CZ20021174A3

CZ20021174A3 - Způsob kódování a dekódování toků dat

Info

Publication number: CZ20021174A3
Application number: CZ20021174A
Authority: CZ
Inventors: Martin Dipl. Ing. Hansing
Original assignee: Techem Service Aktiengesellschaft & Co. Kg.
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2002-04-04
Publication date: 2003-03-12
Also published as: HUP0201495A2; EP1261137A3; HU0201495D0; SK4082002A3; EP1261137A2; PL353149A1; EP1261137B1

Description

44·«

Způsob kódování a dekódování toků dat

Oblast techniky

Předložený vynález se týká způsobu kódování a dekódování datových toků, u kterého se vytváří ke kódování ze zdrojových toků dat binární kód a k dekódování se binární kód konvertuje zpět do zdrojových toků dat.

Dosavadní stav techniky

V současné době se k vytvoření kódů RLL bez stejnosměrného napětí vyskytuje velký počet způsobů kódování dat. Mnoho těchto způsobů pracuje z praktických důvodů s kódovými slovy konstantní délky (blokové kódování). Je-li počet zdrojových symbolů nebo množství kódových slov omezeno a je možné je spočítat, používají se často ke kódování a dekódování tabulky. K zápisu dat na optická nebo magnetická media (CD, DAT, DVD) jsou známy metody kódování EFM a EFM plus. Klasickými binárními způsoby kódování k vytváření signálů bez stejnosměrného napětí jsou kód Manchester, kód diferenciální Manchester, 3 ze 6, 8B10B (US 4,486,739) a CMI (coded mark inversion). Tyto způsoby pracují se dvěma stavovými signály („0“ a „1“). Dále jsou známy nebinární způsoby kódování, jako kód AMI, modifikovaný kód AMI, HDB-3 (přenosové trasy PCM30), kód 4B3T (národní ISDN), MMS43 (evropský ISDN), nebo spektrální Trellis Shaping.

Stávající způsoby k vytváření kódů omezené průběžné délky nesplňují požadavky speciálních použití. Bud je účinnost kódováni nízká, délka kódového slova je nevhodná, disparita nevyhovuje požadavkům, nebo způsob kódování ie pro produkty s nízkým výkonem příliš nákladný. K udržení co nejnižšího driftu úrovňových prahů v demodulátoru (data slicer) je linkové kódování s malou disparitou výhodné zvláště pro radiový přenos. Jednoduše a rozměrově úsporně se dá realizovat například kód 3 ze 6. Přitom se zdrojové symboly o délce 4 bitů transformují na 6 bitů dlouhá kódová slova. Nevýhodou kódování 3 ze 6 je jeho střední účinnost; činí 4/6 = 66,7%; kódovací ztráta je tedy 50%. To se může např. u přístrojů s radiovým přenosem dat napájených z baterií negativně projevit na životnosti a/nebo v nákladech.

Jiné způsoby kódování, jako 8B10B, mají vyšší účinnost kódování (E= 8/10 =

80%), jsou ale při realizaci mnohem nákladnější, protože se používají větší tabulky kódových slov a komplexní logické operace.

Obecně naráží kódování pomocí tabulek u větších délek kódových slov na exponenciálně rostoucí počet kódových slov. Byly proto navrženy způsoby k výčtu („Enumeration“) kódových slov (viz Kautz 1965, Pátrovics a Schouhamer Immink 1996). Vypočítané dekódování se realizuje pomocí vážených součtů jednotlivých symbolů přijatých kódových slov. Potíž u tohoto způsobu spočívá v určení váhových koeficientů. Často se používají dvě věty koeficientů (viz Tang a Bahl 1970), jejichž stanovení vyžaduje intelektuální nároky v oboru kombinatoriky. S rostoucí délkou kódových slov roste počet váživých koeficientů a současně délka jejich binární prezentace. Nároky na paměť k realizaci výčtového způsobu s váživými koeficienty roste proto s prodlužující se délkou kódového slova kvadraticky a naráží tak rychle na praktické meze.

