DE1954420A1 - Apparatur und Verfahren zum Erzielen von Synchronisation von einer maximallangen Pseudostreufolge - Google Patents
Apparatur und Verfahren zum Erzielen von Synchronisation von einer maximallangen PseudostreufolgeInfo
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- H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
- H04L7/04—Speed or phase control by synchronisation signals
- H04L7/041—Speed or phase control by synchronisation signals using special codes as synchronising signal
- H04L7/043—Pseudo-noise [PN] codes variable during transmission
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- Signal Processing (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
- Hardware Redundancy (AREA)
Description
Patentanwalt
8(Jl)O MÜNCHEN 71 (Solin)
Franz-Hals-Straße 21
Telefon 796213
ID 2552 München, den 7· Oktober 1969
Dr.H./P./HM
International Business Machines Corporation Armonk, N. Y. IO504
V. St. A.
V. St. A.
Apparatur und Verfahren zum Erzielen von Synchronisation -von einer maximal"langen
Pseudostreufolge
Priorität: U.S.A.; 28. Februar 1969; ü. S. Ser. Ho. 803-225
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Apparatur für die Synchronisation des Betriebes von empfangenden
und sendenden Mechanismen, speziell ein Verfahren und eine Apparatur zum Erzielen von Synchronisation von eingegebenen
Daten durch Identifizieren einer maximallangen Pseudostreufolge innerhalb der eingegebenen Daten,
Die Verwendung von maximal—langen Pseudostreufolgen zum
Zweck der Synchronisation auf dem Gebiet der Kommunikation ist weitgehend bekannt. Dabei wurde die-Gesamtlänge der
Pseudostreufolge bestimmt, um festzustellen, ob'tatsächlich
Synchronisation vorliegt. War die Maximallänge der Pseudostreufolge sehr groß, dann fallen wegen des großen
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Bayerische Vereinsbank München 820 §93
ID 2552 - 2 -
Aufwandes hohe Kosten an. Das hat man dadurch zu umgehen versucht, daß man einen Synchronisations code der maximallangen Pseudostreufolge kurzer Dauer mehrmals wiederholt
hat. Der Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, daß es schwierig ist, festzustellen, an v/elcher Stelle der MLge
man sich befindet, da jeder Punkt der Folge verschiedene Male wiederholt wird.
Ein anderes Problem, das der Verwendung der maximal-langen Pseudostreufolgen zum Erwerb der Synchronisation anhaftet,
besteht in der Empfindlichkeit gegenüber Rauschen, sowohl
fe zufälligen als auch dem durch Stoß. Bei bekannten Verfahren
zur Identifizierung einer Zufallsfolge vrarde ein Digitalanpaßfilter
verwendet, der die erwartete Pseudostreuf olge mit der tatsächlich aufgenommenen Datenfolge in Beziehung
setzte und ein Beziehungszeichen bezüglich der Übereinstimmung zwischen den beiden Folgen erzeugte. Die allgemeine
Praxis zur Überwindung der durch Stoß und Zufallfehler bedingten Probleme sieht eine Herabsetzung der Empfindlichkeitsschwelle
des Detektors zur Anzeige eines Korrelationsfaktors
von einem Wert kleiner 1 vor. Beidem Verfahren der Herabsetzung der Empfindlichkeitsschwelle des Detektors
wird aber nur berücksichtigt, daß Fehler aufgetreten sind, nicht aber die Stelle, an der die Fehler in der maximallangen
Pseudostreufolge liegen.
Ks ist Zweck der Erfindung, eine Apparatur zu schaffen, die
eine Synchronisation einer maximallangen Pseudostreufolge erzielt,
wobei nicht nur die Zahl der Fehler in der maximallangen Pseudostreufolge sondern auch das Verhältnis des Ortes
der Fehler in der maximallangen Streufolge berücksichtigt wird.
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Ein anderer Zweck der Erfindung ist es, eine neue Apparatur
zur Synchronisation von maximallangen Pseudostreufolgen zu schaffen, die nicht die Gesamtlänge der maximallangen Streufolge
verwendet und doch eine hohe Wahrscheinlichkeit von richtiger Synchronisation möglieh macht.
