CS277290B6

CS277290B6 - Apparatus for n-bit data words encoding

Info

Publication number: CS277290B6
Application number: CS85376A
Authority: CS
Inventors: Immink Kornelis Ant Schouhamer
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1984-01-20
Filing date: 1985-01-18
Publication date: 1993-01-13
Also published as: AU3792385A; NZ210859A; ATE53727T1; EP0150083B1; YU6785A; NO850200L; DE3578288D1; YU62187A; AU596922B2; EP0150083A3; BR8500200A; CA1271846A; US4573034A; CS37685A3; EP0150083A2; DK21385D0; NL8402445A; DK21385A

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro kódování n-bitových informačních slov, náležejících k alespoň první skupině do m-bitových kódových slov,náležejících k první skupině, kde m > n, přičemž toto zařízení obsahuje vstup pro příjem n-bitových informačních slov náležejících alespoň k první skupině, výstup pro poskytování m-bitových kódových slov náležejících k první skupině, a kódovací zařízení pro převedení n-bitových informačních slov do m-bitových kódových slov takovým způsobem, že uvnitř těchto kódových slov je změna hodnoty číslicového součtu těchto kódových slov vzhledem k počáteční hodnotě číslicového součtu uvedených kódových slov omezena na hodnotu odpovídající změně první dvojkové hodnoty nad p-bitů a hodnotě odpovídající změně druhé dvojkové hodnoty nad q-bitů, kde p > 0 a q >0, přičemž tato kódová slova jeví'disparitu d, kde d je celé číslo v hranicích definovaných pomocí q a p.

Stav techniky

Výše popsaných zařízení se užívá pro kódování informačních slov do kódových slov s omezenou hodnotou číslicového součtu, jak je popsáno mimo jiné v britském pat. spisu 1 540 617 a USA pat. spisu č. 4 387 364, a pro dekódování takových kódových slov na informační slova.

Takové kódovací a dekódovací postupy mohou být prováděny za pomoci pamětí obsahujících převáděcí tabulky (čili vyhledávací tabulky), což však vyžaduje značné paměťové kapacity. Je však známo mimo jiné z IEEE Transactions on Information Theory, květen 1972, str. 395 až 399, Schalkwijk, a ze stejného časopisu z prosince 1973, str. 1438 až 1441 uspořádávat kódová slova se specifickou disparitou (-2 u Schalkwijkova postupu) lexikograficky za pomoci Pascalova trojúhelníku, jehož členy byly zvoleny ve shodě s Newtonovým binomem, takže informační slovo může být převedeno přímo na kódové slovo a obráceně pouhým uložením členů uvedeného Pascalova trojúhelníku v paměti. To je možné proto, že přes Pascalův trojúhelník jsou sledována čísla přiřazená všem výstupním kódovým slovům s uvedenou disparitou. Protože sledová čísla tvoří nepřetržitý sled,.je možné jednoznačné převedení kódu tím, že se n-bitová vstupní slova uvedou do vztahu vůči sledovým číslům podle jejich dvojkových vah. Jestliže však nejsou stejným způsobem jako kódová slova typu definovaného v úvodním odstavci, všechna slova s disparitou d přípustná jako výsledek omezení maximálního vychýlení hodnoty číslicového součtu uvnitř kódových slov na hranice p a q, nelze užít této známé kódovací a dekódovací metody. Některá kódová slova ze série n-bitových kódových slov, kterým byla sledová čísla přiřazena přes Pascalův trojúhelník, nejsou také přípustná. Z toho důvodu není možné přiřadit nepřerušenou sérii sledových čísel přípustným kódovým slovům pomocí Pascalova trojúhelníku, takže n-bitová informační slova nemohou být zmapována do m-bitových kódových slov nebo obráceně, ve shodě s jejich sledovými čísly, jak jsou definována jejich dvojkovou vahou přes Pascalův trojúhelník.

Charakteristika vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje kódovací zařízení v úvodu popsaného typu, obsahující ukládací prostředky pro ukládání čísel ^xk r' která mohou být zjištěna . uspořádáním těchto čísel do matice, kde k je sledové číslo pro sloupce probíhající od 1 do p + g + 1 včetně a r je sledové číslo pro řádky probíhající od 1 do m včetně, přičemž matice může být vytvořena zavedením hodnoty 1 do prvního řádku a do (p + d + 2)-tého sloupce, vyplní se první sloupec hodnotami 0 a přidá se pomocný sloupec se sledovým číslem p + q + 2 a vyplní se tento pomocný sloupec hodnotou ve sloupci p + q + 1 v řádku o nejblíže nižším sledovém čísle, a vyplní se ostatní v úvahu připadající polohy součtem hodnot v přilehlých sloupcích v řádku nejblíže nižšího sledového čísla za podmínky, že volné polohy na prvním řádku se podle předpokladu - vyplní hodnotou 0, všechny hodnoty na diagonálách probíháj ících od čísla ^xp+i, m k číslu jsou modifikovatelné o stejnou konstantní hodnotu, prostředky pro generování počáteční hodnoty pomocného čísla A, která odpovídá kódovacímu číslu odpovídajícímu jednoznačně převáděnému informačnímu slovu, dále obsahuje adresovací prostředky pro adresování paměťového ústrojí pro přečteni čísla _r, přičemž počáteční adresa pro kódování každého následujícího informačního slova je adresa sdružená s číslem ^xp+i_{z n}/ dále srovnávací prostředky pro srovnávání pomocného čísla s číslem Xfc _r, které bylo přečteno, dále prostředky pro generování výstupního bitu druhé dvojkové hodnoty, je-li toto číslo x_kr menší než nebo stejné jako pomocné číslo A a pro generování výstupního bitu první dvojkové hodnoty, jestliže toto číslo x_k je větší než pomocné číslo A, dále prostředky pro snížení pomocného čísla A o číslo x^ _r přečtené pokaždé, když číslo x^ _r je menší než nebo stejné jako uvedené pomocné číslo A, dále prostředky pro nastavení adresovacího ústrojí takovým způsobem, že následující číslo x^ _r s řádkovým sledovým číslem sníženým o jednu a sloupcovým sledovým číslem sníženým o jednu se adresuje pokaždé, když přečtené číslo x^ _r je větší než pomocné číslo A, a že následující číslo x^ _r s řádkovým sledovým číslem sníženým o jednu a sloupcovým sledovým číslem zvýšeným o jednu se adresuje pokaždé, když přečtené číslo x^ _r je menší než nebo stejné jako pomocné číslo A a prostředky pro poskytování m-výstupních bitů takto získaných pro každé n-bitové informační slovo převáděné na výstup.

T„kové zařízení umožňuje používat výše popsaného mapování za pomoci modifikovaného Pascalova trojúhelníku, což z vysvětlených důvodů není možné podle známého stavu techniky.

Uvedený způsob nalezení většího počtu skupin kódových slov pomocí téhož modifikovaného Pascalova trojúhleníku může být použit pouze v tom případě, jestliže stejné hranice p a g jsou dány pro hodnotu číslicového součtu pro uvedené skupiny. Není-li možné, lze užít obměny tohoto způsobu, přičemž v tomto případě může být způsob zakódování vyznačen dále tím, že zakódovací čísla odpovídají dvojkovým hodnotám přiřazených informačních slov, přičemž tato zakódovací čísla jsou vesměs větší nebo rovné číslu B, přičemž B je celé číslo větší než nula, všechna čísla _r odpovídající diagonále definované matice, která probíhá od čísla ^xp+l m ^k ^^^{slu x}i, m-p' byla zvětšena o hodnotu B ve srovnání s hodnotami, které se naleznou vyplněním matice definovaným způsobem, a druhá série zakódovacích čísel je přiřazena druhé skupině n-bitových informačních slov za účelem přeměny na druhou skupinu m-bitových kódových slov způsobem podobným k přeměně informačních slov první skupiny, přičemž tato zakódovací čísla odpovídají dvojkovým hodnotám přiřazených informačních slov druhé skupiny a jsou vesměs menší než uvedené číslo B.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popise s odvoláním na připojené výkresy, kde na obr. 1 je zařízení pro kódování a dekódování číslicových dat za tím účelem, aby se hodnota číslicového součtu zakódovaného signálu udržela uvnitř specifických hranic, na obr. 2 až 12 včetně je několik Trellisových diagramů pro vysvětlení volby kódových slov, na obr. 13 je tabulka kódových slov, na obr. 14 až 19 je několik modifikovaných Pascalových trojúhelníků pro vysvětlení způsobu kódování s dekódování, na obr. 20 je příklad kódovacího obvodu používajícího principů popsaných v souvislosti s obr. 14 až 19, na obr. 21 je příklad dekódovacího obvodu užívajícího principů popsaných v souvislosti s obr. 14 až 19, na obr. 22 až 25 je několik Trellisových diagramů pro vysvětlení volby některých kódových slov, která byla vybrána tak, aby již nebylo zapotřebí ukládat jednu skupinu kódových slov v paměti, na obr. 26 až 28 je několik modifikovaných Pascalových trojúhelníků pro vysvětlení kódování a dekódování všech kódových slov za pomoci jednoho modifikovaného Pascalova trojúhelníku, na obr. 29 je příklad kódovacího obvodu založeného na modifikovaném Pascalově trojúhelníku znázorněném na obr. 26, na obr. 30 je příklad dekódovacího obvodu založeného na modifikovaném Pascalově trojúhelníku znázorněném na obr. 26, a na obr. 31 je obměna tabulky znázorněné na obr. 13.

Provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje přístroj používající systém kódování a dekódování číslicových dat takovým způsobem, že hodnota číslicového součtu kódovaného signálu zůstane uvnitř specifických hranic. Přístroj obsahuje vstup 1. pro příjem sériových vstupních dat (pokud data již nejsou dostupná v paralelním tvaru) a sériově-paralelní převodník 2 pro uspořádání dat jako paralelních slov, v daném příkladě 8-bitových paralelních slov. Tato 8-bitová slova se vedou na kódovací obvod 3. například v podobě vyhledávací tabulky, která v daném případě generuje 10-bitové výstupní slovo pro každé vstupní slovo ve shodě s pravidly, pro která tento obvod je konstruován. Tato 10-bitová slova se převedou na sériový sled dat za pomoci paralelně-sériového převodníku 4, a tento datový sled se například zaznamená na magnetickém pásku za pomoci obvyklého analogového záznamového přístroje £ s magnetickým páskem. Je například možné zaznamenat větší počet paralelních stop, například 20, postup je synchronizován hodinovými signály, které jsou odvozeny od vstupního signálu za pomoci obvodu 5 pro generování hodinových signálů.

V zásadě je dekódování možné za pomoci stejného obvodu, se kterým se pracuje v obráceném sledu. Signál z páskového záznamového přístroje 6 se přemění na 10-bitová slova pomocí sériově-paralelního převodníku 7 (pokud data nejsou již dostupná v podobě 10-bitových slov). Za užití pravidel, která jsou doplňková vůči pravidlům použitým pro kódování, se tato 10-bitová slova přemění na 8-bitová slova za pomoci dekódovacího obvodu 8, a tato slova se potom přemění na sériový datový proud na výstup 10 za pomoci paralelně sériového převodníku 9. Tento postup se opět synchronizuje hodinovými signály získanými obvodem 13 pro generování hodinových signálů, přičemž tyto hodinové signály jsou odvozeny ze signálů ze záznamového přístroje 6·, které se objeví na výstupu 12 sériově-paralelního převodníku 2·

Pro omezení hodnoty číslicového součtu je v zásadě možné připustit pouze kódová slova se stejným počtem jedniček a nul, tj. kódová slova, která ve svém úhrnu nemají vliv na hodnotu číslicového součtu. Zejména jestliže hranice jsou dány pro hodnoty číslicového součtu uvnitř kódového slova, jé počet kódových slov, která mohou být utvořena se specifickým počtem bitů, v přítomném případě 10, tak malý, že tento omezený počet kódových slov s uvedeným počtem bitů může být dekódován pouze do vstupních slov s podstatně menším počtem bitů, což vede ke značnému snížení v kanálové kapacitě·. Jestliže tato ztráta kapacity má být minimalizována, jako například v případě převádění z 8-bitů na 10-bitů, mají být připuštěna kódová slova s nestejným počtem nul a jedniček, tj. se změnou hodnoty číslicového součtu nebo s disparitou, která není rovna nule, jak je navrženo v britském pat. spisu č. 1 540 617.

V tomto pat. spisu je navrženo, aby byla připuštěna slova s minimální disparitou nerovnou nule, zejména ± 2 pro kódová slova obsahující sudý počet bitů, a aby se přiřadilo výstupní slovo s disparitou +2 a s disparitou -2 ke každému vstupnímu slovu, a aby se vybralo to slovo, které snižuje hodnotu číslicového součtui tj. součet disparit všech předcházejících slov. U přístroje znázorněného na obr. 1 se toho dosáhne tím, že se určí hodnota číslicového součtu všech předcházejících slov pomocí obousměrného čítače 14, který čítá směrem dolů pro každou logickou nulu, a který čitá směrem nahoru pro každou logickou jedničku. Toto čítání generuje logický signál Sq/S-l závisející na tomto výsledku a udávající, zda uvedená hodnota číslicového součtu má vysokou hodnotu (S-^) nebo nízkou hodnotu (S_Q) ze dvou možných hodnot. V případě nízké hodnoty S_Q se příští vstupní slovo převede na slovo o nulové disparitě nebo disparitě +2 v souladu s pravidly nebo vyhledávacími tabulkami, takže hodnota číslicového součtu zůstane S_Q nebo se stane (Sj^ = S_Q +2) a v případě vysoké hodnoty Sj se toto vstupní slovo převede na slovo o nulové disparitě nebo disparitě -2, takže hodnota číslicového součtu zůstane S-j. popřípadě se stane S_Q.

Při dekódování se určí pomocí obousměrného čítače 15 hodnota číslicového součtu všech předtím přečtených slov a v závislosti na tom se určí, zda se zvolí slovo o disparitě 0 nebo +2 nebo obrácené slovo o disparitě 0 nebo -2 jako příští kódové slovo při zakódování. Ve shodě s tím se řídí dekódovací obvod 8. Takto poskytnout pomocí pravidel nebo vyhledávacích tabulek jak kódovací obvod, tak i dekódovací obvod sadu kódových slov S_Q, která je platná, jestliže hodnota číslicového součtu všech předcházejících slov je S_o a hodnota S^, která je platná, jestliže hodnota číslicového součtu všech předcházejících slov je S-p

Podle shora uvedeného britského pat. spisu se jedna sada s hodnotou Sjl jednoduše odvodí z druhé sady s hodnotou S_o, jestliže se slova o disparitě +2 a slova o disparitě -2 se zvolí jako doplňková ke slovům o disparitě +2.

Výběr kódových slov bude vysvětlen v souvislosti s obr. 2 až 12, které znázorňují diagramy, jež dávají okamžité hodnoty číslicového součtu kódového slova jako funkci počtu bitů. Slova jsou 10-bitová kódová slova, kde nejvyšší řád slova je na místě 1. Hodnota číslicového součtu, která se pohybuje v rozmezí od +3 do -2, byla vynesena svisle. Takto je možných šest hodnot číslicového součtu. Kódová slova jsou udána jak ve dvojkovém znázornění, tak i v desítkovém znázornění.

Obr. 2 znázorňuje změnu hodnoty číslicového součtu u kódového slova s nulovou disparitou, přičemž hodnota číslicového součtu předcházející toto kódové slovo je S·^ Jako příklad bylo zvoleno kódové slovo 171 = 0010101011. Každý jednotkový přírůstek hodnoty • číslicového součtu je 1 a každý nulový úbytek hodnoty číslicového '7 součtu je také jedna. Příslušné kódové slovo začíná hodnotou Sn a končí hodnotou Sj, přičemž zůstává uvnitř specifikovaných hranic hodnoty číslicového součtu +3 a -2. Obr. 3 znázorňuje stejné kódové slovo začínající hodnotou S_Q. Změna potom opět zůstává uvnitř udaných hranic -2 a +3.

Obr. 4 znázorňuje změnu kódového slova 127 = 0001101011 počínaje od hodnoty číslicového součtu S-j_. Toto slovo zůstává uvnitř hranic -2 a +3. Avšak jestliže toto slovo začíná s hodnotou S_o číslicového součtu, jak je znázorněno na obr. 5, toto slovo nezůstane uvnitř udaných hranic. Slovo 127 proto nenáleží ke skupině slov nulové disparity, přičemž tato skupina zůstává uvnitř udaných hranic. Je zřejmé, že pouze ta slova o nulové disparitě, která zůstávají uvnitř specifikovaných hranic hodnoty číslicového součtu bez ohledu na výchozí situaci (S_Q nebo S-^) mají všechna změnu hodnoty číslicového součtu, která počínajíc výchozí hodnotou zůstává mezi -1 a +2.

Obr. 6 znázorňuje změnu hodnoty číslicového součtu slova

322 = 1100110110 o disparitě -2, tj. objevuje se pouze v případě počátečního stavu s hodnotou S_Q. Toto slovo zůstává uvnitř udaných hranic. Kdyby byl požadován počáteční stav na hodnotě

Sf, muselo by být zvoleno inversní kódové slovo podle výše uvedeného britského patentového spisu, totiž slovo 402 = 0011001001, jehož změna hodnoty číslicového součtu, jak je znázorněno na obr. 7, také zůstává uvnitř udaných hranic.

