DE1300144B

DE1300144B - Gegen Synchronisations- und Informationsfehler gesicherte Daten-uebertragungseinrichtng

Info

Publication number: DE1300144B
Application number: DEW38854A
Authority: DE
Inventors: Mcrae Lorin Post; Watts Robert Nelson; Wolf Jun William John
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1964-04-01
Filing date: 1965-03-27
Publication date: 1969-07-31
Also published as: GB1099469A; US3471830A; SE317406B; BE661441A; NL6503653A

Description

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Die Erfindung betrifft eine gegen Synchronisations- arbeitung redundanter digitaler Informationen zu und Informationsfehler gesicherte Einrichtung zur schaffen, welche das Auftreten von Fehlern mit hoher Übertragung digitaler Informationssignalfolgen über Zuverlässigkeit anzeigen kann. Dabei soll sowohl das ein fehlerbehaftetes Übertragungssystem mit einer Auftreten verstümmelter Ziffern als auch das Auftreten Sende- und einer Empfangseinrichtung, ferner mit 5 von Fehlern angezeigt werden, die sich bei einem Vereiner Schaltung, die auf eine von einer Quelle gelieferte lust der Synchronisation zwischen der Sende- und Informationssignalfolge hin eine digitale Prüfsignal- Empfangsstelle ergeben. Erfindungsgemäß wird weiterfolge entsprechend einem systematischen zyklischen hin angestrebt, daß sowohl die Sende- als auch die Fehleranzeigecode erzeugt und an die Informations- Empfangsstelle davon in Kenntnis gesetzt werden, signalfolge anhängt, sowie mit einer in der Empfangs- io wenn eine fehlerhafte Signalfolge an die Empfangseinrichtung enthaltenen Schaltung zur Neuberechnung stelle gegeben wird.

von Prüfsignalfolgen aus den empfangenen Signalen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Ein-Das Problem, digitale Signale auf zuverlässige Weise richtung der eingangs genannten Art eine Schaltung über einen störungsbehafteten Kanal zu übertragen, aufweist, die sendeseitig die Signalwerte der Prüfist von großer Bedeutung, und man hat lange nach 15 signalfolgen jeweils invertiert, weiterhin eine in der einer Lösung gesucht. Das Problem tritt beispielsweise Empfangseinrichtung enthaltene Schaltung zur Rückauf, wenn Fernsprechleitungen, die Störimpulsen aus- Invertierung der Signalwerte der empfangenen Prüfgesetzt sind, zur Übertragung von Daten in digitaler signalfolgen und eine Schaltung zum Vergleich der Form benutzt werden, wenn ein unvollkommenes rückinvertierten Signale mit den neu berechneten Medium, wie ein Magnetband oder eine fotografische 20 Signalen.

Emulsion, zur Speicherung digitaler Daten verwendet Auf diese Weise ist es möglich, das Auftreten einer

werden oder wenn eine Bearbeitung digitaler Signale nichtsynchronen Folge auf sehr zuverlässige Weise

mit Hilfe von Schaltungen erfolgt, die aus Geräten anzuzeigen, ohne die Fähigkeit der Anlage zu beein-

bestehen, beispielsweise Relais, Dioden oder Tran- trächtigen, das Vorhandensein verstümmelter Ziffern sistoren, welche eine gewisse Wahrscheinlichkeit für 25 während des synchronen Betriebs festzustellen,

das Auftreten eines Fehlers aufweisen. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter-

Die Verwendung von redundanten Code ermöglicht ansprächen gekennzeichnet.

eine solche Codierung von zu übertragenden digitalen Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Er-

Datensignalen, daß eine Empfangsstelle in die Lage findung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es versetzt wird, mit großer Zuverlässigkeit anzuzeigen, 30 zeigen

daß die empfangenen Signale kein genaues Abbild der F i g. 1 und 2 die Sende- bzw. Empfangs-Endstelle,

ausgesendeten Signale sind. die zusammen ein erfindungsgemäßes Ausführungs-

Die sogenannten Bose-Chaudhuri-Codierungen, die beispiel für eine Fehleranzeigeanlage darstellen,

beispielsweise in der Literaturstelle »Error-Correcting- F i g. 3 und 4 Matrix-Darstellungen zur Beschrei-Codes«, S. 162 bis 181, MIT Press and John Wiley and 35 bung der Betriebsweise der Anlage entsprechend den

Sons, 1961, von W. W. Peterson beschrieben F i g. 1 und 2.

