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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Elektrische
Signale, gleich ob sie durch ein drahtgebundenes oder drahtloses
Medium übertragen
werden, können
einander beeinflussen und verzerren. Solche Verzerrungen eines Signals
können einen
kurzzeitigen fehlerhaften Zustand oder eine Fehlinterpretation von
Informationen in einem System verursachen, das dieses Signal verwendet.
Insbesondere elektrische Signale, die durch ein drahtgebundenes
Medium übertragen
werden und mit Datenübertragung
mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit
zwischen integrierten Schaltungen verbunden sind, können den
Empfang und/oder die Übertragung von
elektrischen Signalen beeinflussen, die durch ein drahtloses Medium übertragen
werden und mit drahtloser Datenübertragung
verbunden sind.
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Zum
Beispiel können
drahtgebundene Datenübertragungen,
die beispielsweise den Spezifikationen des Standards Peripheral
Components Interconnect(PCI)-Express, Auflage 1.0a entsprechen, die
von der PCI Special Interest Group (SIG) am 31. März 2003
veröffentlicht
wurde, und die bei einer Bitübertragungsgeschwindigkeit
von 2,5 GHz arbeiten, drahtlose Datenübertragung beeinflussen, die
bei einer Trägerfrequenz
arbeitet, die im Wesentlichen 2,4 GHz entspricht.
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US 6,215,762 B1 offenbart
ein Kommunikationssystem sowie ein Verfahren mit orthogonaler Blockkodierung.
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US 5,566,206 A offenbart
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Datenrate
von übertragenen
Daten mit variabler Rate in einem Kommunikationsreceiver.
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US 6,898,743 B2 offenbart
ein Datenratenabgleichsverfahren in einem 3GPP2-System.
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Die
Erfindung ist im Hauptanspruch 1 sowie in den nebengeordneten Ansprüchen 5 und
15 definiert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Erfindungsgemäße Ausführungsformen
werden in den Figuren der beigefügten
Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen entsprechende, analoge
oder ähnliche
Elemente kennzeichnen, als Beispiel und nicht als Einschränkung dargestellt.
Es zeigt:
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1 ein
vereinfachtes Blockdiagramm einer Vorrichtung, die zwei integrierte
Schaltungen umfasst, die in der Lage sind, über ein leitendes Medium Daten
auszutauschen, und eine optionale zusätzliche Vorrichtung gemäß einiger
Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung;
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2 eine
beispielhafte, vereinfachte Skizze der Bitübertragung in einer Sendeeinheit
und in einer Empfangseinheit, die in einer Betriebsart mit reduzierter
effektiver Bitrate arbeiten, gemäß einigen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung;
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3 ein
Flußdiagramm
eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung der Bitübertragungsgeschwindigkeit
der Datenübertragung über ein
leitendes Medium gemäß einigen
erfindungsgemäßen Ausführungsformen,
und
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4 ein
vereinfachtes Blockdiagramm eines beispielhaften Bit-Extrahierers
gemäß einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen.
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Es
wird anerkannt, dass in den Figuren dargestellte Elemente zugunsten
der Einfachheit und Klarheit der Darstellung nicht notwendigerweise maßstabsgerecht
gezeichnet sind. Die Größenordnungen
mancher Elemente im Verhältnis
zu anderen Elementen können
zum Beispiel zugunsten der Deutlichkeit übertrieben sein.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG ERFINDUNGSGEMÄSSER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
der folgenden ausführlichen
Beschreibung wird eine Vielzahl besonderer Einzelheiten aufgeführt, um
ein gründliches
Verständnis
der erfindungsgemäßen Ausführungsformen
bereitzustellen. Fachleute werden jedoch erkennen, dass die erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ohne diese besonderen Einzelheiten umgesetzt werden können. In
anderen Fällen
wurden bekannte Methoden, Verfahren und Schaltungen nicht ausführlich beschrieben,
um die erfindungsgemäßen Ausführungsformen
nicht undeutlich zu machen.
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1 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Vorrichtung 2, die
integrierte Schaltungen 4 und 6 umfasst und in
der Lage ist, über
ein leitendes Medium 8 Daten auszutauschen, und eine optionale Vorrichtung 10 gemäß einigen
Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung.
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Eine
nicht erschöpfende
Liste von Beispielen für
Vorrichtung 2 umfasst einen Desktop-PC, eine Workstation, einen Serverrechner,
einen Laptoprechner, einen Notebookrechner, einen Handheldrechner, einen
PDA, ein Mobiltelefon, ein Funktelefon, eine Spielekonsole, eine
Digitalkamera, eine digitale Videokamera, ein TV-Gerät, eine
Docking-Station für
einen Laptoprechner, eine PC-Card, einen Datenübertragungsswitch, einen Datenübertragungsrouter,
einen Datenübertragungsserver
und Ähnliches.
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Eine
nicht erschöpfende
Liste von Beispielen für
integrierte Schaltung 4 und für integrierte Schaltung 6 umfasst
einen feldprogrammierbaren Gate-Array (FPGA), eine anwendungsspezifische
integrierte Schaltung (ASIC), ein anwendungsspezifisches Standardprodukt
(ASSP), einen Hauptprozessor (CPU), einen digitalen Signalprozessor
(DSP), einen Rechner mit reduziertem Befehlssatz (RISC), einen Rechner
mit komplexem Befehlssatz (CISC), einen Graphikprozessor, einen
Netzprozessor, einen Switch, einen Gestalter (Framer), einen Memory Controller
Hub (MCH), einen Input/Output Controller Hub (ICH), eine Bridge,
eine Northbridge, eine Southbridge, eine Vorrichtung für ein lokales
Netz (LAN), eine Vorrichtung für
ein weites Netz (WLAN), eine periphere Vorrichtung und Ähnliches.