Nebinární způsoby kódování, jako AMI a podobné nejsou použitelné, pokud hardware, který je k dispozici, může zpracovávat jen dva signální stavy.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je předložit způsob kódování a dekódování toků dat, který je jednoduchý a kompaktně realizovatelný, má vysokou účinnost kódování a vytváří k radiovému přenosu pomocí jednoduchých technických přenosových prostředků vhodný kód.

Podstata vynálezu

Tato úloha je u způsobu na začátku uvedeného druhu v zásadě vyřešena tím, že ke kódování toků dat se konvertuje zdrojový tok dat na ternární tok dat a z ternárního toku dat (čísla se základem 3) se pomocí stavových přechodů vytvoří binární kód, přičemž binární kód má maximální průběžnou délku čtyř po sobě následujících stejných diskrétních signálových stavů a maximální disparitu dvou diskrétních odchylek od střední úrovně dvou signálových stavů nebo od nulové úrovně, a že se binární kód k dekódování převede pomocí příslušných stavových přechodů na ternární tok dat a konvertuje na zdrojový tok dat.

• · • * · • ···· • · · • · · · toto Β ··»· · * «· * ·· ····

Tak se vytvoří ze vstupního toku dat (zdrojového toku dat) binární a průběžně co do délky omezený kód bez stejnosměrného napětí. Předchozí přeměnou na ternární tok dat se dají zvláště jednoduše určit stavové přechody, které umožňují vytvoření binárního kódu bez definice kódových slov náročných na paměť. Kódovací účinnost E je poměr délky n zdrojových symbolů v bitech k délce k kódových slov nebo kódované zprávy v bitech:

~,neboE = k iogJAQ kde N je počet stejně pravděpodobných zdrojových symbolů. Tím se minimalizuje kódová ztráta V vyznačená jako relativní prodloužení zdrojové zprávy o délce n bitů kódováním na kódový sled délky k bitů :

_V-^k~ⁿJ i- ^k i^¹ 1 η n log₂(/V) E

To vede zvláště u přístrojů s radiovým přenosem dat napájených z baterií k lepšímu využití baterií a tím k větší délce provozu a/nebo ke snížení nákladů.

V okrajových podmínkách maximální disparity vytvářeného kódu s nejvýše Dmax = ±2 a průběžné délce max. RL_Max = 4 je možné uvést optimální hraniční účinnost Ε_ω způsobu kódování. Leží u Ε_ω » 79,25%. Teoreticky dosažitelná minimální kódovací ztráta V₍,_: při Ε_ω je přibližně 26,2%.

Podle vynálezu tvoří stavové přechody jednotlivé číslice („0“, „1“, „2“) ternárního vyjádření toku dat na vždy dvou binárních místech binárního kódu („00, „Ol“, „I0“ nebo „II“).

K dosažení jednoznačného zobrazení mezí ternárním a binárním popisem závisí u jednoho výhodného vytvoření způsobu definice stavových přechodů na průběžné disparitě toku dat. Průběžná disparita vyplývá přitom z celkové parity dosud respektovaného binárního kódového slova. Vyjdeme-li z nepřítomnosti stejnosměrného napětí, nebo vytváří-li binární signálový stav „O“ disparitu D= -1 a binární signálový stav „1 vytváří disparitu D = +1, má binární kódové slovo „OOI“ v součtu celkové disparity D = -1. Přidáním binární kombinace „ll k binárnímu kódovému slovu „IIOOI“ se změní celková disparita (průběžná disparita) na D = +1. Jestliže nyní stavový přechod T2 popřípadě závisí na průběžné disparitě tak, že při D< O T2 vytvoří ternární číslo „2“ na binární kombinaci „II a při D> O vytvoří na binární kombinaci „00“, dosáhne se pomocí stavových přechodů TO, T1 a T2 • · · ► · · · » 9 999·

I * · ·· * • · * a.