Obr. 8 znázorňuje změnu slova 737 = 0011101101 o disparitě -1, přičemž tato změna zůstává uvnitř udaných hranic. Jestliže se však toto slovo invertuje do původního stavu o hodnotě Sf, vede vání, to je obrácení 291 = 0100100011,, jehož změna zůstává je znázorněno na obr.

to ke slovu 786 =1100010010, které, jak je znázorněno na obr. 9, nezůstává uvnitř udaných hranic. To znamená, že nikoliv všechna slova o disparitě -2, která zůstávají uvnitř udaných hranic, mohou být použita, použije-li se inverzní techniky, protože některá z těchto slov již nejsou po inverzi přípustná. Řešením pro to je nejen invertování slova, ale také jeho revertosledu přenosu. Slovo se potom stane uvnitř udaných hranic, jak

10. .Srovnání obr. 8a 10 ukazuje, že je ve skutečnosti zrcadlová inverze diagramu v polovině slova. Z toho následuje, že každé -2, které zůstává uvnitř udaných hranic od

Sf, zůstává také uvnitř udaných hranic po inverze + reverze kolem svislé osy slovo o disparitě počáteční hodnoty invertování a dává disparitu +2, a po revertování z počátečního stavu o hodnotě Sf. Takto lze užít všech slov o disparitě -2, což umožňuje optimalizaci kódování, pokud jde o ztrátu kanálové kapacity nebo o omezení okamžité změny hodnoty číslicového součtu (až do hodnot v daném příkladě).

Předcházející úvahy vedou ke dvěma skupinám kódových slov: -skupina Τθ: všechna kódová slova o disparitě 0, která zůstávají uvnitř specifikovaných hranic bez ohledu na počáteční stav,

- skupina Tf? všechna kódová slova o disparitě ±2, která závisejí na počátečním stavu a která mohou být od sebe navzájem odvozena inverzí a revertováním, přičemž slova odpovídající počátečnímu stavu o hodnotě S_Q mají disparitu +2 a slova odpovídající počátečnímu stavu o hodnotě Sf, mají disparitu -2.

Je třeba poznamenat, že v principu je možné invertovat i revertovat pouze ta slova s disparitou +2, která dosáhnou hodnoty -2, když přecházejí od stavu hodnoty S_Q ke stavu hodnoty Sf, a která v důsledku toho dosáhnou uvedené hodnoty -2 po revertování a inverzi při přechodu ze stavu o hodnotě Sf do stavu o hodnotě S_Q.. Takto se obdrží tři skupiny? uvedená skupina Τθ, skupina Tf, která je omezena na ta slova o disparitě ±2, která dosahují úrovně -2 a která tak mohou být identifikována, a skupina Tf, která je omezena na ta slova o disparitě ±2, která nedosahují úrovně -2 (například slovo 822 na obr. 6).

• Vyskytují-li se pouze slova skupin Τθ a Τ_χ (a popřípadě také skupiny Τ'f), dekódování je možné bez ohledu na to, co se stalo předtím. Samotná disparita slova je však indikativní pro dekódovní pravidlo: disparita +2 znamená dekódování z počátečního stavu hodnoty S_lz a disparita 0 znamená dekódování bez ohledu na počáteční stav. Obousměrný čítač 15 pouze slouží k určení disparity

- přijatého slova. Nevede k šíření omylu, když se zjistí chybný počáteční stav. Avšak počáteční stav každého slova je určen nezávisle na jeho původu. Je potom možné do dekódovacího obvodu, začlenit jednu tabulku, například tabulku odpovídající počátečnímu stavu Sq, přičemž slova se převádějí po inverzi a revertování, když disparita je -2, a přímo, když disparita je +2 nebo 0.

Může se stát, jako v případě výše popsaného převádění 8 na 10, že počet kódových slov, který může být zjištěn podle shora uvedených pravidel, je nepřiměřený pro udané hranice. V případě převedení 8 na 10 je možných 256 odlišných (8-bitových) vstupních slov, pro každé z nichž musí být vybráno 10-bitové výstupní slovo. Skupina Τθ obsahuje 89 kódových slov a skupina Tj. obsahuje

155 kódových slov, takže je zde rozdíl o 12 kódových slov. Tato slova mohou potom být vybrána z těch slov o disparitě 0, která jsou možná z jednoho ze dvou počátečních stavů hodnoty S_o a S_x, avšak nikoliv z druhého stavu. Je potom možné vybírat ze skupiny slov, která začínají třemi logickými nulami z počátečního stavu hodnoty S^, a která jsou utvořena revertováním (bez inverze) ze skupiny slov, která končí třemi nulami z počátečního stavu o hodnotě S_o. Obr. 11 znázorňuje příklad takového slova končícího tře1 mi nulami (počáteční stav o hodnotě S_o) a obr. 12 znázorňuje příklad slova po revertování (počáteční stav o hodnotě S-jJ. Při dekódování se počáteční stav může určit prostě ze skutečnosti, že slovo začíná (počáteční stav o hodnotě S^) nebo končí (počáteční stav o hodnotě S_Q) třemi nulami, zatímco disparita je 0. Obr. 13 je tabulka udávající 256 8-bitových vstupních slov i a přiřazená 10-bitová výstupní slova jak ve stavu o hodnotě S_Q, tak i ve stavu o hodnotě S-j_ v desítkovém znázornění. První skupina Τθ je tvořena vstupními slovy 0 < i < 88, druhá skupina Τ_χ vstupními slovy 89 < i < 243, a třetí skupina T₂ slovy 244 < i < 255.

Převedení 8-bitových vstupních slov na 10-bitová výstupní slova může být provedeno uspořádání tabulky podle obr. 13, je-li zapotřebí omezení na jeden ze dvou stavů o hodnotě S_Q nebo v paměti, avšak to může činit problémy, pokud jde o požadovanou paměřovou kapacitu. Je však známo mimo jiné z IEEE Transactions on Information Theory, květen 1972, str. 395 až 399, Schalkwijk /A a ze stejného časopisu z prosince 1973, str. 1438 až 1441, uspořádat kódová slova o specifické disparitě (-2 v metodě Schalkwijkově) lexikograficky pomocí Pascalova trojúhelníku, jehož členy jsou zvoleny ve shodě s Newtonovým binomein tak, že vstupní kódová slova mohou být převedena přímo na výstupní kódová slova a obráceně uložením pouze členu uvedeného Pascalova trojúhelníku v paměti. Pomocí tohoto Pascalova trojúhelníku se přiřadí sledové v čidlo všem výstupním kódovým slovům s uvedenou disparitou. Řada sledových čísel je nepřerušená, takže se dostane jednoznačná přeměna kódového slova tím, že se 8-bitová vstupní slova uvedou do vztahu se sledovými čísly ve shodě s jejich dvojkovými vahami. Avšak jestliže jako v přítomném případě nejsou přípustná všechna slova s touto disparitou v důsledku omezení maximálního vychýlení . hodnoty číslicového součtu uvnitř kódového slova ve shodě ‘ s diagramy znázorněnými na obr. 1 až 10, není tato kódovací a dekódovací metoda možná. Je skutečnost, že některá ze slov série 10-bitových výstupních kódových slov, ke kterým byla přiřazena sledová čísla pomocí Pascalova trojúhelníku, nejsou přípustná. Proto přípustná 10-bitová kódová slova nemohou být opatřena nepřerušenou řadou sledových čísel za pomoci Pascalova trojúhelníku, takže 8-bitová vstupní slova nemohou být mapována na 10-bitová výstupní kódová slova ve shodě s jejich sledovými čísly, což závisí na jejich dvojkových vahách, za pomoci Pascalova trojúhelníku nebo obráceně. Avšak použije-li se modifikovaného Pascalova trojúhelníku podle pravidel popsaných v souvislosti s obr. 14, zjistí se, že to je opět možné.

λ Obr. 14 znázorňuje příklad takového modifikovaného Pascalova trojúhelníku získaného v souhlasu s následujícími obecnými pra* vidly:

1. Zvolí se tolik sloupců k, kolik je možných úrovní hodnoty číslicového součtu uvnitř přípustné skupiny kódových slov. U přítomného příkladu k = 4 v souhlasu s počtem úrovní uvnitř skupiny Τθ (čtyři úrovně jsou možné od hodnoty S^, tak i od hodnoty S_Q). Přidá se jeden pomocný sloupec (5. sloupec).

2. Zvolí se tolik řádů r, kolik je bitů ve výstupním slovu. U přítomného příkladu r — 1.0 v důsledku přeměny bitů 8 na 10.

