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Verfahren zur Erkennung und Korrektur von Fehlern bei der Übertragung
von binären Codeworten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung und Korrektur
von Fehlern bei der Übertragung von binären Codeworten.
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Es sind Verfahren zur Erkennung und Korrektur von Fehlern bekannt,
bei denen, sobald ein Fehler durch den CodeschlUssel erkannt oder infolge stark
gestörter Eingangssignale vermutet wird, ein Befehl zur Wiederholung der Übertragung
ausgelöst wird. Bei diesen Verfahren zur Erkennung und Korrektur von Fehlern ist
es besonders nachteilig, dass der Datenfluss bei häufigen Störungen infolge der
ständigen Wiederholungen stark gehemmt und unter Umständen sogar völlig blockiert
werden kann. Ein weiterer Nachteil dieser Verfahren ist es, dass solche Fehler,
die vor Abruf der Daten, beispielsweise bei der Speicherung sntstanden sind, Uberhaupt
nicht behebbar sind.
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Die weitere Entwicklung auf diesem Gebiet ftlhrte zu einem Verfahren
zur Erkennung und Korrektur von Fehlern, bei dem ein aus vier die eigentlichen Daten
enthaltenden Bits und drei zusätzlichen Sicherungsbitß, insgesamt also aus sieben
Bits'bestehendes Codewort verwendet wird. Dieses Codewort ermöglicht es, in jeder
Phase seiner Verarbeitung Uber drei vierstufige Additionen drei Prdfseichen zu bilden,
durch die Uber weitere logische Operationen ein im Codewort entstandenes fehlerhaftes
Bit ermittelt und korrigiert werden kann. Dieses Verfahren ist jedoch mit dem Nachteil
eines recht hohen elektronischen Aufwandes behaftet und gestattet Uberdies nur die
Korrektur eines einzigen Bits in dem aus sieben Bits bestehenden Codewort. Befinden
sich mehrere Fehler in ein und demselben Codewort, so ist eine Korrektur des Codewortes
nach diesem Verfahren nicht mehr möglich'.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Nachteile
zu vermeiden.Erfindungsgemäss werden zäher bei einem Verfahren entsprechend dem
Oberbegriff aus dem zui übertragenden Codewort, dessen Bits in getrennten Zuleitungen
anstehen, je zwei Bits bei zweimaliger Beteiligung jedes der insgesamt vorhandenen
Bits jedes Codewortes je einem Antivalenzgatter zur Bildung von Sicherungsbits zugeführt,
die ein erstes Sicherungswort bilden, das zusammen mit dem Codewort EDertrrgen wird
und nach beendeter Übertragung aus dem Ubertragenen Codewort über Antivalenzgatter
gleichartig mit dem ersten Sicherungswort gebildete Bits eines zweiten Sicherungswortes,
mit den entsprechenden Bits des ersten Sicherungswortes in Kontrollgattern verglichen
und beim Auftreten zweier fehlerlitafter Kontrollbits das beiden Bits gemeinsame
Bit des Codewortes aber ein zugehöriges Korrekturgatter korrigiert. Dadurch ist
erreicht, dass ohne Unterbrechung des Datenflusses Übertragungsfehler erkannt und
korrigiert werden. Dabei ist es gleichguitig, an welcher Stelle des Ubertragungsweges
die Fehler entstanden sind, sofern dies nur nach der Bildung des ersten Sicherungswortes
und vor der Bildung des zweiten Sicherungswortes geschehen ist In zweckmässiger
Ausgestaltung der Erfindung konnen in einer Schaltungsanordnung zur Durchführung
dieses Verfahrens bei Vorhandensein je einer getrennten Zuleitung je Bit jedes übertragenen
Codewortes zur Bildung des Sicherungswortes je zwei der insgesamt vorhandenen Zuleitungen
bei zweimaliger Beteiligung jeder Zuleitung mit je einem Antivalenzgatter verbunden
sein, die Ausgänge der Antivalenzgatter sowie die Zuleitungen getrennt an Eingängen
einer übertragungseinrichtung gef#Uitrt sein, an Ausgängen der Ubertragungseinrichtung
weiterführende Zeitungen für die einzelnen Bits der Codeworte sowie weitere Antivalenzgatter
gleichartig wie bei den Zuleitungen angeschlossen sein, jeder Ausgang der letztgenannten
Antivalenzgatter zusammen mit dem entsprechenden, über die Übertragungseinrichtung
gefnilir"ten Ausgang der mit den Zuleitungen verbundenen erstgenannten Antivalenzgatter
an
je ein Kontrollgatter angeschlossen und die Ausgänge jeweils zweier Kontrollgatter
über ein einfaches logisches Gatter mit dem Steuereingang des in der entsprechenden
weiterführenden Leitung für das Codewort angeordneten Korrekturgatters verbunden
sein. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung ist eine verhältnismässig einfache
Schaltungsanordnung geschaffen worden, die sich durch sinngemässes Ergänzen an beliebig
viele Kanäle. bzw. an Codeworte mit beliebig vielen Bits anpassen lässt.