sind, stellen eine besonders zweckmäßige Art und Die in F i g. 1 gezeigte Sende-Endstelle enthält eine Weise dar, auf welche zu übertragende, digitale Daten- Quelle 100, die binäre Datensignale liefert, wobei jede signalfolgen so codiert werden können, daß eine Folge mit η Ziffern ein Datenwort darstellt. Es wird Fehleranzeigemöglichkeit besteht. 40 angenommen, daß die Quelle 100 2ⁿ verschiedene Datenfolgen, die entsprechend den Bose-Chaudhuri- Binärfolgen mit η Ziffern liefern kann. Außerdem soll Codierungen codiert worden sind, stellen Elemente hier als Beispiel angenommen werden, daß η = 21 ist. eines systematischen zyklischen Code dar. Jede über- Folglich kann die Quelle 100 2²¹ oder etwa 2 000 000 tragene Folge ist also eine zyklische Vertauschung verschiedene Binärfolgen mit 21 Ziffern liefern, eines anderen Elements des Code. Als Ergebnis wird 45 Jede von der Quelle 100 erzeugte Datenfolge mit möglicherweise ein Verlust der Synchronisation um η Ziffern wird über einen Puffer 102 und einen ersten eine Ziffernstelle in einem solchen System vom gesteuerten Schalter 104 an einen Codierer 106 anEmpfänger nicht angezeigt. Statt dessen wird die gelegt. Außerdem wird jede Datenfolge vom Ausgang nichtsynchrone Folge vom Empfänger mit einer des Schalters 104 über einen zweiten gesteuerten Wahrscheinlichkeit von 1:2 als gültige Folge auf- 50 Schalter 108 an ein Datengerät 110 gegeben. Es sei genommen. bemerkt, daß der Schalter 108 eine einfache Leitweg-Daraus ergibt sich, daß Fehler in einem Daten- einrichtung darstellt, die unter Steuerung von Signalen Verarbeitungssystem entweder dadurch auftreten kön- eines Taktgebers 120 entweder eine Verbindung vom nen, daß einzelne Ziffern bei der Übertragung ver- Ausgang des Schalters 104 zum Eingang des Datenstümmelt werden oder daß der Synchronismus zwischen 55 geräts 110 oder alternativ eine Verbindung vom Ausden Sende- und Empfangseinrichtungen verlorengeht. gang eines Inverters 112 zum Eingang des Datengeräts Hochqualitative Anzeigeverfahren für ein System 110 durchschaltet.

dieser allgemeinen Art müssen in der Lage sein, beide Im Codierer 106 wird eine Paritätsprüffolge mit Arten auftretender Fehler auf zuverlässige Weise an- k Ziffern aus den an ihn angelegten η Datenziffern zuzeigen. 60 abgeleitet. Diese Prüfziffern werden dann durch den Es ist auch bereits bekannt, die Synchronisation Inverter 112 invertiert und über den Schalter 108 an einer Datenübertragung durch bestimmte, den Daten- das Datengerät 110 gelegt, um dort an die zugeordnete Worten vorangestellte Sonderzeichen (Prefixe) zu er- Datenfolge mit «Ziffern angehängt zu werden, aus reichen. Diese Sonderzeichen sind jedoch nicht gleich- der die k Prüfziffern abgeleitet wurden. Folglich entzeitig Prüfzeichen, mit deren Hilfe eine fehlerhafte 65 hält die zu dem Ausführungsbeispiel einer Empfangsübertragung einzelner oder mehrerer Ziffern der Endstelle nach F i g. 2 zu übertragende, redundante Datenworte festgestellt werden kann. Folge η + k Ziffern, wobei die ersten η Ziffern Infor-Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zur Ver- mations- oder Datensignale und die letzten k Ziffern

sprechend den genannten Bose-Chaudhuri-Codierungen codierte Datenfolge eine redundante Folge darstellt, die ein Element eines systematischen zyklischen Code ist. Mit anderen Worten, eine zyklische 5 Vertauschung jedes solchen Elements bildet ein weiteres Element des Code. Eine zyklische Vertauschung ist ein Verfahren, bei dem beispielsweise die am weitesten rechts stehende Ziffer eine Einerfolge von Ziffern weggenommen und auf der linken Seite der

des Code. Weitere Permutationen dieser Art führen zu den anderen Elementen des Code. Einzelheiten bezüglich dieser systematischen zyklischen Codiesind in der USA.-Patentschrift 3 051784 N e u m a η η) vom 28. August 1962 beschrieben.

Die Sende-Endstelle nach F i g. 1 arbeitet wie folgt: Zu Anfang, d. h., bevor der Synchronismus zwischen

Paritätsprüfsignale darstellen, die zum Zweck der Fehleranzeige hinzugefügt wurden.

