de derde respectievelijk vierde cel Y^, Y^ van het tweede schuifregister volgens het volgende algoritme: Y3 = h Y2 f *1 *2 *3 + X1 x2 j 8203575 PHN 10.444 9 f y4 = *2 { xi h + h y2 xlJ waarbij x^, x^, x3, Y2 de -L0?113011® waarde van de in de betreffende schuifregistercel x^, X^, X^, Y^, aanwezige data- respectievelijk 5 kanaalbit is.

3. Inrichting voor het decoderen van een volgens de werkwijze volgens conclusie 1, verkregen kanaalsignaal, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van een schuifregister voor het met de klokfrequentie van het kanaalsignaal opnemen van opeenvolgende kanaalbits en 10 een logicaschakeling met zes ingangen, die zijn verbonden met zes cellen Z^ tot en met Zg van dit schuifregister voor het opnemen van de φ logische waarden van zes opeenvolgende kanaalbits van het kanaalsignaal en een uitgang voor het leveren van het bronsignaal waarbij de logicaschakeling is ingericht voor het leveren van een logische waarde W aan 15 uitgang volgens het volgende algoritme: «-71ϊ4+ϊ1ί4 + ϊ3ϊ<ί waarbij y^ tot en met de logische waarden van de kanaalbits in de 2Q betreffende cellen Z^ tot en met Zg van het schuifregister zijn.

4. Registratiedrager voorzien van een binair registratiesignaal verkregen met behulp van de werkwijze volgens conclusie 1. ® 25 30 35 8203575