DE1922935B2 - Rueckgekoppeltes schieberegister - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schieberegister zur Verwendung in Anlagen zur gesicherten Datenübertragung, bei dem vom Ausgang des Schieberegisters zum Eingang mindestens einer Registerzelle eine Rückkopplung vorgesehen ist, wobei die rückgekoppelte Größe und die der Registerzelle von der davorliegenden Registerzelle bzw. vom Eingang zugtführte Größe modulo 2 addiert werden. Es ist bekannt, binär dargestellte Nachrichten unter Verwendung rückgekoppelter Schieberegister, die eine Polynomdivision durchführen, zu codieren (vgl. Peterson, Prüfbare und korrigierbare Codes, München/ Wien, 1967). Es ist auch eine Anordnung zur gesicherten Übertragung binär verschlüsselter Daten bekannt, bei der auf der Empfangsseite und auf der Sendeseite das gleiche rückgekoppelte Schieberegister verwendet wird Hierbei werden die Informationszeichen auf der Sendeseite gleichzeitig in das Register und auf den Übertragungskanal geschickt, anschließend die Rückführung des Registers aufgetrennt und dann der Registerinhalt als Prüfzeichen in den Übertragungskanal gesendet. Das Codewort enthält also die unkodierten Informationszeichen und darauf folgend die Prüfzeichen. Auf der Empfangsseite wird das Codewort in das gleiche Schieberegister eingeschoben; nach dem Empfang des vollständigen Codeworts stehen alle* Registerstellen auf 0, wenn die Übertragung fehlerfrei war (vgl. hierzu TeIefunkenzeitung 1967, Heft 1/2, Sekt; 66).

Wird in ein derartiges Schieberegister ein Informationswort, dessen sämtliche Stellen 0 sind, eingeschoben, so sind auch alle Prüfzeichen 0. Dies ist in Anlagen von Nachteil, bei denen auf der Empfangsseite die erforderliche Synchronisation durch lange monotone Bitfolgen, z. B. durch lange Nullfolgen, gefährdet wird. Es wäre zwar möglich, die Gefährdung der Synchronisation dadurch zu vermeiden, daß die Polarität der Prüfzeichen umgekehrt wird und die Prüfzeichen bei einem Datenwort, das lauter Nullen enthält, also als Einsen übertragen werden; die hierfür erforderliche Umschaltung bedeutet jedoch eine Komplizierung der Datenübertragungsanlage. Es war Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird dies durch eine Ausbildung des Schieberegisters in der Weise erreicht, daß an mindestens einer Stelle des Schieberegisters bei zwei aufeinanderfolgenden Registerzellzn Mittel vorgesehen sind, die die Polarität der von der einen zur anderen Registerzelle geschobenen Bits umkehren.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt
ίο Fig. 1 ein bekanntes Schieberegister

Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung F i g. 3 eine andere Ausführungsform der Erfindung F ig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung

F i g. 3 eine andere Ausführußgsform der Erfindung F i g. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Durch die Pfeile in den Fig. 1 bis 4 ist der Informationsfluß angegeben. Das Zeichen © kennzeichnet, daD an der genannten Stelle eine modulo-2-Addition statt-

findet Registerzellen, die durch einen einzigen Strich miteinander verbuüden sind, geben die in ihnen gespeicherte Information ohne Inversion weiter. Ein gekre^ ter Linienzug zwischen zwei Registerzellen, ζ. Β zwi sehen Zelle t und 2 in Fig. 2 und zwischen Zelle 1 und 2 sowie 4 und 5 in Fig. 3 soll andeuten, daß an dieser Stelle des Registers Mittel vorgesehen sind, die beim Übergang von einer Registerzelle zur anderen die PoIa rität der Information umkehren; diese Mittel sind z. B. durch eine einfache Überkreuzung der Verbindungsleitung zwischen zwei Registerzellen realisierbar, das heißt, entweder auf der Ausgangsseite der einen, oder auf der Eingangsseite der anderen Registerzelle werden die Anschlüsse bzw. der Anschluß für die Verbindungsleitung vertauscht.

Wird in den Eingang χ des Schieberegisters von F i g. 1 eine Bitfolge eingeschoben, die die Koeffizienten des Polynoms z_m.2^mA_m-\.2^m'ⁱ + ... + a o-2°, beginnend beim Koeffizienten am, darstellt (a_m= 1), so steht nach insgesamt m+1 Schiebeschritten in den Registerzellen der sich bei der Division des eingeschobenen Polynoms durch das Polynom 1 + X^s + x⁵ ergebende Rest. Der ganzzahlige Quotient dieser Division erscheint während der Division am Ausgang Z und steht dort nach insgesamt m +1 Schritten vollständie zur Verfügung. Es ist leicht Verfügung. Es ist leicht einzusehen, daß dann, wenn die bei X eingeschobene Informationsfolge aus lauter Nullen besteht, in den Registerzellen 1 bis 5 nie andere Werte als Null auftreten können. In dem erfindungsgemäßen Schieberegister, das in Fig. 2 dargestellt ist, findet zwischen den Registerstellen 1 und 2 eine Umkehr der Polarität statt (Inversionsstelle 7). Wird hier wiederum am Eingang X eine Folge von Nullen eingeschoben, so sieht man, daß bereits nach dem ersten Schiebeschritt in Register 2 eine Eins steht, wenn vor Beginn des Einschiebens alle Registerzellen auf Null gesetzt waren. Nach dem vierten Schiebeschritt ist diese Eins bis zur Registerzelle 5 gelangt, und im fünften Schiebeschritt wird diese Eins über die Rückkopplung der Additionsstelle 6 zugeführt. Umfaßt die bei X eingeschobene Informationsfolge m +1 Stellen, sei bilden die nach /n+1 Schiebeschritten in den Registerzellen vorhandenen Bits beim Ausschieben aus dem Register bei aufgetrennter Rückkopplung die Prüfzeichen, die im Anschluß an die ursprüngliche Information zur Empfangsstation der eingangs beschriebenen Datenübertragungsanlage gesendet werden. In der Empfangsstation ist ebenfalls ein Schieberegister nach Fig. 2 vorhanden,

■η dessen Eingang X die information und anschließend die Prüfzeichen eingeschoben werden. Nach einer Anzahl von Schiebeschritten, die der Anzahl cer Informationsbits zuzüglich der Prüfstellen entsprechen, wird der Inhalt des Schieberegisters ausgewertet und festgestellt, ob ein Fehler in der Übertragung vorlag. Bei dem Schieberegister Fig. 2 ist bei einer fehlerfreien Übertragung, wie sich leicht nachprüfen läßuder Inhalt der Registerzellen: 01111.

Die fehlererkennenden Eigenschaften des verwendeten Schieberegisters verändern sich gegenüber einem Schieberegister ohne Inversionsstellen nicht, wenn eine gerade Anzahl von Inversionen eingefügt werden. Es ist daher sehr einfach, ein bestimmtes Register durch Zusatz dieser Invertierungen mit den erfindungsgemäßen Vorteilen zu versehen.

In Fig. 3 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Schieberegister gezeigt, das zwischen den Registerzellen 1 und 2 sowie 4 und 5 eine Polaritätsumkehr (Inversionsstellen 8,8') vornimmt Zwischen den beiden Paaren von Registerzellen mündet eine Rückkopplung 6 ein. Auch dieses Schieberegister hat den Vorteil, daß es beim Einschieben einer Information, die aus lauter Nullen besteht, ein Prüfzeichen liefert, das nicht aus lauter Nullen besteht. Wie sich leicht nachprüfen läßt, liefert es beim Einschieben einer Bitfolge 00000 das Prüfzeichen 10100. Wird die Bitfolge und das Prüfzeichen auf der Empfangsseite in das gleiche Schieberegister eingeschoben, so steht nach dem vollständigen Einschieben in den Registerzellen bei richtigem Empfang folgende Bitkombination: OH10.

Hierbei ist ebenso wie bei Besprechung des Schieberegisters nach Fig. 2 vorausgesetzt, daß jeweils vor Beginn des Einschiebens sämtliche Registerzellen auf Null gesetzt wurden. Die Registerzellen können vor Beginn des Einschiebens auch auf eine andere Bitkombination gesetzt werden; allerdings ist es in diesem Fall notwendig, nachzuprüfen, ob beim Einschieben einer Bitfolge, die lauter Nullen enthält, das Prüfzeichen von Null verschieden ist Das Einschreiben von von Null verschiedener Anfangswerten in das Schieberegister ist allerdings bei manchen integrierten Schaltkreissystemen nicht einfach zu lösea

Fig. 4 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Schieberegister, bei dem zwischen den Registerzellen 1 und 2

ίο sowie zwischen 2 und 3 eine Polaritätsumkehr (Inversionsstellen 9,9') erfolgt und zwischen den Zellen 3 und 4 eine Rückkopplung 6 einmündet Wird vor Beginn des Einschiebens der Inhalt sämtlicher Registerzellen auf Null gesetzt, so liefert das Register nach dem vollständi-

gen Einschieben der Bitfolge 00000 das Prüfzeichen 01001.

Beim Einschieben dieser Bitfolge und dieses Prüfzeichens in ein gleiches Schieberegister ergibt sich nach 10 Schiebeschritten bei richtigem Empfang der Zeichen folgender Inhalt: 01000.

Die anhand der Fig. 3 und 4 beschriebenen Schieberegister verhalten sich hinsichtlich der Entdeckbarkeit von Übertragungsfehlern genauso wie die eingangs erwähnten bekannten Schieberegister mit Polynomdivision, das heißt, sie sind bezüglich der fehlererkennenden Eigenschaften gleichwertig.

Eine Untersuchung des Prüfzeichens für monotone Eins-Folgen ist einfach. Sie zeigt, ob für Bitfolgen, die aus lauter Einsen bestehen, ein Prüfzeichen entsteht, das Nullen enthält. Dies läßt sich, falls das bei einem erfindungsgemäßen Schieberegister noch nicht der Fall ist, durch Versetzen von Inversionsstellen an eine andere Stelle im Schieberegister leicht erreichen. Damit liefert das Prüfzeichen bei Bitfolgen, die aus lauter gleichen Zeichen (Eins oder Null) bestehen, die für eine Synchronisation des Empfängers notwendigen Bitwechsel.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schieberegister zur Verwendung in Anlagen zur gesicherten Datenübertragung, bei dem vom Ausgang des Schieberegisters zum Eingang mindestens einer Registerzelle eine Rückkopplung vorgesehen ist, wobei die rückgekoppelte Größe und die der Registerzelle von der davorliegenden Registerzelte bzw. vom Eingang zugeführte Größe modulo 2 addiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Stelle des Schieberegisters (z. B. 7) bei zwei aufeinanderfolgenden Registerzellen (1,2) Mittel vorgesehen sind, die die Polarität der von der einen zur anderen Registerzelle geschobenen Bits umkehren.

2. Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel an zwei Stellen (8,8'; 9, 9') vorgesehen sind.

3. Schieberegister nach Anspruch 2, dadurch gekenn?eichnet, daß zwischen den beiden Stellen (8,8') mindestens eine Rückkopplung (6) einmündet