Das Datengerät 110 in F i g. 1 moduliert die angelegten Daten- und Prüfsignale und gibt sie dann an
einen störungsbehafteten Kanal 115, der Fehler der
über ihn übertragenen Signalfolgen verursachen kann.
Außerdem liefert das Gerät 110 regelmäßig auftretende Zeitsteuersignale an den Taktgeber 120, der
den Puffer 102, die Schalter 104 und 108 und den
Codierer 106 steuert. Die von dem Gerät 110 ge- ίο verbleibenden Ziffern wieder angefügt wird. Damit lieferten Zeitsteuersignale werden außerdem direkt an erhält man eine andere Folge oder ein anderes Element den Puffer 102, den Codierer 106 und einen Frequenzteiler 122 gegeben. Das Ausgangssignal des Teilers 122
wird wiederum über einen dritten gesteuerten Schalter
124 an die Datensignalquelle 100 angelegt. 15 rungen

Der Schalter 124 wird von Signalen eines Rückkanal- (P. G.
Empfängers 126 gesteuert, der aus einem herkömmlichen freuqenzselektiven Empfänger und zugeordneten logischen Steuerschaltungen besteht. Der Empfänger 126 ist über den gleichen Kanal 115, über wel- 20 der Sende-Endstelle und der Empfangs-Endstelle nach chen die codierten Datensignale zu einem entfernten F i g. 2 erreicht ist, ist der Schalter 124 nicht erregt, Ort übertragen werden, mit einem Rückkanal-Sender da keine entsprechenden Torsignale aus dem Rück- 226 (F i g. 2) verbunden. Vorteilhafterweise arbeitet kanal-Empfanger 126 geliefert werden. Folglich werden die Rückkanal-Ausrüstung in einem schmalen Fre- zu Anfang keine Datensignale aus der Quelle 100 an quenzbereich mit einer Mittenfrequenz, die genügend 25 den Puffer 102 angelegt. Während dieses einleitenden weit unterhalb der Frequenzen liegt, die zur Vorwärts- Betriebs liefert der Puffer 102 unter Steuerung von

Signalen aus dem Taktgeber 120 η »0«-Signale über den erregten Schalter 104 an den Codierer 106 und über den Schalter 108 an das Datengerät 110. Diese 30 η »0«-Signale werden von dem Gerät 110 moduliert und an den Kanal 115 gegeben. Anschließend wird der Schalter 104 durch den Taktgeber 120 ausgeschaltet, und es werden k, von dem Codierer 106 erzeugte Paritätsprüfziffern von dem Inverter 112 invertiert signale aus der Quelle 100 an den Puffer 102 angelegt 35 und über den Leitwegschalter 108 an das Datengerät werden. Wenn andererseits der Schalter 124 auf Grund 110 gegeben, so daß sie in den k Ziffernstellen ervon Signalen aus dem Empfänger 126 aberregt oder scheinen, die unmittelbar denen folgen, in welchen geöffnet ist, ist die Quelle 100 stillgesetzt und liefert die η »0«-Signale aufgetreten sind, dann keine Datensignale an den Puffer 102. Wie Unter normalen Betriebsbedingungen gibt, wie

weiter unten im einzelnen beschrieben, wird die Rück- 40 weiter unten im einzelnen beschrieben, die in F i g. 2 kanal-Ausrüstung zu Anfang benutzt, um die Sende- dargestellte Empfangs-Endstelle gegebenenfalls dem Endstelle davon in Kenntnis zu setzen, daß die Sende- Rückkanal-Empfänger 126 (F i g. 1) davon Kenntnis, und Empfangs-Endstellen synchron laufen. Nach Er- daß die Sende- und Empfangs-Endstelle synchron reichung der Synchronisation gibt der Empfänger 126 laufen. Auf Grund davon erregt der Empfänger 126 die Steuerung des Schalters 124 frei. Danach wird die 45 den Schalter 124, der dann zuläßt, daß Signale aus Rückkanal-Ausrüstung benutzt, um die Sende-End- dem Frequenzteiler 122 an die Datensignalquelle 100 stelle davon in Kenntnis zu setzen, daß eine empfan- angelegt werden. Daraufhin wird die Quelle 100 in gene Folge Fehler enthält. Solche Fehler-Signal- Betrieb gesetzt und legt eine Datenfolge mit η Ziffern Anzeigen werden über den Rückkanal-Empfänger 126 an den Puffer 102 mit verhältnismäßig niedriger Gean eine Alarmeinheit 128 in der Sende-Endstelle an- 50 schwindigkeit R₁, die durch die Ausgangsfrequenz des gelegt und außerdem an eine Ausgangsleitung 228 in Teilers 122 bestimmt wird. (Es sei bemerkt, daß der Empfangs-Endstelle gegeben.