• 9 9 · • · · · ·· · ·

9· · ···· jednoznačného tvaru mezi ternárními stavy „0. „1“, „2“ a binárními stavy „Ol“, „IO“, „00“ nebo „II.

K vytvoření startovací dísparity se může podle vynálezu ke vzniku definovaného počátečního stavu použít startovací bit nebo disparita předchozí bitové sekvence.

Zvláště u počítačových aplikací je k dispozici binární zdrojový datový tok jako binární zdrojový kód. V tomto případě se binární zdrojový tok dat podle vynálezu konvertuje v blocích přednastavené blokové délky na ternární tok dat. Přednostně je délka bioků binárního zdrojového kódu 11,19 nebo 84 bitů, protože při této volbě leží kódovací frekvence velmi blízko dosažitelného optima.

Protože v datovém toku konvertovaném do binárního kódu je sekvence SYNC předem nastavena, je možné rozeznání začátku nové radiové zprávy s vyšší úrovní, která překrývá zprávu s nižší úrovní signálu. Pro případ překrývajících se zpráv, který u neřízeného radiového provozu může nastat, vytvoří se tak možnost rozeznat kolizi radiových zpráv. Při dostatečně velkých rozdílech přijímací úrovně se může uplatnit silnější z obou radiových zpráv.

K tomu vykazuje frekvence SYNC přednostně taktovací sekvenci s řadou alternujících signálních úrovní a startovací sekvenci s větší průběžnou délkou po sobě následujících stejných signálových stavů, než je maximální průběžná délka datového toku. Vzhledem ke své větší průběžné délce je možné startovací sekvenci v datovém toku snadno identifikovat.

Aby se dal kódovaný datový tok jednoduše napojit na startovací sekvenci, končí startovací sekvence podle vynálezu definovanou disparitou, zvláště disparitou nuia nebo prostě kladnou nebo zápornou disparitou. Tak je startovací stav přesně definován.

Přehled obrázků na výkresech

Dále bude výhodný způsob kódování a dekódování podrobněji popsán s použitím obrázku. Přitom vyplývají z popisu a/nebo obrázku další výhody vynálezu a význaky, nezávisle na jejich souhrnu v nárocích nebo jejich zpětné vztahy. Zde značí: obr. 1 tabulka s přehledem počtu kódových slov C_D(2n) s omezením průběžné délky s vyváženým poměrem bitů 0/1 pro různé disparity; obr. 2 schéma výstavby binárního kódu pro kódové slovo o dílce 16 bitů s omezením průběžné délky RLmax ⁼+/-2; obr. 3 stavový automat k vytvoření binárního kódu podle obr, 2; obr. 4a a b

vytvoření sekvence SYNC; obr. 5stavový automat ke kódování příjmu binárního kódu podle obr. 2; obr. 6 kódovací overhead netto kódu RLL jako funkce délky kódového slova; obr. 7 kódovací účinnost netto kódu RLL jako funkce délky kódového slova a obr. 8 procentní odchylka od nepřítomnosti stejnosměrného napětí kódu RLL jako funkce délky kódového slova,

V dalším příkladu popsaný způsob ke kódování a dekódování toků dat je zvláště vhodný ke generaci signálového toku bez stejnosměrného napětí s omezenou průběžnou délkou. Signálový tok bez stejnosměrného napětí se používá například k modulaci vysokofrekvenčního nosiče k radiovému přenosu dat nebo k přenosu dat po vedení na linkách vedoucích napájecí napětí. Těžiště použití způsobu podle vynálezu leží ve vytváření účinných radiogramů pro přenos měřicích dat.

Základní podmínkou pro nepřítomnost stejnosměrného napětí u binárních kódů je to, že v součtu se rovná trvání signálového stavu trvání komplementárního signálového stavu. Pro přenos dat s diskrétními, konstantními krokovými takty v binárním kódu to znamená, že počet bitů O se musí rovnat počtu bitů I. Délka kódových slov budiž např. 2n. Potom bude počet C(2n) kódových slov s vyváženým bitovým poměrem O/l bez průběžného délkového omezení:

C(2«) = ^—| kde n e N.

