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Schaltungsanordnung zur Erkennung einer regelmäßigen Serie innerhalb
einer unregelmäßigen Folge von Binärzeichen Bei der Übertragung von binärkodierten
Nachrichten ist es häufig erforderlich, in gewissen Abständen Synchronsignale in
den Nachrichtenfluß, einzublenden, um die an der Sendestelle vorgesehenen Geräte
mit den an der Empfangsseite vorgesehenen Geräten in synchronem Lauf zu halten.
Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn die einzeln übermittelten Zeichen
nicht durch Start-Stop-Impulse voneinander getrennt sind, so daß das übertragene
Signal lediglich aus einer Folge von quasi statistisch verteilten Ja-Nein-Werten
besteht. Wählt man als Synchronzeichen z. B. eine bestimmte Folge von Ja-Nein-Werten,
bei deren Auftreten im Empfänger eine Koinzidenzschaltung zum Ansprechen gebracht
wird, so muß man bei kürzeren Kennungsfolgen von z. B. 6 Bit Länge damit
rechnen, daß diese Folge auch durch Zufall relativ häufig in der unregelmäßigen
Signalfolge auftritt. Wählt man eine längere Kennungsfolge von z. B. 32 Bit,
deren zufälliges Auftreten genügend unwahrscheinheh ist, so bedarf es an der Empfangsstelle
eines erheblichen technischen Aufwandes, um eine solche Kennungsfolge durch die
bekannten Koinzidenzschaltungen zu identifizieren. Es ist daher wünschenswert, zur
Identifizierung derartiger Kennungen Schaltungen zu finden, die empfangsseitig wenig
Aufwand erfordern und trotzdem in der Lage sind, Kennungssignale größerer Länge
eindeutig zu identifizieren.
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Bei der Erfindung wird davon ausgegangen, daß in die unregelmäßige
Folge eine regelmäßige Serie von Binärzeichen eingeblendet ist, wobei unter einer
regelmäßigen Serie z. B. eine Folge verstanden sein soll, die entweder aus lauter
gleichen Binärzeichen 0000 ...
bzw. LLLL ... oder aus stets wechselnden
Binärzeichen OLOLOL ... bestehen soll.
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Gemäß der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Erkennung einer
derartigen regelmäßigen Serie innerhalb einer unregelmäßigen Folge von in einem
vorgegebenen Takt zugeführten binären Zeichen derart ausgebildet, daß ein umschaltbar
vorwärts und rückwärts zählender Zähler vorgesehen ist, dessen Zeicheninhalt durch
jeden Taktimpuls entweder um 1
erhöht oder um 2 erniedrigt wird, wobei die
Stellung Null nicht unterschritten werden kann, und daß eine Umschaltvorrichtung
vorgesehen ist, die den Zähler immer nur dann für den nächsten Taktirnpuls auf Vorwärtszählen
schaltet, wenn ein eintreffendes Binärzeichen mit dem vorangegangenen Binärzeichen
Teil der regelmäßigen Serie ist und die den Zähler für die übrige Zeit auf Rückwärtszählen
schaltet, und daß Schaltmittel zur Erzeugung eines Ausgangssignals bei Erreichung
eines Zählerstandes vorgesehen sind, die gleich oder kleiner als die Taktanzahl
der regelmäßigen Serie ist.
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Insbesondere kann die Umschaltvorrichtung gemäß weiterer Erfindung
aus einem bistabilen Element bestehen, dessen einer Ausgang den Zähler auf Vorwärtszählen
und dessen anderer Ausgang den Zähler auf Rückwärtszählen stellt und das in seinen
einen Zustand gesetzt wird, wenn ein Binärzeichen der Folge mit dem vorangegangenen
Binärzeichen Teil der regelmäßigen Serie ist, und das in seinen anderen Zustand
durch jeden Taktimpuls gesetzt wird, wobei die Taktimpulsfolge gegenüber der Binärzeichenfolge
um einen Bruchteil einer Zeichenperiode zeitlich versetzt ist.
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Im folgenden soll als Ausführungsbeispiel eine solche Umschaltvorrichtung
zur Erkennung von Serien mit stets wechselnden Binärzeichen (Mäander) an Hand der
Fig. 1 und 2 beschrieben werden.
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In Fig. 1. ist mit 1 die Klemme bezeichnet, an der die
unregelmäßige Folge von Binärzeichen L und 0
in einem bestimmten Takt eintrifft.