Mit Vorteil kann das in F i g. 1 gezeigte Daten- R₁ = —-^rjr Rl ,

gerät 110 aus einer Ausführung bestehen, die in der η + κ

Literaturstelle »Phase-Modulation Date Sets for Serial 55 wobei Rl die Übertragungsgeschwindigkeit ist, mit Transmission at 2000 and 2400 Bits per Second«, den Signalen über den Kanal 115 übertragen werden.) A. I. E. E. Transactions, Part 1, Nr. 61, S. 166 bis 171, Nachfolgend werden diese Datensignale aus dem Juli 1962, von P. A. B a k e r beschrieben worden ist. Puffer 102 herausgeschoben, über den Schalter 104 Dieses Datengerät enthält einen Quarzoszillator, von zum Codierer 106 und über den Schalter 108 zum dem die obenerwähnten Zeitsteuersignale abgeleitet 60 Datengerät 110 gegeben. Mit Vorteil findet diese Verwerden. Weiterhin kann der Codierer 106 in F i g. 1 Schiebung mit einer Geschwindigkeit statt, die höher beispielsweise Einrichtungen enthalten, welche die oben- ist als R₁, und die durch die Ausgangsfrequenz des erwähnte Bose-Chaudhuri-Codierung durchführen. Quarzoszillators im Datengerät 110 bestimmt wird. Solche Codiereinrichtungen sind allgemein bekannt Nachdem die erste Folge mit «Ziffern durch den und beispielsweise auf den Seiten 107 bis 135 der 65 Schalter 104 hindurchgelaufen ist, wird der Schalter oben angegebenen Literaturstelle von Peterson 104 aberregt, und während eines nachfolgenden, vorbeschrieben, bestimmten Zeitabschnitts werden Paritätsprüfziffern Es ist außerdem allgemein bekannt, daß jede ent- an diese erste Datenfolge angehängt. Während dieses

übertragung von Daten- und Prüfsignalen benutzt werden. Folglich können die Datengerät- und Rückkanal-Frequenzen ohne gegenseitige Störung gleichzeitig über den Kanal 115 übertragen werden.

Immer dann, wenn der Schalter 124 auf Grund von Torsignalen aus dem Rückkanal-Empfänger 126 erregt oder geschlossen ist, wird die Quelle 100 durch Signale aus dem Teiler 122 erregt, so daß dann Daten-

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nachfolgenden Zeitabschnitts werden weiterhin Daten- signale kontinuierlich mit einer konstanten Geschwinsignale an den Puffer 102 mit der Geschwindigkeit R₁ digkeit entnommen werden können, die kleiner ist als geliefert. Die Quelle 100 gibt also dauernd und un- die, mit der die Signale von dem Gerät 210 an den unterbrochen Datensignale ab, obwohl der Schalter Decodierer 206 gegeben werden. Auf diese Weise läßt 104 zeitweilig aberregt ist, nachdem jeweils eine Daten- 5 sich ein ununterbrochener Fluß von Datensignalen folge mit η Ziffern durch ihn hindurchgelaufen ist. von der Empfangs-Endstelle zum Verbraucher 229 er-Während dieser zeitweiligen Abschaltung wird eine reichen.

zugeordnete Gruppe k Prüfziffern an die Datenfolge Bei den speziellen Bose-Chaudhuri-Codierverfahren

angehängt. nach dem erfindungsgemäßen System führt das oben-

Ein besserer Einblick in die Betriebsweise der als 10 erwähnte Datenwort, das nur Nullen enthält und zu Beispiel beschriebenen Sende-Endstelle nach F i g. 1 Anfang an den in F i g. 1 dargestellten Codierer 106 läßt sich aus einer Betrachtung einzelner Codier- angelegt worden ist, dazu, daß k »0«-Signale an den beispiele gewinnen. Vorher soll jedoch noch die Emp- Inverter 112 gegeben werden. Der Inverter 112 erzeugt fangs-Endstelle nach F i g. 2 betrachtet werden. daraus k »!«-Signale. Im Ergebnis enthält die zu