Ein anderer Zweck der Erfindung ist es, ein neues Verfahren
zur Synchronisation von maximallangen Pseudoatreufolgen in
eingegebenen Daten au erhalten.
Die Erfindung betrifft eine Apparatur zum Erzielen von
Synchronisation von eingegebenen Daten durch Identifizieren einer maximallangen Pseudostreufolge innerhalb der eingegebenen
Daten und durch Festlegen eines Referenzpunktes in der maximallangen Pseudostreufolge, die eine Länge ζ mit
ζ = 2n - 1, η = 0,1,2,..» besitzt/kennzeichnet sich gemäß
der Erfindung dadurdi,daß sie einen Vorhersagefolgegenerator
zur Erzeugung einer vorhergesagten Pseudostreufolge als
Punktion der eingegebenen Daten und einen Vergleicher zum Vergleichen der Pseudostreufolge mit den eingegebenen
Daten, und zwar Bit für Bit, der ein "Gleich-Ausgangssignal11
sendet, wenn zwei \rerglichene Bits gleich sind und ein
"liichtgleich-AuygangBsignal", wenn die verglichenen Bits
nicht gleich sind, aufweist, daß erste, mit dem Vergleicher verbundene Anzeigemittel zum Anzeigen von y aufeinanderfolgenden
Gleich-Ausgangssignalen vom Vergleicher vorgesehen sind, die anaigen, daß die eingegebenen Dsten ctie spezifische
maximallange Pseudostreufolge sind und die ein Synchron-Ausgangssignal
erzeugen, wenn y aufeinanderfolgende Sleich-AusgangFnignale
vom Vergleiener abgegeben werden, daß zweite, mit dem Vorhersage!* olge-Generator verbundene Anzeigemittel
::um Anzeigen eines auf das Synch ~*on-Ausgangssignal der ersten
Anzeigemittel folgenden ausgewählten Bitmusters in dem Vorherp-igefolgegenerator vorhanden sind und daS die zweiten
An-eiremittel ein Referenstausgangssg'ignal erzeugen, das
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den gewünschten Referenzpunkt in der spezifischen maximallangen
Pseudostreufolge festlegt, daß dritte, mit dem Vergleicher verbundene Anzeigemittel zum Anzeigen des Wegfalls
der Synchronisation nach der durch die ersten Anzeigemittel erfolgten Anzeige eines Synchron-Ausgangssignals
und der Erzeugung eines Referenz-Ausgangssignals durch
die zweiten Anzeigemittel vorgesehen sind und daß die dritten Anzeigemittel dann ein Nichtsynchron-Ausgangssignal zur
Anzeige des Wegfalls der Synchronisation erzeugen, daß eine erste Steuerung, an deren Eingang das Synchronsignal der
ersten Anzeigemittel und das Nichtsynchron-Ausgangssignal der dritten Anzeigemittel liegt und die Steuerung die
Synchron/Nichtsynchron-Bedngung bestimmt, sowie eine zweite, mit der ersten verbundene Steuerung zur Verbindung der eingeführten
Daten mit dem Eingang des Vorhersagefolgegenerators bei Nichtsynchron-Bedingung der ersten Steuerung die Vorhersagefolge des Vorhersagefolgegenerators als Eingang des
Vorhersagefolgegenerators verbindet. Das erfindungsgemäße
Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß zuerst aus einer eingegebenen Datenfolge eine vorherbestimmte Pseudostreufolge
erzeugt wird, daß zweitens die erzeugte vorherbestimmte Pseudostreufolge
mit der eingegebenen Datenfolge verglichen wird, und aar Bit für Bit, daß drittens die Anzahl der aufeinanderfolgenden
Übereinstimmungen gezählt v/ird, daß viertens, wenn die Anzahl der Übereinstimmungen einen bestimmten Wert erreicht,
angezeigt wird, daß mit der gewünschten Wahrscheinlichkeit die vorhergesagte Pseudostreufolge dieselbe ist wie die
eingegebene Datenfolge und daß fünftens ein Referenzpunkt für
die spezifizierte maximallange Pseudostreufolge erzeugt v/ird.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten in der Erfindung ergeben