’+' 3. Zvolí se jeden sloupec k jako výchozí sloupec v souhlasu s počáteční úrovní hodnoty S_Q nebo S2 v diagramech podle obr. 1 až 10. V přítomném příkladu je to sloupec k = 3, takže změna hodnoty číslicového součtu mezi +1 a -2 je možná uvnitř slova ve shodě se skupinou Τθ. Potom se najde koncový sloupec pohybováním několika podle disparity skupiny (v daném případě O).

4. Zavede se 1 v prvním řádku ve sloupci do prava koncového sloupce.

5. Vyplní se matice shora dolů tím, že se na každé poloze přidá součet dvou čísel umístěných diagonálně nad uvedenou polohou, s podmínkou, že se pokaždé zavede nula do prvního sloupce a číslo diagonálně nad ní ve čtvrtém sloupci se zavede do pomocného sloupce. Tímto způsobem se obdrží matice znázorněná na obr. 14. Čísla v pátém sloupci jsou uvedena v závorkách, protože nemají žádnou funkci, jakmile jednou matice byla utvořena. Nad 3 sloupcem (koncovým sloupcem) je umístěna hvězdička, protože popisované kódovací a dekódovací postupy pokaždé končí v tomto bodě. Čísla vně diagonál, která počínají od hvězdičky, a diagonál, které počínají od výchozího čísla 55 v 10. řádku a 3 sloupci také nema; jí žádnou úlohu a byla proto uvedena v závorkách. Ostatní čísla, která hrají úlohu, mohou být například uložena v paměti.

Postup kódování probíhá následovně: sledové číslo vstupního slova se srovná s výchozím číslem (55). Jestliže toto sledové číslo je vyšší než nebo stejné, výchozí číslo se ůd něho odečte a vektor 1 se sleduje k číslu umístěnému diagonálně nad ním do prava, zatímco se dodá logická jednička. Jestliže sledové číslo je menší, postup pokračuje přímo k nejbližšímu sledovému číslu nahoře vlevo, zatímco se dodá logická nula. Tento děj se opakuje pro každé následující číslo, až se případně dosáhne hvězdičky.

Při dekódování je postup obrácený. Začátek se provede na výchozím číslu (55). Po příjmu logické jedničky se sleduje diagonála nahoru do prava a číslo se uloží v paměti; po příjmu logické nuly se sleduje diagonála do prava vlevo bez uložení tohoto čísla v paměti. Při každé poloze se provádí stejný děj, až se dosáhne hvězdičky, přičemž číslo získané nastřádáním tvoří sledové číslo slova získaného dekódováním. V praxi se dvojková váha tohoto čísla zvolí jako sledové číslo, což se provede přímo připočtením čísel modifikovaného Pascalova trojúhelníku jako dvojkových čísel.

Obr. 15 znázorňuje první příklad pro ilustrování provádění kódovacího a dekódovacího postupu. Zvolené vstupní slovo je '8-bitové slovo 00000000 s desítkovým sledovým číslem 0. Číslo 55 nemůže být odečteno od tohoto sledového čísla, takže je potřebné postoupit nahoru vlevo k číslu 21, přičemž se dodá logická 0. Číslo 21 nemůže být odečteno, takže opět je nutné postoupit nahoru vlevo a dodat logickou 0, takže se dosáhne čísla 0. Od tohoto čísla 0 může být provedeno odečtení (zbytek 0), takže příští krok je do prava nahoru a dodá se logická jednička; číslo 8 v této poloze nemůže být odečteno od uvedeného zbytku nula, takže se opět provede krok nahoru vlevo a dodá se logická nula, atd., ; přičemž dráha vyznačená šipkami se sleduje až ke hvězdičce. Celé 10-bitové výstupní slovo je potom 0010101011, což odpovídá děsitkóvé hodnotě 171 (1. slovo v tabulce 13).

Při dekódování se opět zahájí na čísle 55. Obdrží se logická nula a provede se krok nahoru vlevo. Následující logická nula opět vyžaduje krok nahoru vlevo. Příští logická jednička vyžaduje kroku napravo vzhůru a nastřádání čísla umístěného na počátku tohoto kroku, v přítomném případě je to nula. 10-bitové slovo 0010101011 potom vede k 8-bitovému výstupnímu slovu se sledovým číslem nula = 00000000 podle vyznačené dráhy.

Obr. 16 ilustruje použití modifikovaného Pascalova trojúhelníku pro . kódování slova 00011101 se sledovým číslem (= dvojková váha) 29, takže se provede krok nahoru do leva k číslu 21 a dodá se nula. Číslo 21 je menší, takže se provede krok nahoru do prava a dodá se logická jednička, a odečte se číslo 21, což dá 29 - 21 = 8. Příští číslo (21) je vyšší, takže se dodá logická nula a provede se krok vzhůru do leva. Číslo tak lukíezené (8) může být odečteno, takže zůstane nula. Potom se provede krok nahoru do prava a dodá se logická jednička. Postup pokračuje tímto způsobem, až se dosáhne hvězdičky. Úplné výstupní slovo je potom 0101001011 (331 v tabulce podle obr. 13).

10-bitové slovo 0101001011 se dekóduje následujícím způsobem: první bit je nula, takže se provede krok nahoru vlevo; druhý bit je 1, takže se provede krok z této polohy s číslem 21 nahoru doprava a toto číslo 21 se nastřádá. Následující bit je opět nula, takže se provede krok nahoru vlevo k číslu 8, od kterého pod povelem čtvrtého bitu (který je logická jednička) se provede krok nahoru vpravo a uvedené číslo 8 se nastřádá. Nakonec se dosáhne hvězdičky s číslem 29 - 00011101 ve střadači.

Obr. 17 ukazuje, jak 8-bitové slovo 00010100 = 20 se kóduje do 10-bitového slova 0011101010 = 234. Kódování probíhá následovně: výchozí slovo je větší než vstupní slovo 00010100 = 20. Provede se krok nahoru vlevo a dodá se logická nula. Potom dosažené číslo 21 je také vyšší než 20. Opět se dodá logická nula a provede se krok nahoru vlevo, kde se nalezne nula. Toto číslo nula může být odečteno od čísla 20 a se zbytkem 20 - 0 = 20, se provede krok nahoru vpravo a dodá se logická jednička. Z této polohy se s logickou jedničkou a se zbytkem 20 - 8 = 12 provede krok nahoru do prava a další krok se zbytkem 12 - 8 = 4. Číslo nyní dosažené je 5, což je vyšší než 4, takže se provede krok nahoru vlevo a dodá se logická nula, což poskytne číslo 3, které může být odečteno od 4, potom se se zbytkem 4 - 3 = 1 provede krok nahoru vpravo k číslu 2 a dodá se logická jednička. Toto číslo 2 nemůže být odečteno od zbytku jedna, takže se dodá logická nula a provede se krok nahoru vlevo k číslu 1, které může být odečteno od1, takže opět se dodá logická jednička a se zbytkem 1 - 1 = 0 se provede krok nahoru vpravo, kde vyšší číslo 1 zahájí poslední krok a dodá se logická nula. Tak se vytvoří výstupní slovo 0011101010 =234 (ve shodě s tabulkou podle obr. 13) ze vstupního slova 00010100 = 20. Při dekódování se sleduje stejná dráha za střádání čísel 0,0, 8, 8, 3a 1, což dá 20 = 00010100.

Předchozí údaje ukazují, že tento postup nemůže nikdy vést ke slovům s okamžitou změnou hodnoty číslicového součtu za uvede- né hranice. Ovšem, když se dosáhne prvního sloupce, je to vždy . následováno krokem do prava vzhůru, jelikož nula může být pokaždé odečtena od okamžitého zbytku. Čtvrtý sloupec pokaždé vede ke kroku vlevo vzhůru, což je snadné nahlédnout, když se předpokládá, že okamžitý zbytek by vyžadoval krok do prava vzhůru. Zbytek by potom byl větší než nebo stejný jako předcházející číslo, takže by se nedosáhlo čtvrtého sloupce. Předpokládejme například, že ve čtvrtém sloupci, třetím řádku se dosáhne čísla 2. krok do prava vzhůru by vyžadoval zbytek 3 nebo vyšší. Avšak toho nelze dosáhnout krokem ze čtvrtého řádku, třetí sloupec (číslo 3) vpravo vzhůru.

Podobný předpoklad pro řádek 5, sloupec 4, by vyžadoval zbytku vyššího než 5 nebo rovného 5. To by však znamenalo, že 6. řádku v 2 sloupci by zbytek musel být vyšší než 8 + 8 + 5 = 21, což by v této poloze znamenalo krok vpravo vzhůru místo vlevo vzhůru.

Skutečnost, že tímto způsobem může' být zakódována nepřerušená řada čísel, v přítomném případě v rozmezí od nuly do 88, se snadno ověří vyzkoušením všech možností.