Die Endstelle nach F i g. 2 enthält ein Datengerät 15 Anfang an den Kanal 115 gegebene, redundante Folge 210, das ebenfalls eine Ausführung sein kann, die in η »0«-Signale, gefolgt von k »!«-Signalen. Der Taktdem obengenannten Aufsatz von Baker beschrieben geber 220 in der Empfangs-Endstelle (F i g. 2) spricht ist. Datensignale, die von dem Kanal 115 durch das auf diese Anfangsfolge auf übliche Weise an, indem er Gerät 210 aufgenommen werden, werden demoduliert seinen Betriebszyklus etwa gleichzeitig mit dem Über- und dann über einen gesteuerten Schalter 204 an einen 20 gang der empfangenen Folge von deren »0«-Werten zu Decodierer 206 angelegt. Unter Steuerung von Signalen dem ersten »1«-Wert anfangen läßt. Nachdem der aus einem Taktgeber 220 stellt der Schalter 204 eine Taktgeber 220 gestartet ist, arbeitet er in seiner nordurchgeschaltete Verbindung zwischen dem Gerät 210 malen, vorbestimmten Betriebsweise nur dann weiter, und dem Decodierer 206 nur gerade so lange her, daß wenn die Ausgangssignale der Vergleichseinheit 225 die η Datensignale der empfangenen redundanten 25 anzeigen, daß die von dem Gerät 210 empfangene Folge an den Decodierer 206 angelegt werden können. Startfolge fehlerfrei gewesen ist. Auf Grund einer Anschließend wird der Schalter 204 durch Taktsignale fehlerfreien Startfolge wird der Rückkanal-Sender 226 so gesteuert, daß er die Verbindung zwischen dem getriggert und sendet ein Synchronsignal an den RückGerät 210 und dem Decodierer 206 unterbricht und kanal-Empfänge 126 in der Sende-Endstelle. Der eine Verbindung zwischen dem Gerät 210 und einem 30 Empfänger 126 spricht dann auf dieses Signal durch Inverter 212 herstellt. Der Zweck dieses Auswahl- Erregen des Schalters 124 an, so daß Treibsignale aus Vorganges mit Hilfe des Schalters 204 besteht nur dem Teiler 122 an die Datenquelle 100 gegeben werden darin, die Datensignale einer empfangenen Folge an können.

den Decodierer 206 und die Paritätsprüfziffern der Wenn festgestellt wird, daß die zu der Empfangs-

Folge an den Inverter 212 zu übertragen. 35 Endstelle übertragene Startfolge Fehler enthält, wird

In dem Decodierer 206 wird eine weitere Gruppe der Taktgeber 220 durch Signale vom Ausgang der von Paritätsprüfsignalen aus den empfangenen Daten- Vergleichseinheit 225 aberregt. Jede nachfolgende cosignalen nach den gleichen Beziehungen neu errechnet, dierte Folge, die nur Null-Werte aufweist, bewirkt ein die ursprünglich in der Sende-Endstelle von dem erneutes Starten des Taktgebers 220, der nur dann Codierer 106 angewendet worden sind. Wenn keine 40 erregt bleibt, wenn die codierte Folge als fehlerfrei Fehler der redundanten Folge bei der Übertragung befunden worden ist. Unter normalen Betriebsbedinüber den störungsbehafteten Kanal 115 aufgetreten gungen wird der Synchronismus meist erreicht, und sind, sind folglich die neu errechneten Prüfziffern die Sende- und Empfangs-Endstelle sind dann zur identisch mit den in der Sende-Endstelle erzeugten Übertragung codierter Informationssignale bereit. Ziffern. 45 Für ein besseres Verständnis der Funktion des Aus-

Nachdem die empfangenen Prüfziffern vom Daten- führungsbeispiels nach F i g. 1 und 2 sollen einige gerät 210 zum Inverter 212 über den Schalter 204 ge- spezielle Beispiele betrachtet werden. Es sei angenomführt worden sind, werden sie invertiert und dann an men, daß die Datenquelle 100 das folgende willkürlich eine Vergleichseinheit 225 angelegt, in der sie Ziffer gewählte Informationswort D mit 21 Ziffern aussendet: für Ziffer mit den neuerrechneten, vom Decodierer 206 50 _{1 nnf>m nnnnnnm nnnmnri}

gelieferten Prüfziffern verglichen werden. Wenn die 100001000000010000000.