sich aus den Figuren und der -Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Von den Figuren zeigen:
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Figur 1 das Blockschaltbild einer Apparatur zur Erzeugng der Synchronisation einer maximallangen Pseudostreuf
olge;
Figur 2 einen "bekannten Generator zur Erzeugung von Pseudostreufolgen;
Figur 3 den Zustand des Pseudostreufolgegenerators während
der einzelnen Schritte, die zur Erzeugung einer Pseudostreufolge durch den in Figur 2 gezeigten
Pseudostreugenerator nötig sind;
Figur 4 eine von dem Pseudostreufolgegenerator in Figur 2 *
erzeugte Peeudostreufolge;
Figur 5 das Verhältnis zwischen der erzeugten vorhergesagten Pseudostreufolge und dem Inhalt des Schieberregisters
in Figur 1 mit dem Schieberregister in dem Pseudostreuf olgegenerator der Figur 2, welcher die maximallange Pseudostreufolge erzeugt hat.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Synchronisationssystem, mit dem eine maximallange Pseudostreufolge, enthalten
in den eingegebenen Daten, synchronisiert werden kann. Um das zu erzielen, müssen zwei Operationen durchgeführt
werden: (1) Identifizierung der maximallangen Pseudostreufolge
als die gewünschte spezielle maximallange Pseudostreufolge
und (2) die Festlegung eines Referenzpunktes in der identifizierten maximallangen Pseudostreufolge.
Die Grundlagen der Theorie und der Anwendung γοη Pseudostreufolgen
sind in dem Buch von Golomb et al. "Digital Communications with Space Application", Prentiss-Hall,
EE Series, 1964, enthalten. . .
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Apparatur zur Erzeugung
von Synchronisation einer·· spezifischen maximallangen Pseudostreufolge,
enthalten in den eingegebenen Daten, ist in Figur 1 gezeigt. Der Einfachheit halber ist eine Apparatur
gezeigt, mit' der die Synchronisation für eine maximallange Pseudostreufolge mit einer Länge von 31 binären Bits erreicht
werden kann. Die maximale länge einer Pseudostreufolge ist
definiert dirch 2n - 1, wobei η gleich der Anzahl der Stufen
im Schieberregister ist. Aus Figur 1 kann man ablesen, daß η in der dort gezeigten Apparatur gleich 5 ist und deshalb
die Maximallänge der erzeugten Pseudostreufolge 31 Bits beträgt.
Will man einen anderen Wert für η haben, so ist es also nur
nötig, die länge des Schieberregisters zu ändern und die richtigen Verbindungen zu der exklusiven ODER-Schaltung O,
ausgeführten in der auf Seite 25 des angeführten Buches von Golomb/Weise
herzustellen.
Figur 1 zeigt eine Apparatur zur Synchronisation einer maximallangen
Pseudostreufolge von 31 binären Bits. Die Apparatur ist hauptsächlich um das Schieberregister 1 gebaut. Das
Schieberregister 1 hat fünf Stufen, die Stufen Xn _ ^ und
X ,- sind mit der exklusiven ODER-Schaltung 2 verbunden.
Die Ausgänge aller fünf Stufen des Schieberregisters 1 werden dem Entschlüsseier 3 zugeführt, der im Synchronisationszustand
einen der 31 möglichen diskreten Sätze von Werten erkennt, die in dem Schieberregister enthalten sein können. Der Entschlüsseier
3 liefert ein Ausgangsreferenzsignal, wenn ein Synchronzustand gegeben ist und die Inhalte des Schieberregisters
1 den vorher ausgewählten Wert haben. Das Schieberregister 1 wird durch den Zeiteingang 4 geschoben. Der Dateneingang
des Schieberregisters 1 ist mit dem Ausgamg der ODER-Schaltung 6 verbunden, die bewirkt, daß der Eingang 5
des Schieberregisters 1 entweder durch das (Tor 7 oder das Tor 8 gesteuert wird.