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Die
integrierte Schaltung 4 kann eine Sendeeinheit 12 umfassen,
die einen Leitungstreiber 14 zum Senden elektrischer Signale über das
leitende Medium 8 umfasst, und die integrierte Schaltung 6 kann
eine Empfangseinheit 16 umfassen, die einen Leitungsempfänger 18 zum
Empfangen elektrischer Signale vom leitenden Medium 8 umfasst.
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Das
leitende Medium 8 kann zum Beispiel ein differentielles
Leiterpaar der Leiterbahnen einer Leiterplatte (PCB) sein, der Leitungstreiber 14 kann ein
differentieller Treiber sein, der Leitungsempfänger 18 kann ein differentieller
Empfänger
sein und die elektrischen Signale können Low Voltage Differential Signaling-(LVDS-)Signale
sein.
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Obwohl
die Erfindung in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt ist, können die Sendeeinheit 12,
Empfangseinheit 16 und die entsprechenden vom Leitungstreiber 14 über das
leitende Medium 8 gesendeten elektrischen Signale den Spezifikationen
des Standards Peripheral Components Interconnect (PCI)-Express,
Auflage 1.0a entsprechen, die von der PCI Special Interest Group
(SIG) am 31. März 2003
veröffentlicht
wurde, und/oder Nachfolgern dieser Spezifikationen und/oder anderen
Standards, die mit diesen Spezifikationen und deren Nachfolgern verwandt
sind. Außerdem
kann die Sendeeinheit 12 in der Lage sein, elektrische
Signale mit einer Bitübertragungsgeschwindigkeit
zu übertragen,
die im Wesentlichen 2,5 Gigabits in der Sekunde (Gbps) entspricht.
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Die
integrierte Schaltung 4 kann in der Lage sein, mit der
integrierten Schaltung 6 über zusätzliche leitende Medien zu
kommunizieren. Es kann mehr als eine Sendeeinheit in der integrierten
Schaltung 4 und/oder integrierten Schaltung 6 vorhanden sein
und es kann mehr als eine Empfangseinheit in der integrierten Schaltung 4 und/oder
integrierten Schaltung 6 vorhanden sein. Solche zusätzlichen
leitenden Medien, Sendeeinheiten und Empfangseinheiten sind in 1 nicht
dargestellt, um die Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen
nicht undeutlich zu machen.
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Die
Vorrichtung 2 kann eine Antenne 20 umfassen und
kann in der Lage sein, mit der optionalen Vorrichtung 10 über einen
drahtlosen Kommunikationskanal 22 zu kommunizieren. Die
Vorrichtung 2 kann wahlweise einen Sender 24 umfassen,
um ein Hochfrequenz-(HF-)Signal 26 auszugeben, das von der
Antenne 20 über
den drahtlosen Kommunikationskanal 22 übertragen wird, und kann wahlweise
einen Empfänger 28 umfassen,
um ein Hochfrequenz-(HF-)Signal 30 zu empfangen, das von
der Antenne 20 vom drahtlosen Kommunikationskanal 22 empfangen
wird.
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Eine
nicht erschöpfende
Liste von Beispielen für
die Antenne 20 umfasst eine Dipolantenne, eine Rahmenantenne,
eine Kurzantenne, eine Doppelantenne, eine Rundstrahlantenne und
jede andere geeignete Antenne.
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Obwohl
die Erfindung in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt ist, können die Vorrichtungen 2 und 10 Teil
eines mobilen Kommunikationsystems sein, wobei eine der Vorrichtungen 2, 10 eine
Basisstation und die andere eine Mobilstation ist oder beide Vorrichtungen 2 und 10 Mobilstationen
oder Basisstationen sind.
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Alternativ
und obwohl die Erfindung in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt ist
können
die Vorrichtungen 2 und 10 Teile eines drahtlosen
lokalen Netzes (WLAN) sein, wobei eine der Vorrichtungen 2, 10 eine
ortsfeste Station und die andere eine Mobilstation ist, oder wobei
beide Vorrichtungen 2 und 10 Mobilstationen oder
ortsfeste Stationen sind.
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Eine
nicht erschöpfende
Liste von Beispielen für
Arten von WLAN, die dafür
gedacht sind, in den Geltungsbereich der Erfindung zu fallen, umfasst WLANs,
die den folgenden Standards oder anderen bestehenden oder zukünftigen ähnlichen
Standards entsprechen:
- – ANSI/IEEE Standard 802.11
für Spezifikationen der
Mediumzugriffsschicht (MAC) und physikalischen Schicht (PHY) für drahtlose
lokale Netze (WLAN):
- – Version
a für Erweiterung
der physikalischen Schicht für
höhere
Geschwindigkeit im Frequenzband 5 Gigahertz (GHz), veröffentlicht
1999,
- – Version
b für Erweiterung
der physikalischen Schicht für
höhere
Geschwindigkeit im Frequenzband 2,4 Gigahertz (GHz), veröffentlicht
1999,
- – Version
g für Erweiterung
auf höhere
Datenübertragungsgeschwindigkeit
im Frequenzband 2,4 GHz, veröffentlicht
2003,
- – BLUETOOTHTM-Kernspezifikationen, Version 1.2, veröffentlicht
im November 2003 durch die BLUETOOTHTM Special
Interest Group (SIG), und
- – Entwurf
zum IEEE Standard 802.15.4 für
WLAN mit geringer Datenübertragungsgeschwindigkeit, veröffentlicht
im Mai 2003.