Obr. 18 znázorňuje, jak se obdrží modifikovaný Pascalův trojúhelník pro dekódování skupiny T-j_. Zde je zvolen počáteční stav o hodnotě S·^. Skupina mající počáteční stav o hodnotě S_o se potom obdrží revertováním a invertováním. Změna hodnoty číslicového součtu uvnitř slova je potom +1 a -4, takže je zapotřebí šesti sloupců za použiti 5. sloupce jako výchozího sloupce. Kdyby byla zvolena obrácená situace, tj. počáteční stav o hodnotě S_Q, změna by byla mezi +3 a -2, takže opět by bylo zapotřebí šesti sloupců se třetím sloupcem jako výchozím sloupcem. Disparita z je -2, takže se třetí sloupec stane koncovým sloupcem (viz hvězdičku) (v doplňkovém případě by byl jako koncový sloupec nalezen 5. sloupec). Tak se ve čtvrtém sloupci, v první řadě zavede číslo jedna a nula na všech ostatních důležitých polohách v tomto řádku. Dále se matice vyplní podle pravidel, přičemž nedůležitá čísla se zavedou do závorek (a vypustí se v obr. 19).

Obr. 19 ukazuje, jak se kóduje číslo 01000110 = 70 a jak se kóduje výsledek. Kódování začíná v 5. sloupci s číslem 108. Toto číslo nemůže být odečteno od 70, takže se provede krok vlevo vzhůru a dodá se logická nula, potom se dosáhne čísla 61. Toto číslo může být odečteno od 70, takže se zbytkem 70 - 61 = 9 se provede krok vpravo vzhůru a dodá se logická jednička, což poskytne číslo 33, které nemůže být odečteno od uvedeného zbytku 9, v důsledku čehož se dodá logická nula a provede se krok vlevo “ vzhůru k číslu 19 a potom k 9 v šestém řádku. Toto číslo může být odečteno, takže se zbytkem 9 - 9 = 0 se provede krok vpravo vzhůru k číslu 6 a dodá se logická jednička. Toto číslo nemůže být odečteno od zbytku nula, takže se dodá logická jednička. Toto číslo nemůže být odečteno od zbytku nula, takže se dodá logická jednička a provede se krok vlevo vzhůru, což se opakuje dvakrát (pokaždé se dodá logická 0), až se ve druhém řádku dosáhne nuly, /která může být odečtena od nuly a poskytuje zbytek nula, se kterým se provede krok ke hvězdičce, zatímco se dodává logická jednička. Tímto způsobem se nalezne číslo 0100100011 = 291. Dekódování se opět provádí ve shodě s pravidly podél dráhy vyznačené šipkami.

Nastřádání čísel, z nichž se provádí kroky vpravo vzhůru (po příjmu logické jedničky) potom poskytne číslo 61 + 9 + 0 = 70. Tato dvojice čísel 70 a 291 nemůže být nalezena v tabulce podle obr. 13, protože sledová čísla nula až 88 náležejí ke skupině Τθ a jsou kódovány a dekódovány ve shodě s modifikovaným Pascalovým trojúhelníkem podle obr. 14. Sledová čísla skupiny T₄ se obdrží připočtením 89 ke dvojkové váze, takže dvojkové číslo 70 odpovídá sledovému číslu 70 + 89 = 159 v tabulce. Jinou možností je zvýšit všechna čísla na diagonále, která probíhá od čísla 108 nahoru vlevo kolem 89 v paměti, ve které je uložen Pascalův trojúhelník podle obr. 8, takže se samočinně při dekódování provede jedno přídavné nastřádání čísla 89, totiž když se provádí první krok nahoru vpravo (nikoliv později než pátý bit), zatímco se při zakódování číslo 89 přídavně odečte jedenkrát.

V zásadě je možné zvýšit všechna čísla v trojúhelníku o specifickou hodnotu, protože všechna čísla obsahují stejný počet jedniček. Lexikografická hodnota násobená počtem jedniček se potom zvýší o tuto hodnotu. Toto zvýšení může být provedeno diagonálně, protože pro každou diagonálu se provede jeden krok do prava. Počet diagonál, které probíhají vlevo vzhůru, včetně diagonály, která končí na hvězdičce, odpovídá počtu jedniček. Toto zvýšení nemusí být provedeno u čísel v posledním sloupci, protože z tohoto sloupce se neprovádí žádný krok nahoru vpravo. Této alternativy může být použito pouze pro dekódování kódových slov. Při kódování je pouze dovoleno zvětšit onu diagonálu, která vychází od výchozího bodu.

V tomto směru je třeba poznamenat, že v uvedeném Schalwijkově řešení používajícím nemodifikovaný Pascalův trojúhelník, je vždy použito rozdílu mezi dvěma diagonálně umístěnými čísly Pascalova trojúhelníku, místo čísla, ze kterého se provádí krok, přičemž operace se ukončí na číslo jedna na vrcholu trojúhelníku místo na hvězdičce. To odpovídá posunutí všech členů matice přes jeden řádek a jeden sloupec. Tento rozdíl je ovšem umístěn nahoře vlevo od příslušného čísla.

Obr. 20 znázorňuje příklad kódovacího obvodu, který užívá principů popsaných v souvislosti s předcházejícími vyobrazeními.

• Sériový 8-bitový signál na vstupu 1 se přemění na 8-bitový paralelní signál za pomoci sériově-paralelního převodníku 2· Dále se generuje slovně synchronní hodinový signál c pomocí generátoru 16 hodinového signálu a 8-bitový synchronní hodinový signál a se generuje pomocí generátoru 17 hodinového signálu. Dále se hodinový signál b, který je synchronizovaný s bitovou frekvencí vytvářeného výstupního signálu, tj. s frekvencí, která je 10/8-násobkem frekvence hodinových signálů a, vytvoří pomocí generátoru 18 hodinových signálů a tyto hodinové signály se vedou k různým částem kódovacího obvodu pro synchronní účely.

8-bitový výstup sériově-paralelního převodníku 2 je spojen se skupinovým dekódovacím obvodem 19, který generuje signál skupiny Τθ, T-j_ nebo T2, například za pomoci logických hradel, když dvojková váha i 8-bitového slova vyhovuje vztahům i<89, popřípadě 89<i<243, popřípadě i >243; toto jsou tři před tím definované skupiny vstupních slov, jež jsou každá zakódována odděleným způsobem. Uspořádání dále obsahuje paměť 20, která je spouštěna signálem skupiny Τθ a která obsahuje modifikovaný Pascalův trojúhelník znázorněný na obr. 14, přičemž tato paměť je upravena paralelně s pamětí 21, která může být spuštěna signálem skupiny T·^ a která obsahuje modifikovaný Pascalův trojúhelník znázorněný na obr. 18. Výstupy obou pamětí jsou spojeny s odečítacím obvodem 22, který odčítá číslo dodané pamětí 20 nebo 21 od čísla dodaného střadačem 23. Vystup odčítacího obvodu je také spojen se střadačěm 23.· Vstupní slovo přijaté od sériově-paralelního převodníku 2 se naplní do střadače 23 pod povelem hodinového signálu c. Paměti 20 a 21 jsou řádkově adresovány bitovým hodinovým signálem a, vyvolávajícím posunutí o jeden řádek po každém bitu takovým způsobem, že modifikovaný Pascalův trojúhelník se projde od zdola vzhůru. Pokud jde o adresování sloupců, vybere se třetí sloupec paměti 20 nebo pátý sloupec paměti 21 jako výchozí sloupec pod řízením hodinového signálu c.

V odčítacím obvodu 22 se přečtené číslo odečte od čísla dodaného střadačem 23a zbytek se uloží v tomto střadači, je-li vyšší než nula nebo roven nule, čehož může být dosaženo tím, že se zabrání opětnému naplnění tohoto střadače signálem přebývajícím na výstupu 241 odčítacího obvodu. Přebývající signál, který je invertován invertorem 25, určuje sloupcové adresy pamětí přes obousměrný čítač, který snižuje číslo sloupce o 1, když tento přebývající signál se objeví (nebo číslo v paměti nemůže být odečteno) a který zvýší číslo sloupce o jedno, jestliže tento signál se nevyskytne (nebo číslo v paměti může být odečteno od čísla ve střadači). Invertovaný přebývající signál potom také tvoří žádaný výstupní signál. Toto číslo je ovšem logická jednička, když může být odečteno od čísla ve střadači, a je to logická nula, když toto číslo nemůže být odečteno. Když se zpracovává skupina Τχ, může být odečteno počáteční sledové číslo, jestliže se vstupní signál naplní do střadače 23 pod povelem signálu T-ý nebo to může být připuštěno v číslech obsažených v paměti 21.