beiden Gruppen von Prüfziffern identisch sind, werden (Die Ziffern dieses Wortes werden von der Quelle 100

keine Fehlersignale von der Vergleichseinheit 225 über von rechts nach links abgegeben, d. h., die erste von die Ausgangsleitung 228 an einen Verbraucher oder der Quelle abgegebene Ziffer ist die auf der rechten eine Datenaufnahme-Einrichtung 229 geliefert. Weiter- 55 Seite stehende »ö<0. Die Codierung eines solchen hin wird der Rückkanal-Sender 226 nicht getriggert Wortesr entsprechend einem Bose-Chaudhuri-(31, 21)- und sendet kein Fehleranzeigesignal an die Sende-,, - Code kann mit Hilfe einer sogenannten Generator-Endstelle. Wenn die beiden Gruppen von Prüfziffern Matrix G dargestellt werden, die in F i g. 3 gezeigt ist nicht identisch sind, liefert die Vergleichseinheit 225 (zur Erläuterung von Generator-Matrizen sei auf S. 30 ein Fehlersignal an die Leitung228 und triggert den 60 der obengenannten Literaturstelle von Peterson Sender 226, der dann ein Fehleranzeigesignal an den hingewiesen). Die redundante Folge, die sich bei einer Empfänger 126 in der Sende-Endstelle nach F i g. 1 solchen Codierung ergibt, erhält man einfach dadurch, überträgt. daß D (betrachtet als eine Matrix mit einer einzigen

Die Datensignale können der Empfangs-Endstelle Zeile) mit der Generator-Matrix G multipliziert wird, entsprechend F i g. 2 über eine Ausgangsleitung 230 65 Das Ergebnis dieser üblichen Matrix-Multiplikation entnommen werden, die an den Eingang des Decodierer ist ein Wort mit 31 Ziffern, bei dem die ersten 21 Ziffern angeschaltet ist. Mit Vorteil ist die Leitung 230 Informationsziffern und die letzten 10 Ziffern Paritätsmit einem Puffer 232 verbunden, aus dem die Daten- prüfziffern sind (zur Erläuterung von Matrizen ein-

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schließlich der Matrix-Multiplikation und Matrix- wobei Z die erste Datenziffer der nächsten, unmittelbar

Umsetzungen sei auf die Literaturstelle »A Survey of folgenden redundanten Folge ist, die über den Kanal

Modem Algebra«, von G. Birkhoff und S. M a c- 115 übertragen wird. Wie oben angegeben, läßt sich

Lane, MacMillan Co., Kapitel 8, hingewiesen). Eine das Fehleranzeige-Verfahren durch eine Matrix-

solche redundante Folge beinhaltet die Möglichkeit, 5 Multiplikation von F* mit H^T darstellen, die für den

das Auftreten beliebiger Kombinationen von vier oder nichtsynchronen Fall

weniger Ziffernfehler festzustellen. Außerdem ist es nnnnrvwm

mit Hilfe dieser redundanten Folge möglich, alle ^x ""^™

Fehlerstöße mit 10 Ziffern oder weniger, 511/512 aller ergibt. Wenn X=O dann ist natürlich V* H? = 0,

Fehlerstöße mit 11 Ziffern Länge und 1023/1024 aller io und die Empfangs-Endstelle würde keinen Fehler an-

Fehlerstöße mit 12 bis 31 Ziffern Länge festzustellen. zeigen. In diesem Fall würde das empfangene Daten-

Das codierte Informationswort, das sich aus der wort

erwähnten Matrix-Multiplikation von D und G ergibt, 110000100000001000000

ist die folgende redundante Folge F mit 31 Ziffern:

1010001101100001000000010000000. ^{15 alS AbbUd deS übertra}g^enen Datenwortes

T^- « λ i.e.· 1....Vi-Z-- rr 100001000000010000000

Die auf der rechten Seite stehenden 21 Ziffern von V

sind die Informationsziffern, die ursprünglich von der erscheinen. Wenn also die »1 «-Werte und »0«-Werte Datenquelle 100 geliefert worden sind, und die links mit gleicher Wahrscheinlichkeit übertragen werden, stehenden 10 Ziffern sind die Paritätsprüfziffern, die so würde nur eine Hälfte der um eine' Ziffernstelle nicht der Codierer 106 aus den 21 Informationsziffern ab- synchronen Blöcke oder Folgen als fehlerhaft angeleitet hat. Wenn die erzeugten Prüfziffern nicht gezeigt werden.

invertiert würden, wäre F die Folge, die auf den Auf der anderen Seite sei angenommen, daß die

störungsbehafteten Kanal 115 gegeben würde. durch den Codierer 106 erzeugten 10 Prüfziffern in-