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Die Flip-Flop-Stufe 9 steuert die Synchron-Fichtsynchron-Zustandsanzeige.
1st die Flip^Flop-Schaltung 9 im Nichtsynchronzustand,
dann liegt der Eingang 5 des Schieberregisters 1 an der Eingangsdatenfolge des Tores 7· Befindet
sich die Flip-Flop-Schaltung 9 in dem Synchronzustand, dann
1st der Eingang 5 des Schieberegisters 1 mit dem Ausgang der exklusiven ODER-Schaltung 2 über das Tor 8 verbunden.
Der den Synchronzustand angebende Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 9 steuert den Entschlüsseier 3 und die Torschaltungen
10 und 11. Der Nichtsynchronzustands-Ausgang der Flip-rFlp-Schaltung
9 steuert die Tore 12 und 13 an. Die Flip-Flop-Schaltung
9 ist im Nichtsynchronzustand mit dem Ausgang der Synchronausfall-Anzeige 14 verbunden. Im Synchronzustand
wird der Flip-Flop-Schaltung 9 ein Synchroneingang vom Entschlüssler 15 zugeführt.
Die einlaufende Datenfolge wird mit dem Ausgang der exklusiven
ODER-Schaltung 2 mit Hilfe eines Vergleichers 16 verglichen. Der Vergleicher 16 weist einen Ausgang 17 "Vergleichen" und
einen Ausgang 18 "NichtVergleichen11 auf. Die Leitung 17 führt zu den Toren 10 und 12, die Leitung 18 zu den Toren
11 und 13. Der Ausgang des Tores 10 wird als "Gutn-Eingang
der Synchronausfall-Anzeige 14 zugeführt. Der Ausgang des
Toes 11 wird als "Fehler"-Eingang ebenfalls der Synchronausfall-Anzeige 14 eingegeben. Die Synchronausfall-Anzeige
14 weist außerdem einen Zeit-Bngang auf. Am Ausgang der Synchronausfall-Anzeige 14 liegen Nichtsynchron-Pulse,
die einen liichtsynchronzustand in der Flip-Flop-Schaltung 9 anregen.
Der Ausgang des Tores 12,'der Schrittpulse liefert, ist mit
dem Zähler 19 verbunden. Der Ausgang des Tores 13, der
Löschbefehle liefert, führt ebenfalls zum Zähler 19 und löscht liesen bis zur Anzeige 0, wenn an seinem Ausgang
Pulse auftreten. Üer Ausgang des Zählers 19 liegt an Eingang
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:.,.0AD,O$K»NAL
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des Entschlüsselers 15. Der Entschlüsseier 15 liefert immer
dann Ausgangssynchronpulse, wenn der Zähler 19 einen gewünschten
Binärwert auf v/eist. Die Synchronausgangsleitung des Entschlüsselers 15 ist mit der Flip-Flop-Sch-altung 9
verbunden und regt dort den Synchronzustand an.
Damit die Operation der hier beschriebenen Apparatur verstanden werden kann, ist es notwendig, sich zuerst klarzumachen,
wie eine maximallange Pseudostreufolge erzeugt wird.
Figur 2 zeigt einen Zustand eines bekannten Maximallängen-Pseudostreuf olgegenerators. Ein sicher Pseudostreufolgegenerator
ist etwa in dem Buch von Golomb beschrieben, φ Der Maximallängen-Pseudostreufolgegenerator besteht einfach
aus einem Schieberregister 20 und einer exklusiven ODER-Schaltung 21. Das Schieberregister 20 wird durch eine Zeitzuführung
und den Ausgang des Maximallänge-Pseudostreufolgegenerators,
der vom Ausgang der exklusiven ODER-Schaltung 21 abgenommen wird, der auch als Rückführungseingang mit dem
Schieberregister 20 verbunden ist, geschoben.