Pomocí sériově-paralelního převodníku 26 se invertovaný přebývající signál převádí na 10-bitový paralelní signál (za použití hodinového signálu b).

Přístroj dále obsahuje pamětový obvod 27, který přijímá 8-bitové paralelní vstupní slovo od sériově-paralelního převodníku 2, který je vybuzován signálem T₂ a který obsahuje kódová slova třetí skupiny T₂, takže pod povelem signálu T₂ jsou

10-bitová kódová slova třetí skupiny generována jako funkce relevantních 8-bitových vstupních slov. Tato 10-bitová slova, která jsou dostupná v paralelním tvaru, se vedou na výstup sériově-paralelního převodníku 26 přes dvourozměrné součtové hradlo, takže na tomto výstupu se všechna 10-bitová kódová slova objevují

'./.-,; v rytmu 8-bitovýchvstupních slov, avšak všechna zakódovaná ve ;'A shodě s počátečním stavem hodnoty S^. Přes spínatelný invertující hradlový obvod 28 a spínatelný revertující hradlový obvod 29 se tato 10-bitová slova vedou na paralelně-sériový převodník 4, ' který dodává kódovaný proud bitů na výstupu 11. Pomocí obousměrného čítače 31. který je slovně synchronizován pomocí hodinového signálu c, se integruje hodnota číslicového součtu pro všechna předcházející slova. Jestliže hodnota číslicového součtu pro všechna předcházející slova je nula, je počáteční stav hodnoty S_o platný, zatímco kódování je provedeno v počátečním stavu hodnoty S^. V tomto případě příští slovo, je-li to slovo ze .skupiny Τχ, musí být invertováno a revertováno, a je-li to- slovo ze skupiny T₂, musí být pouze revertováno. Za tím účelem je výstupní signál obousměrného čítače 31 logicky kombinován se A signály skupiny Τχ a T₂ . přes hradla 32, 33 a 34, za účelem obdržení signálů, které vybuzují invertující obvod 28 nebo/a ? revertující obvod 29 v uvedených případech.

Ve' smyslu definice předmětu vynálezu tvoří sériově-paralel— /-Ajýýnx převodník 2 prostředky 202 pro generování počáteční hodnoty pomocného čísla A, které odpovídá kódovacímu číslu odpovídajícímu jednoznačně převáděnému informačnímu slovu. Paměti 20 a 21 tvoří ukládací prostředky 220. 221 pro ukládání čísel X^ _r. Srovnávací prostředky 222 ve smyslu definice jsou tvořeny odečítacím obvodem

22. Prostředky 225 pro generování výstupního bitu jsou tvořeny odečítacím obvodem 22 a invertorem 25. Prostředky 223 pro snížení pomocného čísla A o X_k^_r jsou tvořeny odečítacím obvodem 22 a střadačem 23. Obousměrný čítač 24 vytváří prostředky 224 pro nastavení adresovacího ústrojí způsobem definovaným v předmětu vynálezu. Sériově-paralelní převodník 26 konečně tvoří prostředky 226 pro. poskytování m-výstupních bitů ve smyslu definice předmětu vynálezu.

Obr. 21 znázorňuje dekódovací obvod pro dekódování 10-bitoyých slov, která byla kódována pomocí zakódovacího obvodu znázorněného na obr. 20. Přes vstup 12 se 10-bitová slova vedou na sériově-paralelní převodník 2 jako sériový bitový proud za účelem převedení na 10-bitový paralelní proud. Pomocí obvodů 35, 36 a 37 se generují odpovídající hodinové signály c, b a a, synchronizování odpovídajícím způsobem se slovní frekvencí, s bitovou frekvencí 10-bitových* slov, s bitovou frekvencí 8-bitových slov.

Je zapotřebí určit bylo-li každé slovo přicházející bitové série kódováno ve stavu o hodnotě S_Q nebo S_x a ke které ze skupin Τθ, T_x nebo T₂ náleží. Za tím účelem se 10-bitová slova vedou na obousměrný čítač 41, který je synchronizován slovním hodinovým signálem c a na konci každého slova udává disparitu (změnu hodnoty číslicového součtu uvnitř tohoto slova). Ta může být -2, +2 nebo 0. Tři nejnižší řády slova výstupního signálu sériově-paralelního převodníku 7 se monitorují součinovým hradlem 42 a tři nejvyšši řády slova se monitorují součinovým hradlem 43, přičemž obě hradla mají invertujici vstupy, které dodávají signál, když odpovídající bity jsou nula, tj. ve stavu hodnoty S_Q, popřípadě hodnoty S_lz popřípadě ve vztahu na slovo skupiny T₂.

Jestliže čítač 41 zjistil nulovou disparitu a bud hradlo 42, nebo hradlo 41 dodává výstupní signál, slovo náleží ke skupině T₂. Za tím účelem jsou výstupní signály hradel 42 a 43 kombinovány se součtovým hradlem 44 a výstupní signál tohoto součtového hradla se kombinuje s výstupním čítačem 41 s nulovou disparitou v součinovém hradlu 45 pro vytvoření signálu, který identifikuje slovo skupiny T₂. Součtové hradlo 46 kombinuje výstupní signál o disparitě +2 z čítače 41 a výstupní signál o disparitě —2 pro vytvoření signálu, který identifikuje slovo skupiny T_x, přičemž pro slova mají disparitu ±2. Signál o disparitě 0 z čítače 41 je indikativní pro skupinu Τθ, když hradla 42 a 43 nedodávají výstupní signál, což se zjišťuje pomocí hradla 42, které v důsledku toho dodává signál identifikující slovo skupiny Τθ.

Stejným způsobem jako kódovací obvod znázorněný na obr. 20 vychází dekódovací obvod znázorněný na obr. 21 ze stavu hodnoty

S]_ a slova ve stavu S^^ jsou převáděna inverzí nebo/a revertováním. Slova skupiny Τ_χ ve stavu hodnoty S_Q mohou být identifiková15 na tím , že mají dísparitu -2, takže v případě disparity -2 je zapotřebí negování a revertování. Slova skupiny T₂ ve stavu hodnoty S_o mohou být identifikována ze skutečnosti, že tři nejnižší řády slova jsou nulové, t j. ze skutečnosti, že hradlo 42 dodává výstupní signál.

Aby se převedla slova stavu hodnoty S_Q na slova stavu hodnoty se výstupní signál sériove-paralelního převodníku 7 vede na spínací revertovací obvod 39 přes spínací invertorový obvod 38. Invertorový obvod 38 se spíná signálem o disparitě -2 z čítače 42 a revertovací obvod 39 signálem vytvořeným kombinací tohoto signálu o disparitě -2 a výstupního signálu hradla 42 za pomoci součtového hradla 48, přičemž synchronizace se provádí pomocí slovního hodinového signálu c.

Za účelem dekódování slov takto obdržených obsahuje obvod znázorněný na obr. 21 paměť 49, ve které je uložen modifikovaný Pascalův trojúhelník znázorněný na obr. 14 a která je spouštěna pomocí signálu skupiny Τθ a uspořádána paralelně s parněťovým obvodem 50,, který uchovává modifikovaný Pascalův trojúhelník znázorněný na obr. 8 a je spouštěn signálem skupiny Τ_χ.

Paměťové obvody 49 a 50 jsou řádkově adresovány bitovým hodinovým signálem b takovým způsobem, že na začátku slova se vyjde na řadě odpovídajícím desátém řádku Pascalova trojúhelníku, přičemž tímto řádkem se projde zdola náhor. Tyto paměťové obvody jsou sloupcově adresovány obousměrným čítačem 510, který přijímá < 10-bitová slova přes paralelně-sériový převodník 40 a v důsledku toho generuje okamžitou hodnotu číslicového součtu uvnitř slova takovým způsobem, že se vyjde od specifického výchozího sloupce, tj. třetího sloupce pro paměť 49 a pátého sloupce pro paměť 50, aby se pokračovalo ke sloupci vyššího sledového čísla po každé logické jedničce. Současně se pod povelem bitového hodinového signálu vyjde k vyššímu řádku tak, že se provede krok vpravo vzhůru v modifikovaném Pascalově trojúhelníku stejným způsobem, jak je popsáno v souvislosti s obr. 14 až 19. Podobně je výsledkem logická nula v kroku do leva nahoru.

Podle dekódovacího postupu musí být čísla v modifikovaném Pascalově trojúhelníku nastřádána, když se ve slově vyskytne logická jednička. Za tím účelem obsahuje obvod střadač 51 a sčítací obvod 52, který je řízen slovem na výstupu paralelně-sériového převodníku 52 a pokaždé, když se v tomto slově vyskytne logická jednička, přičte obsah právě adresovaného paměťového místa k obsahu střadače, synchronizovaného takovým způsobem, že se číslo vyčte z paměti dříve, než se změní adresa pod povelem téže logické jedničky. Tímto způsobem se výstupní slovo generuje jako 8-bitové kódové slovo ve střadači 51, který přenese svůj obsah do paralelně-sériového převodníku 9 na konci tohoto slova a potom se vymaže. Posouvání slov skupiny T^ přes 89 může být provedeno například vymazáním střadače 51 na 89 na konci každého slova nebo přizpůsobením obsahu paměti 50.