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Die
Sendeeinheit 12 kann in der Lage sein, elektrische Signale über das
leitende Medium 8 mit einer effektiven Bitübertragungsgeschwindigkeit,
die im Wesentlichen einem Drittel von 2,5 Gbps, d. h. 833,33 Megabits
in der Sekunde (Mbps), entspricht, zu übertragen, und die Empfangseinheit 16 kann
in der Lage sein, elektrische Signale von leitendem Medium 8 mit
einer effektiven Bitübertragungsgeschwindigkeit,
die im Wesentlichen 833,33 Mbps entspricht, zu empfangen.
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In
manchen Situationen können
elektrische Signale, die durch die Sendeeinheit 12 über das
leitende Medium 8 übertragen
werden mit einer Bitübertragungsgeschwindigkeit,
die im Wesentlichen 833,33 Mbps entspricht, bei Signalen, die durch
die Antenne 20 über
den drahtlosen Kommunikationskanal 22 bei einer Trägerfrequenz,
die im Wesentlichen 2,4 GHz entspricht, empfangen oder gesendet
werden, weniger Störungen
verursachen als elektrische Signale, die durch die Sendeeinheit 12 über das
leitende Medium 8 mit einer Bitübertragungsrate übertragen
werden, die im Wesentlichen 2,5 Gbps entspricht.
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Nun
wird zusätzlich
auf 2 Bezug genommen, die eine beispielhafte vereinfachte
Skizze der Bitübertragung
in der Sendeeinheit 12 und der Empfangseinheit 16 ist,
die in der Betriebsart mit reduzierter effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit
arbeiten (die im Folgenden beschrieben wird), gemäß einiger
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Sendeeinheit 12 kann einen Kodierer 32, einen
Serialisierer 34, einen Multiplexer (MUX) 36,
einen MUX 38 und einen endlichen Automat (EA) 40 umfassen.
Der Kodierer 32 kann Informationsbits 42 empfangen
und verschlüsselte
Zeichen 44 ausgeben. Der Kodierer 32 kann Bytes
aus acht Informationsbits 42 in verschlüsselte Zeichen 44 aus
zehn Bits verschlüsseln
unter Verwendung von z. B. einem „8b/10b”-Übertragungscode, wie er im
am 1. Januar 1994 veröffentlichten
Standard ANSI X3.230-1994 definiert ist. Wie in 2 gezeigt,
kann zum Beispiel der Kodierer 32 Byte 100 aus Informationsbits 42 in ein
10-Bit-verschlüsseltes
Zeichen 104 und Byte 102 aus Informationsbits 42 in
ein 10-Bit-verschlüsseltes Zeichen 106 verschlüsseln.
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In
der hier folgenden Beschreibung werden einzelne Bits eines mit 10
Bits verschlüsselten
Zeichens (ES) jeweils als „ES/9”, „ES/8”, „ES/7”, „ES/6”, „ES/5”, „ES/4”, „ES/3”, „ES/2”, „ES/1” bzw. „ES/0” bezeichnet.
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Die
Vorrichtung 2 kann mindestens zwei Datenübertragungsbetriebsarten
haben und der Betrieb von MUX 38 kann zumindest teilweise
durch die Datenübertragungsbetriebsart
bestimmt werden.
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In
einer ersten Datenübertragungsbetriebsart
kann der Kodierer 32 verschlüsselte Zeichen 44 mit
einer Geschwindigkeit von zum Beispiel 250 Millionen verschlüsselten
Zeichen in der Sekunde ausgeben und MUX 38 kann verschlüsselte Zeichen 44 an
den Serialisierer 34 weiterleiten. Der Serialisierer 34 kann
verschlüsselte
Zeichen 44 empfangen und kann seriell Bits eines jeweiligen
seriellen Bitstroms 46 ausgeben, in dem einzelne Bits der
verschlüsselten
Zeichen 34 durch entsprechende einzelne Bits dargestellt
werden können.
Die effektive Bitübertragungsgeschwindigkeit,
in der der Serialisierer 34 den seriellen Bitstrom 46 ausgibt,
kann 2,5 Gbps sein.
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In
einer zweiten Datenübertragungsbetriebsart
kann der Kodierer 32 verschlüsselte Zeichen 44 mit
einer Geschwindigkeit von zum Beispiel einem Drittel der Geschwindigkeit
der ersten Datenübertragungsbetriebsart
ausgeben, z. B. 83,33 Millionen verschlüsselte Zeichen in der Sekunde.
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Ein
10-Bit-Bus 50 kann den folgenden String von Bits von verschlüsselten
Zeichen 44 übertragen: ES/9-ES/9-ES/9-ES/8-ES/8-ES/8-ES/7-ES/7-ES/7-ES/6.
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Zusätzlich kann
ein 10-Bit-Bus 52 den folgenden String von Bits von verschlüsselten
Zeichen 44 übertragen: ES/6-ES/6-ES/5-ES/5-ES/5-ES/4-ES/4-ES/4-ES/3-ES/3.
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Außerdem kann
ein 10-Bit-Bus 54 den folgenden String von Bits von verschlüsselten
Zeichen 44 übertragen: ES/3-ES/2-ES/2-ES/2-ES/1-ES/1-ES/1-ES/0-ES/0-ES/0.
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Der
MUX 36 kann in der Lage sein, einen der Busse 50, 52 und 54 an
einen 10-Bit-Bus 48 weiterzuleiten. Unter Steuerung des
EA 40 kann der MUX 36 in Reaktion auf den Kodierer 32,
der ein verschlüsseltes
Zeichen von verschlüsselten
Zeichen 44 ausgibt, den durch den Bus 50 übertragenen
String an den Bus 48 weiterleiten, gefolgt von dem durch den
Bus 52 übertragenen
String, gefolgt von dem durch den Bus 54 übertragenen
String. Der EA 40 kann den MUX 36 so steuern,
dass dieser zwischen den Bussen 50, 52 und 54 mit
einer Frequenz umschaltet, die der Geschwindigkeit entspricht, mit
der der Kodierer 32 verschlüsselte Zeichen 44 in
der ersten Datenübertragungsbetriebsart
ausgibt, z. B. 250 MHz.