Figur 3 zeigt eine schrittweise Analyse der am Ausgang liegenden Pseudostreufolge, die von dem Maximallänge-Pseudostreufolgegenerator
erzeugt wurde, wie er in Figur 2. gezeigt ist. Der Inhalt des Schieberregisters wurde im ersten Schritt überall
Full gesetzt. Unter dieser Bedingung wurde der Ausgang der P Stufen Xn_3 und X^_5 der exklusiven ODER-Schaltung 21 zugeführt,
die daraufhin an ihrem Ausgang eine "1" aufv/ies. Die "1" wurde
der Stufe Xn-1 des Schieberregisters 20 wieder zugeführt uid
über die Ausgangsleitung als Bit von gewünschter Maximallängen-Pseudostreuf olge abgegeben. Auf diesen Prozeß können dann
bis zu 31 Schritte folgen. Fach dem einunddreißigsten Schritt ist der Inhalt des Sehieberregisters wieder überall Null.
Es ist klar, daß sich die Pseudostreufolge nach 31 Bits
wiederholt. Figur 3 zeigt auch die Dezimalwerte des Inhalte
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des SchLeberregisters während der 31 Schritte, die zur Erzeugung
der 31 Bitmaximallängen-Pseudostreufolge nötig sind,
an. Die Dezimalwerte veranschaulichen, daß im Schieberregister 20 ein einheitlicher Bedingungssatz für jedes Bit vorhanden
ist, das in der MaxLmallänge-Pseudostreufolge erzeugt ist.
Betrachten wir beispielsweise Schritt 2 zur Erzeugung des Bit 2 der Maximallänge-Pseudostreufolge. Bit 2 der Maximallänge-Pseudostreufolge
kann immer dann identifiziert werden, wenn das Schieberregister 20 den Dezimalwert 16 aufweist. Figur 4
zeigt die resultierende MaximallängenPseudostreufolge, die mit
dem in Figur 2 gezeigten Maximallänge-Pseudostreufolgegenerator
erzeugt wurde.
Eine, wichtige Eigenschaft der Maximallänge-Pseudostreufolge
ist darin zu sehen, daß jedes Bit in der Folge durch die vorhergehenden η Bits der Folge bestimmt"ist. Ist beispielsweise
in der Maximallänge-Pseudostreufolge mit 31 Bits η = 5>
dann ist jedes Bit in der Folge durch die vorhergehenden 5 Bits der Folge bestimmt. Das ist graphisch, in Figur 5 verdeutlicht.
Figur 5 zeigt, daß bei aufeinanderfolgendenjsich
überlappenden Gruppen von 5 Bits von der Maximallängen-Pseudostreufolge
die Bedingungen des Maximallängen-Pseudostreufolgegenerators,
wie es in Figur 3 gezeigt ist, für alle 31 Schritte genau in derselben Folge regeneriert werden,
wie sie während der Erzeugung der Maximallängen-Pseudostreufolge
auftraten.
Da Synchronisation angestrebt worden ist, wurde die Eingangsdatenfolge
zur Erzeugung einer vorbestimmten Pseudostreufolge verwendet. Das heißt, daß alle aufeinanderfolgenden überlappenden
Gruppen von 5 Bits der Eingangsdatenfolge zur Erzeugung eines vorbestimmten Bits einer vorbestimmten
•Pseudostreufolge verwendet werden.
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Das vorherbestimmte Bit der vorherbestimmten Pseudostreufolge
v/ird mit dem darauffolgenden Bit der eingegebenen Datenfolge verglichen, die den 5 Bits der eingegebenen
Datenfolge folgt, die im Schieberregister 1 zur Erzeugung des vorbestimmten Bits der vorbestimmten Pseudoetreufolge
sind. Auf diese Weise haben wir ein Verfahren, bei dem die eingegebene Datenf-elge dazu verwendet wird, eine vorbestimmte
Pseudostreufolge zu erzeugen, welche mit der e ingegebenen
Datenfolge, aus der diese erzeugt v/ird, verglichen
wird. Die vorbestimmte Pseudostreufolge ist dieselbe wie die
eingegebene Datenfolge, wenn die eingegebene Datenfolge A die spezifizierte Maximallängen-Pseudostreufolge ist.