Mit a) ist in Fig. 2 ein Ausschnitt aus einer solchen Folge dargestellt, deren Anfang
unregelmäßig ist und deren Ende einen Teil einer regelmäßigen Serie im Sinne eines
Mäanders darstellt. Die eintreffenden Zeichen werden einer Eingangsschaltung 2 zugeführt,
welche zwei Ausgänge besitzt, von denen jeweils immer nur der eine oder der andere
einen Zeichenstrom führt, je
nachdem ob das Zeichen L oder 0 von der
Leitung. 1
zugeführt wird. Über Kondensatoren 3 und 4 sind die
Ausgänge
an eine ODER-Schaltung 5 angeschlossen, deren Eingänge mit b und c
bezeichnet sind. An der Klemme b tritt immer dann ein Impuls auf, wenn ein
Übergang vom Zustand 0 in den Zustand L stattfindet, während an der Klemme
c ein Impuls dann auftritt, wenn ein Übergang -,(önf -Zügtähd L in den Zustand
0 stattfindet. Diese Ausgangsimpulse sind in ihrer zeitlichen Zuordnung zu
den Eingangszeichen a in den Zeilen b) und b) der Fig. 2 dargestellt.
Am Ausgang d der ODER-Schaltung tritt eine Impulsfolge auf, wie sie in der
Zeile d) der Fig. 2 dargestellt ist.
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In der Schaltung ist weiterhin ein Taktimpulsgenerator 6 vorgesehen,
der, vorzugsweise selbsterregt, Taktimpulse im Takt der eintreffenden Signalfolge
erzeugt. Diese Taktimpulse werden in einer Phasenvergleichsschaltung 7 in
bekannter Weise mit den am Punkt d auftretenden, aus der Signalfolge abgeleiteten
Impulsen verglichen und erzeugen dorf eine Regelspannung, die zur Synchronisierung
des Taktimpulserzeugers 6 verwendet und auf die Leitung 8
gegeben wird.
Die erzeugten Taktimpulse werden über eine Verzögerungsleitung 9 od. dgl.
zeitlich etwas gegen die im Punkt d auftretenden Impulse ver-.schoben, so
daß am Punkte der Fig. 1 eine Impulsfolge auftritt, deren zeitliche Lage
gegenüber den bereits geschilderten Impulsen in der Zeile e) der Fig. 2 dargestellt
ist.
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In der Schaltung der Fig. 1 ist ein weiteres bistabiles Element
10, z. B. in Form eines Flip-Flops vorgesehen, das von den am Punkt
d auftretenden Impulsen jeweils in seinen einen und von den am Punkt e auftretenden
Taktimpulsen in seinen anderen Zustand gesetzt wird. Beim einen Zustand hat der
Ausgang v positives Potential, beim. anderen Zustand der Ausgang r. Die sich aus
der beschriebenen Steuerung ergebenden jeweiligen Stellungen des Flip-Flops
10 sind in der Zeile f) der Fig. 2 dargestellt.
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Der für die Durchführung der Erfindung wesentliche vorwärts und rückwärts
zählende Zähler besteht aus den einzelnen bistabilen Stufen 11, 12,
13 und 14, wobei - wie in der Zeichnung angedeutet - zwischen
den Stufen 13 und 14 noch weitere Stufen eingeschaltet sein können,
je nach Länge der auszuzählenden regelmäßigen Serie. Sämtliche Stufen, die
vorzugsweise als Flip-Hops ausgebildet sind, werden an einem Wechseleingang angesteuert,
so daß ihr Zustand bei jedem an ihrem Eingang eintreffenden Impuls gewechselt wird.
Die erste Stufe 11 wird von einer UND-Schaltung 15 angesteuert, der
einerseits die Taktirapulse vom Punkt e und andererseits ein öffnungskriterium vom
Ausgang v des Flip-Flops 10 zugeführt wird. Das Flip-Flop 11 wechselt
daher seinen Schaltzustand jedesmal, wenn vor einem Taktimpuls auch an der Klemme
d ein Impuls aufgetreten war. Bei jedem zweiten Wechsel der Stufe
11 wird in bekannter Weise an die Eingangs-UND-Schaltung 16
der Stufe
12 ein Impuls weitergegeben. Die UND-Schaltung 16 ist ebenso wie die UND-Schaltung
15
der Stufe 11 und die entsprechenden UND-Schaltungen 17 und
18 der Stufen 13 und 14 geöffnet, wenn an der Ausgangsklemme v des
Flip-Flops 10 ein positives Kriterium erzeugt wird. Der Zähler zählt daher
wie ein normaler Binärzähler jeweils einen Schritt vorwärts, solange vor jedem zu
zählenden Taktimpuls ein Impuls an der Klemme d aufgetreten ist. Dies ist
dann der Fall, wenn in dem Signal a bei jedem Takt ein Wechsel des Signalwertes
-von 0 auf L oder L auf 0 stattgefunden hat, wenn also ein sogenanntes
Mäandersignal empfangen wird.