Zavede-li se pro kódování omezení počtu po sobě následujících stejných signálových stavů (omezení průběžné délky, kód RLL) přes odchylku signálového toku od středu úrovně dvou signálových stavů nebo nulové úrovně (disparita D = Dmax), bude počet C_D(2n) vytvořitelných kódových slov o délce 2n bitů:

(n-(D + l)/J kde = 0 pro (m<0) v(m>n).

Na obr. 1 je tabulka s přehledem o počtu kódových slov C_D(2n) různých délek pro různé disparity.

• · * • · · * • · ·«·» * < < · «· <

• · · · • ·····♦ Λ · · • to · to · • · · »· ·»··

Pro disparity D= 1 a D=2 je možné Co(2n) snadno uvést, zvláště je-li poměr C₂(2n)/C2(2n-2) konstantní; to znamená, že se nabízí systematická konstrukce kódu. Případ D=1 je s ohledem na účinnost kódování (E=50%, jak např. kód Manchester) nezajímavý. Pro případ D=2 vyplývá optimální mezní účinnost E_x:

= _lim ¹°g2(²·³'¹) = ]im l°g;ť2) ⁺ (W-l)log₂(3) 2ZI 2n

e. ₌i_iml₊,_ira3ÉSi®-_lira ^loe.<3)

2n Π-+» 2n

2n

E„=() +12^21 - o « 0,79248125 » 79,25%

Kódovací ztráta u mezní účinnosti bude:

r = -L -1« 0,26185951« 26,2%.

w Γ,

Dále bude podrobněji popsána jen stavba a vytvoření binárního kódu s průběžným délkovým omezením RLmax = 4 a s maximální disparitou Dmax = 2. Obr. 2 znázorňuje schematicky možnosti vytváření takového binárního kódu, přičemž je znázorněna celková disparita kódového slova vůči počtu bitů.

Výchozím bodem před ustavením prvního bitu je disparita D = 0. Je-li první bit např. l-bit, má disparita hodnotu D = +1. Je-li i druhý bit l-bitem, dosáhne disparita maximální hodnotu D = +2. Aby disparita zůstala v mezích svého maxima, zbývá jako možnost pro následující bit jen dosazení O-bitu. Mohou být maximálně dosazeny 4 O-bity, aby disparita zúsíaia na doiní hranici při D - -2. Z diagr amu je zřejmé, že vytvořený kód vykazuje v řadě maximálně 4 stejné jednotlivé symboly „O“ nebo „I“, takže má maximální průběžnou délku RLmax - 4. Disparita se pohybuje v mezích od +2 do -2 a na konci je D = 0. Kód tedy neobsahuje stejnosměrné napětí (je bez DC).

Nyní je možno specifikovat stavový automat, který je schopen konvertovat vstupní tok dat libovolné délky na výstupní tok dat (kódy) neobsahující stejnosměrné napětí a s požadovanými vlastnostmi Dmax = 2 a RLmax = 4. Takový stavový automat je znázorněn na obr. 3.

Výchozím bodem stavového automatu je neznázorněný vstupní datový tok. Ten může v závislosti na informaci vněm obsažené nabývat libovolných hodnot a může být znázorněn binárně. Například mohou být přijata následující binární vstupní data:

Binární vstupní data 1111111111111111111 (19 bitů, hodnota:2^1s-1)

Tato vstupní data se v prvním mezistupni konvertují na ternární číslo (číslo s číslicemi na bázi 3) a dostanou tak následující tvar:

Mezistupeň ternárně 222122012001.

Bez omezení obecnosti nachází se stavový automat v jednom ze stavů kladné nebo záporné disparity (D+ nebo D-). Stavů D+ nebo D- je možno dosáhnout pomocí definované frekvence SYNC nebo vycházeje ze startovacího stavu S pomocí stavových přechodů TO nebo T1 pomocí zvláštního startovacího datového bitu. Podle toho, jestli tento první bit má hodnotu „O“ nebo „l“, dosáhne se stavů D- nebo D+. V startovacím stavu jsou stavové přechody přitom definovány takto:

T0(S): nastav v binárním výstupním kódu bit „O“ a

T1 (S): nastav v binárním výstupním kódu bit „I“.