Erfindungsgemäß werden die erzeugten 10 Prüf- 25 vertiert werden, bevor sie an das oben angegebene ziffern jedoch invertiert, bevor sie an die 21 Informa- Datenwort mit 21 Ziffern angehängt werden. In diesem tionsziffern angehängt werden. Um jedoch die volle Fall läßt sich die auf den störungsbehafteten Kanal 115 Bedeutung dieses erfindungsgemäßen Merkmals zu gegebene, redundante Folge F₁ folgendermaßen darverstehen, soll zunächst zur Erläuterung angenommen stellen:

werden, daß die Prüfziffern nicht invertiert werden. 30 0101110010100001000000010000000.
Dann würde, wenn die redundante Folge F bei ihrer

Übertragung über den störungsbehafteten Kanal 115 Der einzige Unterschied zwischen F₁ und der oben

nicht verstümmelt wird und wenn außerdem die Syn- betrachteten Folge V besteht darin, daß die linken

chronisation zwischen der Sende- und Empfangs- 10 Ziffern von V₁ mit Bezug auf die entsprechenden

Endstelle entsprechend F i g. 1 und 2 nicht verloren- 35 Ziffern von V invertiert sind.

geht, die Vergleichseinheit 225 Ausgangssignale liefern, Es sei weiter angenommen, daß V₁ weder verstüm-

die nur aus Null-Werten bestehen und anzeigen, daß melt noch in seiner Phase verschoben wird, bevor diese

keine Fehler in der empfangenen Folge aufgetreten Signalfolge in der Endstelle entsprechend F i g. 2

sind. (In dem hier betrachteten Fall, bei dem die empfangen wird. Die linken 10 Ziffern von V₁ werden

erzeugten Prüfziffern in der Sende-Endstelle nicht 40 dann durch die Einheit 212 erneut invertiert, so daß

invertiert werden, enthält die Empfangs-Endstelle V₁ wieder in V umgewandelt worden ist. Außerdem

natürlich keinen Inverter.) ist VH^T = 0, wodurch, wie oben angegeben, angezeigt

Der Betrieb der Schaltungen in der Empfangs- wird, daß das empfangene Datenwort ein genaues

Endstellenach Fig. 2 zur Prüfung auf Fehler in jeder Abbild des ausgesendeten Datenwortes ist. Es zeigt

empfangenen Folge läßt sich mit Hilfe der sogenannten 45 sich also, daß das erfindungsgemäße Inversions-

Nullabstands-Matrix H darstellen, die in F i g. 4 ge- verfahren den normalen fehlerfreien Betrieb des

zeigt ist. (Zur Erläuterung von Nullabstands-Matrizen Systems nicht beeinflußt.

sei auf die obengenannte Literaturstelle von Peter- Wenn dagegen die Synchronisation zwischen der

son, S. 26, 27, 31, 96 und 138 hingewiesen.) Die Sende-und Empfangs-Endstelle entsprechend F i g. 1

Matrix-Multiplikation einer empfangenen Folge V 50 und 2 um eine Ziffernstelle verlorengeht, wird aus V₁

durch die Transponierung H^T der Nullabstands- der Wert F₁*, wobei

Matrix H ergibt 10 »0«-Werte als Produkt, wenn V _ _m 11001010000100000001000000

ein genaues Abbild der ursprünglich von der Sende- V₁-X 010111001010000100000001000000.

Endstelle nach F i g. 2 ausgesendeten, redundanten Nach dem Empfang von V* werden die linken

Folge ist. Genauer gesagt ist also 55 10 Ziffern invertiert und V* in F₂* umgewandelt, wobei

[F] [H^T] = 0000000000, Vi = X 101000110010000100000001000000.

wenn keine verstümmelten Ziffern und keine Syn- (X stellt die Inversion von X dar.) Die Matrix-

chronisations-Verschiebung aufgetreten ist. Multiplikation von F₂* mit H^T ergibt

Es seien nun für den Fall, bei dem die erzeugten 60 — _1fMWmm

Prüf ziffern nicht invertiert werden, angenommen, daß ^x ^ιυυυυ-ΐΐυυ

die relative zeitliche Beziehung zwischen der Sende- als Produkt, das unabhängig vom Wert von X nicht und Empfangs-Endstelle um eine Ziffernstelle aus der gleich »0« ist.

Synchronisation gerät, so daß die redundante Folge F Es zeigt sich also, daß die angenommene

im Ergebnis um eine Ziffer nach rechts verschoben 65 Synchronisationsverschiebung festgestellt worden ist. wird. Die nichtsynchrone Folge F* läßt sich darstellen Im Ergebnis wird der Datenwortteil von F₂* durch als Fehlersignale auf der Leitung 228 und durch über die

X 101000110110000100000001000000, Rückkanal-Ausrüstung übertragene Fehlersignale da-

hingehend gekennzeichnet, daß es kein genaues Abbild des ursprünglich von der Quelle 100 gelieferten Datenwortes ist.