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Ist an der Klemme d ein Impuls ausgeblieben, so bleibt das
Flip-Flop 10 so lange in seiner r-Stellung, bis der nächste Impuls bei
d auftritt. Dann sind die EingangsZUND-Schaltungen 15, 16, 17
und 18 gesperrt und statt dessen die Eingangs-Und-Schaltungen 19,
20 und 21 geöffnet, deren Ausgang über die ODER-Schaltungen 22 und 23 bzw.
24 mit den Ausgängen der UND-Schaltungen 16, 17 bzw. 18 zusammengefaßt
sind. Die UND-Schaltung 19, die der zweiten Stufen des Zählers 12 zugeordnet
ist, erhält Eingangstaktimpulse von der Klemme e, und die UND-Schaltungen 20 und
21 erhalten ihre Eingangsimpulse jeweils von der L-Ausgangsklemme des vorhergehenden
Flip-Flops, so daß der Zähler numnehr rückwärts zählt,. und zwar bei jedem Taktirapuls
um
zwei Einheiten.
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Die Eingangs-UND-Schaltung 19 erhält noch ein weiteres positives
Kriterium von einer ODER-Schaltung 25, und zwar nur dann, wenn irgendeine
der Stufen 12, 13, 14 auf L steht. Sobald sämtliche Stufen 12,
13 und 14 auf Null stehen, ist die UND-Schaltung 19 gesperrt und der
Zähler damit stillgesetzt. Der Zähler kann also beim Rückwärtszählen nicht unter
Null kommen, sondern bleibt entweder in der Stellung Null oder Eins stehen. Dadurch
ist sichergestellt, daß beim Auftreten der zu zählenden regelmäßigen Serie in der
unregelmäßigen Folge von binären Zeichen der Zähler normalerweise immer in der Umgebung
von Null steht und daher seine Endstellung von z. B. 32 nur erreicht, wenn
in der Folge eine regelmäßige Serie von 32 Bit Länge auftritt. In Fig. 2
ist unter der Zeile t) in arabischen Ziffern der jeweils bei jedem Taktimpuls erreichte
Zählerstand angeschrieben. Man sieht, daß sich der Zählerstand während des ersten
Teiles der Binärzeichenfolge a immer bei relativ kleinen Werten in der Gegend von
Null bewegt und erst während des letzten Teiles der Signalfolge, in dem eine regelmäßige
Serie beginnt, fortlaufend positiv weiterzählt. Sobald auch das letzte Flip-Flop
14 des Zählers umgeschlagen ist, entsteht an der Ausgangsklemme 26 ein Impuls,
der als Kriterium dafür dient, daß eine regelmäßige Serie von vorgegebener Mindestlänge
in der unregelmäßigen Signalfolge aufgetreten ist. Dieser Impuls kann dazu ausgenutzt
werden, irgendwelche Sch<vorgänge vorzubereiten, die durch ein anschließend
gegebenes, kurzes Codesignal von z. B. nur 4 oder 6 Bit Länge ausgelöst werden
sollen. Mer sind nunmehr nur einfache Koinzidenzschaltungen erforderlich, da das
Auslösesignal nur wenige Bit Länge besitzt und trotzdem nur wirksam werden kann,
wenn ihm ein Vorbereitungssignal in Form einer regelmäßigen Serie vorangegangen
ist.
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Die Erfindung ist vieler Abwandlungen fähig, insbesondere
kann die Ausführungsform gemäß Fig. 1
leicht dahin abgeändert werden,
daß sie nicht eine Serievon stets wechselndenbinären Zeichen (Mäander), sondern
eine Serie von stets gleichen Binärzeichen (Dauerstrich bzw. Dauerpause) erkennt.
Dazu brauchen lediglich die Anschlüsse der Punkte d und e an die Eingänge
des Flip-Flops 10 vertauscht zu werden, man erkennt dann leicht, daß der
Zähler nur so lange positiv weiterzählt, als an Punkt d keine Impulse auftreten,
während er durch jeden am Punkt d auftretenden Impuls auf Rückwärtszählen
mit doppelter Geschwindigkeit umgestellt wird.