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Somit
können
verschlüsselte
Zeichen 44, die vom Kodierer 32 mit einer Geschwindigkeit
von 83,33 Millionen verschlüsselten
Zeichen in der Sekunde ausgegeben werden, auf dem Bus 48 durch
drei entsprechende Folgen aus 10 Bits dargestellt werden, die vom
MUX 36 mit einer Geschwindigkeit von 250 Millionen Strings
in der Sekunde ausgegeben werden, und Cluster von drei gleichen
Bits in diesen drei Strings können
jedes entsprechende einzelne Bits der verschlüsselten Zeichen 44 darstellen.
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Der
Serialisierer 34 kann vom Bus 48 Strings empfangen
und Bits der vom Bus 48 empfangenen Strings seriell an
einen seriellen Bitstrom 46 ausgeben, in dem jedes Cluster
von drei aufeinander folgenden gleichen Bits ein einzelnes Bit eines
verschlüsselten
Zeichens 44 darstellt. Wie in 2 gezeigt,
kann zum Beispiel ein verschlüsseltes
Zeichen 104 aus 10 Bits im seriellen Bitstrom 46 durch
Gruppen 108, 110 und 112 von jeweils
10 Bits dargestellt werden, die durch den Serialisierer 34 vom
Bus 50, 52 bzw. 54 empfangen werden.
Im seriellen Bitstrom 46 kann das 10-Bit-kodierte Zeichen 106 durch
Gruppen 108, 110 und 112 von jeweils
10 Bit dargestellt werden, die durch den Serialisierer 34 vom
Bus 50, 52 bzw. 54 empfangen werden.
Im seriellem Bitstrom 46 können Bits von Strings mit einer
Geschwindigkeit von 2,5 Gbps ausgegeben werden, ähnlich der Bitübertragungsgeschwindigkeit
in der ersten Datenübertragungsbetriebsart,
und folglich können
im seriellem Bitstrom 46 Cluster mit einer Geschwindigkeit
von 833,33 Millionen Mega-Clustern in der Sekunde ausgegeben werden.
Der Serialisierer 34 kann die Gruppe 108 ausgeben,
dann die Gruppe 110, dann die Gruppe 112, dann
die Gruppe 114, dann die Gruppe 116, dann die
Gruppe 118, wie durch die Richtung eines Pfeils 120 dargestellt
ist.
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Es
ist zu beachten, dass der serielle Bitstrom 46 Bits verschlüsselter
Zeichen 44 mit einer effektiven Bitübertragungsgeschwindigkeit
von 833,33 Mbps übertragen
kann, da jeder Cluster von drei aufeinander folgenden gleichen Bits
im seriellen Bitstrom 46 ein einzelnes Bit eines verschlüsselten
Zeichens 44 darstellen kann.
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Die
effektiven Bitübertragungsgeschwindigkeiten,
mit denen Bits der verschlüsselten
Zeichen 44 durch den seriellen Bitstrom 46 in
der ersten und der zweiten Datenübertragungsbetriebsart übertragen werden,
werden im Folgenden als die „einfache
effektive Bitübertragungsgeschwindigkeit” bzw. die „reduzierte
effektive Bitübertragungsgeschwindigkeit” bezeichnet.
Die erste Datenübertragungsbetriebsart wird
im Folgenden als die Betriebsart mit einfacher effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit
bezeichnet und die zweite Datenübertragungsbetriebsart wird
im Folgenden als die Betriebsart mit reduzierter effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit
bezeichnet.
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In
beiden Datenübertragungsbetriebsarten kann
der Leitungstreiber 14 den seriellen Bitstrom 46 empfangen
und entsprechende elektrische Signale über das leitende Medium 8 leiten.
Der Leitungsempfänger 18 kann
elektrische Signale vom leitenden Medium 8 empfangen und
eine serielle Bitsequenz 58 ausgeben, die im Wesentlichen
eine Nachbildung des seriellen Bitstroms 46 sein kann.
Es wird anerkannt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein Bit des seriellen
Bitstroms 46 in der seriellen Bitsequenz 58 fehlerhaft
nachgebildet wird, sehr gering ist und zum Beispiel ungefähr 10–12 oder
10–14 sein
kann.
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Die
Empfangseinheit 16 kann einen Deserialisierer 60,
einen Bit-Extrahierer 62 und einen MUX 64 umfassen.
Der Betrieb von MUX 64 kann zumindest teilweise durch die
Datenübertragungsbetriebsart
der Empfangseinheit 16 bestimmt werden.
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Der
Deserialisierer 60 kann die serielle Bitsequenz 58 empfangen,
Bits der seriellen Bitfrequenz 58 in Wörter verpacken und eine Wortsequenz 68 dieser
Wörter
ausgeben. Die Wortgröße kann
zum Beispiel gleich der Größe der verschlüsselten
Zeichen, z. B. 10 Bit, sein. Folglich kann der Deserialisierer 60 Wörter mit
einer Wortübertragungsgeschwindigkeit
von 250 Millionen Wörtern
in der Sekunde ausgeben.