Die Fehleranzeige-Fähigkeiten des Ausführungsbeispiels erstrecken sich natürlich auch auf den Fall, bei dem die Synchronisation zwischen der Sende- und Empfangs-Endstelle vorhanden ist, bei dem aber einige der übertragenen Ziffern einer redundanten Folge während der Übertragung verstümmelt worden sind. Dann liefern Matrix-Multiplikationen der be- ίο schriebenen Art, die durch die speziellen Schaltungen nach F i g. 2 ausgeführt werden, eine Anzeige am Ausgang der Vergleichseinheit 225 für das Auftreten von Fehlern. Jede solche Anzeige erscheint auf der von der Empfangs-Endstelle der F i g. 2 ausgehenden Leitung 228 und wird außerdem zurück zur Sende-Endstelle der F i g. 1 übertragen, um die Alarmeinheit 128 zu erregen.

Folglich kann eine Informationsverarbeitungsanlage das Auftreten verstümmelter Ziffern und außerdem das Auftreten von Fehlern anzeigen, die sich aus einem Verlust der Synchronisation zwischen den Sende- und Empfangsanlagen ergeben. Diese umfassende Fehleranzeigemöglichkeit wird auf bemerkenswert einfache Weise erreicht und stellt eine wirksame und zuverlässige Sicherung gegen das Auftreten unentdeckter Fehler dar.

Die Datenquelle 100, die Puffer 102 und 232, die Inverter 112 und 212, die Rückkanal-Ausrüstung und die Alarmeinheit 128 und auch die verschiedenen Schalter und Taktgeber des Ausführungsbeispiels liegen im Hinblick auf die an sie gestellten Anforderungen innerhalb des Fachwissens auf diesem Gebiet und werden daher hier nicht im einzelnen beschrieben.

Es soll betont werden, daß die Grundgedanken der Erfindung nicht auf Systeme beschränkt sind, bei denen Bose-Chaudhuri-Codierungen benutzt werden. Sie lassen sich vielmehr auch auf alle Fehleranzeigesysteme anwenden, die systematische zyklische Codierungen benutzen.

Weiterhin soll darauf hingewiesen werden, daß die oben beschriebenen Anordnungen nur ein Beispiel für die Anwendung der Grundgedanken der Erfindung darstellen. Die Erfindung kann in gleicher Weise auch iür die Anzeige von Fehlern in Informationsverarbeitungsanlagen, beispielsweise einem Rechner, angewendet werden können.

Weiterhin soll, obwohl im vorliegenden Fall synchrone Zeitsteuersignale von den Datengeräten 110 und 210 an das beschriebene Fehleranzeigesystem geliefert werden, darauf hingewiesen werden, daß ausgewählte Einheiten der in F i g. 1 und 2 gezeigten Einheiten so ausgebildet werden können, daß sie Zeitsteuersignale liefern, also asynchron arbeiten. Alternativ können Zeitsteuersignale auch aus geeigneten äußeren Taktgebereinrichtungen (nicht gezeigt) gewonnen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Gegen Synchronisations- und Informationsfehler gesicherte Einrichtung zur Übertragung digitaler Informationssignalfolgen über ein fehlerbehaftetes Übertragungssystem mit einer Sende- und einer Empfangseinrichtung, ferner mit einer Schaltung, die auf eine von einer Quelle gelieferte Informationssignalfolge hin eine digitale Prüfsignalfolge entsprechend einem systematischen zyklischen Fehleranzeigecode erzeugt und an die Informationssignalfolge anhängt, sowie mit einer in der Empfangseinrichtung enthaltenen Schaltung zur Neuberechnung von Prüfsignalfolgen aus den empfangenen Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Schaltung (112) aufweist, die sendeseitig die Signalwerte der Prüfsignalfolgen jeweils invertiert, weiterhin eine in der Empfangseinrichtung enthaltene Schaltung (212) zur Rückinvertierung der Signalwerte der empfangenen Prüfsignalfolgen und eine Schaltung (225) zum Vergleich der rückinvertierten Signale mit den neu berechneten Signalen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehleranzeigeschaltung ein Fehlersignal erzeugt, das den NichtSynchronismus zwischen der Sende- und Empfangsstelle angibt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehleranzeigeschaltung an einen Rückkanal angeschaltet ist, um über diesen ein Fehlersignal zur Sendestelle zu übertragen, das den Nichtsynchronismus zwischen der Sende- und Empfangsstelle angibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen