DE1449334A1 - Datenverarbeitungsanlage - Google Patents

Description

Codex Corporation
Cambridge, Mass., V.St.A.

Datenverarbeitungsanlage

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur Informationsverarbeitung, insbesondere zur Erkennung und/oder Korrektur von Fehlern oder anderen Veränderungen, die bei einer Signalübertragung vorkommen können.

Bei der Übertragung kodierter Information, beispielsweise Binärzeichen, die die Ziffern 0 und 1 bedeuten, kann das Signal durch Störungen oder andere unerwünschte Einflüsse während der Übertragung so verändert werden, daß statt einer 1 eine 0 oder umgekehrt empfangen wird. Die vorliegende Erfindung betrifft hauptsächlich das Problem, solche Fehler \ zu erkennen und vorzugsweise zu korrigieren und es sollen Verfahren und Einrichtungen angegeben werden, die dies leisten.

Gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung sollen sukzessive übertragene Informationssignale empfangen werden, die duroh zwiachengeaohaltete Redundanzsignale (überbestimmende Signale) getrennt sind und die empfangenen Informations-

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Signale v/erden von den empfangenen zwischengeschalteten Bedurtdanzsignalen getrennt. Verschiedene «J-ruppen von Fehlersignalen, die verschiedenen empfangenen Informationssignalen und zwischengeschalteten Redundanzsignalen zugeordnet sind, werden dann wahrgenommen und verarbeitet und die 3-egenwart einer bestimmten Anzahl solcher Gruppen von Fehlersignalen wird festgestellt, vorzugsweise werden darin hiermit etwa vorhandene unerwünschte Fehler im Informationssignal korrigiert. Weitere Einzelheiten und bevorzugte Ausführungsbeispiele werden im folgenden beschrieben.

Pie Erfindung soll ami ar.hand nicht einschränkend auszulegender Ausführungsbeispiele in Tarbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden, dabei bedeuten!

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Anordnung, die gemäß der Erfindung arbeitet;

Fig. 2 ein Teilschaltbild einer wichtigen Abänderung der in Fig. 1 dargestellten Anordnung in Blockformj Fig. 3 ein Elockschaltbild einer abgewandelten Anordnung

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur willkürlichen und beliebigen Ergänzung der Signale in dem Dekoder oder Entschlüssler gemäß der Erfindung, um die Arbeitsweise des Dekoders sehr genau zu überwachen}

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Anordnung ^emäß der Erfindung, die sowohl als Verschlüssler als auch als Entschlüssler arbeiten kannj

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Pig. 6 ein Blockschaltbild eines Dekoders, der in Verbindung rait einem erfindungsgeinäßen "binären Löschkanal arbeitet}

Pig. 7 ein Blockschaltbild einer Abwandlung einer Anordnung gemäß Pig. 6 für den Fall, daß eine geringe Wahrsoheinliohkeit vorhanden ist, daß nicht gelöschte Signale unriahtig sind;

Pig. 8 ein allgemeinesParitätsprüfdiagramm für Kon- % volutionaikode der Rate 1/2;

Pig· 9 ein Paritätsprüfdiagramm der Komponenten und Verbindungen des oben in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Entschlüsslers vom Typ I;

Pig. 10 ein Paritätsprüfdiagramm eines Entschlüsslers für einen Konvolutionalkode einer zwangsläufigen Länge von 24 und einer Hate von 1/3;

Pig. 11 ein Paritätsprüfdiagramm eines Dekoders für einen Konvolutionalkode mit einer Rate von 2/5} <

Pig. 12 ein Blockschaltbild eines Diffus-Verschlüsslers, der verwendet werden kann, wenn Löschdaten verfügbar sind; Pig. 13 ein Blockschaltbild eineB Entschlüsslers für den Verschlüssler der Fi^. 12;

Fi;?. 14 ein Blockschaltbild eines Diffus-Verschlüsslers, der verwendet werden kann, wenn keine Lbechdaten verfügbar sind ι

Pig. 15 ein Blockachaltbild einea Entechlüealers für den

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Verschlüssler der Fig. 14;

Fig. 16 ein allgemeines Paritätscheckdiagramm für Blockkode j

i'ig. 17 ein Blockschaltbild eines cyklischen Serienentschlüsslers des Typs I für einen cyklischen (7>3) Blockkode;

Fig. 18 ein Paritätsprüfdiagramm der Komponenten und Verbindungen eines nicht sequentiellen Entschlüsslers für Blockkode, das schrittweise orthogonalisierte Entschlüsslungslösungen ermöglicht.

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Der in Pig. 1 dargestellten Anlage werden über einen Eingangsleiter 1 eines Verschlüsslerteils 2 sukzessive Signale zugeführt, die Informationssignale oder Daten darstellen, beispielsweise jeweils eine Einheit während zweier Zeitintervalle einer Uhrperiode oder -frequenz, i^, i«, i., ig, ig, i₁₀ usw. Bei einer Übertragung dieser Information ohne Verschlüsselung soll die Gefahr bestehen, daß eine unerwünschte Änderung von Informationssymbolen eintritt, z.B. durch Rauschen, Störungen und andere Einflüsse, und es bestünde keine Möglichkeit, diese Änderungen oder Fehler zu erkennen und zu korrigieren. Der Verschlüssler 2 dient dazu, in die Informationsfolge eine gewisse Redundanz einzuführen, d.h. zwischen die aufeinanderfolgenden Informationssignale werden zusätzliche Signalsymbole eingeführt, die lineare Punktionen der Information sind und ein Erkennen und/oder Korrigieren von Fehlern ermöglichen, wie noch näher erläutert werden wird.

ilimmt man beispielsweise an, daß die Informationssymbole binäre Ziffern (Bits) sind und dements orechend den Wert 1 oder 0 annehmen können. Diese Signale können mittels eines üblichen Konvoluxions- oder Taltungskodes verschlüsselt werden, wie er zuiii 3eispiel durch P. Elias in dem Aufsatz "Coding for Noisy Channels" beschrieben wird, welcher im Institute of Radio Engineers Convention Record, Part IV, 1955, Seiten 37-44, erschienen ist. Zur Erläuterung wird die Erfindung in Anwendung

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BAU GiMUsNAL

auf einen systematischen Kode mit der Eate 1/2 (jedes weitere Signal ist Redundant) und einer Zwangslänge von 12 (zu jedem Zeitpunkt befinden sich 6 Informationssignale im Entschlüssler und immer wenn die Informationssignale um eine Stelle verschoben werden, wird ein Redundanz- oder Öberbestimmungssignal erzeugt) beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt.

In Fig. 1 enthält der Verschlüssler 2 eine Kette von 5 in Heihe geschalteten Stufen eines Schieberegisters oder einer Verzögerungsschaltung, die mit 3, 5, 7> 9 und 11 bezeichnet sind. Bs kann sich um angezapfte Verzögerungsleitungen oder in Reihe geschaltete Multivibratoren handeln. Die durch die einzelnen Stufen eingeführte Verzögerung kann zwei Uhrperioden äquivalent sein und wird durch das Symbol D dargestellt, das eine Verzögerung (Delay) von zwei Zeiteinheiten bedeuten soll, so daß ein Eingangsbit z.B. das zum Zeitpunkt i_Q ankommende Informationsbit, jeweils nach zwei Perioden der Uhrfrequenz von der Stufe 3 zur Stufe 5 und weiter zur Stufe 7 und so fort übertragen wird. 31eichzeitig werden die Symbole i~, ip, i*, ig usw. über eine Leitung 13 einem Addier- oder G-atterkreis' 15 zugeführt, über den sie zur Ausgangsleitung 17 des Verschlüsslers gelangen.

Die Redundanzsignale werden durch eine zusätzliche Addierschaltung 19 errechnet, der Signale direkt von der Eingangsleitung 1 über eine Leitung gl zugeführt werden,

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außerdem werden dieser Stufe über eine Leitung gX Signale vom Ausgang der Stufe 7 (entsprechend einer Verzögerung um 6 Einheiten), über eine Leitung gA vom Ausgang der Stufe 9 (entsprechend einer Verzögerung um 8 Einheiten) und über eine Leitung gJ.. vom Ausgang der Stufe 11 (entsprechend einer Verzögerung um 10 Einheiten) zugeführt. Die Ausgänge der Stufen 5 und 5 können über Leitungen gi bzw. gl ebenfalls angeschlossen sein.

Ein Eingangssignal, das aus im Abstand von zwei Zeiteinheiten nacheinander zugeführten Bits besteht, kann durch die folgende Gleichung 1 dargestellt werden»

(1) I = i₀ + X₂D² + I₄D⁴ + igD⁶ + ... I₁₀D¹⁰ .·· Die Gleichung bedeutet, daß das Bit i„ um zwei Einheiten, das Bit 1. um vier Einheiten usw. verzögert ist. Der Verschlüsslerkode oder ]?€»eneratorsequenz kann die verschiedensten Formen annehmen, es wird jedoch der folgende tun^skode g bevorzugt:

(2) g=1+ E₁D¹ + S₅D³ + ... g_nD

Diese Gleichung bedeutet, daß wenn i_Q gleich 1 und alle anderen Informationssignale gleich 0 sind, der Entschlüsslerausgang au Anfang 1 ist und nach einer Zeiteinheit den Wert S₁, r.ach drei Zeiteinheiten den '"ert g, usw. annimmt. Für eine etwas allgemeinere Sequenz ist der Verschlüssleraus-3βη^ t das Irodukt des Einganges (Gleichung 1) und der Generator- oder IZodesequenz (Gleichung 2), nämlich:

909822/09S3 Badoriginal

¹¹

(3) t = (I)(₂)

dabei ist t der gesamte digitale ETachrichtenstrom, I der gesamte digitale Strom der Informationskomponenten und g die Generatorsequenz. Bei systematischen Koden, also Koden der oben erwähnten Art, bei denen die G'eneratorsequens mit der ganzen Zahl 1 beginnt, erscheinen die einzelnen Informationskomponenten i_Q, ip> i/ usw. selbst im Nachrichtenstrom zu bestimmten Zeitpunkten und gleichzeitig als iüerm in einer Vielzahl von Kedundanz-Komponenten in der Nachricht. Bei solchen Koden bilden die Informationskornponenten Iq, 1,-,, 1. usw. und die Redundanz-Komponenten P₁ gleich g.i-), p~ (gleich g₅i_Q + g^±₂), P₅ (gleich g^±_Q + g^ig + S₁I₄)* usw. zusammen die digitalen Machrichtenkomponenten des Stromes t;■ g-t > &·*> Sc usw. können im binären Fäll jeweils entweder den Tiiert 1 oder den Wert 0 annehmen·, welche g-Ierme gleich 1 sind," hängt von dem im speziellen gewählten Kode ab. Bei dieser mathematischen Behandlung werden die Operationen der Multiplikation und Addition natürlich wie bei der binären Zahlenlogik ausgeführt und es ist 1x1=1, 1x0=0,0x1=0 und OxO=O, ferner ist 1+1=0, 0+0=0 und 1 + 0 = 0+1=1 entsprechend der sogenannten "kodul-Zwei" Arithmetik.

Die Gleichung 3 ist die Operation, die durch den Verschlüssler 2 mittels des oben beschriebenen Apparates durc-hgeführt wird. Die leitung g^ dient zur Zuführung der ur-

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_ 9 —

sprünglichen Eingangsbits zur Addierstufe 19> wenn man annimmt, daß der Kodewert g, = 1 ist. In entsprechender Weise werden durch die Leitungen gl, gA und gJ.. die entsprechenden verzögerten Ausgangssignale von den Stufen 7, 9 "bzw. 11 der Addierstufe 19 zugeführt, wenn die Kodewerte g„, g und g^. gleich 1 sind. Über die Leitungen gi und gi werden keine Signale zugeführt, wenn die Kodewerte g^ und gt- jeweils 0 sind, so daß diese Leitungen unterbrochen gedacht werden %

können. Eine eine Verzögerung um eine Zeiteinheit bewirkende zusätzliche Verzögerungseinheit 21 zwischen dem Ausgang der Addierstufe 19 und dem einen Eingang des G-atters 15 werden die Zusatz- oder Redundanzsignale an den ungeraden Zeitintervallen zwischen i_fi und ip, i_? und i,, i. und i.-, i^ und ig, io und ^₁QJ I₁Q und i.p zugeführt. Wenn also 1q = 1 und alle anderen Signalbits 0 sind, ist der Ausgang der um eine einzige Zeiteinheit verzögernden Stufe 21 ein Eins-Signal zu den Zeit-

1 7 Q 11
punkten D , D , D , und D . Der Ausgang des Verschlüsslers Λ vom G-atter 15 ist in diesem Falle i

(4) t = 1 + D¹ + D' + D^ + D ; oder in digitaler Schreibweise = 1,1,0,0,0,0,0,1,0,1,0,1.

Eine im Zeitpunkt 0 auftretende 1 hat also 4 Bedundanzsignale des V/ertes 1 zur Folge, die zum Erkennen und/oder Korrigieren von Fehlern oder Veränderungen in der übertragenen Sequenz verwendet werden können, wie noch genauer ausgeführt werden wird.

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Die verschlüsselten Signale werden irgendwie zu einer Smpfangs- und Entschlüsselungseinrichtung 4 übertragen, wie schematisch durch die Leitung 17 angedeutet ist. Bei dieser Übertragung kann die übertragene Sequenz durch Rauschen oder andere Einflüsse verändert werden. Während der geradzahligen Zeitintervalle werden am Empfänger-Entschlüssler 4 Signale i_Q in , Ia usw. empfangen, die den ursprünglichen Signaleingangs bits Iq, ip» i« usw. entsprechen und gegebenenfalls durch Störungen von 1 in 0 oder umgekehrt geändert worden sind. Diese Störeinflüsse können durch Symbole e_, βρ, e. usw. ausgedrückt werden, die den Einfluß der Störungen darstellen und im folgenden als Fehlerkomponenten bezeichnet werden. Diese Fehlerkomponenten haben den Yfert 1, wenn das übertragene Bit geändert wurde und den Wert 0, wenn bei der übertragung keine Änderung eingetreten ist. Während der ungeraden Zeitintervalle werden die Redundanzsignale P_{1 r}» P^₁.* Pc₁. usw. empfangen, die durch Störeinflüsse entsprechend Fehlerkomponenten e.., e~, β. usw. verändert worden sind. Das ganze empfangene Signal T kann dann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

(5) T_r = t + E, . -

dabei ist t die Folge der Fachrichtenkomponenten und E die entsprechende Folge der Fehlerkomponenten e₀, e.., e^ usw.} das Pluszeichen bedeutet eine Verknüpfung entsprechend der binären modulo 2 Additionslogik, wie sie oben erläutert wurde, es gelten also 1+1=0, 1+0=0+1=1 und 0+0=0.

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Die erste Funktion des Entschlüsslers 4 besteht darin, die während gerader Zeitintervalle empfangenen Informationssymbole i_Or, i_2r» Ia_x ^usw· (^{mi-t den} möglichen Fehlern e_Q, e₀, e_A usw.) von den zwischengeschalteten Zusatz- oder Redundanzsignalen zu trennen, also in diesem Falle von den Signalen, die während der ungeraden Zeitintervalle auftreten. DieB wird durch ein Alternierungs- oder Schaltgatter bewirkt, das mit der Frequenz der Bezugsuhr arbeitet und die M aufeinanderfolgend empfangenen Signale abwechselnd Leitungen und 10 zuführt, der ersteren die während gerader und der letzteren die während der ungeraden Zeitintervalle eintreffenden Signale.

Die Informationssignale der geraden Zeitintervalle werden vorzugsweise in eine Schaltungsanordnung eingespeist, die praktisch ein Abbild der ursprünglichen Schieberegister-Verscblüsslunssschaltung 3-5-7-9-11-19-21 ist und daher mit denselben Bezugszeichen, denen ein Akzent angehängt ist, j

bezeichnet sind, nämlich 3'-5'-7'-9'-11'-19'-21'. Die Leitungen g.." bis g-i^" entsprechen den Leitungen g.. ' bis g.. ₁' des Verschlüsslers 2, die Leitungen g," und gp." können bei dem dargestellten Beispiel fehlen oder als unterbrochen angesehen werden.