Man erhält das Ergebnis unter Anwendung einer Kombination von einem Schieberregister und einer exklusiven ODER-Schaltung,
was genau dem Maximallängen-Pseudostreugenerator entspricht, der zur Erzeugung der spezifischen Maximallängen-Pseudostreuf
olge dient. Das v/ird bei einem Vergleich des Schieberregisters 1 und der exklusiven ODER-Schaltung 2 in
Figur 1 mit dem Schieberregister 20 und der exklusiven ODER-Schaltung 21 von Figur 2 klar.
Figur 5 zeigt auch, was am Ausgang der Exklusiv-ODER-Schaltung 2 bei jedem der 31 möglichen Sätze von Werten
W liegt, die im Schieberregister 1 möglich sind. Es kann sein,
daß der Inhalt des Schieberregisters 1 zu einem vorher bestimmten Bit'aufsteigt, d. h., er erzeugt ein Bit, dessen
Wert gleich dem als nächsten in der eingegebenen Datenfolge
folgenden ist, wenn die eingegebene Datenfolge die spezifizierte
Maximallängen-Pseudostreufolge ist, die gesucht wurde.
Beim Vergleich der eingegebenen Datenfolge mit dem voriierbestimmten
Wert in Figur 5 wird es klar, daß eine Maximallängen-Pseudostreuf olge dazu verwendet werden kann, die
■ eigene Folge von Werten zu bestimmen.
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Wenn die Flip-Flop-Schaltung 9 in Nichtsynchron-Bedingung
steht, wird Synchronisation angestrebt,und die eingegebene
Datenfolge wird über das Tor 7 und die ODER-Schaltung 6
über die Zuführungsleitung 5 dem Schieberregister 1 zugeführt. Deshalb-wird der Inhalt des Schieberregisters 1 durch
die Exklusiv-ODER-Schaltung 2 abgefragt, welche daraufhin ein vorbestimmtes Bit erzeugt. Der Ausgang der Exklusiv-ODER-Schaltung
2 ist die vorbestimmte Pseudostreufolge. Da jedes vorherbestimmte Bit durch die Exklusiv-ODER-Schaltung 2
erzeugt wird, wird es mit dem nächsten Bit der eingegebenen Datenfolge verglichen, um zu bestimmen, ob der vorbestimmte
Wert und der tatsächliche Wert übereinstimmen. Ist das der Fall, dann wird ein "Vergleich"-Signal erzeugt und über die
Leitung 17 und über das Tor 12 dem Schrittzähler 19 zugeführt.
Liegt keine Übereinstimmung vor, dann w±d ein. "Nichtvergleich"-Signal erzeugt und über die Leitung 18
und das Tor 13 dem Zähler 19 augeführt und löscht diesen. Der Entschlüsseier 15 ist auf eine Zahl von aufeinanderfolgenden
Übereinstimmungen eingestellt, die dafür nötig ist, eine gewünschte Wahrscheinlichkeit festzustellen,
mit der die vorbestimmte Pseudostreufolge in der Tat dieselbe
ist" wie die eingegebene Datenfolge. Der Entschlüsseier 15
spricht an, wenn die gewünschte Zählung im Zähler 19 erscheint und erzeugt dann Synchronpulse.-Die Synchronpulse werden der
Plip-lop-Schaltung 9 zur Anregung dec Synchronzustandes zugeführt.
Ist der Synchronzustand der Flip-Flop-Schaltung 9 angeregt, dann Avird der Eingang des Schieberregisters 1 von
der Eingangsdatenfolge auf die von der exklusiven ODER-Schaltung 2 erzeugte vorbestimmte Pseudostreufolge umgeschaltet.