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In
der Betriebsart mit einfacher effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit
kann ein 10-Bit-verschlüsseltes
Zeichen durch entsprechende zehn Bits dargestellt werden, die in
einem oder zwei Wörtern der
Wortsequenz 68 enthalten sind, und MUX 64 kann
so eingestellt sein, dass er die Wortsequenz 68 mit einer
Wortübertragungsgeschwindigkeit
von 250 Millionen Wörtern
in der Sekunde an Signale 70 weiterleitet. Obwohl die Anzahl
der Bits in einem Wort der Anzahl der Bits in einem verschlüsselten
Zeichen entsprechen kann, müssen
verschlüsselte
Zeichen nicht notwendigerweise mit Wörtern ausgerichtet sein. Die
digitale Schaltungsanordnung 78 kann so eingestellt sein,
dass sie bei 250 MHz arbeitet, um die Wortsequenz 68 mit
einer Wortübertragungsgeschwindigkeit
von 250 Millionen Wörtern
in der Sekunde von Signalen 70 zu empfangen, und kann durch
Bestimmen der Grenzen der verschlüsselten Zeichen innerhalb der
Wortsequenz 68 verschlüsselte
Zeichen aus der Wortsequenz 68 extrahieren.
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In
der Betriebsart mit reduzierter effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit,
wie sie oben erklärt wurde,
kann ein einzelnes Bit eines verschlüsselten Zeichens durch ein
Cluster von Bits in der Wortsequenz 68 dargstellt werden,
z. B. drei Bits, und folglich kann ein verschlüsseltes Zeichen durch drei
entsprechende Strings aus 10 Bits dargestellt werden, die in drei
oder vier Wörtern
der Wortsequenz 68 enthalten sind. Wie in 2 gezeigt,
kann zum Beispiel die Wortsequenz 68 das Wort 122 umfassen,
dann Wort 124, dann Wort 126, dann Wort 128,
dann Wort 130, dann Wort 132, dann Wort 134,
dann Wort 136, dann Wort 138. Das verschlüsselte Zeichen 104 wird durch
drei Strings aus 10 Bits dargestellt, die in Wörtern 122, 124, 126 und 128 enthalten
sind. Das verschlüsselte
Zeichen 106 wird durch drei Strings aus 10 Bits dargestellt,
die in Wörtern 128, 130, 132 und 134 enthalten
sind. Obwohl die Anzahl der Bits in einem Wort der Anzahl der Bits
in einem String entsprechen kann, müssen Strings nicht notwendigerweise
mit Wörtern
ausgerichtet sein. Zum Beispiel enthält Wort 122 Bits,
die das verschlüsselte
Zeichen 104 darstellen, aber auch vier mit „Y” gekennzeichnete
Bits, die ein anderes verschlüsseltes
Zeichen darstellen, das dem verschlüsselten Zeichen 104 im
seriellen Bitstrom 46 vorangeht. In ähnlicher Weise enthält Wort 134 Bits,
die das verschlüsselte
Zeichen 106 darstellen, aber auch sechs mit „X” gekennzeichnete
Bits, die ein anderes verschlüsseltes
Zeichen darstellen, das dem verschlüsselten Zeichen 106 im seriellen
Bitstrom 46 folgt.
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Der
Bit-Extrahierer 62 kann Wortsequenzen 68 empfangen,
einzelne Bits verschlüsselter
Zeichen aus den jeweiligen Clustern der Wortsequenz 68 extrahieren,
diese extrahierten Bits in extrahierte Wörter verpacken und diese extrahierten
Wörter
in einer Sequenz aus extrahierten Wörtern 74 ausgeben,
in der einzelne Bits eines verschlüsselten Zeichens durch ein
entsprechendes einzelnes Bit dargestellt werden. Der MUX 64 kann
so eingestellt werden, dass er die Sequenz aus extrahierten Wörtern 74 an Signale 70 weiterleitet
und die digitale Schaltungsanordnung 78 kann die Sequenz
aus extrahierten Wörtern 74 aus
Signalen 70 empfangen. Wie in 2 gezeigt,
wählt zum
Beispiel der Bit-Extrahierer 62 die in Fettschrift markierten
Bits aus Wörtern 122, 124 und 126 aus
und gibt ein extrahiertes Wort 140 aus, das die ausgewählten Bits
enthält.
In ähnlicher
Weise wählt
der Bit-Extrahierer 62 die in Fettschrift markierten Bits
aus Wörtern 128, 130 und 132 aus
und gibt nach der Ausgabe des extrahierten Worts 140 ein
extrahiertes Wort 142 aus, das die ausgewählten Bits enthält. In ähnlicher
Weise wählt
Bit-Extrahierer 62 die in Fettschrift markierten Bits aus
Wörtern 134, 136 und 138 aus
und gibt nach der Ausgabe des extrahierten Worts 142 ein
extrahiertes Wort 144 aus, das die ausgewählten Bits
enthält.
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Nach
einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
kann in der Betriebsart mit reduzierter effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit
die Übertragungsgeschwindigkeit
der extrahierten Wörter
der Wortübertragungsgeschwindigkeit
geteilt durch die Clustergröße entsprechen,
z. B. 83,33 Millionen extrahierter Wörter in der Sekunde, und ein
bestimmtes extrahiertes Wort kann für eine Dauer von im Wesentlichen 12 Nanosekunden
in Signalen 70 dargestellt werden. Die digitale Schaltungsanordnung 78 kann
zumindest gemäß der Kommunikationsbetriebsart
gesteuert werden. In der Betriebsart mit einfacher effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit kann
die digitale Schaltungsanordnung 78 so eingestellt werden,
dass sie bei 250 MHz arbeitet, um die Wortsequenz 68 mit
einer Wortübertragungsgeschwindigkeit
von 250 Millionen Wörtern
in der Sekunde zu empfangen, und in der Betriebsart mit reduzierter
effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit kann
die digitale Schaltungsanordnung 78 so eingestellt werden,
dass sie bei 83,33 MHz arbeitet, um die extrahierte Wortsequenz 74 mit
einer Geschwindigkeit von 83,33 Millionen extrahierten Wörtern in
der Sekunde zu empfangen, und kann durch Bestimmen der Grenzen der
verschlüsselten
Zeichen innerhalb der extrahierten Wortsequenz 74 verschlüsselte Zeichen
aus der extrahierten Wortsequenz 74 extrahieren.
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Nach
anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
kann die Übertragungsgeschwindigkeit für extrahierte
Wörter
in der Betriebsart mit reduzierter effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit
der Wortübertragungsgeschwindigkeit
geteilt durch die Clustergröße entsprechen,
z. B. 83,33 Millionen extrahierte Wörter in der Sekunde, und ein
bestimmtes extrahiertes Wort kann in Signalen 70 dargestellt werden
für eine
Dauer, die der Dauer gleicht, die der Übertragungsgeschwindigkeit
für extrahierte
Wörter geteilt
durch die Anzahl von Bits in einem Cluster entspricht, z. B. von
im Wesentlichen 4 Nanosekunden. Der Bit-Extrahierer 62 kann
ein Signal 76 ausgeben, um extrahierte Wörter dadurch
zu kennzeichnen, dass diese zum Beispiel während der 4 Nanosekunden, in
denen ein extrahiertes Wort in Signalen 70 dargestellt
wird, einen Logikwert von „1” haben,
und dass sie andernfalls einen Logikwert von „0” haben. Die Empfangseinheit 16 kann
einen MUX 66 umfassen, um das Signal 76 zu empfangen,
und um in der Betriebsart mit reduzierter effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit
Signal 76 an ein Signal 72 weiterzuleiten. In
der Betriebsart mit reduzierter effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit
kann die digitale Schaltungsanordnung 78 so eingestellt
sein, dass sie bei im Wesentlichen der gleichen Frequenz arbeitet wie
in der Betriebsart mit einfacher effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit,
z. B. 250 MHz, und kann die extrahierte Wortsequenz 74 mit
einer Geschwindigkeit von 83,33 Millionen extrahierten Wörtern in der
Sekunde empfangen. Die digitale Schaltungsanordnung 78 kann
das Signal 72 empfangen und kann unter Verwendung von Signal 72 durch
Bestimmen der Grenzen der verschlüsselten Zeichen innerhalb der
extrahierten Wortsequenz 74 verschlüsselte Zeichen aus der extrahierten
Wortsequenz 74 extrahieren.
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In
der Betriebsart mit einfacher effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit
kann MUX 66 so eingestellt werden, dass er einen im Wesentlichen
konstanten Logikwert von „1” an das
Signal 72 weiterleitet.
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3 ist
ein Flußdiagramm
eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung der Bitübertragungsgeschwindigkeit
der Kommunikation über
ein leitendes Medium gemäß einigen
erfindungsgemäßen Ausführungsformen.
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In
einem Anfangsstadium ist die drahtlose Kommunikation noch nicht
in Betrieb und die drahtgebundene Kommunikation ist für einen
Betrieb mit einfacher effektiver Bitübertragungsge schwindigkeit eingestellt,
z. B. 2,5 GHz (160). So lange eine Kommunikation über das
drahtlose Medium nicht erforderlich ist, kann die drahtgebundene
Kommunikation für
den Betrieb mit einfacher effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit
konfiguriert bleiben (162). Wenn jedoch eine Kommunikation über das
drahtlose Medium erfolgen soll, wird die drahtgebundene Kommunikation
für einen
Betrieb mit reduzierter effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit
eingestellt, z. B. 833,33 Hz (164), und dann kann eine
Sitzung mit drahtloser Kommunikation beginnen (166). Nachdem
die Sitzung drahtloser Kommunikation beendet ist (168),
wird die drahtgebundene Kommunikation für einen Betrieb mit einfacher
effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit
eingestellt (170) und das Verfahren kann mit Feld 162 neu
anfangen.
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4 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm eines beispielhaften Bit-Extrahierers 200 gemäß einigen
erfindungsgemäßen Ausführungsformen.
Der Bit-Extrahierer 200 kann die Wortsequenz 68 empfangen,
in der, in der Betriebsart mit reduzierter effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit,
Bits von 10-Bit-verschlüsselten
Zeichen durch entsprechende Cluster von drei aufeinander folgenden
gleichen Bits dargestellt werden. Der Bit-Extrahierer 200 kann
die extrahierte Wortsequenz 74 erzeugen und ausgeben, in
der, in der Betriebsart mit reduzierter effektiver Bitübertragungsgeschwindigkeit,
Bits der verschlüsselten
Zeichen durch entsprechende einzelne Bits dargestellt werden. Zusätzlich kann
der Bit-Extrahierer 200 das Signal 76 erzeugen
und ausgeben.
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Der
Bit-Extrahierer 200 kann Speicherelemente 202, 204 und 206 umfassen,
die zum Beispiel Register oder Latches sein und jeweils zehn Bits
umfassen können.
Im Allgemeinen kann die Anzahl von Speicherelementen gleich der
Anzahl von Bits in einem Cluster und die Anzahl von Bits in jedem
Speicherelement gleich der Anzahl von Bits in einem verschlüsselten
Zeichen sein.
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Für die Deutlichkeit
der Erklärung
werden die Speicherelemente 202, 204 und 206 im
Folgenden jeweils als „Register
A”, „Register
B” bzw. „Register C” bezeichnet.
Außerdem
werden Bits in Registern A, B, und C unter Verwendung der Ziffern
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 bezeichnet. Zum Beispiel wird Bit
Nummer 7 in Register B als Bit B/7 bezeichnet.
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Register
A kann in der Lage sein, zehn aufeinander folgende Bits der Wortsequenz 68 zu
erfassen und zu speichern. Register B kann in der Lage sein, den
Wert von Register A zu erfassen und zu speichern und Register C
kann in der Lage sein, den Wert von Register B zu erfassen und zu
speichern.
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Ein
10-Bit-Bus 208 kann Bits A/9, A/6, A/3, A/0, B/7, B/4,
B/1, C/8, C/5 und C/2 umfassen und ein 10-Bit-Bus 210 kann
Bits A/8, A/5, A/2, B/9, B/6, B/3, B/0, C/7, C/4 und C/1 umfassen
und ein 10-Bit-Bus 212 kann Bits A/7, A/4, A/1, B/8, B/5,
B/2, C/9, C/6, C/3 und C/0 umfassen.
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Ein
MUX 214 kann Signale 216 und Busse 208, 210 und 212 als
Eingänge
empfangen und kann einen der Busse 208, 210 und 212 an
einen 10-Bit-Bus 218 gemäß einem Wert auf den Signalen 216 weiterleiten.
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Der
Bit-Extrahierer 200 kann Komparatoren 220, 221, 222, 223, 224, 225, 226, 227 und 228 umfassen,
die zum Beispiel XOR-Gatter mit zwei Eingängen und einem Ausgang sein
können.
Der Logikwert des Ausgangs eines der Komparatoren 220, 221, 222, 223, 224, 225, 226, 227 und 228 kann
zum Beispiel logisch „1” sein,
wenn der Logikwert seiner beiden Eingänge nicht gleich ist und logisch „0”, wenn
der Logikwert seiner beiden Eingänge
gleich ist.
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Der
Komparator 220 kann Bit A/9 mit Bit A/8 vergleichen, der
Komparator 221 kann Bit A/8 mit Bit A/7 vergleichen, der
Komparator 222 kann Bit A/7 mit Bit A/6 vergleichen, der
Komparator 223 kann Bit A/6 mit Bit A/5 vergleichen, der
Komparator 224 kann Bit A/5 mit Bit A/4 vergleichen, der
Komparator 225 kann Bit A/4 mit Bit A/3 vergleichen, der
Komparator 226 kann Bit A/3 mit Bit A/2 vergleichen, der
Komparator 227 kann Bit A/2 mit Bit A/1 vergleichen und
der Komparator 228 kann Bit A/1 mit Bit A/0 vergleichen.
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Die
Komparatoren 220, 221, 222, 223, 224, 225, 226, 227 und 228 können drei
Gruppen von je drei Komparatoren bilden. Die erste Gruppe kann Komparatoren 220, 223 und 226 umfassen,
die zweite Gruppe kann Komparatoren 221, 224 und 227 umfassen
und die dritte Gruppe kann Komparatoren 222, 225 und 228 umfassen.
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Der
Bit-Extrahierer 200 kann Addierer 230, 232 und 234 umfassen.
Der Addierer 230 kann die Ausgänge der Komparatoren 220, 223 und 226 empfangen
und eine Zahl ausgeben, die der Anzahl der Komparatoren 220, 223 und 226 mit
nicht gleichen Eingängen
entspricht. In ähnlicher
Weise kann der Addierer 232 die Ausgänge der Komparatoren 221, 224 und 227 empfangen
und eine Zahl ausgeben, die der Anzahl der Komparatoren 221, 224 und 227 mit nicht
gleichen Eingängen
entspricht. Zusätzlich
kann der Addierer 234 die Ausgänge der Komparatoren 222, 225 und 228 empfangen
und eine Zahl ausgeben, die der Anzahl der Komparatoren 222, 225 und 228 mit
nicht gleichen Eingängen
entspricht.
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Der
Bit-Extrahierer 200 kann die MUXer 236, 238 und 240 umfassen
und kann Zähler 242, 244 und 246 umfassen.
Die MUXer 236, 238 und 240 können als
Eingänge
Signale 248, 250 bzw. 252 empfangen und
können
als Eingänge
die Ausgänge
der Addierer 230, 232 und 234 empfangen.
Der MUX 236 kann den Ausgang eines der Addierer 230, 232 und 234 gemäß einem
auf dem Signal 248 empfangenen Wert an den Zähler 242 ausgeben.
In ähnlicher
Weise kann der MUX 238 den Ausgang eines der Addierer 230, 232 und 234 gemäß einem
auf dem Signal 250 empfangenen Wert an den Zähler 244 ausgeben und
der MUX 240 kann den Ausgang eines der Addierer 230, 232 und 234 gemäß einem
auf dem Signal 252 empfangenen Wert an den Zähler 246 ausgeben.
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Die
Zähler 242, 244 und 246 können in
der Lage sein, Werte zu enthalten, die nicht niedriger als ein unterer
Schwellenwert sind, der zum Beispiel die Zahl Null sein kann, und
nicht höher
als ein oberer Schwellenwert sind, der zum Beispiel ein in einem Schwellenwertregister 254 gespeicherter
Werte sein kann. Die Zähler 242, 244 und 246 können in
der Lage sein, ihre Werte als Reaktion auf einen Befehl, der auf
einem Signal 256 empfangen wird, und hinsichtlich der Ausgänge der
MUXer 236, 238 bzw. 240, zu ändern.
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Der
Zähler 242 kann
den Wert, den er enthält,
inkrementieren, wenn zum Beispiel die Ausgabe von MUX 236 gleich
Null ist. In ähnlicher
Weise kann der Zähler 244 den
Wert, den er enthält,
inkrementieren, wenn zum Beispiel der Ausgang von MUX 238 mehr
als Null ist, und kann den Wert, den er enthält, dekrementieren, wenn der
Ausgang von MUX 238 gleich Null ist.