#enn keine Fehler E aufgetreten sind, ist der Ausgang der eine Zeiteinheit verzögernden Stufe 21' natürlich gleich den Zusatz- oder Redundanzsignalen der ungeraden Zeitinter-

90Ö822/09S3 " ^U '

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valle, die als simulierte Redundanzsignale "bezeichnet werden. Das Ausgangssignal der Stufe 21' gelangt ifber eine Leitung zu einer Addierstufe 14, der außerdem über eine leitung die während ungerader Zeitintervalle auftretenden Redundanzsignale der Nachricht direkt zugeführt werden. Das Ausgangssignal der Addierstufe 14 auf der Leitung 16 ist also immer 0, wenn die übertragenen Redundanz- und Informationssymbolsignale keine Fehlerkomponenten enthalten. Das Ausgangssignal auf der Leitung 16 kann durch das Produkt der Fehlerkomponenten der geraden Zeitintervalle und der Generator- oder Kodesequenz (Gleichung 2) plus die gesamte Störungssequenz während der ungeradzahligen Zeitintervalle dargestellt werden, da ein Ausgangssignal auf der Leitung 16 nur auf Störungssignalen beruhen können. Es kann gezeigt werden,· daß die Fehlersignalkomponenten S des Ausgangssignales zu den ungeradzahligen Zeitintervallen die folgenden Gruppen enthält: (6) S₁ = S₁S₀ + e-j

S₃ = g₃e₀ + g.,e₂ + e₃

Da bei dem oben angeführten Beispiel g. = 1, g = g = und g₇ = gg = g^ = 1 sind, reduziert sich das Gleichungssystem (6) auf:

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(7) S₁ = e₀ + _θι

S₃ = e₂ + e₅

S₅ = e₄ + e₅

S₇ = e₀ + e₆ + e_?

e₈

= e₀

Diese Sequenz kann als Folge von Paritätsprüfungen bezeichnet werden, wie noch gezeigt werden wird. Es können nun folgende vier Gleichungen abgeleitet werden:
(8) S₁ = e₀ + O₁

S₅ + S₉ = e₀ + e₅ + e₈ + e_g

Diese vier Gleichungen haben die Eigenschaften, daß e_Q in jede Gleichung eingeht und daß keine andere Fehlerkomponente in mehr als einer Gleichung vorkommt. Hieraus folgt, daß man eQ richtig bestimmen kann, wenn in den elf Symbolen des Gleichungssystems nicht mehr als zwei !Fehler vorhanden sind. ™ Es gilt die Regel, daß e_ = 1 ist, wenn drei oder mehr der Gleichungen des Systems (8) den Wert 1 haben, sonst ist e~ = O. l.an bezeichnet ein solches Gleichungssystem als Gruppe von Paritätsprüfungen (oder allgemeiner Teillösungen), die in e^ orthogonal ist,

Im allgemeinen reicht ein bezüglich e_Q orthogonaler Satz mit j Paritätsgleichungen (parity cheeks) aus, e_Q richtig zu bestimmen, wenn nicht mehr als j/2 Fehler auftreten.

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Wenn das obige System das Erkennen von N Fehlern ermöglicht, können (j-N) / 2 Fehler korrigiert werden, wie noch erklärt wird. In solchen Fällen gilt die Regel: e_Q = 1, wenn (•"tt- + 1) oder mehr der j Gleichungen den Wert eins haben, wohingegen eQ = 0 ist, wenn (j-ΪΓ) / 2 oder weniger Gleichungen den Wert eins ergeben; anderenfalls ist ein zwar erkennbarer jedoch nicht mehr korrigierbarer Fehler aufgetreten.

Bei dem System der Fig. 1 ist für das dargestellte Beispiel eine Schaltung vorgesehen, die feststellt, ob drei oder mehr der Gleichungen (3) den Wert eins haben. Hierzu wird das Ausgangssignal auf der Leitung 16 einer weiteren Schieberegisterbank zugeführt, die um zwei Zeiteinheiten verzögernde Kreise 3", 5", 7"» 9" und 11" enthalten. In die Eingänge der Stufen 3", 5" und 7" sind Addierkreise 20, 22 bzw. 24 eingeschaltet, die zur Rückstellung dienen, worauf noch näher eingegangen wird.

Beim elften Zeitintervall ist das Fehlersignal S₁ am Ausgang 26 der Stufe 11", das Fehlersignal S, am Ausgang 28 der Stufe 9"» das Fehlersignal S₇ am Ausgang 30 der Stufe 5", das Fehlersignal Sq am Ausgang 32 der Stufe 3" und das Fehlersignal S₁₁ am Ausgang 16 der Addierstufe 14 angelangt. Diese Signale S₁, S,, S^, Sq und S₁₁ entsprechen allen Fehlern im Gleichungssystem (8). Das Signal S₁, das durch die erste Gleichung des Systems (8) dargestellt wird, wird über die Leitung 26 einem Kreis 36, der durch ein Schwellwertsignal

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gesteuert wird, zugeführt. Das durch die zweite Gleichung des Systems (8) dargestellte Signal S, + Sq wird dadurch gebildet, daß die leitungen 32, 28 an eine weitere Addierstufe 38 angeschlossen sind, deren Ausgang 39 mit dem Kreis 36 verbunden ist. Die Signale S~ und S₁₁ entsprechend der dritten bzw. vierten Gleichung des Systems (8) werden dem Kreis 36 durch die Leitung 30 bzw. 34 zugeführt. Die Schwellwertspannung des Kreises 36 wird so eingestellt, daß auf der % Ausgangsleitung 40 eine Eins auftritt, wenn an mindestens dreien der oben erwähnten Eingänge eine Eins liegt. Das Ausgangssignal auf der Leitung 40, das als Lösungssignal bezeichnet werden soll, liefert also die entschlüsselte Abschätzung des Wertes des Fehlersignals e~ entsprechend- der oben beschriebenen Regel, es wird beim elften Zeitintervall einer weiteren Addierstufe 27 augeführt. Durch eine mit dem Ausgang der Stufe 11' verbundene Stufe 23, die eine Verzögerung um eine Zeiteinheit bewirkt, wird auf der Leitung 25 während J des gleichen elften Zeitintervalles das erste empfangene Informstionssymbolsignal i_Q erzeugt. Dieses Informationssignal v/ird ebenfalls der Addierstufe 27 zugeführt, in üer das Informationssi^nal i_Or, das gleich i„ + 3~ ist und der ermittelte Wert von e_Q addiert werden. Durch diese Addition fällt e_Q her8UG und das Informationssignal wird von 1 in 0 oder von in 1 geändert, wenn der TTehlerausgang auf der Leitung 40 anzeijt, dai) durch Rauschen oder andere Faktoren bei der tJber-

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tragung des Informationssymbols i_Q ein Fehler aufgetreten ist.· Entsprechendes gilt auch für die folgenden Informationssymbol sign ale.

Wenn ein solcher Fehler ermittelt und korrigiert-worden ist, müssen die Adöierstufen 20, 22, 24 zurückgestellt werden, um die e₀~Komponente herauszuaddieren, die als Kern in den gespeicherten 'Paritatskontrollsignalen Sg, S^ und S^ verblieben ist, so daß sie in der Lage sind, weitere.Fehler anzuzeigen, Dies wird durch"eine Rückführung des Signals e~ von der Leitung 40 über eine Leitung 40' zu allen Addierstufen 20, 22, bewirkt, wodurch diese in den Zustand vor der Ermittlung des vorherigen Fehlers zurückgestellt werden, d.h. das Signal e_Q wird beseitigt und die Schaltungsanordnung kann bezüglich des nächsten Informationssymbolsignals i_? so arbeiten, als ob dies das allererste Signal i~ wäre.

Da nicht alle G-leichungen des Systems (8) dieselbe -anzahl von FehlerSignalkomponenten oder -termen aufweisen, gewährleisten die längeren Gleichungen mit größerer Wahrscheinlichkeit eine Fehleranzeige als die kürzeren Gleichungen mit weniger Termen. Man kann daher den diesen Gleichungen entsprechenden Ausgangssignalen verschiedenes Gewicht geben, z.B. durch Potentiometer, Spannungsteiler oder dergleichen, wie sie bei 26·, 30', 39' und 34' in Fig. 2 .dargestellt sind, so daß die Wahrscheinlichkeit von Fehlerausgangssignalen bei allen Gleichungen ungefähr gleich wird. Bei dem dargestellten Beispiel wird man den einzelnen Signalen folgendes Gewicht

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geben«	Einjustierung	des	Gewichtes
Ausgangsleitung	Potentiometer	26'	- 1,00
26		30'	- 0,75
30		39'	- 0,60
39		34'	- 0,50
34

Die angegebene Folge für die G-ewichte der einzelnen Signale gilt für den Fall, daß die Wahrscheinlichkeit von Störunge- Q bedingten Veränderungen bei jedem einzelnen Nachrichtensignal gleich 1/16 ist und daß der Schwellwert des Kreises auf eine Spannung eingestellt ist, die bezogen auf die oben angegebene Einjustierung der Potentiometer den Wert 1,92 hat.

Als Schwellwertkreis können irgendwelche aus der Technik der Analog- oder Digitalrechner bekannte Schaltungsanordnungen verwendet werden. Bei Rechenanlagen wird der Entwurf von Sohwellwertkreisen gewöhnlich durch die Forderung kompliziert, daß zwischen bestimmten nur wenig oberhalb des Schwellwertes Jj und bestimmten nur wenig unterhalb des Schwellwertes liegenden Eingängen/exakt unterschieden werden muß. Eine vorteilhafte Eigenschaft der Erfindung besteht darin, daß bei solchen kritischen Fällen die Wahrscheinlichkeit eines Entschlüsslungsfehlers annähernd 1/2 ist, so daß die Entschlüsselung nicht wesentlich dadurch verschlechtert wird, wenn der Schwellwertkreis in einem solchen Falle falsch anspricht. Bs können also relativ einfache Schaltunjsanordnungen verwendet werden, wie

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.,β- 1U9334

sie in Handbüchern über Analoganlagen beschrieben sind, gute Beispiele finden sich z.B. bei Korn u. Korn "Analogue Computers" und George A. Philbrick Research Associates, Inc., "Application Manual für K-2 Series".

Anstatt die Funktion des Verschlüsselungs-Schieberegisters durch die Stufen 3» 5\ 7' usw. zu wiederholen, kann man sich eines modifizierten Entschlüsslers bedienen, in dem direkt orthogonale Teillösungssignale erzeugt werden, die jeweils den Wert der Informationskomponente ±_Q bei fehlerfreier Nachricht annehmen. Bin etwas allgemeinerer Ausdruck für die einzelnen Gleichungen des Systems (8) kann folgendermaßen formuliert werden, wie in Verbindung mit der S--Gleichung gezeigt wird:

(9) S₁ = e_n + e. = (i + e_n) + (im 1. Zeitintervall ge-

^{1 υ} ' OU sendetes Signal + e.,)

= i_Q + (im 1. Zeitintervall empfangenes Signal).

Wenn ±_Q das im ersten Zeitintervall (Zeitpunkt 1) übertragene Signal ist und wenn i_Q von S₁ abgezogen wird, erhält man die folgende Gleichung:

(10) (S₁ - i_Or) = -I₀ + e_r

Sine Subtraktion modulo 2 von i_Or entspricht einer Addition modulo 2, so daß im binären Fall in Gleichung (10) auch ge-■ schrieben werden kann S₁ + ±q_t - ±q + e^ oder S₁ - i_Or = -i_Q + e... Aus denselben Gründen reduziert sich der Hest der Gleichungen (8) zu;

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(11) (S3 + S	9 " 1Or' "	e6 +	e7	e8	+
(S7 - i	Or' = "1O +	+ e2 ^	μ e4 ^
ι C!	i "i — -i Or' O			■ ei	O
schließlich
(12) iOr = i	o + eo·

Die Größen auf der linken Seite dieses Gleichungssysteme stellen also einen Satz von in Iq orthogonalen Teillösungssignalen dar, da i_Q in allen Gleichungen auf der rech- ^ ten Seite vorkommt. Man sieht, daß man alle fünf Gleichungen (10), (11) und (12) durch Addition der empfangenen Signale entsprechend den in den jeweiligen Gleichungen erscheinenden Fehlersignalen erhalten kann. So ist z.B. (S- - Iq_x) gleich dem empfangenen Bit p_1r im Zeitpunkt 1.

Da die (S - i_Q)-Teillösungen bei fehlerfreier Übertragung immer gleich 1q sind, stellen sie Kriterien oder Stimmen für den richtigen Wert von iß dar und diese Stimmen werden durch eine Schwellwertanordnung so ausgewertet, daß das |

Lösungssignal auch dann richtig ist, wenn eine Stimme sich von den anderen unterscheidet. Man bildet hierzu die fünf Gleichungen (10), (11) und (12) in der in 3S¹Ig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung, in der Bestandteile, die denen der Fig. 1 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen wurden. Die Abschätzung im Ausgang 40 der Schwellwertanordnun^ 56 stellt nun die entschlüsselte Abschätzung von i_Q dar. Signale entsprechend der Gleichung (10) v/erden über eine

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Leitung 26 von der letzten Verzögerungsstufe 11 " zugeführt Das (S, +S_q- Iq_x) Eingangssignal entsprechend der ersten Gleichung in (11) wird der Schaltungsanordnung 36 dadurch zugeführt, daß der Ausgang 28 der Stufe 9"zusammen mit dem Ausgang 32 der Stufe 3" (zur Zufuhr von e„ und βς) und einem weiteren Ausgang 41 der Stufe 3' (die e^ liefert) der Addierstufe 38 zugeführt wird. Das (S₇ - i_Qr) Eingangssignal entsprechend der zweiten G-leichung in (11) wird bei 48 durch eine Addierstufe 46 zugeführt, die durch eine Leitung 43 von der Stufe 5" mit e„ und durch eine Leitung 45 von der Stufe 5' mit eg gespeist wird. Das (S₁-. - in_r)-Signal wird über eine Leitung 44' von einer Addierstufe 44 zugeführt, die durch eine Leitung 47 von der Stufe 9' mit e^, durch eine Leitung 49 von der Stufe 7* mit e,, durch eine Leitung 42 von einer eine Verzögerung um eine Zeiteinheit einführenden Verzögerungsschaltung 21' mit e*_Q und durch eine Leitung 34 von der Leitung 10 mit e*« gespeist wird. Das der Gleichung (12) entsprechende Signaüjwird über eine leitung 49' vom letzten Verzögerungskreis 11' zugeführt.

Der Schwellwert des Kreises 36 wird in diesem Falle auf den 2,5-fachen Wert eines einzelnen Eingangssignales eingestellt, so daß feine Zweideutigkeit entstehen kann; die Schaltungsanordnung liefert am Ausgang 40 eine Eins, wenn drei oder mehr Eingangssignale Eins sind.

Auch bei der in Pig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung karn^ eine Bewertung vorgenommen werden, d.h. man kann

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den einzelnen Signalen verschiedene Gewichte "beilegen, wie sie oben angegeben worden sind. Der der letzten Gleichung

(12) entsprechende Eingang, der über die Leitung 49' züge- , führt wird, erhält in diesem lalle das G-ewicht 1 und die Schwellwertspannung der Schaltungsanordnung 36 erhält auch bei dieser Arbeitsweise den oben angegebenen Wert.

Da der Entschlüssler in Pig. lein Abbild des Verschlüsslers darstellt, kann man ihn durch äußerst einfaches M Umschalten auch als Verschlüssler arbeiten lassen. Wie Fig. 4 zeigt, schaltet man hierzu in die Leitungen 8 und 11, die an das Schaltgatter 6 angeschlossen sind, Schalter ein. Die Leitung 8 wird durch das Schalten nicht unterbrochen, sie hat also immer Durchgang, während die Leitung 10 beim Verschlüsseln unterbrochen wird. Der Schalter ist schematisch durch Schaltarme 90, 94 dargestellt. Wenn die Anordnung beim Empfangen als Entschlüssler arbeitet, liegt der Schaltarm 90 an einem Xontaktstück 91 an, und der Kontaktarm 94 stellt eine Ver- j bindung zu einem Kontaktstück 95, das mit der Addierstufe 14 verbunden ist, her, so daß die Anordnung in der oben beschriebenen '//eise arbeitet. Um die Anordnung beim Senden auf Verschlüsseln umzuschalten, werden die Schalter umgelegt und die Schaltarme 90, 94 liegen an Kontaktstücken 92 bzw. 96 an, wie ausgezogen dargestellt ist. Das Kontaktstück 92 ist mit einer Leitung 1¹ bzw. einer Klemme 41 verbunden, der die zu verschlüsselnden digitalen Informationssxgnale zugeführt werden.

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.22. U49334

Das Kontaktstück 96 ist mit dem Ausgang der Stufe 19' verbunden, die eine Addition modulo 2 ausführt. Die Informationssignale durchlaufen die Uachbildungsverschlüssler-Speicherkette 3', 5', 7', 9', 11' und außerdem das Schaltgatter 6. Die Addierstufe 19' liefert Redundanzsignale, die dem Schaltgatter 6 zugeführt werden und das Gatter arbeitet als Diplexer für diese beiden Signalströme und liefert ein verschachteltes Ausgangssignal an der Leitung 17, äas dann übertragen werden kann.

Da der Möglichkeit Fehler durch eine Schwellwertentschlüsslung zu korrigieren, immer eine obere Grenze gesetzt ist, die durch die Anzahl der Teillösungssignale bestimmt wird, die die Eingänge der Schwellwertschaltung steuern, ist es zweckmäßig, den Entschlüsselungsvorgang auf eine Überschreitung der Fehlerkorrektionskapazität zu überwachen. Dies ist besonders bei einer sequentiellen Entschlüsselung von Bedeutung, da die Lösung für ein Signal in die Lösungen nachfolgender Signale eingeht.

Die Überwachung des Entschlüsslungsvorganges auf eine Überschreitung der Fehlerkorrektionskapazität des Entschlüsslers kann auf verschiedene vVeise erfolgen. Eine Möglichkeit besteht darin, die Anzahl der im Signalstrom ermittelten Fehler zu zählen, d.h. die Anzahl der Symbole, die bei der. Entschlüsselung geändert werden, und einen Alarm auszulösen, wenn die Anzahl der Fehler größer wird, als der Entsciilüsslungs-

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Vorgang verarbeiten kann. Hierbei sollen sowohl die Fehler in den Redundanzsignalen als auch die Fehler in den Informationssignalen gezählt werden.

Bei sehr hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit einer Zweiwegübertragung kann man Fehler in der Entschlüsselung nach einer kleinen Anzahl nachfolgender Entschlüsselungsvorgänge dadurch feststellen, daß man die durch den Entschlüssler gespeicherten Signale durch ein Mittel er- Jj

gänzt, wobei sich die Ergänzungen solange herausaddieren, wie die Entscheidung der Schwellwertanordnung richtig ist. Ist sie unrichtig, so ändern die statistischen Werte die Teillösungssignale in den nachfolgenden Entschlüsslungsvorgängen, so daß bei der Entschlüsslung zusätzliche, in der Praxis nicht vorhandene Fehler angezeigt werden. Hierdurch werden kaskadenartig weitere willkürliche Signale addiert. Eine einmalige Überschreitung der Kapazität des Entschlüsslers äußert sich daher durch das auftreten einer großen Anzahl von Korrekturen, die der Entschlüssler während einer ™ kurzen Zeitspanne der empfangenen Signale ausführt und die Anzahl der Fehler übersteigt die Korrekturkapazität des Entschlüsslers, was zur Störungsanzeige und/oder automatischen Y/iederholung der Übertragung oder eines Teiles der Übertragung und dgl. ausgenützt werden kann.

Fig. 5 zeigt eine "bevorzugte Ausführungsform einer Einrichtung zur willkürlichen oder statistischen Ergänzung, die

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beispielsweise für den in Verbindung mit 2¹Ig. 1 erläuterten Kode ausgelegt ItA, der eine Rate von 1/2 und eine feste Länge von 12 Zeichen hat. Der Entschlüssler 4' enthält eine seclisstufige Schieberegisterkette A zusätzlich zu der ursprünglichen Schieberegisterkette 3^f- 5'-7'-9'-11', der Verschlüssler und der Entschlüssler sind identisch. Eine kleine Abweichung von dem in Pig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht darin, daß die Informationssignale anstatt in der ITachbildungskette durch die Addierstufe 19' addiert, in der Stufe 21' um eine Zeiteinheit verzögert und dann zur Bildung der laritätskontrolTen zu den Redundanzsignalen addiert zu werden, nach Eintreffen auf der Leitung S um eine Zeiteinheit durch eine Schaltungsanordnung 21" verzögert werden", bevor sie der Informationsregisterkette zugeführt v/erden, und der Inhalt des Registers wird durch Leitungen gJ', 07"» Sq" uflä g«*" direkt der eine Addition modulo 2 ausführenden Addierstufe 14' zugeführt, in der die Informationssignale und die Redundanzsignale unter Bildung der Paritätskontrollen kombiniert werden. Sowohl das Informationssehieberegister als auch das Paritätssciiieberegister werden alle zwei Zeiteinheiten einmal weitergeschaltet. Wie bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführunjsform werden die Paritätskontrollsignale über die Leitung 16 einem Paritätskontrollschieberegister 3", 5", 7", 9" und 11" zugeführt, dabei ist jedoch eine Kette A' mit sechs Schieberegisterstufen zwischen die Addierstufe 14*

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und die erste Stufe 3" eingeschaltet, die an der Schwellwertentschlüsßelung teilnimmt. Die Registerkette A' ist nicht mit der Schwellwertschaltung 36 verbunden. Die Rückkopplung 40' von der Schwellwert anordnung 36 speist Addierstufen a', b^! und c', die modulo 2 arbeiten, um bei normalem Betrieb die fehlerkomponenten der empfangenen Informationssignale, die bereits entschlüsselt worden Bind, herauszuaddieren, und die der Addierstufe 14' durch Leitungen ^_a> S₁₃ ^und S₀ zugeführt wer- ^ den, so daß die an der auf die Kette A' folgenden Addierstufe 20 eintreffenden Signale richtige Paritätskontrollen enthalten. Wenn die E'ehlerkorrekturkapazität des Entschlüsslers überschritten wird und die Schwellwertschaltung 36 an die Leitung 40 ein falsches Lösungssignal liefert, addieren die den Addierstufen a, b und c zugeführten Eingangssignale die Fehlerkomponente des Informationssignals, das entschlüsselt wird und über die Leitungen g , g, und g zugeführt wurde, nicht heraus und die an der Addierstufe 20 eintreffenden Signale sind daher keine Paritätskontrollen für die folgen- " den Informationssignale sondern werden durch die willkürlichen Signale auf der Rüokkopplungsleitung 40^f ergänzt. Beim nachfolgenden Weiterschalten des Entschlüsslers gelangt der Inhalt der Kette A¹ in die Schieberegisterkette 3", 5", 7", 9" und 11", wodurch weitere Fehler in der Schwellwertschaltung 36 entstehen, die über die Leitung 40· zu den Addierstufen a, b, c zurückgeführt werden, so daß sich die Wirkung eines

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einzelnen Fehlers in kurzer Zeit vervielfacht.- An die Ausgangsleitung 40 der Schwellwertschaltung und den Ausgang einer Addierstufe 173 ist ein Zähler 170 angeschlossen,der die Anzahl der durch den Entschlüssler ausgeführten Korrekturen zählt und mit einer Schwellwertanordnung 176 zur Auslösung eines Alarmes verbunden ist. Eine geeignete Regel um ein fehlerhaftes Arbeiten zu erkennen ist bei der vorliegenden Entschlüsslerschaltung beispielsweise daß der Entschlüssler fehlerhaft gearbeitet hat, wenn während sechs aufeinanderfolgender Verschiebungen des Paritätsschieberegisters mehr als zwei Einsen gezählt werden.

Anstatt die Information zu wiederholen, kann man auch den. Entschlüssler zurückstellen, so daß die Wahrscheinlichkeit verringert wird, daß frühere fehlerhafte Lösungen weiter verwendet werden und weitere fehlerhafte Lösungen zur 2?olge haben. Eine einfache Möglichkeit besteht bei einer Entschlüsslung des Typs I darin, den ganzen Inhalt des Paritätskontrollregisters auf Null zu stellen, wenn ein ^ehleralarm ausgelöst wird, der Inhalt des Informationssignalregisters bleibt dagegen erhalten und man lässt den Entschlüssler weiterarbeiten. Die Eingänge der Schwellwertschaltung bleiben dann unter dem Ansprechschwellwert, bis der Entschlüssler so oft weitergeschaltet worden ist, daß neue Paritätskontrollsignale eingeschoben sind, wobei einige Fehler in den Informationssignalen, die sich bei der Rückstellung im Entschlüssler.

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befanden, unkorrigiert durchgelassen werden, eine Weiterübertragung dieser Fehler, die neue Fehler verursachen könnte, wird jedoch verhindert. Wenn der Entschlüssler nach dem Rückstellen weiterarbeitet, sind die den Entschlüssler erreichenden Redundanzsignale nicht alle gleich denen bei Beginn, da sie das volle g-Komplement der Informationssignalkomponenten enthalten. Da jedoch die entsprechenden empfangenen Informationssignale im Entschlüssler verbleiben, können die In- A formationskomponenten herausaddiert werden. Die Fehlerkomponenten dieser Signale sind zwar noch vorhanden und können die Entscheidungslogik beeinflussen, es hat sich jedoch herausgestellt, daß der Entschlüssler gewöhnlich rasch seinen normalen Betriebszustand wieder annimmt, wenn die Fehlerdichte wieder auf normale Werte abgesunken ist. Möglichkeiten, den Inhalt der S-Register auf Null zurückzustellen, sind in der digitalen Schaltungstechnik bekannt, so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigt. *

Ein ähnliches Verfahren kann auch immer dann angewendet werden, wenn der Verschlüssler und Entschlüssler erneut in Betrieb genommen und der Einfluß früherer Signale ausgeschaltet werden soll. Dies ist beispielsweise gewöhnlich der Fall, wenn die Übertragungsanlage nach einer Betriebspause wieder angestellt wird. Andererseits können statt der Rückstellung auch die Paritätskontrollregister im Entschlüssler und die Informationssignalregister sowohl im Verschlüssler als auch

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im Entschlüssler mit einer Reihe von Nullen gefüllt werden.

Es wurde oben "bereits erwähnt, daß ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung darin "besteht, den Eingängen der Schwellwertschaltung verschiedenes ü-ewicht "beizulegen. Im folgenden sollen weitere Ausführungsbeispiele hierfür "beschrieben werden. Eine wichtige Möglichkeit besteht darin, eine feste, jedoch verschiedenartige Wertung vorzunehmen, um zu kompensieren, daß manche Teillösungssignale Summen modulo 2 von mehr Fehlerkomponenten als andere sind, was z.B. dann der Fall ist, wenn einige der Teillösungssignale durch Zusammensetzen gebildet werden. Durch vorherbestimmte ungleiche Wertungen haben die einzelnen Schwellwertseingänge daher sozusagen eine verschiedene Anzahl von Stimmen bezüglich des Lösungssignals, je nach dem welche Wahrscheinlichkeit besteht, daß die betreffende Teillösung richtig ist, so daß die Fähigkeit des Entschlüsslers, Fehler zu korrigieren, vergrößert wird. 3ei dem in Verbindung mit Fig. 1 erwähnten Kode können beispielsweise durch die verschiedenartige Bewertung mehr Korrekturen beim Auftreten von drei Fehlern in den Teillösungssignalen ausgeführt werden, als es bei einer gleichmäßigen Bewertung möglich wäre.

Wenn sich die Fehlerwahrscheinlichkeit in den empfangenen. Ziffern mit der Zeit ändert, z.B. in Folge wechselnder Rausch--Verhältnisse oder anderer !Parameter des übertragungslcanals, kann man bestimmte Daten, z.B. Signale entsprechend der Empfangsfeldstärke, zur Abschätzung von Änderungen der Fehler-

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Wahrscheinlichkeit für die einzelnen empfangenen Signale verwendet. In solchen Fällen kann man dann Schaltungsanordnungen bauen, durch die das Gewicht der einzelnen Teillösungssignale entsprechend den Fehlerwahrscheinliehkeiten der enthaltenen JÜTachrichtensignale und der Schwellwert entsprechend gesteuert werden, üs kann gezeigt werden, daß der richtige ffert für die einzelnen Gewichtsfaktoren gleich zweimal log (1-P)/P ist, dabei bedeutet P die Wahrschein- gm lichkeit, daß das Teillösungssignal wegen der verschiedenen Fehlerwahrscheinliohkeiten der es bildenden, empfangenen Nachrichtensignale eine falsche Anzeige liefert.

Ein besonders einfacher, jedoch in der Praxis wichtiger Fall einer zeitlich veränderlichen Bewertung lä~st sich auf einen binären Löschkanal (erasure channel) anwenden. Bei einem solchen bekannten Kanal kann man offensichtlich ein Signal, das nicht empfangen wurde, als Löschung ansehen. Gemäß der Erfindung wird eine Aufzeichnung der als Löschun- ^ gen bezeichneten Signale hergestellt und für eine zeitlich ™ veränderliche Bewertung wird angenommen, daß ein nicht gelöschtes Bit eine vernachlässigbar kleine Fehlerwahrscheinlichkeit hat, während ein gelöschtes Bit vollständig unsicher ist. Der Gewiahtsfaktor für Teillösungssignale, die ein gelöschtes Nachrichtensignal enthalten, wird daher mit Null und der Gewichtsfaktor von Teillösungssignalen, die keine gelöschten Nachrichtensignale außer den entschlüsselten Informetionssignalen enthalten, wird mit Eins festgelegt.

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Der Schwellwert ist Null und jedes einzelne Teillösungssignal oder Paritätssignal, das kein gelöschtes Signal enthält, bewirkt eine ÜTo er schreitung des üchwellwertes. Die Gewichtsfaktoren können dadurch durch einfache und-G-atter errechnet werden und als Schwellwertschaltung kann ein oder-Gatter dienen. Fig. 6 zeigt einen Entschlüssler ähnlich dem. der Fig. 1, der zusätzlich Anordnungen enthält, um die Löschinformation wahrzunehmen und zu speichern, die G-ewichtsfaktoren zu steuern und das Lösungssignal zu errechnen. Eine Anordnung 6e stellt fest, ob auf einer Leitung 17e ungültige Signale oder Löschungen eintreffen oder nicht und liefert digitale Löschdaten an Leitungen 101 und 102 für Informations-"bzw. Redundanz-Signale. Sine erste Löschspeicherkette O₁ enthält eine Stufe 21'", die eine Verzögerung um eine Zeiteinheit bewirkt und auf die eine Anzahl von Stufen folgt, die ausreicht, die Löschdaten für die Informationssignale in der Zwangslänge 3', 5', 7^!» 9', 11' zu speichern.- Wenn durch die Anordnung 6e festgestellt wird, daß ein ankommendes Informationssignal gelöscht ist, liefert sie eine Null an die Leitung 8, die durch die Stufe 21" um eine Zeiteinheit verzögert wird und dann in das Informationaregister eingespeist wird, gleichzeitig wird über die Leitung 101 der Löschspeicherkette C. eine Hull zugeführt. Wenn keine Löschung auftritt, wird der empfangene Wert des Inforrnationssignals, eine Null oder eine Bins der Leitung 8 zugeführt, während gleichzeitig der Leitung 101 eine Eins zugeführt wird. Eine

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entsprechende zweite Löschspeioherkette C₂ enthält so viele Stufen, wie nötig sind um die Löschdaten für die Redundanzsignale in der Zwangslänge zu speichern und wenn die Löschung eines Redundanzsignals wahrgenommen wird, erscheinen Hüllen auf der Leitung 10 und der Leitung 102 zur Löschspeicherkette Ο«» wenn jedoch keine Löschung vorkommt, wird das empfangene Hedundanzsignal der Leitung 10 zugeführt, während auf der Leitung 102 eine Eins erscheint. Die beiden Lösch- Λ speicherketten werden jeweils nach zwei Zeiteinheiten um einen Schritt weitergeschaltet. Die beiden Lösohspeicherketten sind, mit und-G-sttern (oder Llultiplikatoren) 103, 104, 105 verbunden, die den Signalbestandteilen von S--., S, + Sq bzw. S~ entsprechen, mit der Ausnahme des empfangenen Informationssignals, das entschlüsselt wird und die genannten Gatter sind ihrerseits mit und-G-attern 107, 109, 111 verbunden, denen außerdem Signale entsprechend S₁₁, S, + Sq bzw. S₇ zugeführt werden. Sine weitere und-Stufe 113 ist an den S₁ entsprechenden Signalaus^anij, an die letzte Stufe der Löschspeicherkette Cp angeschlossen, die das anfängliche Itedundanzsignal repräsentiert. Die Ausgangssignale der und-3-atter 107, 109, und 113 werden einem oder-G-atter 36¹ zugeführt, das an die Stelle der koiax^lizierteren Schwellwertschaltung 36 in Fig. 1 tritt, da dies bei diesem einfachen Kanal möglich ist. Der Grrund für dieae Vereinfachung liegt darin, daß der Schwellwert immer dann überschritten wird, wenn einer der Eingänge eine Eins ist, so daß ein einfaches logisches oder-G-atter zur

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Ausführung der gewöhnlichen arithmetischen Additon der Teillösungseingänge und zum Vergleich mit dem Schwellwert verwendet werden kann.

Das oder-G-atter 115 in Pig. 6 liefert eine Kontrolle der Arbeitsweise des Entschlüsslers. Seine Eingänge sind die Ausgänge der und-G-atter 103, 104, 105 sowie "die leitung 105' zur Zuführung der LÖsclidaten für die Teillösungssignale j ein weiterer Eingang besteht aus dem Inhalt der Löschspeicherstufe 11e, die die Löschdaten für das Informationssignal, das entschlüsselt wird, enthält. Wenn der Ausgang des oder-G-atters 115 gleich lull ist, wird ein Fehleralarm ausgelöst. Eine Null tritt nämlich nur dann im Ausgang auf, wenn sämtliche Teillösungssignale gelöschte Bits enthalten und das zu entschlüsselnde Informationssignal selbst gelöscht ist. In diesem Falle kann der Entschlüssler nicht entscheiden, welchen Yr'ert das zu entschlüsselnde Informationssignal hat.

Praktisch der gleiche Entschlüssler kann auch bei einem Kanal verwendet werden, bei dem die Wahrscheinlichkeit, daß die nicht gelöschten Bits falsch sind, von Bull verschieden, aber sehr klein ist. Wie Mg. 7 zeigt, besteht die einzige Änderung gegenüber der in Pig. 6 dargestellten Anordnung darin, daß das oder-G-atter 36' durch eine Schwellwertschaltung " 36e ersetzt ist, deren Ausgang eine Eins ist, wenn die Anzahl der Einsen von den und-G-atterri 107, 109, 111, 113 den Schwellwert gleich der Hälfte der Anzahl der Einsen auf den Eingangs-

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leitungen des oder-Gatters 115 ist, wie durch den Halbaddierer 36f errechnet wird. Das oder-Gatter 115 liefert wie "bisher eine Anzeige, wenn die Wahrscheinlichkeit besteht, daß der Entschlüssler fehlerhaft gearbeitet hat.

Im folgenden sollen weitere Beispiele einer Entschlüsselung von Konvolutionalkoden angegeben werden. Die Erfindung war oben am Beispiel eines zwei Fehler korrigierenden systematischen Kodes mit einer festen Länge von 12 und einer gleichen Anzahl von Informations- und Paritätssignalen erläutert worden und bei der Beschreibung dieses Kodes war angenommen worden, daß jedem Informations- oder Hedundanzsignal eine Zeiteinheit zugeordnet ist. Im folgenden werden nun einige Beispiele beschrieben, bei denen eine etwas andere Darstellung der Kode verwendet wird. Für den vorliegenden Zweck soll als Zeiteinheit dasjenige Intervall definiert werden, währenddessen eine Anzahl von k_Q Informationssignalen dem Verschlüssler zugeführt wird und zwar jeweils ein Signal jeder einzelnen der kg Verschlüsslereingangsleitungen, während des gleichen Intervalles liefert der Verschlüssler außerdem n_Q Ausgangssignale, und zwar je eins auf jeder einzelnen der n_Q Ausgangsleitungenι dies soll im folgenden als kQ/nQ-Verhältnissystem bezeichnet werden. Bei allen systematischen Koden ist die Anzahl n« der Ausgänge größer als die Anzahl kQ der Eingänge, die ersten k^ Ausgänge sind dieselben wie die k_Q Eingänge und die restlichen n_Q - k_Q Ausgänge sind Redundanz- oder iaritätebitsignale. Für Binärkode mit dem Verhältnis 1/2 ist

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kß gleich Eins und n_fl ist Zwei und verwendet man zur Bezeichnung eines zur Zeit j auftretenden Signales das Symbol D , so kann man den ganzen Ausgang des Verschlüsslers folgendermaßen schreibenί

(13) i- + + i D¹ + D¹ + i D² + t> D² i D^m + ρ D^m

1 ρ Die Sequenz der Redundanzsignale p_Q, p-D , p₂D ... wird durch eine der Kodieralgebra entsprechende Multiplikation

ι 2 der gesamten Informationssequenz iQo> ^-γ* ο ' """2"^ '' * ^m^ dem kodeerzeugenden Polynom G

(14) Gr = g₀ + S₁D + ggD + g^D + ... g_mD

so erzeugt, daß P₀ = IqBq, P₁ = IqS₁ + ^Sq' ^p2 ^{= i}0^2 ⁺ ι*g,. + i₂gn usw. werden.

1 2 Die Redundanzsequenz p_Q, P₁D₁ , p₂D ... kann durch

ein Schieberegister mit m Speicherstufen erzeugt werden, das von den Informationssignalen durchlaufen wird. Als Eingänge für eine modulo 2 arbeitende Addierstufe stehen dann Verbindungen zum Eingang des Schieberegisters und zu den einzelnen Speicherstufen zur Verfügung, die den Gliedern g_Q bis g^ entsprechen. Jedes einzelne g kann den Wert JTuIl annehmen, was bedeutet, daß der entsprechende Anschluß unterbrochen ist und das betreffende Signal nicht der modulo 2 arbeitenden Addierstufe zugeführt wird, während g = 1 bedeutet, daß der Anschluß vorhanden ist und das betreffende Signal in die Addierstufe eingespeist wird. Die Addierstufe erzeugt eine Summe modulo 2 der Informationssignale, die zu einer bestimmten Zeiteinheit gleichzeitig in den angeschlossenen

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Speicherstufen vorhanden sind. Da die Ausgänge aller Schieberegisterstufen im Zeitpunkt Null gleich Null sind, wird zum Zeitpunkt Null nur i_Q, das Informationseingangssignal, das zu diesem Zeitpunkt auftritt, durch g^ zur Addierstufe geleitet und das Ausgangssignal der Addierstufe, das Redundanzbit P₀, ist gleioh i_QgQ. Zum Zeitpunkt Eins ist i_Q an den Ausgang der Stufe Eins weitergeschoben worden und i.. liegt an der Eingangsleitung an. Das Redundanzbit p.., das zum Zeitpunkt Eins durch die Addierstufe errechnet wird, ist dann also gleioh i_Qg₁ + i-iSn* *^{n en}'t^;sP^:rac:nender Weise ist das Redundanzbit zum Zeitpunkt m gleich ing^ + ^■■\Β_μ_λ ··· ^m-ISi ⁺ i g_Q. P ist das letzte Bit in der Redundanzsequenz, dessen Wert durch Iq beeinflusst wird, da das Schieberegister nur m Stufen enthält und 1q beim nächsten Weiterschalten den Verschlüssler verlässt. Man sieht also, daß jedes einzelne Informationssymbol i den Redundanzausgang des Verschlüsslers während eines Intervalles von m + 1 Zeiteinheiten beeinflussen kann. Die gesamte Anzahl der Informations- und Redundanz-Signale, die durch den Verschlüssler während dieser m + 1 Zeitintervalle emittiert wird, wird als Zwangslänge (constraint length) des Kodes bezeichnet.

Der Entschlüssler empfängt die IOlge der Informationsund Redundanzbits entsprechend Gleichung (13), nachdem sie Störeinflüssen ausgesetzt worden waren. Infolge des Einflusses der Störungen kann man jedes empfangene Signal (z.B. i~

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oder p_Or) aua einer binären Nachrichtenkomponente (entweder Information wie i_Q oder Redundanz wie p_Q) und einer binären Fehlerkomponente (z.B. eJ¹ oder e_Q ^p) bestehend ansehen. Der Entschlüssler soll nun eine Informationssignalfolge 1q, i.D ... erzeugen, in der die Fehler ßQ¹» ⁶I¹ *** ^el^im:i-^:n:i-^er'^t; sind oder er soll zumindest das Vorhandensein von Fehlern (e¹ = 1) in den empfangenen Informationssignalen feststellen.

3-emäß der Theorie der Paritätskontrolle können die Informationssignale durch den Entschlüssler unter Verwendung von g-Verbindungen, die denen des Verschlüssler gleichen, addiert werden, um simulierte Eedundanzsignale zu erzeugen. Diese sind identisch mit p₀, p. ... mit der Ausnahme, daß sie die Fehlerkomponenten der sie bildenden Informationssignale enthalten, d.h. also das simulierte Redundanzsignal Pq_s = U₀ + O₀ ¹Og₀I dann p_1fl = (i_Q + e_Q ^:L)g₁ + (I₁ + 6^g₀ ... Diese simulierten oder nachgebildeten Redundanzsignale können modulo 2 zu den entsprechenden Originalredundanzsignalen addiert werden, um die Nachrichtenkomponenten zu eliminieren ("herauszuaddieren"), wobei ein Ausgangssignal entsteht, das nur von den Fehlerkomponenten abhängt und daher als Summe von Fehlersignalen angesehen werden kann, z.B.

^p1r ⁺ »1s ^e'[(Mi ⁺ Mo) ^{+ e}0^P3 ⁺ [⁽ⁱ0 ^{+ e}0^l)s1 ⁺ C±₁+e_n ^Χ)s₂3

^eo^{P + 6}O¹^i + ⁶I¹S₂

Wenn alle Maohrichtenkoniponenten aus den empfangenen Redundanz signalen herausaddiert sind, werden die Resultierenden Fehlersummen rait S bezeichnet und "Paritätslontrollen" oder

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"Paritäts-Checks" genannt. Sq kann im Entschlüssler errechnet werden, nachdem seine Bestandteile (Iq₂, und Vq_t) angekommen sind und dasselbe gilt für alle anderen Paritäts-Checks.

Fig. 8 zeigt das Funktionsdiagramm eines Entschlüsslers für die Zeitdauer entsprechend der Zwangslänge beginnend mit der Zeit Null. Die einzelnen waagerechten g-Zeilen entsprechen zu den einzelnen Zeiteinheiten den Eingängen eines M Adders, der aus diesen Eingängen ein simuliertes Redundanzsignal p_ bildet. Zur Vervollständigung einer Paritätskontrollzeile S werden die einzelnen p_a zu den entsprechenden

empfangenen Redundanzsignalen ρ addiert. Die vertikale g-Spalte links stellt die gesamte Sequenz der g-Anschlüsae zwischen den Entschlüssler- oder Verschlüssler-Speicherstufen und der Redundanzbitaddierstufe dar und man sieht, daß 1q den ersten Anschluß am Kopf dieser Spalte erreicht und pro Zeiteinheit eine Spalte nach rechts wandert, bis es schließ- * lieh zur Zeit m die letzte Stufe g^ erreicht. Die zweite g-Spalte, die mit i^_r überschrieben ist, beginnt eine Zeiteinheit unter der ersten Spalte und reicht nur bis zur Stufe EL··« > da I₁D um eine Zeiteinheit gegenüber 1q verzögert am Anschluß gQ eine Zeiteinheit nach iQ ankommt und nachdem Iq zum Anschluß g* weitergeschoben worden ist. Wie in der letzten Spalte bei der Zeiteinheit m dargestellt ist, erreicht i.„ die Addierstufe als Eingangssignal über den Anschluß

>2 Q

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g₀ und die letzte Zeile des !Paritätsdreiecks wird so gebildet.

In der Praxis sind nicht alle g-Ansehlüsse gleich Eins, also durchverbunden, und sowohl die Wahl der g's sowie die Größe von m und das Kodeverhältnis Icq/iu sind für den speziellen Kode kennzeichnend. Wenn die Schaltungsanordnung so definiert ist, daß Xq entschlüsselt wird, wird dadurch ein Entsehlüsslungsscheina für den gesamten Kode definiert, da der Wert von i_fi , nachdem er entschlüsselt ist, zum herausaddieren der Einflüsse von i_Q im Entschlüssler verwendet werden kann, so daß in der Praxis i-D das erste Signal im Entschlüssler wird und das Paritätsdreieck vollständig ist, wenn i + ^D^{m + 1} und p_{m +} ^H^{m + 1} beim Entschlüssler eintreffen.

Der Ilonvolutionalkodeentschlüssler gemäß der Erfindung enthält eine Schaltungsanordnung zum Errechnen eines ausgewählten Satzes von Signalsummen (S oder S - i_Or) aus den Eingangssignalen des Entschlüsslers entsprechend den folgenden Regeln:

1. Jede einzelne Summe muß dieselbe ausgewählte Komponente des Informationssignals i_Q der Zeiteinheit UuIl, entweder die Informationskpmponente iß oder die Fehlerkomponente 6q enthalten und daher auch prüfen;

2. die andere Komponente des Informationssignals 1q der Zeiteinheit lull darf in höchstens einem der Summensätze erscheinen)

3. keine andere Informationskomponente i erscheint in

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dem Satz und

4. keine Fehlerkomponente irgendeines anderen Signals erscheint in mehr als einer der Summen.

Dieser Satz von Signalen wird als orthogonal in 1q_t bezeichnet. Wenn die Werte aller Fehlerkomponenten in den Summen mit der Ausnahme der gewählten Komponente von Iq_x gleich Full sind, haben sämtliche dieser orthogonalen Signale den Binärwert der gewählten Komponente von Xq₁,. Da bei der Übertragung oder Speicherunger Signale Fehler entstehen können, besteht mathematisch gesprochen die Wahrscheinlichkeit, daß manche Fehlerkomponenten gelegentlich gleich Eins sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch eine Schwellwertanordnung jedes einzelne der Summensijnale.für eine Abstimmung über den wahrscheinlichen Wert der ausgewählten Komponente von Xq₁, herangezogen und die so verwendeten Summensignale werden als Teillösungssignale bezeichnet. Bs lässt sich zeigen, daß bei Verwendung von mindestens drei Teil/lösungssignalen oder "Stimmen" eines falsch sein kann und die Stimmen insgesamt, wenn sie durch eine gewöhnliche Arithmetik addiert werden, trotzdem noch die richtige Lösung angeben können. Die einzelnen Teillösungssignale können gleiche Gewichte haben und, wie erwähnt, besteht eine Weiterbildung der Srfindung darin, daß den Teillösungssignalen verschiedene Gewichte zugeordnet werden, um die Fehlerkorrektionskapazität zu vergrößern. Je mehr Teillösungssignale für eine gegebene Zwangslänge erhalten werden können, um so mehr Fehler

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des Wertes Eins können toleriert werden, ohne daß die Lösung falsch wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Anzahl der Signale im System oder Satz wesentlich durch eine Schaltung erhöht, die bestimmte Paritätskontrollzeilen addiert, wobei zwei oder mehr Redundanzsignale und ihre entsprechenden Informationssignale zusammenaddiert werden. Dies erfolgt entsprechend den oben angegebenen Regeln und bewirkt eine wesentliche Erhöhung der Anzahl der der Schwellwertanordnung zugeführten Teillösungssignale. Teillösungssignale, die zwei oder mehr Redundanzsignale enthalten, werden als zusammengesetzte Teillösungssignale bezeichnet.

Die Eignung des Paritätskontrolldreiecks zur Beschreibung eines erfindungsgemäßen Entschlüsslers zeigt die Erläuterung des oben beschriebenen zwei Fehler korrigierenden Ent-

schlüsslers anhand von Fig. 9. Bei dem oben erwähnten Entschlüssler entsprachen die Verbindungen zwischen der Redundanzaddierstufe und dem Entschlüsslereingang sowie den Ausgängen der dritten, vierten und fünften Stufe des Entschlüsslerspeichers dem Wert Eins, entsprechend der gewählten Bezeichnung sind also g_n=g.z=g/=gc=1 · In Fig. 1 diente die Addierstufe 19 zur Addition der Informationssignale i von der Schieberegisterkette 3', 7', 9' und 11', wobei simulierte Redundanzsignale ρ ' gebildet wurden. Diese Signale wurden dann in der Addierstufe 14 mit den entsprechenden Redundanzsignalen p_r, die auf der

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Leitung 10 eintreffen, zu Paritätskontrollsignalen S addiert. In Big. 9 kann man entsprechend annehmen, daß zu jeder Zeiteinheit die Informationssignale in der entsprechenden Zeile des Dreiecks unter Bildung von ρ summiert und zu den entsprechenden empfangenen Redundanzsignalen ρ addiert werden, wobei die resultierende Fehlersignalsumme gespeichert wird. Selbstverständlich können statt dessen die Informations- und Redundanzsignale gespeichert werden und man kann dann auf ^ einmal alle Fehlersignalsummen "bilden, dies würde jedoch einen erheblich größeren Schaltungsaufwand bedingen.

In Fig. 1 wurden in der Addierstufe 38 der Inhalt der Stufen 9" und 5^M (die S₁ bzw. S. enthalten) kombiniert um gemäß der gewählten Bezeichnung ein zusammengesetztes Teillösungssignal zu bilden.

Fig. 9 zeigt, daß dasselbe Teillösungssignal S₁ + S. durch eine Addition modulo 2 von Zeilen bei den Zeiteinheiten 1 und 4 gebildet wird, wobei Redundanzsignale p- und p. und die entsprechenden Informationssignale addiert v/erden. ™ Fig. 9 zeigt, daß weder die Zeile S₁ noch die Zeile S* allein die Orthogonalbedingung bezüglich S_Q, S, und S^ erfüllen. Durch die Summe modulo 2 von S₁ und S. fallen jedoch die mit den anderen S-Signalen gemeinsamen Fehler heraus, während 6q erscheint, so daß"die angegebenen Regeln erfüllt sind. Die Kreise in Fig. 9 geben die Zeilen an, in denen die verschiedenen Informationsfehlerkomponenten erscheinen und die

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Diagonalstriche geben das Fehlersignal an, das durch die Bildung des zusammengesetzten Teillösungssignales eliminiert wurde.

Bei dem Entschlüssler des Typs I gemäß Mg. 1 und 9 besteht der Eingang aus Paritätskontrollsignalen S und die Schwellwertschaltung liefert ala Ausgang den Wert der Fehlerkomponente Qq¹. Diese Fehlerkomponente wird zu i_Or addiert,

i *

so daß 6q herausfällt und man als Ergebnis i entsteht.

Es folgt eine Tabelle von Kodes der Rate 1/2 mit Angaben für die Entschlüsslerorthogonalisierungsschaltung. Die Spalte mit der Überschrift "Kode g's =1" gibt die g-Verbindungen an, die in der Paritätsprüfschaltung der Pig.5/ durchgeschaltet sind. Der obere Index 2 bedeutet, daß die g-Verbindungen zur Bildung des Ausganges von der zweiten leitung des Yerschlüsslers verwendet werden, bei diesen Kodes der Rate 1/2 ist selbstverständlich nur eine Redundanzausgangsleitung vorhanden. Die Spalte "Orthogonalisierungsregeln" gibt die Anzahl der Paritätskontrollzeilen an,' dis als Teillösungssignale dienen müssen, die Angabe, daß zwei oder mehr Zeilen zusammenaddiert werden sollen, zeigt wie die zusammengesetzten TeillÖsungssignalO gebildet werden. Die Spalte mit der Überschrift "J" gibt die Gesamtzahl der-Teillösungssignale an, die orthogonal bezüglich der Fehlerkomponente von Iq gebildet werden kann und entspricht der Fehlerkorrekturkapazität des Kodes. Die Spalte mit der Überschrift "n™" gibt die Anzahl der Hachrichtensignale an, die

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- 43 -

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bei der Bildung des Systems der orthogonalen Teillösungssignale eine Rolle spielen, und die Spalte "n." ist die Zwangslänge des Kodes. Die Spalte "R^M gibt die Koderate kg/nQ an und in der Spalte ^wm" ist die erforderliche Stufenzahl des YerschlüBslerspeichers angegeben.

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tabelle I

Koäe Orthogpnalisierungs- J η™ η. R m g's = 1 ■ Regeln S ^{Δ Α}

(O,1)² 0²,1² 2 4 4 1/2 1

(0,3,4,5)² O²,3²,4²,1²+5² 4 11 12 1/2 5

(0,6,7,9, 0²,6²,7²,9²

10,11)² 1²+3²+10²,4²+8²+11² 6 22 24 1/2 11

(0,11,13,16, 0²,11²,13²,16² 8 37 44 1/2 21 17,19,20,21)² 17²,2²+3²+6²+19²,
4²+1·4²+20²,

(0,18,19,27, 0²,18²,19²,27², 10 56 72 1/2 35

28-,29,30,32., 1²+9²+28²,10²+20²+29², ' 33,35)² 11²+30²+31²,

9 9 7> 9

13+21^+23+32^,

2²+3²+16+24²+26²+35²

(0,26,27,39, 0²,26²,27²,39², 12 79 104 1/2 51 40,41,42,44, 1²+13²+40²,14²+28²+41², 45,47,48,51)² 15²+42²+43²,

17²+29²+31²+44²,

18²+45²+46²,

2²+3²+20²+32²+34²+47², 21²+35²+48²+49²+5O²,
24²+30²+33²+36²+38²+51²

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Welchen ]?orteohritt die Verwendung von zusammengesetzten leillösungssignalen mit sich "bringt, zeigt sofort ein Vergleioh der obenstehenden Tabelle I mit der folgenden Tabelle II von selbstorthogonalen Koden der Rate 1/2. Sin selbstorthogonaler Kode ist definitionsgemäß ein Kode, bei dem alle !Paritätachecks S, die i_Q enthalten, ein orthogonales System von Teillb'sungssignalen bilden. Man beachte beispielsweise, daß bei Verwendung zusammengesetzter Teillösungssignale nur 51 Stufen im Verschlüsslerspeicher benötigt werden, um eine Fehlerkorrekturkapazität J= 12 zu erreichen, während bei einem selbstorthogonalen Kode hierfür ein 118-stufiges Verschlüsslerregister benötigt wird. Purch die Erfindung wird also der Schaltungsaufwand hinsichtlich der im Verschlüssler und Entschlüssler enthaltenen Speicherstufen ganz beträchtlich herabgesetzt.

- 46 809822/0953

Kodeg's = 1

Tabelle II

0²,1²

? 9 ? 9
popp ρ ρ

0,1 ,3 ,7 ,12 ,2CT

pppp ρ ρ

π 1 ¹^ 7 ip pn

2	4	4	1/2	1
4	11	16	1/2	7
6	22	42	1/2	20
8	37	90	1/2	44

0²,1²,3²,7²,12²,20² 30²,44²,65²,80²

0²,1²,3²,7²,12²,20² 30²,44²,65²,80²,96²,118²

0²,1²,3²,7²,12²,20² 30²,44²,65²,80²,96²,

10 56 162 1/2 80

¹²

14 106 356 1/2 177

Die angegebenen selbstorthogonalen Kodes definieren eine gerade Anzahl J von Teillösungssignalen. In entsprechender Weise können auch Kodes mit ungeradzahligem J gebildet werden.

Fig. 10 zeigt eine Entschlüsslerschaltung des Typs I · in Anwendung auf einen Kode der Rate 1/3 und der Zwangslänge 24. Bs werden Paritätskontrollzeilen der beiden Paritätsdreiecke addiert, um die zusammengesetzten Teillösungssignale

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S³ ₁ + S⁵ ₅, S² ₂ + S⁵ ₄ und 3⁵ ₂ + S² ₅ + S² ₆ + S³ ₆ zu bilden.

Bs folgt eine Tabelle für Konvolutionalkodes derselben Rate 1/hq» die Bezeichnungen entsprechen den vorangegangenen Tabellen und die oberen Indizes in der ersten Spalte geben die Redundanzbitleitungen an, zu denen die g-Angaben gehören. So bedeutet z.B. (θ) daß g_Q gleich Eins für die Ausgangsleitung Nummer2, die erste Eedundanzbitleitung, des EntschlüBslers ist. Die oberen Indizes in der zweiten Spalte geben das Paritätsdreieck an, zu dem die angegebene Zeile

gehört, so bedeutet z.B. 0 daß die Hüllte Paritätskontrollreihe des Paritätadreiecks für die Ausgangsleitung 2 genommen werden soll.

Tabelle III

Kode- Orthogonalisierungs- J n^ n. R m g's = 1 Regeln S ^{Δ Α}

(0)²(0)⁵ O²,O⁵ 2 5 3 1/3 0

(O,1)²(O,2)³ 0²,0⁵,1²,2⁵ 4 7 9 1/3 2

(O,1)² 0²,0⁵,1²,2⁵, 6 13 15 1/3 4

(0,2,3,4)² 1³+3³,2²+4³

(0,4,5,6,7, 0² _f0³,1²+1³,4² 16 68 108 1/3 35 9,12,16,17, 5²,2³+6²,22³,
30,31)² 7²+10²+11³+11²,

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Fortsetzung der Tabelle III

Kode- Orthogonalisierungs- J n™ n. E m

g's = 1 Regeln S δα

(0,1,22, 3'²+25³,3³+5³+9²,

25,35)³ 6³+8³+12²,

7⁵+H²+17²+18²+18³,

9³+i6²+19²+2O²+2O³,

14³+15³+35³,

12⁵+21⁵+28²+31²+32²,

10³+13³+19³+26³+29³+30²

(O)²(O)³(O)⁴(O)⁵ O²,O³,O⁴,O⁵

und (1)²(1)³ 1²+1⁴,1³+1⁵

und (2)²(2)⁴ 2²+2³,2⁴+2⁵

und (3)²(3)⁵ 3⁵,3²+3³

und (4)²(5)⁴(5)⁵ 3⁴+4²+4⁴,5⁵,4³+5³+5⁴

und (6)⁴ 4⁵+6⁴

und (8)³(7)⁴ 8³,5²+6³+7²+7⁴ 16 37 45 1/5 8

"und" in den letzten sechs Zeilen der Tabelle III bedeutet,-daß der Kode und die Orthogonalisierungsregeln bis auf die angegebenen Zusätze die gleichen sind wie bei dem vorangehenden Kode.

Man kann sowohl den Zähler k_Q als auch den Nenner n_Q der Koderate oder des Kodeverhältnisses ändern. In Fig..11 sind im ersten Paritätsdreieok G, g_Q und g.. gleich Eins und

909 8 22/09 S3 -49-

4	5	5-	1/5	0
6	9	10	1/5	1
8	13	15	1/5	2
10	18	20	1/5	3
\ 13	27	30	1/5	VJl
14	30	35	1/5	6

_₄₉- 1U9334

im zweiten Paritätsdreieck sind H, tu und hu gleich Sins.

1 ρ Im Verschlüssler bildet die Summe g_oi_Q + h_Qi₀ das einzige

■2 3

Redundanzbit p_Q^ zur Zeit Hull, p^ = g^i_Q + οη^Ί ^{+ h}0ⁱ'\

und P₂ ⁵ s= S₁I₁ ¹ + g_Qi₂ ^{+ h}0ⁱ2 ^{+ 3}^¹C)²* ^{Im 3}^⁸⁰³³¹U⁸³¹⁸¹' bilden die Informationsbits 1q , i- und i₂ auf der ersten Informationslinie den Eingang für das Paritätsdreieck 3- und

2 2 2

die Informationssignale i_Q , i. und ip auf der zweiten Informationslinie den Eingang für das Paritätsdreieck H. Die simulierten Redundanzbits werden als Summen der entsprechenden Zeilen der beiden Paritätsdreieclce. gebildet und zu den Redundanzsignalen ρ derselben Zeiteinheit addiert, um Paritätskontrollen S zu bilden. Es ist ersichtlich, daß Sq und S- einen Satz von Teillösungssignalen bilden, der orthogonal in e_Q ist, während Sq und S₂ einen Satz von zwei

i2 Teillösungssignalen darstellen, der orthogonal in e_Q ist. Führt man diese beiden Sätze von Teillösungssignalen einzeln

i1 zwei SÖhwellwertschaltungen zu, so können die Werte von e_Q

■ 12 1 2

und 6q errechnet und die richtigen Werte von 1q und 1q ermittelt werden.

Bei einem Kode der Eate 3/5 teilen sioh drei Informations linien in zwei Redundanzlinien und in genau derselben Weise zwei Informationslinien in eine Redundanzlinie bei der Rate 2/3» jedoch ist hier eine aufwendigere Schaltung nötig, da Mehrfaait-Paritätskontrollgleichungen erforderlich werden.

Die durch orthogonale Teillösungssignale ermöglichte SchwelleerteBtsQblüaBlung, die oben im einzelnen beschrieben

»09822/0553

- 50 -

worden ist, wird für die Praxis "besonders wichtig, wenn sie mit diffusen Kodes kombiniert wird. G-emäß der Erfindung ist ein diffuser Verschlüssler eine Anordnung, "bei der z?/ischen zwei oder mehreren der Kode— oder g-Anschlüsse, die die Informationssignale in die Redundanzsignale einführen, eine verlängerte Verzögerung stattfindet und ein diffuser Entschlüssler ist eine Anordnung, die 'mit entsprechend verlängerten Verzögerungen arbeitet. Durch die verlängerten Verzögerungen lassen sich Kode aufbauen, die außer der Fähigkeit statistische !Fehler zu korrigieren auch in der lage sind, lange Fehlergruppen (bursts) zu korrigieren, d.h. Signalgruppen, in denen die Eehlerhäufigkeit sehr hoch ist.

Sine Fehlerhäufung tritt oft bei Übertragungen durch Hochfrequenz und Troposphären-Streuung während der Schwundperioden, in denen die Empfangsfeldstärke sehr klein wird, auf. Ähnliche Erscheinungen gibt es auch bei digitalen Telefonkreisen, bei denen zwischen sehr langen Perioden vernachlässigbarer fehlerdichte gelegentlich Fehlergruppen auftreten, die viele Ziffern lang sind.

Durch die Erfindung sollen daher auch Verschlüssler und Entschlüssler zur Fehlerkorrektion für'solche Kanäle angegeben werden, die sich verwenden lassen, wenn Löschdaten zur Verfügung stehen, die|das Auftreten einer fehlergruppe, d.h. einer Periode hoher Fehlerdichte anzeigen und oft bei Fading

- 51 SÖS822/Ö9S3

— pi -

Kanälen verfügbar sind, die Erfindung eignet sich jedoch auch für ]?älle, bei denen keine solchen Löschdaten zur Verfügung stehen.

yig. 12 zeigt ein Blockschaltbild eines speziellen, diffusen Verschlüsslers, der für einen Kanal bestimmt ist, bei dem eine Anzeige über die Fehlerdichte zur Verfügung steht.Eine nicht dargestellte Informationsquelle liefert einen Strom binärer Informationssignale i, die eine Kette 502 aus hintereinander geschalteten Speicherelementen durchlaufen. Im dargestellten Zeitpunkt hat das Informationssignal i gerade das erste Speicherelement erreicht, das Informationssignal i _₁ ist bereits in das zweite Speicherelement verschoben worden und das Informationsbit i.. hat das letzte Speicherelement erreicht. Die Speicherkette 502 enthält ein Element T für eine ausgedehntere Verzögerung, deren länge n-4 beträgt und die hunderte oder sogar hundertausende von Zeitintervallen lang sein kann. Das Element für die ausgedehnte Verzögerung kann die verschiedensten Formen annehmen, es kann beispielsweise ein Schieberegister mit einer bestimmten Stufenzahl sein oder ein eine bestimmte Zeitspanne einführendes Verzögerungsglied, z.B. ein magnetostriktives Element. Das Element T enthält auf alle Fälle zu jedem Zeitpunkt einen Strom aus den n-4 Signalen, die ihm während der vorangegangenen Intervalle zugeführt wurden und es liefert

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jeweils das Signal, das n-4 Intervalle vorher eingetroffen war.

Bine modulo 2 arbeitende Addierstufe 519 bildet die Summe aus den Informationssignalen, die sich auf denjenigen Plätzen befinden, die in dem dargestellten Augenblick von den Signalen i., , ^_n*» ^_n..? ^und "^n ^einSenommen. werden; die betreffenden Eingangssignale werden der Addieratufe über Anschlüsse g., g_n_*t S_n_2 ¹^ S_n zugeführt und die resultierende Summe modulo 2 ist das i entsprechende Redundanzsignal ρ , das der folgenden Gleichung genügt:

A - >η ⁺ V₂ ^{+ 1}XX-I ⁺ V

In dem dargestellten Augenblick stehen sowohl i als auch ρ zur "Übertragung über den betreffenden Kanal zur Verfugung.

Fig. 13 zeigt einen Entschlüssler, dem der aus den Informations- und Redundanzsignalen bestehende Strom nach der Übertragung zugeführt wird. Bei der Übertragung sind u.U. manche Signale geändert worden und der Index r zeigt an, daß die Signale einen Fehler enthalten können, es ist also i_1r = i.j + e.j und p._r = p- + e?, wie bereits früher erläutert wurde,

Im Empfänger wird zusätzlich zu dem empfangenen Strom aus Informations- und Redundanzeignalen durch einen Löschoder Schwunddetektor 520 ein Signal erzeugt, das anzeigt, ob die Wahrscheinlichkeit-besteht, daß ein bestimmtes Signal in dem empfangenen Signalstrom, fehlerhaft oder gelöscht ist. Ein solches Signal kann auf verschiedene Weise erzeugt werden,

909822709S3 - 53 -

bei einer Übertragung durch Troposphären-Streuung ist z.B. ein' starkes Absinken der Empfangsfeldstärke des irägersignals gleichbedeutend mit einer hohen Fehlerwahrscheinlichkeit. Die Empfangsfeldstärke kann in üblicher Weise durch eine Schwundregelschaltung gemessen werden.

Der Entschlüssler enthält zwei Ketten aus hintereinandergeachalteten Speicherelementen, nämlich eine Kette 502·, die der Kette 502 des Verschlüsslers gleicht und mit den ankommenden Informationssignalen gespeist wird, und eine reziprok aufgebaute Kette 504» die durch den Ausgang einer Aar" i.oT"itufe 519', die modulo 2 arbeitet, gespeist wird. Der Eingang der Addierstufe 519' ist der Satz der Informationsbits i_1r» ivj.'aw *_n_2r ^und ^nr ¹^** ^^{as em}Pi^anS^ene Paritätsbit P_nr· Der Ausgang der Addierstufe ist ein Teillösungssignal, in dem dargestellten Augenblick ist es S . Der Entschlüssler enthält noch eine weitere serienmäßig arbeitende Speioherkette 504'» in die Lö'schdaten f durch einen Detektor 520 eingespeist werden, dessen Ausgangssignal angibt, ob die Fehlerwahrscheinlichkeit groß ist.

Die Aufgabe des Entschlüssler der Fig. 13 ist ebenso wie die der anderen -Ausführungsformen des Typs I, zu entscheiden» ob i* richtig oder falsch ist. Ist es falsch, so muß es korrigiert und nach rechts weitergegeben werden, während das nächste iaar i_n+-j_r und P_n,^_r eingespeist werden. Der Entschlüssler prüft dann i_2r auf Dehler j der Entschlüss-

809822/09S3 " ⁵⁴ "

.54- 1U9334

lungsvorgang läuft folgendermaßen ab:

Man betrachte die Werte der Teillösungssignale S₁, S,, S, und S und nehme für den Augenblick an, daß vor i.. keine Fehler aufgetreten sind. Es ist leicht einzusehen, daß die verschiedenen S-Werte dann durch den folgenden Satz von Gleichungen gegeben sind:

S.I — e.. + e^

i i ρ

3 13 3

S₄ = ή + »\ ^{+ e}4 ^{+ e}4

Man beachte, daß die S-'Verte nur von Fehlern und nicht von den tatsächlichen Y/erten der übertragenen Informations- und Paritätsziffern abhängen und daß in die S-Werte nur Signale in der Nähe des Anfangs und des Endes der gesamten Zwangslänge des Kodes eingehen.

Der richtige Wert von i. kann nun dadurch bestimmt werden, daß man die vier S-Werte untersucht, dies geschieht folgendermaßen:

a) Keine Löschungen: Eine Betrachtung der Gleichungen zeigt, daß die Schwellwertschaltung 36f den Wert I₁ richtig ermittelt, wenn in den Ziffern, die in den vier Teillösungssignalen vorkommen, nicht mehr als zwei fehler vorhanden sind. Die Leistungsfähigkeit des Kodes, statistische Fehler in Abwesenheit einer Löschung zu korrigieren, ist daher beträchtlich.

b) Löschung am Eingang! Wenn f eine Anzeige ,einer

SO9822/O0S3

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Löschung oder eines Schwundes enthält, bedeutet dies, daß die Fehlerwahrscheinlichkeit bei den anderen Signalen, deren Index nahe η liegt, groß ist. In diesem Fall wird durch die Löschdaten f_n bewirkt, daß die öchwellwertanordnung 36f nur die Werte der Teillösungssignale S- und S₇ berücksichtigt und der Schwellwert, mit dem diese Signale verglichen werden, wird bo geändert, daß i-_r geändert wird, wenn beide Teillösungssignale Eins sind, sonst nicht. Dies ist richtig, so lange höchstens ein e = 1 in den vier zu S₁ und S, beitragenden Signalen vorhanden ist.

c) Schwund am Ausgang: Wenn irgendeine der löschziffern f., f,, f, eine Schwund- oder Löschanzeige enthält, bedeutet dies, daß die Fehlerwahrscheinlichkeit bei den Signalen mit Indizes in der Nähe von Eins hoch ist. In diesem Falle wertet die Schwellwert anordnung nur S aus und ändert i.. wenn S Eins ist, während sonst keine Änderung erfolgt. Die Entschlüsselung ist dann so lange richtig, als in den vier Signalen mit Indizes in der Nähe von n, die in dem Teillösungssignal S vorkommen, kein Fehler enthalten ist.

Wenn bei der Entschlüsslung i_1r als falsch festgestellt worden ist, bedeutet dies, daß die vier S-Werte, die in die Entscheidungslogik eingehen, einen Term e^ = 1 enthalten und dieser Term wird entfernt, so daß er den nächsten Schritt, bei dem das Bit i„ entschlüsselt wird, nicht stört. Hierzu dient eine Rückstell- oder Rückkopplungsleitung 540', die an den Ausgang der Entscheidungseinrichtung 36f angeschlossen

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ist und außer einer Änderung von i^_r> wenn dieses falsch war, auch bewirkt, daß die Werte von S,, S, und S_n geändert werden. Ohne diese Rückkopplung ist die Fehlerkorrektionsfähigkeit des Entschlüsslers etwas schlechter, sie ist jedoch immer noch beträchtlich.

Betrachtet man das Verhalten desfßntschlüs.slers als Ganzes, so sieht man, daß dieser nicht nur einen beträchtlichen Anteil von statistischen Fehlern korrigieren kann, sondern auch in der Lage ist, ganze Folgen von durch Schwund oder Fehlergruppen ausgefallener Daten richtig zu ergänzen, wenn die Dauer der. gestörteil Folge nicht größer ist als n-4. Wenn die Störung länger dauert als n-4 Zeiteinheiten,, erfolgt eine Löschanzeige für beide Enden des Entschlüsslers, was zur Auslösung eines Alarmes verwendet werden kann.

Im Hinblick auf die allgemeinen Lehren bezüglich der Schwellwertentschlüsslung von Konvolutionalkodes, wie sie oben gegeben wurden, ist es möglich, äquivalente Verschlüssler und Entschlüssler für andere Kode der Rate 1/2 anzugeben, die eine verschiedene Leistungsfähigkeit besitzen, statistische Fehler zu korrigieren und entsprechende Anlagen können " auch für Kode anderer Rate angegeben werden. Der wesentliche G-edanke besteht immer darin, an geeigneten Stellen des Verscblüsslers und Entschlüsslers eine ausgedehnte Verzögerung vorzusehen.

Die Ausführungsbeispiele der Fig. 14 und 15 eignen sich dann, wenn keine Löschdaten verfügbar sind, d.h. die wahr-

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scheinliehe Pehlerhäufigkeit im empfangenen Signal ist nicht "bekannt. Auch hier können sowohl lange i'ehlergrujjpen als auch statistische !Fehler dadurch korrigiert werden, daß man ausgedehnte Verzögerungen im Kode vorsieht, um dieselbe Korrektionsfähigkeit bezüglich Pehlergruppen zu erreichen ist jedoch eine längere G-esamtverzÖgerung erforderlich.

Bei dem in Fig. 14 dargestellten Verschlüssler enthält ein Reihenspeicher 502a drei ausgedehnte Verzögerungen T., Tp und T^, die um Kodeanschlüsse g.., g , g, und g versetzt sind. Die Redundanzsignale werden entsprechend der Gleichung ρ β I₁ + i + i, + i errechnet, Fig. 15 zeigt den zügehörigen Entschlüssler. Für die Errechnung der 7/erte in der zweiten Beihenepeioherkette 504a ohne daß eine Löschanzeige zur Verfügung steht, ergeben sich die folgenden Gleichungen: S₁ = e^ + e$

^ön-k+1 "⁸I^{+ e}n»k+1 ^{+ e}n-k+1 ^Sn-r+1 ^{= e}1 ^{+ e}k-r+1 ^{+ e}n-r+1 ^{+ e}n-r+1 ^Sn ■ ⁸I ^{+ e}r ^{+ e}k ^{+ e}n ^{+ θ}η*

Die Zahlen r, k und n, die die in der oben beschriebenen Weise hergestellten g-Anschlüsse darstellen, können so gewählt werden, daß die vier S-G-Ieichungen selbstorthogonal sind. Sind sie es nicht, ao können sie entsprechend dem oben erwähnten stufenweiaeii Verfahren mit anderen S-Werten zu zusammengesetzten Teillösungen vereinigt werden, um orthogonale Teillösungssignale zu bilden, wobei dann außer e^ keine andere

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Fehlerkomponente durch den Satz der Teillösungssignale dargestellt wird. Diese Teillösungssignale stellen dann die Basis für eine richtige Entscheidung über den ϊ/ert von e| dar, wenn nicht mehr als zwei fehler vorhanden sind, die Regel lautet dann: Man andere i.. dann und nur dann, wenn mehr als zwei der vier S-!^rerte gleich Eins sind. S„, S_1n , ,_,, und S_n__r+i werden wie bei dem früheren Schema zurückgestellt, wenn i.. geändert wird.

Eine Betrachtung der Gleichungen zeigt außerdem, daß wenn ein kontinuierlicher Fehlerstrom, dessen Länge höchstens gleich T₂ oder T^ ist, durch den Entschlüssler läuft und der Rest der Informationssignale im Entschlüssler beidseits dieses lehlerstromes fehlerfrei sind, und wenn die Länge einer der Verzögerungen, z.B. T₁ der Bedingung 1^2T₂ und T₁^T₃ genügt, die Entschlüsslungsregel immer noch eine richtige Entschlüsslung gewährleistet. Ein Entschlüssler dieser Porm ist also in der Lage, eine "beträchtliche Anzahl von "statistischen Fehlern ebenso zu korrigieren wie kontinuierliche fehlergruppen erheblicher Länge.

Zum Korrigieren einer Eehlergruppe der Länge T wird bei den Kodeumsetzern der I¹Ig. 12 und 13 eine Verzögerung benötigt, die ungefähr gleich T ist, wenn eine Lösch- oder. Schwundanzeige zur Verfügung steht. Ohne Schwundanzeigθ benötigt man für denselben Korrektur^grad eine Verzögerung von etwa 4T.

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909822/Q9S3

Das Zeitintervall, das in der vorangegangenen Beschreibung als Uhrperiode oder Zeiteinheit bezeichnet wurde, soll
die Zeitspanne bedeuten, während der ein Eingangssignal oder eine Gruppe von Eingangssignalen eintreffen und Ausgangssignale vom Verschlüssler abgegeben werden. Diese Zeitspanne ist in vielen Fällen konstant, sie muß es jedoch nicht sein. Die erste Zeiteinheit kann beispielsweise eine Sekunde und
die zweite eine Minute dauern. Die Entschlüsslerlösung wird
dadurch nicht beeinträchtigt, wenn der Entschlüssler synchron mit dem Eintreffen der Signale weitergeschaltet wird.

Verschlüsselte digitale Nachrichten, die über Punk oder Draht übertragen wurden, werden normalerweise in derselben
Reihenfolge entschlüsselt, wie die ursprüngliche Information verarbeitet worden war, d.h. also in Vorwärtsrichtung.

Gemäß der Erfindung wurde jedoch festgestellt, daß
beim Entschlüsseln von einem magnetischen Band, wobei das
Band manchmal in Vorwärtsrichtung und manchmal in Rückwärtsrichtung transportiert werden muß um die verschlüsselte Nachricht zu finden oder beim Entschlüsseln von Daten, die auf
anderen Speichermedien gespeichert worden waren, eine beträchtliche Ersparnis in Umspul- oder Durchlaufzeit erreicht werden kann, wenn die Nachricht in umgekehrter lolge oder
"rückwärts" vom Band entschlüsselt wird, wenn die Nachricht
vor dem Dekoder gefunden wird, oder daß sich die Zugriffzeit beträchtlich verkürzen lässt, wenn nur ein kleiner Teil der

909Ö22/09S3

Daten in der Nähe eines Endes eines Datenblockes benötigt wird. Es wurde ferner festgestellt, daß eine solche Rückwärtsentschlüsselung von systematischen Konvolutionalkodes möglich ist, wenn man die Verschlüssler- und Entschlüssler- ■ geräte so abändert, daß sie die Redundanzsignale reziprok bilden, was gewöhnlich mit einigen zusätzlichen Stufen im Speicher dieser Geräte und nötigenfalls durch Einführen einer Verzögerung, die bewirkt, daß die Synchronisation zwischen dem Informationssignal und den Redundanzsignalen bei der Verarbeitung in Rückwärtsrichtung und in Vorwärtsrichtung gleich ist, erreioht werden kann. Es ist dabei trotzdem noch möglich, mit serienmäßigen Informations- und Redundanzsignalen zu arbeiten, d.h. diese Signale können ineinander verschachtelt einen einzigen digitalen Strom bilden,.wie es üblicherweise sein soll.

Bei Konvolutionalkodes kann jede Anordnung zur Bildung von Redundanzsignalen oder was gleichbedeutend ist, das kodeerzeugende Polynom, das den Aufbau einer solchen Anordnung bestimmt (siehe Gleichung 14) reziprok gemacht werden, es ist dabei nur erforderlich, die Länge des Speichers zu erhöhen und zusätzliche g = 1 entsprechende Anschlüsse so herzustellen, daß für jeden Ansohluß entsprechend g = 1,.der sioh links von der Mitte des Speichers befindet, ein zugehöriger und dieselbe Anzahl von Stufen von der Mitte entfernter Anschluß rechts von der Mitte des Speichers existiert.

Bei einer Anordnung zur Erzeugung von Redundanzsignalen,

909822/0953 ,<

-Dl-

- c1 -

wie sie in Verbindung mit Pig. 1 beschrieben wurde und bei der entsprechend der k_Q / n_Q - Zeitbezeichnung die g entsprechend O, 3, 4 und 5 gleich 1 sind, werden also fünf Speicherstufen benötigt,um die Eedundanzsignale zu erzeugen. Man kann den Entschlüssler durch nur drei zusätzliche Speicherstufen 7a, 5a, 3a und einem zusätzlichen g = 1 entsprechenden Anschluß reziprok machen, so daß die g's entsprechend 0, 3, 4, 5,8=1 sind, g. ist die Mitte.

In beiden Arbeitsrichtungen werden die einzelnen Informationssignale durch Paritätschecks entschlüsselt, die aus den ersten sechs Redundanzsignalen, die beim Entschlüssler eintreffen, gebildet worden sind. Im Entschlüssler wird der "Fehler im Informationssignal, wenn ein solcher vorhanden ist, durch die Rückstell-leitung vor dem Erreichen der letzten Informationssignalstufe herausradiert, wie es bei der willkürlichen oder statistischen Ergänzung entsprechend lig. 5 der Pail war, so daß er in die Paritätschecks nicht eingeht.

Die Schwellwertentschlüsslung kann auch auf lineare Blockkode (block linear codes) angewendet werden. Diese Kodeklasse unterscheidet sich von Konvolutionalkodes darin, daß jede Gruppe aus k Informationssymbolen zur Übertragung unabhängig in einen Block oder ein Kodewort aus η Symbolen (n>k) verschlüsselt wird und daß die einzelnen Llöcke unabhängig voneinander entschlüsselt werden. Man verwendet gewöhnlich* nicht alle theoretisch möglichen Kodewörter sondern nur eine ausgewählte Gruppe für die gültigen Kodewörter, diese

909822/0953 ._o

sind dabei möglichst unterschiedlich aufgetaut, so daß sie identifiziert werden können, auch wenn sie infolge der Übertragung Fehler enthalten.

Bei der Erfindung werden sweckinäfiigerweise Blockkode in systematischer Form, bezeichnet durch (n,k) verwendet, die k Informationssignale i erscheinen in den η Ausgangs-Signalen des Yerschlüsslers unverändert und die (n - k) Redundanzsignale ρ sind Summen modulo 2 der Informationssignale, ähnlich wie bei den Konvolutionalkodes. Die Paritätscheckmatrix für (n,k)-Kode ist in Fig. 16 dargestellt.

Die theoretischen Grundlagen der Arbeitsweise der Erfindung sind bei der Anwendung auf Blockkode die gleichen wie bei Konvolutionalkodes. Die Hachrichtensignale werden nach der Einwirkung der Störeinflüsse mit i' und p_r bezeichnet, sie können jeweils als die Summe modulo 2 einer Nachrichtenkomponente (i oder p) und einer Fehlerkomponente (e bzw. e^) angesehen werden. Im Entschlüssler kann ein Abbild des Yerschlüsslers oder eine äquivalente Schaltung, die die Verschlüsselungsfunktion leistet, verwendet werden, um aus den empfangenen Informationssignalen ein simuliertes Redundanzsignal ρ zu bilden. Durch die Addition der empfangenen und der simulierten Redundanzsignale p„ bzw. p„ addieren sich die Hachrichtenkomponenten heraus und es verbleibt eine Summe von fehlern und wenn alle Informationskomponenten herausaddiert sind, wird diese aumme Paritätscheck genannt und mit dem Buchstaben S bezeichnet. In Fig.

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Bind die Informationssignale am Kopf der Spalten der Paritätscheckmatrix angegeben und die einzelnen waagerechten Zeilen der C-Vferte stellen ein Redundanzsignal dar. Die Spalten der Ö-Werte geben die Anschlüsse an die Stufen, die die Addition modulo 2 bei der Bildung der entsprechenden Redundanzsignale ausführt, an, welche den Wert Null bzw. Eins haben. Wenn also in der ersten Spalte 1* eine Komponente des zweiten Redundanzsignals V-^+o ^s8^^{n s0}^> muß O^ - ^β 1 sein. Dieses Standardblockkode-Matrixdiagramm unterscheidet sich von der Konvolutionalkodematrix darin, daß die Informationssignale nicht entsprechend einem Verzögerungsmuster längs der Spalten der Matrix nach unten wandern sondern eich jeweils gleichzeitig.in den einzelnen C-Plätzen der entsprechenden Spalten befinden.

Blockkode, die cyklisch sind, können wie Konvolutionalkode auf sequentieller Basis entschlüsselt werden. Ein cyklischer Kode ist ein linearer Kode, bei welchem auch diejenige Folge ein gültiges Kodewort ist, die durch Verschieben der ersten Ziffer eines Kodewortes auf öen zweiten Platz, der zweiten Ziffer auf den dritten usw. bis zur letzten Ziffer, die auf den ersten Platz kommt, gebildet ist. Pig. 17 zeigt beispielsweise einen Fig. 1 ähnlichen Verschlüssler und Entschlüssler für einen sogenannten cyklischen (7, 3) Maximallängen-Kode, der die dargestellte laritätscheckmatrix hat. Der Verschlüssler enthält einen an eine Eingangsleitung 301 angeschlossenen Informationsblockgenerator 300 und die

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Serien k von Informationsbits I₁, ig und i, werden nacheinander einer Kette.von drei Schieberegistern 303» 305 und 307 zugeführt. Eingangsleitungen c. und Cg einer Addierstufe 319, die modulo 2 arbeitet, sind an die Ausgänge der Stufen 307 bzw. 305 angeschlossen. Der Ausgang der Addierstufe 319 ist über eine Leitung I? mit dem Eingang der Schieberegisterstufe 303 verbunden. In die Leitung Έ ist ein Schalter 313 eingeschaltet, der die Leitung Έ bei jedem Block nur während vierer Zeitintervalle durchverbindet, die beginnen, wenn das Inforjationssignal i- den Anschluß C₁ erreicht. Die Koderegel ist, daß beginnend zur Zeit Eins ein Block aus sieben (n) sukzessiven Signalen von der Stufe 307 abgegeben und als verschlüsselter Nachrichtenblock übertragen wird. Das erste Redundanzsignal, p,, das zeitlich den drei Inforinationssignalen folgt, enthält die digitale Summe (i^+i„), die durch die Addj erstufe 319 errechnet und zur Zeit Eins als Eingang der Stufe 303 zugeführt wird. Das Redundanzsignal p,- ist gleich (ip+i,)f pg wird dann gleich (i,+p.) oder was das gleiche ist gleich (i^+ig+i,) und p™ wird gleich (ρ,+Ρκ)»- hierin erscheint ig. zweimal und addiert sich heraus, so daß Ργ gleich Ci₁+!,) ist.

Der bei der Übertragung gegebenenfalls durch Störeinflüsse veränderte, empfangene Blook wird ü-ber eine Leitung 318 direkt in einen Paritätscheckgenerator eingespeist, der Speicherstufen 303", 305", 507", 309" sowie Stufen 320, 322,

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324, welche eine Addition modulo 2 bewirken, enthält. In den Addierstufen werden den durchlaufenden Signalen der über die Rückkopplungsleitung 340 zugeführte Ausgang der .Stufe 309" addiert. In dem Zeitpunkt, in dem z.B. i>₇ in die Addieretufe 320 eingespeist wird, gelangt auch die Summe i..₊i,_r über die Rückkopplungsleitung 340 in diese Stufe. In der Stufe 303" wird dann (P_7r ⁺i<|_r ⁺ⁱ3_r) ö9^sP^eiciier"fc ^u:"d dies ist S₇, die Summe aus P₇ und dem simulierten Redundanzsignal (¹Ir⁺¹^₁")' *ⁿ entsprechender Weise werden zum gleichen Zeitpunkt vervollständigt und gespeichert Sg in der Stufe 305", S₅ in 304" und S₄ in 309" (Fig. 17) da die die simulierten Redundanzsignale bildenden Rückkopplungseingänge entsprechend gewählt sind und direkt zu den empfangenen Redundanzsignalen addiert werden, während letztere das Schieberegister durchlaufen.

Bin Satz orthogonaler Teillösungssignale wird als üingar>7ssignale einer Schwellwertschaltung 336 zugeführt, die die Eingangssignale mit gewöhnlicher Arithmetik addiert, die Realzahlsumme mit einem Schwellwert vergleicht und ein Lö-Bungsalgnal für den Wert der Dehlerkomponente, auf die der Satz der Teillösungssignale orthogonalisiert ist, erzeugt. Zu diesem Zweck werden der Ausgang 330 von der Stufe 309" und der Auegang 354 von der Stufe 3O3^w der Schwellwertschaltung als lingangssignale zugeführt, außerdem werden die Ausgänge 328 und 352 der Stufen 307" bzw. 305" durch einen Binär-. addierer 338 au einem zusammengesetzten Teillösungssignal

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— DO —

vereinigt, das über einen Anschluß 339 der Schwellwertschaltung zugeführt wird, diese Eingangssignale definieren einen Satz von drei Teillösungssignaleingängen. Der Entschlüssler kann lösungen liefern, nachdem der gesamte Block die Leitung 318 durchlaufen hat, da zu diesem Zeitpunkt, der als Zeiteinheit Bins bezeichnet werden kann, der Paritätscheck S, in der Stufe 309" und der Paritätscheck S„ in der Stufe 303" gebildet worden sind. Bis zu diesem Zeitpunkt verhindert ein Schalter 341, daß die Schwellwertschaltung Signale abgibt. Im Zeitpunkt Eins liegen an der Schwellwertschaltung 336 als Eingangssignale S₇, (Sg+B^) und S₄. Eine Betrachtung der Paritätscheckmatrix zeigt, daß diese drei (J) Signale orthogonal in e*, also der jfehlerkomponente von 1* , sind. Die Schwellwertschaltung 336 addiert die Eingänge und vergleicht die Summe mit dem Schwellwert, um eine Lösung für e..* zu liefern, (* bezeichnet die Entschlusselungsschätzung).

Wie 8p und e, bestimmt werden, wird im übernächsten Paragraph erläutert. Der Schwellwert kann nach denselben Regeln wie bei dem Entschlüssler der Eig. 1 errechnet werden, d.h. die Entscheidung ist e.. = 0 wenn j/2 oder mehr Paritätschecks Full sind und sie ist e.. = 1 wenn mehr als J/2 Paritätschecks Eins sindj man kann aber auch den einzelnen ieillösungssignalen verschiedene zeitlich konstante oder zeitlich veränderliche Gewichte beilegen, die durch einen

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lüTahrscheinlichkeitswert bestimmt werden, z.B. das Gewicht W = 2 log Cq₁Vp_1n) dabei ist ρ = 1 - 1_m die Wahrscheinlichkeit, daß die Siachrichtensignale, die den S-Eingang bilaen, außer e., eine ungerade Anzahl von Fehlern enthalten und

, r ¹ - £o der Sohwellwert wird eingestellt auf 1/2if_m1 + log —™—— , wobei ρ die Fehlerwahrscheinlichkeit in dem Signal, das entschlüsselt wird, ist.

Der Entschlüssler enthält zur Erzeugung des entschlüsselten Wertes von i eine j?ufferschaltung für die Informationssignale i_r, die diese synchron mit den Lösungen der zugehörigen Fehlersignale liefert. Diese Tufferschaltung enthält ein Verzögerungsglied 380, der die Signale von dem auf der Leitung 317 übertragenen Block zugeführt werden und die diese Signale verzögert und eine Folge von Informationssignalen i_1r, ±2_T und i^_r beginnend mit i.. zur Zeit Eins abgibt. Zu dem Verzögerungsglied 380 gehört ein Speicherregister 381, das der Übersichtlichkeit halber getrennt dargestellt ist. Die Ausgangsleitung 341 der Schwellwertschaltung und eine Ausgangsieitung 382 der Pufferschaltung sind mit den Eingängen einer Aädierstufe 327 verbunder., die die Fehlerkomponenten öus der Signalfolge herausaddiert und eine Folge von entschlüsselten Informations^Opponenten liefert.

Zur .bestimmung von e*p und e*, wird der Eingang S₁ an der Stufe 3O9^H über die Eückkopplungsleitung 340" den Addierstufen 320, 322, 324 zugeführt. Zum Zeitpunkt Zwei

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wird der auf diese Weise modifizierte Inhalt des Schieberegisters um eine Stelle nach rechts geschoben, so daß Spin der Sßufe 309", (S₆ +S₄) in der Stufe 307", (S₇ + S₄) in der Stufe 305" und S₄ in der Stufe 303" gespeichert sind. Zum Zeitpunkt Zwei sind die Eingänge der Schwellwertschaltung daher S₄, (Sr, + Sg), da S₄ durch die Addierstufe 338 herausaddiert worden ist, und S₅. Man sieht aus der Paritätscheckmatrix, daß dieser Satz Teillösungssignale in e₂ orthogonal ist und die Schwellwertschaltung liefert auf der Leitung 340 die Lösung e*₂, die zur Erzeugung von i*P in der .Addierstufe 327 zu ip_r addiert wird. In entsprechender Weise liegen im Zeitpunkt Drei an der Schwellwertschaltung die Eingänge. Sc, S₇ und (S^S₄), die orthogo'nal in e, sind, und. die Schwellwertschaltung erzeugt den geschätzten Wert von e*,, der zur Erzeugung von i*, zu i- addiert wird.

Entschlüssler des in Fig. 17 beispielsweise dargestellten Typs können als cyklische Entschlüssler des Typs I bezeichnet werden, da sie dem Entschlüssler des Typs I, der in Pig. 1 dargestellt ist, sehr ähnlich sind. Ein Vergleich zeigt, daß Konvolutionalkode und cyklische Blockkode mit kleinen Umschaltungen durch dieselben Geräte entschlüsselt werden.können, so daß Anlagen dieser Art den Vorteil haben, sehr anpassungsfähig zu sein.

Der cyklische Entschlüssler des Typs I kann bei allen

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cyklischen Kodes verwendet werden, die vollständig orthogonalisiert werden können. Eine vollständige Orthogonalisierung bedeutet, daß die richtige Anzahl von i'eillösungssignalen für jedes Informationssignal im Blockkode erhältlich ist.

Bei allen Blockkodes spricht man von einem Minimal-Abstand D, wenn D die geringste Anzahl von Stellen ist, in denen zwei gültige Kodewörter verschiedene Symbole haben. Man sagt, daß ein solcher Kode vollständig orthogonalisiert werden kann, wenn D-1 Teillösungen, die orthogonal "bezüglich der Fehlerkomponente jedes einzelnen empfangenen Informationssignals sind, gebildet werden können oder, was gleichbedeutend ist, wenn D Teillösungen, die orthogonal bezüglich der Inforanationskomponente aller empfangener Informationssignale sind, gebildet werden können. Wenn der Kode vollständig orthogonalisiert werden kann, ist es immer möglich, jede Kombination von (D-1)/2 oder weniger Fehlern in einem Block durch Schwellwertentschlüsslung zu korrigieren. Der angegebene Wert ist die maximale Anzahl von Fehlern, die der Kode bei allen möglichen "Fehlerverteilungen korrigieren kann. Der Kode des Beispiels der Fig. 17 hat den Minimalabstand 4 und kann vollständig orthogonalisiert werden, da drei Teillösungen, die bezüglich der Fehlerkomponenten von i_1r» ip_r ^un& i, sind, in der oben beschriebenen Weise gebildet werden können.

Die vorliegende Erfindung der Schwellwertentschlüsslung

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stellt eine einzigartige Form eines kombinatorischen Elementes dar, nämlich ein Schwellwertlogikelement, durch das die bekannten theoretischen Überlegungen bezüglich äer Entschlüsselung von cyklischen 31ockkoden erst jjraktisch verwirklichbar werden. Im Paritätscheckregister werden nur (n-lc) Stufen und in der Puff er schaltung nur k Stufen benötigt, so daß der ganze Speicher des Entschlüsslers nicht mehr als η Stufen, also so viele wie der Block Signale aufweist, enthält und nur eine Schwellwertschaltung benötigt wird. Ohne Ausnahme kann behauptet werden, daß bei einem gegebenen cyklischen (n, k)-Binärkode, der vollständig orthogonalisiert werden kann, jede Kombination von (D-1 )/2 Fehlern (D ist dabei der I inim&labotand des !Codes) in einem Block mittels einer Sntsclilüsslerscbaltung korrigiert werden kann, die η Schieberegisterstufen und ein einziges logisches Schwellwertelement enthält. Bei cyklischen !Coden, r?ie nicht vollständig ortTogonalisiert werden können, ist die oben beschriebene Schwellvv-ertentschlüsslung ebenfalls anwendbar, die veblerkorrektionsfä'higkeit hat jedoch einen ^rox-ortional kleineren Wert.

Entsprechend den lehren der Fig. 1 und 3 kann der cyklische Entschlüssler auch die Form des Typs II annehmen, bei welchem der Schwellwertausgang direkt die enteohlüJö Abschätzung der Informationskom^onenten ist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist darin zn sehen

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dal?· auch wenn keine ausreichende Anzahl von orthogonalen Teillösungssignalen direkt aus Koden hoher Rc te gebildet werden können, da sich die fehler der Informationssignale zu häufig in den laritätschecks wiederholen, die Schwellwertentschlüsslung nicht auf 31oc"kkodes kleiner Este beschränkt ist. Die Erfindung ist auch nicht auf cyklische Blockkode beschränkt. Ea wurde gemäß der Erfindung erkannt, daß eine 0rthogonali3ierung nicht auf einzelne komponenten der ITachricht beschränkt zu werden braucht, sondern daß vielmehr ein Satz von Signalen geformt werden kann, der in einer Summe dieser Komponenten orthogonal ist, daß eine Schwellwertschaltung eine Entscheidung über den abgeschätzten lert der Summe liefern kann und daß durch eine liehrzahl von Schwellwertstufen schließlich ein Satz von Teillösungssignalen gebildet werden kann, der bezüglich einer einzigen Komponente orthogonal ist, so daß der Yiert dieser Komponente bestimmt werden kann. Dieses Merkmal der Erfindung soll als stufenweise Orthogonalisierung bezeichnet und im folgenden beschrieben werden.