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Dabei steigt der elektronische Aufwand im Gegensatz zu anderen Verfahren,
bei denen Rechenoperationen zur Erkennung und Korrektur eines Fehlers erforderlich
sind, nur linear mit der Anzahl der parallel übertragenen Bits an.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die die Sicherungszeichen
bildenden logischen Gatter, die Kontrollgatter sowie die#Korrekturgatter, als identisch
ausgeführte Antivalenzgatter und die einfachen logischen Gatter als Und-Gatter ausgebildet
sein. Dadurch kommt die Schaltungsanordnung mit nur zwei verschiedenen Gattertypen
aus und wird in ihrem Aufbau besonders einfach, was sich bei der Wartung und hinsichtlich
des Preises vorteilhaft bemerkbar macht.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Ubertragungseinrichtung
einen Speicher mit Ein- und Ausgabe umfassen.
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Hierdurch lassen sich die Anforderungen, die an die Zuverlässigkeit
von Datenspeichern gestellt werden müssen, wesentlich verringern. Insbesondere lassen
sich dadurch Magnetbänder sehr viel länger zur Speicherung von Daten verwenden.
Die auf alten Magnetbändern verlorengegangene Information kann mit Hilfe dieser
Schaltungsanordnung beim Ubertragen auf ein neues Magnetband wieder vervollständigt
bzw. richtiggestellt werden.
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In zweckmässiger Weiterbildung der Erfindung kann die Ubertragungseinrichtung
eine Fernilbertragungsstrecke mit Sendestation und Empfangsstation umfassen. Dadurch
lassen sich besonders alle einzeln auftretenden Fernübertragungsfehler selbsttätig
korrigieren.
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Der besondere Vorteil dieses Verfahrens zur Erkennung und Korrektur-von
Fehlern besteht darin, dass beliebig viele Fehler in einem Codewort oder Sicherungswort
enthalten sein können, sofern sie nur nicht in demselben Codewort oder Sicherungswort
in unmittelbar benachbarten Kanälen -oder nicht in einem Bit des Codewortes und
zusätzlich auch in den unmittelbaren daraus abgeleiteten Bit-des Sicherungswortes
gleichzeitig vorkommen.
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Diese Eigenschaft ermöglicht wiederum eine sehr störunempfindliche
Ubertragung von Daten. Sie erweist sich besonders wirkungsvoll bei allen statistisch
auftretenden Fehlern, wie Lesefehlern und Fehlern wie sie altersbedingt in Magnetbändern
und anderen Datenspeichern auftreten.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind. anhand des Ausführungsbeispieles
der Figur, die eine schematische Darstellung zeigt, erläutert: In der Figur sind
mit 1 bis 10 Zuleitungen und mit 11 bis 20 weiterführende' Leitungen eines Speichers
21 bezeichnet. In den weiterführenden Leitungen 11 bis 15 ist jeweils ein Antivalenzgatter
22 bis 26 geschaltet. Von den Zuleitungen 1 bis 5 des Speichers 21 sind jeweils
zwei dieser Zuleitungen bei je zweimaliger Beteiligung mit den beiden Eingängen
27a, 27b bis 31a, 31b je eines Antivalenzgatters 27 bis 31 verbunden. Die Ausgänge
27c bis 31c dieser Antivalenzgatter 27 bis 31 sind mit je einer der Zuleitungen
6 bis 10 des Speichers 21 verbunden. Von den weiterführenden Leitungen 11 bis 15
des Speichers sind in gleicher Weise wie bei dessen Zuleitungen 1 bis 5 jeweils
zwei der weiterführenden Leitungen 11 bis 15 mit den beiden Eingängen 32a, 32b bis
36a, 36b weiterer Antivalenzgatter 32 bis 36 verbunden. Die einander entsprechenden
Ausgänge 32c bis 36c dieser Antivalenzgatter 32 bis 36 und die ~über den Speicher
21 geführten Ausgänge der Antivalenzgatter 27 bis 31 sind jeweils an die zwei Eingänge
37a, 37b bis 41a, 41b von Antivalenzgattern 37 bis 41 geführt. Die Ausgänge 37c
bis 41c jeweils zweier
Antivalenzgatter 37 bis 41 sind bei nur zweimaliger
Verwendung dieser Antivalenzgatter-Ausgänge an die zwei Eingänge 42a, 42b bis 46a,
46b je eines Und-Gatters 42 bis 46 geführt, deren Ausgänge jeweils an einen Eingang
22a bis 26a der in den entsprechenden weiterführenden Leitungen 11 bis 15 des Speichers
21 geschalteten Antivalenacgatter 22 bis 26 geführt sind.
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Aus dem Codewort, dessen Bits in parallelen Leitungen anstehen, werden
vor und nach seiner Speicherung aus je zwei Leitungen, unter nur zweimaliger Verwendung
jeder Leitung über die Antivalenzgatter 27 bis 31 bzw. 32 bis 36 je ein Sicherungswort
gebildet. Diese beiden Sicherungsworte werden im Parallelbetrieb Bit für Bit von
den vergleichenden Antivalenzgattern 37 bis 41 miteinander verglichen. An den Ausgängen
37c bis 41c dieser vergleichenden Antivaienzgatter liegt bei fehlender Ubereinstimmung
der entsprechenden Bits stets ein L an. In den nachfolgend angeschlossenen Und-Gattern
42 bis 46 wird dieses L aber nur weitergeleitet, wenn am Ausgang jeweils beider
vergleichender Antivalenzgatter ein L steht, d.h., wenn die Bits der Sicherungsworte
in den beiden Eingängen der benachbarten vergleichenden Antivaleflzgatter untereinander
nicht Ubereinstimmen. Dies wird aber nur dann der Fall sein, wenn in dem den beiden
benachbarten Sicherungsworten gemeinsamen Kanal des Codewortes ein Unterschied bzw.
Fehler vor und nach der Speicherung besteht, d.h., wenn bei der Speicherung des
Codewortes ein Fehler entstanden ist. In diesem Fall lässt das entsprechende Und-Gatter
42 bis 46 ein L-Zeichen durch, welches das jeweils angeschlossene korrigierende
Antivalenzgatter 22 bis 26 zu einer Korrektur bzw. Umkehr des vom Speicher 21 über
einen der Kanäle 11 bis 15 abgerufenen Bits des Codewortes veranlasst.
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Steht dagegen nur am Ausgang eines der vergleichenden Antivalenzgatters
37 bis 41 ein L, so bleibt das ohne Einfluss auf die Korrektur des Codewortes, weil
das L über das Und-Gatter nicht weitergeleitet wird. In diesem Fall muss angenommen
werden, dass es sich um einen Fehler eines Sicherungszeichens handelt.
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Im Rahmen des Anmeldungsgegenstandes können auch logische Gatter mit
jeweils inversen Funktionen verwendet werden. So können Antivalenzgatter auch durch
Äquivalenzgatter und Und-Gatter durch Nand-Gatter ersetzt werden. Es muss dabei
gegebenenfalls durch Zwischenschalten von Negationen auf die richtige Polarität
der Zeichen geachtet werden.
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Anstelle-oder zusätzlich zum Speicher können auch andere Übertragungsmittel,
wie telephonische, telegraphische oder Fernschreibllbertragungsmittel, eingeschaltet
sein. In diesen Fällen wird auch die Zuverlässigkeit der Fernübertragung wesentlich
erhöht, Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass dieses Verfahren unabhängig von
der Codierung der verwendeten Codeworte überall bei der Datenübertragung mit binären
Zeichen anwendbar ist.