Aby se dekódovala slova skupiny T₂, se slova na výstupu reversačního obvodu 39 vedou paralelně na pamět 53, která se spustí signálem skupiny T-j_ a která jako jeho funkci generuje

8-bitová slova přečtením tabulky, a tato slova se společně s výstupními slovy akumulátoru 51 vedou na paralelně-sériový převodník 9 přes dvourozměrnou součtovou pamět, potom se vedou k výstupu 10, přičemž uvedený převodník je řízen hodinovými signály ' a a c.

Synchronizace musí být provedena pomocí hodinových signálů a, bača je-li zapotřebí, pomocí zpožďovacích obvodů a přídržných obvodů. Například 10-bitové slovo je vystaveno zpoždění jednoho celého slova v průběhu jeho zpracovávání přes sériově-paralelní převodník, invertující obvod, teversační obvod 30 a paralelně-sériový převodník 40, takže generované signály skupiny T_lzΤθ a T₂ musí být přeneseny hradly 54., 55 a 56 se zpožděním o délku jednoho slova.

V obvodech znázorněných na obr. 20 a 21 je zapotřebí paměťového obvodu pro každou ze tří skupin Τθ, T-j_ a T₂, což může být nežádoucí vzhledem k požadované paměťové kapacitě.

Aby se zabránilo použití kódové tabulky pro první skupinu T₂, je potom zapotřebí nalézt metodu rozšíření počtu možných kódových slov o nulové disparitě uvnitř skupiny Τθ. Ve shodě s tabulkou podle obr. 13 se použije 89 kódových slov nulové disparity ve skupině Τθ. Počet možností vytvoření kódového slova o nulové disparitě uvnitř specifikovaných hranic je 131 ve stavu hodnoty a 197 ve stavu S_Q. Aby se umožnilo použití modifikovaného Pascalova trojúhelníku, je potom užitečné vyjít ze situace s nejmenším počtem možností, t j. ze stavu hodnoty S-j_, a když počáteční stav je hodnoty S_o, převádět tato slova do stavu hodnoty Sj. Potom lze použít všech možností ve stavu S-^, takže lze použít modifikovaného Pascalova trojúhelníku, což vyžaduje nepřerušenou řadu sledových čísel.

Uvažujeme-li skupinu Τθ, je patrno, že jsou použita pouze ona kódová slova, jejichž okamžitá hodnota číslicového součtu leží mezi +1 a -2 od počátku slova. To znamená, že ve stavu hodnoty S-j_ se nepoužije slov, která mají okamžitou hodnotu číslicového součtu -3 nebo -4.

Slova s okamžitou hodnotou číslicového součtu -3, avšak nikoliv slova s hodnotou -4, mohou být mapována do stavu hodnoty . S_o pouhou inverzí. Obr. 22 příkladem ukazuje změnu slova 286 = 0100011110 ve stavu hodnoty S^, přičemž toto slovo dosahuje úrovně -1, tj. okamžité hodnoty číslicového součtu -3. Po inverzi, která vyvolá změnu na 737 = 1011100001, může být mapováno do stavu hodnoty S_o, jak je znázorněno na obr. 23.

Slova mající okamžitou hodnotu číslicového součtu -4, nemohou být mapována přímo do stavu hodnoty S_Q, protože by dosáhla nepřípustné úrovně 4 v důsledku inverze ve stavu hodnoty S_Q. V tomto stavu hodnoty S_Q se vyskytují úrovně -2, -3, 0 a +1, jakož i úroveň +3 vzhledem ke shora uvedené inverzi. Tato kódová slova, která dosáhnou úrovně +3 bez dosažení úrovně +2 proto scházejí. Tato kódová slova mohou potom být mapována například při přehnutí slova kolem úrovně +2 po inverzi, například přídavnou inverzí bitů jež následují, když se dosáhne úrovně +2, a tím, že se užije přídavné inverze (aby se vymazala předchozí inverze, když se této úrovně dosáhne podruhé, atd.).

Obr. 24 jako ilustraci ukazuje slovo 59 = 0011001011, které má okamžitou změnu hodnoty číslicového součtu -4 ve stavu hodnoty S-j-. Toto slovo může být mapováno do stavu hodnoty S_Q ve shodě s pravidly shora popsanými, a poskytne slovo 820 = 1100110100, jak je znázorněno na obr. 25.

/ Popsaným způsobem lze užít všech možných kódových slov ve stavu hodnoty S_1# což umožní použití modifikovaného Pascalova trojúhelníku, majícího šest sloupců. V důsledku toho je nalezeno 131 kódových slov o nulové disparitě. Protože je dostupno také 155 kódových slov o disparitě -2, vede to k úhrnu 286 možných kódových slov, zatímco je zapotřebí pouze 256 slov. Přebytečná kódová slova mohou být například přeskočena bez vyžadování přídavné paměťové kapacity tím, že se přeskočí na začátku nebo na konci sledu sledových čísel, například tím, že se zakódování započne sledovým číslem 19, popřípadě 0.

Skupina takto nalezených kódových slov může potom být kódována a dekódována pomocí modifikovaného Pascalova trojúhelníku, majícího šest sloupců. Protože pro kódování a dekódování skupiny T-l je také zapotřebí modifikovaného Pascalova trojúhelníku majícího šest sloupců, je účinné oba kombinovat, což se umožní, když se užije dvou koncových sloupců. V tomto případě se zvolí výchozí sloupec (5 sloupec odpovídající stavu hodnoty S-p· viz také obr.

a popis), koncový sloupec pro slova o disparitě -2, tj. třetí sloupec. V souhlasu s pravidlem, že v prvním řádku číslo jedna má být zaneseno do sloupce vpravo od posledního sloupce označeného hvězdičkou, číslo jedna nyní zanese do prava od obou koncových sloupců, tj. do sloupců 4 a 6, a dále se matice vyplní ve shodě s pravidly popsanými v souvislosti s obr. 14 až 19. To poskytne matici podle obr. 26, ve které jsou nedůležitá čísla dána do závorek, a polohy, které nejsou důležité, protože maticí se postupuje diagonálně, jsou ponechány prázdné.

Obr. 27 znázorňuje zakódování a dekódování 8-bitového slova 15 = 00001111 do 10-bitového slova 77 = 0001001101, což je slovo o disparitě -2, a obráceně, a obr. 28 znázorňuje kódování a dekódování 8-bitového slova 17 - 00010001 do 10-bitového slova 79 =0001001111, což je slovo o nulové disparitě a obráceně, ve shodě se zakódovacími a dekódovacími pravidly y souvislosti s obr. 14 až 19.

Obr. 29 znázorňuje příklad kódovacího zařízení založeného na modifikovaném Pascalově trojúhelníku podle obr. 26. Jeho princip odpovídá principu obvodu podle obr. 20, ale v přítomném případě se užije pouze jedné paměti 21, ve které je uložen modifikovaný Pascalův trojúhelník podle obr. 26 a ve které jsou invertující obvod 28 a revertovací obvod 29 řízeny odlišně jako funkce kódových slov, a ve které je upraven invertor 60 mezi paralelně-sériovým převodníkem 4. a výstupem 11, aby se provedlo přehnutí kolem hodnoty 2, jak je popsáno v souvislosti s obr. 25.

Generované kódové slovo, které se stane dostupným jako přebývající signál odčítacího obvodu 22 po invertování invertorem 25, se vedena obousměrný čítač 24 pro řízení sloupcového adresování paměti 21. Výstupní signál se také vede na hradlové obvody se západkovou funkcí (klopné obvody) 61 a 62, které zjišťují, je-li uvedený obousměrný čítač ve stavu -3, popřípadě -4. Tento výstupní signál se také vede na přídržný obvod 63, aby udržel stav čítače na konci slova (disparitu). Disparita se zjišťuje hradly 64 a 65 se západkovou funkcí, která zjišťují stavy o a -2. Kromě toho se stejným způsobem jako v příkladu podle obr. 20 zjišťuje počáteční stav (S_Q nebo S^) pomocí obousměrného čítače 31. Pomocí součinového hradla 66 se kombinují výstupní signály hradel 61, 64 a 31, a tato součinová hradla proto dodávají výstupní signál, který vyznačuje slovo, které dosáhlo nebo přešlo úroveň -3, zatímco disparita tohoto slova je 0 a jeho stav je hodnoty Sq. Takové slovo musí potom být invertováno.