V tomto příkladu budiž první bit vstupního kódu „I a použije se stavový přechod T1.Ten nastaví ve výstupním kódu l-bit a vytvoří tak kódové slovo s kladnou disparitou. Stavový automat se proto nachází ve stavu kladné disparity D+.

Nyní vezme stavový automat první číslici (například zprava) ternárního mezikroku a přiřadí ji jednomu stavovému přechodu

T0(D+): nastav v binárním výstupním kódu sled bitů „Ol“,

T1 (D+): nastav v binárním výstupním kódu sled bitů „IO“ nebo

T2(D+): nastav v binárním výstupním kódu sled bitů „OO“, přičemž číslice „0“ je přiřazena stavovému přechodu TO, číslice „1“ T1 a číslice „2 T2.

- ’ Τ V «« *· • · * · * * · · · · • · · · · · · · «» · • * ···· · · · ···· * « » » * · · · · *·· ** * ·» · ·« ····

V příkladu je první temární číslicí zprava „1“. Proto ktomu přiřadí stavový přechod T1(D+) ve výstupním kódu bitový sled JO“. Celé výstupní kódové slovo zní potom JOI a má rovněž jednoduchou kladnou disparitu D+. Pro obě následující ternární číslice “0“ přidá stavový přechod T0(D+) k výstupnímu slovu vždy sled bitů „Ol“, takže dohromady vznikne kódové slovo „OIOIIOI“, které má rovněž kladnou disparitu. S následujícím ternárním číslem „2“ se nyní použije stavový přechod T2(D+) a přidá k celkovému kódovému slovu „OOOIOIIOI“ bitový sled „00“ . Toto slovo má nyní zápornou disparitu D-.

U stavů se zápornou disparitou D- jsou stavové přechody definovány takto:

TO(D-): nastav v binárním výstupním kódu bitový sled „Ol“,

T1(D-): nastav v binárním výstupním kódu bitový sled „IO“ nebo

T2(D-): nastav v binárním výstupním kódu bitový sled „II“.

Pro následující ternární číslo „1“ se proto použije stavový přechod T1(D-). Při odpovídajícím použití stavových přechodů vznikne tak nakonec následující výstupní kód, kde na konci slova je použit stavový přechod { }(D+) ->“0“ nebo { }(D-) ->“1“, aby bylo dosaženo koncového stavu E bez stejnosměrného napětí:

binární výstupní kód OIIOOIIIOOOIJOIIOOOOIOIIOI

V dříve popsaném příkladu se vycházelo z toho, že celková vstupní data určená ke konverzi se skládají ze sledu 19 bitů a jednoho dodatečného startovacího bitu. V praxi jsou vstupní data zpravidla delší. Konverze velkých čísel z duálního (dvojkového) systému do ternárního (trojkového systému) nedělá sice principiálně žádné potíže, provází ho však stoupající náklady na výpočet. Zjednodušení proto přináší rozklad vstupních dat do bloků pevné délky. Přitom se volí délky bloků tak, že v odpovídajícím ternárním zobrazení je „ořezco možná nejmenší, tj. číselný rozsah ternárního zobrazení je při daném počtu míst dobře využit.

U kódování po blocích je možno přejít ze startovacího stavu S do jednoho z pracovních stavů D- nebo D+, přičemž první bit výstupního toku dat je pevný nebo náhodný, nebo první bit vstupního toku dat se volí pro přechody TO nebo T1.