Ein einfaches Beispiel einer stufenweisen Orthogonalisierung soll anhand von £^Aig. 18 erläutert werden, die die l'atrix des von Famii'ing angegebenen cyklisohen (7,4) D = 3 Kode enthalt. Eine Betrachtung dieser Uatrix zeigt, daß keine zwei Paritätschecks S gewählt werden können, in denen ein spezielles i_r-Signal nur einmal vorkommt. G-eoiäß der Erfindung können jedoch zv/ei iaritätschecks gewählt werden, die nur ein

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Paar von i. -Signalen gemeinsam haben, z.B. beide Paritätschecks Sr und S₇ können bezüglich der Summe.(e« + e,) orthogonalisiert werden und der Satz Sr und S« kann bezüglich der Summe (ei, + e.) orthogonalisiert werden. Die Schwellwertschaltungen 430 und 432 können die abgeschätzten Werte der Summen (e₀ + e,)* bzw. (e~ + e,)* bilden. Beide Summen haben e, gemeinsam, sonst aber keine andere Komponente, Sie bilden daher einen Satz von Signalen, der bezüglich e~ orthogonal ist und eine Schwellwertschaltung 434» der diese Signale als Eingang zugeführt werden, kann einen abgeschätzten Wert von e~* liefern. Der abgeschätzte Wert von e₂* kann dann gebildet werden, indem mit einer Addierstufe 436' der abgeschätzte Yf'ert von e,* und der abgeschätzte Wert von (e^+ e,)* kombiniert werden_? wobei e, herausfällt. In entsprechender Weise erhält man den Wert von e * durch Addition von e,* zu (e^ + e.)*. Mit der Schwellwertanordnung 436 kann der abgeschätzte Wert von (e. + e,)* ermittelt werden, zu dem der abgeschätzte Wert von e.,* addiert wird, um e..* zu erhalten.

Da zur Peststellung des abgeschätzten Wertes der lehlerkomponente eines bestimmten Signales zwei Schritte erforderlich waren, kann der Kode des beschriebenen Beispieles als zweistufig orthogonalisiert bezeichnet werden. Bei komplizierteren Kodes können in entsprechender Weise drei oder mehr Schritte verwendet werden.

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Claims (18)

Patentansprüche

1) Schaltungsanordnung zur Verarbeitung einer mittels eines Binärcodes verschlüsselten digitalen Nachricht, welche Nachrichtensignale und Redundanzsignale enthält, welch letztere entsprechend einer bestimmten Codevorschrift als Summen modulo bestimmter Nachrichtensignale gebildet sind, mit einem Entschlüssler der mittels der Informations- und Redundanzsignale Fehler in den Informationssignalen ermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Entschlüssler eine Schwellwertlogik enthält, die so aufgebaut und geschaltet ist, dass ein Satz von Teillösungssignalen, die in einem bestimmten, zu entschlüsselnden Informationssignal orthogonal ist, gebildet und beurteilt wird und die ein binäres Lösungssignal liefert, dessen Wert davon abhängt, ob eine gewöhnliche arithmetische oder eine analoge Summe, die durch die Werte der Teillösungssignale bestimmt wird, einen Schwellwert übersteigt, der so bemessen 1st, dass er durch die Summe in mindestens einem Falle überschritten wird, wenn eines der Teillösungssignale anders ist als der Rest des Satzes.

2) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit einem serienmässig arbeitenden Entschlüssler, der eine Speicheranordnung enthält,

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die von den Nachrichtensignalen und/oder deren Summen durchlaufen wird, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Verbindungen zwischen bestimmten Punkten der Speicheranordnung, welche die in entsprechenden Teilen der Speicheranordnung enthaltenen Signale und Summen aus diesen Signalen als Teillösungssignale einem logischen Schwellwertelement (36, 36¹, 36f, 336), das die Losungssignale serienmässig abgibt, zuführen.

3) Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 mit einer Speicheranordnung, die Informationsspeicher (3¹* 5'* 7^f> 9¹ > 11') enthält, in denen die Informationssignale gespeichert werden, wie sie eintreffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsspeicher zur Bildung simulierter Redundanzsignale entsprechend der Codevorschrift mit einer modulo 2 arbeitenden Addierstufe (19^!) verbunden sind! dass die simulierten Redundanzsignale mit den empfangenen Redundanzsignalen in einer zweiten modulo 2 arbeitenden Addierschaltung (14) kombiniert werden, wobei die Teillösungssignale entstehen,und dass ein Schalter (90, 94) vorgesehen· ist, durch den der Entschlüssler in einen Verschlüssler umgeschaltet werden kann, wobei der Eingang der Informationsspeicheranordnung die zu sendenden Informationssignale und der Ausgang der erstgenannten Addierschaltung (19*) die zu sendenden Redundanzsignale enthält.

4) Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder3 für einen Übertragungskanal, in dem die mittels eines Konvolutinalcodes ver-

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schlüsselten Nachrichtensignale serienmässig übertragen und gegebenenfalls durch Fehlergruppen verändert werden, mit einem Entschlüssler, der zur Bildung der Teillösungssignale eine modulo 2 arbeitende Addieranordnung enthält, die für jedes Teillösungssignal mindestens ein Redundanzsignal zu einem Satz von Informationssignalen addiert, die den Informationskomponenten der Redundanzsignale entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Informationssignalanschlüsse für ein bestimmtes Teillösungssignal durch eine Schaltungsanordnung (T, T., Tp oder T,), die eine ausgedehnte Verzögerung bewirkt, getrennt sind.

5) Schaltungsanordnung nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, dass zw-ischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Informationssignalanschlüssen (I₁, i ; ³T' "¹Tc' "^k' ^n^ ^f^^{r ein bestimmtes} Teillösungssignal eine Schaltungsanordnung (T», T«, T,), die eine ausgedehnte Verzögerung bewirkt, eingeschaltet ist.

6) Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5 für einen Nachrichtenkanal, bei dem die Nachrichtensignale in der gleichen Reihenfolge, in der sie gesendet wurden, oder in der umgekehrten Reihenfolge empfangen werden, bei welcher der Entschlüssler zur Bildung der Teillösungssignale eine modulo 2 arbeitende Addierschaltung für jedes Teillösungssignal enthält, um mindestens ein Redundanzsignal zu einem Satz von Informationssignalen, die den Informationskomponenten des Redundanzsignals gemäss einer

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Konvolutionalcodevorschrift entsprechen, enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse für die Informationssignale entsprechend der Coderege1 reziprok sind, und dass der Entschlüssler die Nachricht unabhängig davon, ob sie injder ursprünglichen oder in der umgekehrten Reihenfolge empfangen wurde, verarbeiten kann.

7) Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Godevorschrift dadurch reziprok gemacht wird, dass dem einen Ende eines Satzes von Anschlüssen, der durch ein Konvolutionalcodepolynom, das die Pehlerkorrektionskapäzität des Codes bestimmt, definiert ist, reziprok gemacht ist.

8) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7 mit einer Verschlüssleranordnung zur Verarbeitung von Informationssignalen gemäss einem binären Konvolutionalcode mit willkürlicher Ergänzung zum Erkennen von Entschlüsslungsfehlern, enthaltend eine Speicheranordnung, die von den Informationssignalen durchlaufen wird, eine Addierschaltung, die modulo 2 arbeitet und mindestens einen Satz von Verbindungen zwischen der Addierschaltung und ausgewählten Stufen der Speicheranordnung entsprechend einem gegebenen Codepolynom zur Erzeugung von Redundanzsignalen; ferner mit einer Entschlüssleranordnung enthaltend' eine Schaltung zur Bildung einer Folge von Paritats*ehecksignalen durch modulo-2-Addltion der einzelnen Redundanzsignale und der ihnen jeweils entsprechenden Informationssignale, eine

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Paritätscheckspeicheranordnung, die von den Paritätsehecksignalen durchlaufen wird, ein Entscheidungselement, das mit bestimmten Stufen der Paritätscheckspeicheranordnung verbunden •ist und segmentiell Lösungssignale liefert, deren Wert der Pehlerkomponente der entschlüsselten Informationssignale entspricht, eine RuckstellanOrdnung, die mit Stufen der Paritätscheckspeicheranordnung verbunden ist, welche Paritätschecks enthalten, in denen das Informationssignal, das entschlüsselt wird, enthalten ist, um die Lösungssignale zu diesen zu '

addieren, und eine Monitoranordnung zum Zählen der Lösungssignale, die den Wert 1 haben, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlüsslerspeicheranordnung eine Anzahl zusätzlicher Speicherstufen enthält, die sich an dem Ende, zu dem die Signale laufen und ausserhalb der Anschlüsse, die durch das Codepolynom bestimmt werden, befinden, dass mindestens eine der zusätzlichen Speicherstufen mit der modulo 2 arbeitenden Addierstufe verbunden ist,um eine zusätzliche Informationssignalkomponente zu allen Redundanzsignalen, ( die gebildet werden, zu addieren und die Zwangslänge des Verschlüsslers zu erhöhen, und dass der Entschlüssler bei der Bildung der ParitätSchecks in der Lage ist, die zusätzlichen Informationskoraponenten, die in die Redundanzsignale eingeführt worden sind, herauszuaddieren, dass die Paritätscheckspeicheranordnung eine solche Länge aufweist, dass sie die Paritätschecks, die aus jedem Redundanzsignal innerhalb der Zwangslänge

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gebildet werden, speichern kann; dass eine Gruppe von Paritätscheckstufen am Anfang der Paritätscheckspeicheranordnung nicht mit dem Entscheidungselement verbunden sind, dass jedoch mindestens eine Stufe dieser Gruppe mit der Rückstellanordnung verbunden ist, um die Pehlerkompönente des Signales, das entschlüsselt wird, herauszuaddieren, wobei im Falle, dass die vom Entscheidungselement gelieferte Lösung falsch ist, der Wert des ParitätSchecks in der Stufe verfälscht wird und im Entschlüssler weitere Fehler in anschwellender Anzahl erzeugt werden, wenn das verfälschte Paritätsehecksignal den Entschlüssler durchläuft. ·

9) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8 für Konvolutionalcode, bei welcher der Entschlüssler serienmässig Paritätschecks (S) bildet, in dem jedes einzelne empfangene Redundanzsignal und die entsprechenden empfangenen Informationssignale addiert werden, und eine Speicheranordnung zum Speichern der Paritätsehecks enthält, von der gewisse ParitätSchecks für die Teillösungssignale ausgewählt werden, gekennzeichnet durch eine Monitoranordnung, die anspricht, wenn die Fehlerkorrektorkapazität des Entschlüsslers überschritten wird und die bei einer solchen Überschreitung eine Schaltungsanordnung steuert, die die gesamte Paritäts- · Checkspeicheranordnung auf Null zurückstellt, so dass die Arbeitsweise des Entschlüsslers wieder auf den normalen Be-

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triebszustand konvergiert.

10) Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei der jedes einzelne Teillösungssignal im Entschlüssler zwei mögliche Binärwerte hat, dadurch gekennzeichnet, dass die gewöhnliche arithmetische Summe die direkte Summe der Teillösungssignale ist, und dass der Schwellwert gleich der Hälfte der Gesamtzahl der Teillösungssignale ist, welche als Therme Redundanzsignale enthalten.

11) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einem Entschlüssler, bei welchem für eines der Teillösungssignale die Wahrscheinlichkeit, dass es eine richtig entschlüsselte Lösung liefert, grosser ist als bei einem anderen der Teillösungssignale, dadurch gekenn- . zeichnet, dass die Verbindungen so hergestellt sind, dass die gewöhnliche arithmetische Summe eine gewöhnliche arithmetische Summe der Eingänge ist, wobei jeder einzelne Eingang den Wert eines entsprechenden Teillösungssignales enthält, dem ein Gewicht beigelegt ist, das eine Punktion der entsprechenden Wahrscheinlichkeit seiner Richtigkeit ist, und dass der Schwellwert eine Punktion der Gewichtsfaktoren ist.

12) Schaltungsanordnung nach Anspruch 11 mit einem Entschlüssler, bei dem die Anzahl der zu einem Teillösungssignal beitragenden Nachrichtensignale für die Verbindungen zu der logischen Schwellwertanordnung verschieden sind und die Wahrscheinlichkeit,

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dass die Lösungen richtig sind, eine Punktion der Anzahl der beitragenden Nachrichtensignale ist, dadurch gekennzeichnet", dass die Verbindungen mit bestimmten Wertungsanordnungen (30', 26', J4¹, 39') versehen sind, die den Eingängen, deren Summe mit dem Schwellwert verglichen wird, entsprechende Gewichte verleihen.

13) Schaltungsanordnung nach Anspruch 11 mit einem Entschlüssler, bei dem die Wahrscheinlichkeit der Richtigkeit der einzelnen Teillösungssignale von feststellbaren Bedingungen im Ubertragungs· kanal abhängt, gekennzeichnet durch eine Wertungsanordnung, die das Gewicht der Teillösungssignale steuert und durch eine Schaltungsanordnung (j56f), die den Schwellwert entsprechend der Summe sämtlicher Gewichtsfaktoren steuert.

14) Schaltungsanordnung nach Anspruch 12ibei welchem festgestellt werden kann, ob der Wert der Nachrichtensignale völlig unbestimmt oder wahrscheinlich richtig ist, dadurch gekenn ze ichnet, dass die Wertungsanordnung für ein Teillösungssignal keinen Eingang liefert, wenn irgendein Nachrichtensignal in dem Teillösungssignal ausser den zu entschlüsselnden Nachrichtensignal unsicher oder gelöscht ist.

15) Schaltungsanordnung nach Anspruch 11 mit einem Entschlüssler, bei dem die Wahrscheinlichkeit, dass die einzelnen Teillösungssignale richtig sind, von Bedingungen im Übertragungskanal abhängen, die wahrgenommen werden können und festgestellt werden kann, ob der Wert eines Nachrichtensignales ganz unbestimmt oder

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ganz bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass Und-Gatter (10?, 104, 105, 107, 109, 111, 11?) vorgesehen sind, die sämtlichen Teillösungssignalen das Gewicht Null erteilen, die vollständig unbestimmte Nachrichtensignale mit Ausnahme des zu entschlüsselnden Nachrichtensignales enthalten, und dass das Schwellwertentscheidungselement ein Oder-Gatter (36*) ist.

16) Schaltungsanordnung nach Anspruch 14 oder 15 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wertungseinrichtung (5O4¹) dem Entscheidungselement ermöglicht, Lösungen für alle Signale innerhalb einer Fehlergruppe, die nicht langer 1st, als die ausgedehnte Verzögerung (T), zu ermitteln, in dem von der Beurteilung alle Teillösungssignale ausgeschlossen werden, die gelöschte Komponenten, ausgenommen des zu entschlüsselnden Signales, enthalten.

17) Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung des Entschlüsslers, die mindestens eines der Teillösungssignales des bezüglich des gegebenen Informationssignales orthogonalen Satzes bildet, so geschaltet ist, dass mindestens zwei Redundanzsignale und die entsprechenden Informationssignale modulo 2 addiert werden, wobei ein zusammengesetztes Teillösungssignal gebildet wird.

18) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1, 10 bis 15

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und 17 bei welcher die Codevorsehrift einen Blockcode definiert und die Nachricht eine Reihe von Naehrichtenblocks umfasst, die jeweils einen Satz Informationssignale und einen entsprechenden Satz Redundanzsignale enthalten, und der Entschlüssler die einzelnen Blöcke unabhängig voneinander entschlüsselt, dadurch gekennzeichnet, dass jede einzelne Schwellwertentscheidungsanordnung (430, 4^2, einer ersten Gruppe Verbindungen zur Bildung und Beurteilung eines anderen Satzes von Teillösungssignalen, die orthogonal in einer anderen Summe entsprechender Komponenten zweier Informationssignale sind, und zur Bildung erster Teillesungssignale für deren Werte aufweist, und dass eine zweite Schwellwertentscheidungsanordnung (4^4) Verbindungen zur Auswertung eines Satzes der ersten Teillösungssignale, die in einem bestimmten, zu entschlüsselnden Informationssignal orthogonal sind, und zur Bildung eines Lösungssignales für dieses aufweist.

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