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Außerdem kann
der Zähler 246 den
Wert, den er enthält,
inkrementieren, wenn zum Beispiel der Ausgang von MUX 240 mehr
als Null ist, und kann den Wert, den er enthält, dekrementieren, wenn der
Ausgang von MUX 240 gleich Null ist.
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Im
Allgemeinen können
die Anzahl von Gruppen von Komparatoren, die Anzahl von Addierern,
die Anzahl von MUXern und die Anzahl von Zählern alle der Anzahl von Bits
in einem Cluster gleich sein.
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Ein
Logikblock 258 kann die in den Zählern 242, 244 und 246 gespeicherten
Werte empfangen und kann die Werte des Schwellenwertregisters 254 empfangen
und kann Signale 216 an den Multiplexer 214 ausgeben.
Wenn der Zähler 242 einen
Wert hat, der höher
ist als die Werte der Zähler 244 und 246, kann
der Logikblock 258 den MUX 214 so steuern, dass
dieser den Bus 212 an den Bus 218 weiterleitet. Wenn
der Zähler 244 einen
Wert hat, der höher
ist als die Werte der Zähler 242 und 246,
kann der Logikblock 258 den MUX 214 so steuern,
dass dieser den Bus 208 an den Bus 218 weiterleitet.
Wenn der Zähler 246 einen
Wert hat, der höher
ist als die Werte der Zähler 242 und 244,
kann der Logikblock 258 den MUX 214 so steuern,
dass dieser den Bus 210 an den Bus 218 weiterleitet.
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Der
Bit-Extrahierer 200 kann einen endlichen Automaten (EA) 260 umfassen,
um Signale 76, 248, 250, 252 und 256 zu
erzeugen und auszugeben. Entsprechend können Signale 76, 248, 250, 252 und 256 als
eine Gruppe in einem von drei Zuständen sein, die hier willkürlich als
Zustände
Nr. 0, Nr. 1 und Nr. 2 numeriert sind. Im Allgemeinen kann die Anzahl
von Zuständen,
die durch EA 260 für
seine Ausgangssignale erzeugt werden, der Anzahl von Bits in einem Cluster
gleich sein.
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In
Zustand Nr. 0 kann EA 260 Signale 248, 250 und 252 so
einstellen, dass die MUXer 236, 238 und 240 den
Ausgang der Addierer 232, 234 bzw. 230 ausgeben,
kann EA 260 den Zählern 242, 244 und 246 den
Befehl zum Zählen
geben und kann EA 260 einen Logikwert „0” auf Signal 76 ausgeben.
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In
Zustand Nr. 1 kann EA 260 Signale 248, 250 und 252 so
einstellen, dass die MUXer 236, 238 und 240 den
Ausgang der Addierer 234, 230 bzw. 232 ausgeben,
kann EA 260 den Zählern 242, 244 und 246 den
Befehl zum Zählen
geben und kann EA 260 einen Logikwert „0” auf Signal 76 ausgeben.
-
In
Zustand Nr. 2 kann EA 260 Signale 248, 250 und 252 so
einstellen, dass die MUXer 236, 238 und 240 den
Ausgang der Addierer 230, 232 bzw. 234 ausgeben,
kann EA 260 den Zählern 242, 244 und 246 den
Befehl zum Zählen
geben und kann EA 260 einen Logikwert „1” auf Signal 76 ausgeben.
-
EA 260 kann
den Zustand der Signale 76, 248, 250, 252 und 256 einmal
umschalten in Reaktion auf ein Wort der beim Bit-Extrahierer 200 empfangenen
Wortsequenz 68. Außerdem
kann EA 260 den Zustand der Signale 76, 248, 250, 252 und 256 in
einer vorab festgelegten Reihenfolge umschalten, zum Beispiel Zustand
Nr. 0 in Zustand Nr. 1, Zustand Nr. 1 in Zustand Nr. 2 und Zustand
Nr. 2 in Zustand Nr. 0.
-
Wegen
der Struktur von Bit-Extrahierer 200 und des Verfahrens,
in dem Signale 76, 248, 250, 252 und 256 erzeugt
werden, werden Wörter
der Wortsequenz 68, die in Register A empfangen werden,
durch Komparatoren 220, 221, 222, 223, 224, 225, 226, 227 und 228 auf
die Gleichheit aufeinander folgender Bits geprüft. Addierer 230, 232 und 234 summieren
die Ergebnisse aus den jeweiligen Gruppen von Komparatoren und Zählern 242, 244 und 246 werden
entsprechend inkrementiert oder dekrementiert. MUX 214 kann
so eingestellt werden, dass er einen der Busse 208, 210 und 212 entsprechend der
Werte der Zähler 242, 244 und 246 weiterleitet, und
einmal alle drei Wörter
kann das Signal 76 einen Logikwert „1” haben, um der digitalen Schaltungsanordnung 78 zu
signalisieren, ein extrahiertes Wort vom Bus 218 zu empfangen.
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Die
Empfindlichkeit der Signale 216 für Veränderungen der Werte von 242, 244 und 246 kann mit
dem Wert im Schwellenregister 254 in Verbindung stehen.
Je näher
dieser Wert an dem unteren Schwellenwert ist, desto empfindlicher
können
Signale 216 für
Veränderungen
in der Ausrichtung der verschlüsselten
Zeichen in Register A sein.
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Während bestimmte
Merkmale der Erfindung hier dargestellt und beschrieben wurden,
werden Fachleuten nun viele Abwandlungen, Ersetzungen, Änderungen
und Entsprechungen einfallen. Daher wird davon ausgegangen, dass
die beigefügten
Ansprüche
alle derartigen Abwandlungen und Änderungen abdecken, die innerhalb
der Idee der Erfindung liegen.