Na začátku konverze, čili u prvního bloku určeného ke konverzi, je dopředu určena disparita D+ nebo D-. U všech následujících vstupních dat a také za hranicemi bloků nastává pohyb pouze uvnitř obou stavů D+ a D-. Teprve na konci • · * • · · · • ··· © · • · « · kódovacího procesu, tj. po kódování posledního bloku vstupních dat se odstraní disparita tím, že se připojí poslední bit k vytvoření úplné absence stejnosměrného napětí. Stavy S a E stavového automatu jsou v tomto případě pro kódování jediného datového bloku irelevantní stím následkem, že na konci příslušného bloku není dosaženo úplné nepřítomnosti stejnosměrného napětí, ale až na konci zprávy.

Je-li vstupní tok dat binární a sestává z b bitů, dá se použít 1 bit přímo k vytvoření startovací disparity D+ nebo D-. Uvažujeme-li zbylé (b-1) bity jako binární číslo, je možné je převést konverzí z duálního systému do ternárního systému {čísla na bázi 3). Jednotlivé číslice 0, 1 a 2 ternárního tvaru mohou nyní sloužit přímo jako vstupní podmínky TO, T1 a T2 stavových přechodů. Aby se výpočtové náklady udržely nízké, je účelné zbývající (b-1) bity duálního zobrazení konvertovat do bloků. Vhodné délky bloků jsou takové, jejichž druhá mocnina je jen o něco menší než celočíselná třetí mocnina:

«3¹ 2 < 3^m kde n,m e N, zvláště

2¹¹ = 2048^2187 = 3⁷ nebo 2¹⁹ = 524288 « 531441 = 3¹² nebo

2³⁴ = 19342813113834066795298816 «19383245667680019896796723 = 3⁵³.

Kódovací účinnost je pro případ (2¹¹ 3⁷) En/γ = 11/(2x7) « 78,571%, pro případ (2¹⁹ 3¹²) Eie/12 = 19/(2x12) « 79,167% a pro případ (2⁸⁴ 3⁵³) Em/53 =

84/(2x53)« 79,245%.

Proto jo například výhodné rozdělit datový tok ke kódování na 11-bitová slova a tato po blocích konvertovat do 7-místného ternárního tvaru. V další variantě je možné také rozdělení binárních vstupních dat na 19-bitová slova, která se konvertují do 12-místného ternárního tvaru. Ve třetí variantě se navrhuje rozdělení binárních vstupních dat na 84-bitová slova, která se konvertují do 53-místného ternárního tvaru. Ve všech třech případech se ternární číslice {„0“, „1“, „2“} převádí v závislosti od běžící disparity D (stavu D+ nebo D-) bez mezioperace do čtyř možných výstupních stavů {„OO, „Ol“, „IO“, „II“}.

• · · * • · · · · o · ···· · ·«··« • » · φ * · · * ►· φφφφ

Je ale také možné úplně použít stavový automat pro jeden blok jednotlivě. Přednostně by se pak volily bitové datové bloky o délce 11+1, 19+1 nebo 84+1 bitů, přičemž dodatečný bit slouží k opuštění startovacího stavu S. Z datového bloku 11+1 bit vznikne tak kódováním 1+2*7+1 = 16bitové kódové slovo RLL, z 19+1 bitů vznikne 1+2*12+1 = 26 bitů a z 84+1 bitů bude 1+2*53+1 = 108 bitů. Docílí se tak přitom po každém datovém bloku absence stejnosměrného napětí za cenu delších kódových slov a zhoršení kódovací účinnosti: En₊i = 12/16 < Ei_1/7 = 11/(2x7); E19+1 = 20/26 < E19/12 = 19/(2x12); Ew = 85/108 < E^/ss = 84/(2x53).

Stavové automaty s ekvivalentními vlastnostmi vznikají výměnou vstupních podmínek TO, T1 a T2 v stavových přechodech.

Pro obor použití radiového přenosu dat platí zvláštní okrajové podmínky. V systémech s více rovnoprávnými vysílači, jejichž radiové relace nejsou kódovány, mohou vzniknout kolize radiových zpráv. Požadavek na takové systémy je, aby byly rozeznány radiové depeše rušené kolizí. Dále by měly být radiové relace s vyšší příjmovou úrovní, které jsou překryty relacemi s nižší příjmovou úrovní přijímány při dostatečném odstupu rušení. Zvláště pak by měla při příjmu radiové relace radiová relace přicházející s časovým zpožděním s vyšší příjmovou úrovní vést k tomu, aby probíhající příjem byl rozeznán jako rušený a byl přerušen a aby byla přijata nová překrývající silnější relace. Za tím účelem se skutečným datům předem dodá sekvence SYNC, která radiovému přijímači slouží k tomu, aby se nastavil na sílu signálu přijímané radiové relace a podle definované binární signálové sekvence krokový takt získal pro následující část obsahující informace.

Sekvence SYNC se skládá ztaktovací sekvence a startovací sekvence. Taktovací sekvence je krokovací frekvence definovaná řadou alternujících signálových úrovní. Taktovací sekvence se volí tak dlouhá, aby přijímač na konci taktovací sekvence dosáhl stabilního provozního stavu. Po taktovací sekvenci následuje startovací sekvence. Je definována jako signálová řada, která je jednoznačně rozlišitelná od toku dat RLL. Protože se u popsaného kódování nevyskytují žádná rezervovaná kódová slova s přijatelnou průběžnou délkou RLmax = 4, má startovací sekvence větší průběžnou délku než kód RLL, tj. RLmax > 4. Možnosti pro vytvoření sekvence SYNC představuje obr. 4a a 4b.

Rozlišitelnost sekvencí SYNC od datového toku RLL je dána pěti po sobě následujícími nulami (obr. 4a), nebo řadou pěti jedniček (obr. 4b). Disparita na konci » · * ♦ ♦ ···· · ·

II • ··«· v · ·· ·9 sekvence SYNC je nula, takže datový tok kódovaný stavovým automatem je možné nepřerušené připojit.

Na obr. 5 je znázorněn stavový automat k dekódování příjmu. Slouží k přeložení binárního kódu zpět do původního zdrojového kódu. Funkční princip je srovnatelný s funkčním principem stavového automatu k vytváření binárního kódu znázorněným na obr. 3, přičemž představený stavový automat umí rozeznat i sekvenci SYNC.

Vychází se ze startovacího stavu, přičemž snímací operátoři „O a „I“ nejprve sledují změnu bitů v taktovací sekvenci, které pravidelně alternují mezi stavy BO pro bit „O“ a B1 pro bit „I“. Jakmile je pravidelná změna bitů dvěma po sobě následujícími bity přerušena, provede se ve stupni TS test na nabízenou definovanou startovací sekvenci. Do doby, než je v stupni TS rozeznána platná startovací sekvence, opakují se předem předepsané kroky.

Po rozeznání startovací sekvence se přejde k rozeznání dat nejprve do stavu DO s disparitou D = 0, která existuje před přečtením binárního datového kódu. K rozeznání počátečního stavu disparity (D- nebo D+) se určí nejprve jako startovací bit ke zjištění startovací parity použitý první bit pomocí operátorů „O“ nebo „I“. Tím nastane stav negativní (D-) nebo pozitivní (D+) disparity. Následně se přečtou další dva bity jako bitová řada a pomocí následujících stavových přechodů se konvertují na ternárni čísla:

OI(D-/D+) nastav ternárni číslo TO = „0,

I O( D-/D+) nastav ternárni číslo TI = „1 “,

Il(D-) nastav ternárni číslo T2 = „2“ a

OO(D+) nastav ternárni číslo T2 = „2“.

Dále se definují stavové přechody OO(D-) nebo II (D+). Pokud se musí tyto stavové přechody použít vzhledem k před em danému sledu bitů v binárním kódu, vznikne stav s disparitou, který je větší, než předem daná disparita Dmax = 2. To znamená, že datové slovo je rušeno (např. překrytím). Proto se z těchto stavových přechodů umístí jako výstupní data příkaz {} „konec zprávy“ a stavový automat se převede do stavu TS, aby se mohlo přezkoušet, zda se vyskytuje nová startovací sekvence.