Signály z hradla 65 a čítače 31 se kombinují pomocí součinového hradla 67. které dodává signál, který je indikativní pro slova o disparitě -2 ve stavu hodnoty S_Q, tj. slova, která musí být invertována a revertována. Za tím účelem se výstupní signál hradla 67 vede na revertovací obvod 29a po kombinaci s výstupním signálem hradla 66 za pomoci součtového hradla 68 také k invertovacímu obvodu 28. Signály z hradel 62 a 64 a z čítače 31 se kombinují pomocí součinového hradla 90. Toto součinové hradlo dodává signál, který je indikativní pro slova nulové disparity, která dosáhnou úrovně -4, zatímco počáteční stav je hodnoty S_Q.

Tato slovo musí být přehnuta kolem +2. To může být provedeno za pomoci invertorů 60. Avšak po paralelně-sériovém převedení převodníku 4 má bitová série zpoždění o délku jednoho slova vůči bitové sérii na vstupu převodníku 26. Proto je signál z hradla 67 opožděn o délku jednoho slova vůči přídržnému obvodu 69. Změna hodnoty číslicového součtu uvnitř každého slova výstupního signálu převodníku £ je určena pomocí obousměrného čítače 71 a pokaždé, když se dosáhne úrovně +2, dodá se signál. V součinovém hradlu 72 se tento signál kombinuje s výstupním signálem přídržného obvodu 69.. Toto součinové hradlo 72 řídí klopný obvod 70. který se překlopí pokaždé, když se dosáhne úrovně -2 v průběhu slova, které má být přehnuto. Tento klopný obvod řídí invertor

6Q, aby se dostalo žádané přehnutí kolem +2.

Obr. 30 znázorňuje příklad dekódovacího obvodu pro dekódování slov, která byla zakódována za pomoci obvodu znázorněného na obr. 29. Princip tohoto kódovacího obvodu odpovídá principu obvodu znázorněného na obr. 21, avšak nyní je použito pouze jednoho paměťového obvodu 50., ve kterém je uložen modifikovaný Pascalův trojúhelník znázorněný na obr. 26 a invertující obvod a reversační obvod jsou odlišně řízeny ve funkci vstupního signálu.

Vstupní signál se vede na obousměrný čítač 73. Výstupní signál tohoto čítače se vede na hradla 74 a 75 s přídržnými funkcemi, aby se zjišťovaly načítané hodnoty +2 a +3, a také na přidržný spínač 76, který udržuje konečnou načítanou hodnotu čítače na konci každého slova, a na hradle 77 a 78, která mají přídržné funkce se zjišťováním, je-li tato konečná načítaná hodnota nula, popřípadě +2. Výstupní signály hradel 74 a 77 se kombinují se součinovým hradlem 79. které poskytuje signál indikativní pro slova o nulové disparitě, která dosahují úrovně +3. Výstupní signály hradel 75 a 77 se kombinují za pomoci součinového hradla 80. Toto hradlo 80 dodává signál, který je indikativní pro slova o nulové disparitě, která dosahují nebo přestupují úroveň +2, tj. slova, která byla pouze invertována nebo která byla invertována a přehnuta. Tento signál je kombinován s invertovaným výstupním signálem hradla 79 v součinovém hradle 81, které potom dodá signál, který je indikativní pro slova, která byla přehnuta kolem +2, a tento signál se vede na přidržný obvod 82. aby byl udržován po délku jednoho slova. Výstupní signál hradla 78 je indikativní pro slova o disparitě +2, tj. slova, která byla invertována a revertována. Tento signál se vedena revertovací obvod 39 a po kombinaci s výstupním signálem hradla 80 pomocí součtového hradla > 83 k invertujíčímu obvodu 38.

Výstupní signál sériově-paralelního převodníku 40 se monitoruje obousměrným čítačem 84 pro vydání signálu pokaždé, když se uvnitř slova dosáhne počtu +2, a tento výstupní signál se kombinuje se signálem z přídržného obvodu 82 pomocí součinového hradla M 85 a potom se vede na klopný obvod 86., který provede změnu invertoru 87 upraveného mezi převodníkem 40 a sčítačkou 52.

Ohledně uspořádání znázorněného na obr. 20, 21, 29 a 30, je třeba poznamenat, že v praxi může být kódovací zařízení velmi často kombinováno ve velkém rozsahu s dekódovacím zařízením, protože tyto obvody obsahují mnoho identických složek.

Pokud jde o generování synchronizačního c pro synchronizaci slov je třeba poznamenat, že mohou být provedeny kroky pro zajištění, aby tento signál zůstal ve fázi s datovými slovy tím, že se přidají synchronizující slova, která jsou jedinečná uvnitř sledu kódových slov a která nemohou být odvozena od sousedících částí za sebou následujících kódových slov. Za tím účelem může být potřebné například v tabulce znázorněné na obr. 13 omezit počet kódových slov. Za tím účelem znázorňuje tabulka podle obr. 31 ta informační slova (i) tabulky podle obr. 13, která byla modifikována pro umožnění použití synchronizačních slov 0100111110 a 0000111110.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

Zařízení pro kódování n-bitových informačních slov náležejících k alespoň první skupině do m-bitových kódových slov, náležejících k první skupině, kde m>n, přičemž toto zařízení obsahuje vstup pro příjem n-bitových informačních slov náležejících alespoň k první skupině, výstup pro poskytování m-bitových kódových slov náležejících k první skupině, a kódovací zařízení pro převedení n-bitových informačních slov do m-bitových kódových slov takovým způsobem, že uvnitř těchto kódových slov je změna hodnoty číslicového součtu těchto kódových slov vzhledem k počáteční hodnotě číslicového součtu uvedených kódových slov omezena na hodnotu odpovídající změně první dvojkové hodnoty nad p-bitů a hodnotě odpovídající změně druhé dvojkové hodnoty nad q-bitů, kde p>0 a q>0, přičemž tato kódová slova jeví disparitu d, kde d je celé číslo v hranicích definovaných pomocí q a p, vyznačující se tím, že kódovací zařízení obsahuje ukládací prostředky (220, 221) pro ukládání čísel x_k,_r, která mohou být zjištěna uspořádáním těchto čísel do matice, kde k je sledové číslo·pro sloupce probíhající od 1 do p + q + 1 včetně a r je sledové číslo pro řádky probíhající od 1 do m včetně, přičemž matice může být vytvořena zavedením hodnoty 1 do prvního řádku a do (p + d + 2)-tého sloupce, vyplní se první sloupec hodnotami 0 a přidá se pomocný sloupec se sledovým číslem p + d + 2 a vyplní se tento pomocný sloupec hodnotou ve sloupci p + d + 1 v řádku o nejblíže nižším sledovém čísle, a vyplní se ostatní v úvahu připadající polohy součtem hodnot v přilehlých sloupcích v řádku nejblíže nižšího sledového čísla za podmínky, že volné polohy na prvním řádku se podle předpokladu vyplní hodnotou 0, všechny hodnoty na diagonálách probíhajících od čísla x_p+1,_m k číslu Xj_ _m__p jsou modifikovatelné o stejnou konstantní hodnotu, prostředky (202) pro generování počáteční hodnoty pomocného čísla A, která odpovídá kódovacímu číslu odpovídej íčímu jednoznačně převáděnému informačnímu slovu, dále obsahuje adresovací prostředky pro adresování paměťového ústrojí pro přečtení čísla x_{k r}, přičemž počáteční, adresa pro kódování každého následujícího informačního slova je adresa sdružená s číslem x_{p+1 n}, dále srovnávací prostředky (222) pro srovnávání pomocného čísla s číslem x_{k r}, které bylo přečteno, dále prostředky (225) pro generování výstupního bitu druhé dvojkové hodnoty, je-li toto číslo x_{k r} menší než nebo stejné jako pomocné číslo A a pro generování výstupního bitu první dvojkové hodnoty, jestliže toto číslo x_k,_r je větší než pomocné číslo A, dále prostředky (223) pro snížení pomocného čísla A o číslo přečtené pokaždé, když číslo..x^ _r je menší než nebo stejné jako uvedené pomocné číslo A, dále prostředky (224) pro nastavení adresovacího ústrojí takovým způsobem, že následující číslo x_{k r} s řádkovým sledovým číslem sníženým o jednu a sloupcovým sledovým číslem sníženým o jednu se adresuje pokaždé, když číslo A, a že následující číslo Χ]ζ,_Γ s řádkovým sledovým číslem sníženým o jednu a sloupcovým sledovým číslem zvýšeným o jednu se adresuje pokaždé, když přečtené číslo x_{k r} je menší než nebo stejné jako pomocné číslo A a prostředky (226) pro poskytování m-výstupních bitů takto získaných pro každé n-bitové informační slovo převáděné na výstup.