• ·«·· * « • ·«·· · » ·· ·<

··

Pokud je v toku dat je obsažen ještě pouze jeden bit, znamená to konec dat, které mají být dekódovány. V tomto případě se převede stavový automat pomocí operátorů „I“ nebo „O“ do koncového stavu E.

Nato se ternární číslo konvertuje zpět do zdrojového kódu.

2a účelem jednodušší implementace je navrhována varianta, u které sekvence SYNC končí jednoduchou kladnou nebo zápornou disparitou a kódování zdrojového datového toku začíná ve stavu „D-“ nebo „D+“. Ušetří to při realizaci způsobu kódování startovací stav „S a při dekódování stav „DO“.

Na obr. 6, 7 a 8 jsou znázorněny kódovací overhead netto, kódovací účinnost netto a procentní odchylka nepřítomnosti stejnosměrného napětí kódu RLL jako funkce délky kódového slova.

Předložený způsob kódování a dekódování se dá jednoduše realizovat při úspoře místa. Hraje to důležitou úlohu pro výrobky „Low-Cost-Segment“. Vytváří zternárního toku dat binární kódy libovolné délky, které se dají jednoduše do ternárního toku dat dekódovat. V okrajových podmínkách RLLmax = 4 a Dmax = 2 leží kódovací účinnost blízko teoretického optima 79,248%, Dále vystačí způsob bez tabulek kódových slov náročných na paměť a délka vytvářených kódových slov není principiálně omezena. Vzhledem ke konstantnímu poměru C₂(2n)/ C₂(2n-2) je možné kódové slovo systematicky konstruovat pro různé délky kódových slov.

Claims

1. Způsob kódování a dekódování toků dat, u kterého se vytváří ke kódování ze zdrojových toků dat binární kód a k dekódování se binární kód konvertuje zpět na zdrojové toky dat, vyznačený tím, že ke kódování toků dat se konvertuje zdrojový tok dat do ternárního toku dat a z ternárního toku dat se vytvoří pomocí stavových přechodů binární kód, přičemž binární kód má maximální průběžnou délku čtyř po sobě následujících stejných diskrétních signálových stavů a maximální disparitu dvou diskrétních odchylek od střední úrovně dvou signálových stavů nebo od nulové úrovně a že se binární kód k dekódování převede pomocí příslušných stavových přechodů do ternárního toku dat a konvertuje do zdrojového toku dat.

2. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, že stavové přechody přiřazují jednotlivá čísla ternárního tvaru toku dat vždy dvěma binárním místům binárního kódu.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že definice stavových přechodů závisí na průběžné disparitě toku dat.

4. Způsob podle nároku 3, vyznačený tím, že k vytvoření startovací disparity se použije startovací bit nebo disparita předchozí bitové sekvence.

5. Způsob podle nároku 1 až 4, vyznačený tím, že zdrojový tok dat je podán jako binární zdrojový kód a je konvertován v blocích předurčené blokové délky do ternárního toku dat.

6. Způsob podle nároku 5, vyznačený tím, že délka bloku binárního zdrojového kódu je 11,19 nebo 84.

« fc • · · • fcfcfcfc fc • fc fc fc fc fc · fc fcfcfcfc fc fc • · » v fc · fc fc · · ·«· fcfcfc fc « « «· « f fc fc ·« fc fc · fc

7. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačený tím, že toku dat konvertovanému do binárního kódu je předem určena sekvence SYNC.

8. Způsob podle nároku 7, vyznačený tím, že sekvence SYNC vykazuje taktovací sekvenci s řadou alternujících signálových úrovní a startovací sekvenci s delší průběžnou délkou po sobě následujících stejných signálových stavů než je maximální průběžná délka toku dat.

9. Způsob podle nároku 7 nebo 8, vyznačený tím, že startovací sekvence končí definovanou disparitou, zvláště disparitou nula nebo jednoduše kladnou nebo zápornou disparitou.