Ist einmal Synchronisation erreicht worden, dann werden
Schieberegister 1 und ODER-Schaltung 2 über das Tor 8
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und die ODER-Schaltung 6 miteinander verbunden und bilden dann eine Schaltung, die identisch ist mit dem in Figur 2
gezeigten Maximallänge-Pseudostreufolgegenerator. Der Inhalt
des Schieberregisters 1 wird solange kontinuierlich abgefragt, bis der Entschlüsseier 3 eines der 31 bestimmten Bitmuster
als i,m Schieberregister 1 vorhanden erkennt. Auf diese Weise wird der gewünschte Referenzpunkt in der maximallangen
Pseudostreufolge gewonnen. Normalerweise wird eines der
31 Bits der maximallangen Pseudostreufolge als letztes Bit
ausgewählt. Der Inhalt des Schieberregisters, der mit diesem letzten Bit zusammenfällt, zeigt dann das Ende der maximallangen
Pseudostreufolge an. In unserem Beispiel wäre das der Schritt 31, zu dessen Zeit der Inhalt des Schieberregisters
gerade OOOO1 wäre. Der Entschlüsseier 3 würde das Vorhandensein des Bitmusters 00001 und einer Synchronanzeige von der
Flip-Flop-Sehaltung 9 feststellen und die Erzeugung von Pulsen
bewirken, die anzeigen, daß die eingegebene Datenfolge die spezifizierte maximallange Pseudostreufolge ist und daß
das Ende der spezifizierten maximallangen Pseudostreufolge
gefunden worden ist.
Ist die Synchronisation einmal erreicht, dann ist es immer wünschenswert, festzustellen, ob Synchronisation während
der letzten erfolgten Synchronisationsperiode verlorengegangen ist. Deshalb wird der Ausgang der exklusiven ODER-Schaltung
2 über den Vergleicher 16 ständig wieder mit der
eingegebenen Datenfolge verglichen. Im Synchronzustand, wenn also die vorbestimmten Werte und die tatsächlichen Werte
dieselben sind, wird ein "Vergleich"-Pute erzeugt und über
die Leitung 17 und das Tor 10 und von dort als "Gut"-Eingabe
der Synchronausfall-Anzeige 14 zugeführt. Auf ähnliche Weise wird, wenn der vorbestimmte und der tatsächliche Wert des
nächsten Pulses nicht übereinstimmen, ein "ITichtvergleich"-Zeichen
erzeugt und über die Leitung 18 zum Tor 11 und von
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dort als lli1ehlerII-Zeichen der Synchronausfall-Anzeige 14
zugeführt. Die Synchronausfall-Anzeige 14 kann in verschiedenen Formen ausgeführt sein. Es kann ein einfaches
Addierwerk sein, welches für jede Fehleranzeige um einen
'Schritt erhöht und für jede Gut-Anzeige um einen Schritt erniedrigt wird. Erreicht die Anzahl der gezählten Fehler
einen bestimmten Wert, dann wird damit der Synchronausfall festgestellt und ein Nichtsynchronpuls erzeugt. Die Synchronausfall-Anzeige
kann aber auch aus einem Rechengerät, vbb es in der US-Patentanmeldung unter dem Titel "Apparatus
and Method for Rate Detection", Nr. 774 145 beschrieben ist, bestehen.
Es wurde schon gesagt, daß der Entechlüsseler 15 die !Zählrate
im Zähler 19 als ein Maß für die gewünschte Wahrscheinlichkeit dafür ansieht, daß die einkommende Datenfolge gleich der
vorherbestimmten Pseudostreufolge ist. Synchronisation liegt natürlich dann, vor, wenn der Entsehlüsseler 15 eine Zählrate
von 31 feststellt, die ja besagt, daß eine vollständige Übereinstimmung zwischen der eingegebenen Datenfolge und der
vorherbestimmten Pseudostreufolge vorhanden ist. Um einen
hohen Grad an Wahrscheinlichkeit dafür zu bekommen, daß
Synchronisation erreicht wurde, ist es aber nicht nötig, eine derart vollständige Übereinstimmung zwischen jedem
einkommenden Bit der einkommenden Datenfolge und der vorherbestimmten Pseudostreufolge zu haben.
Im Falle einer sehr langen Maximallängepseudostreufolge,
in der beispielsweise η = 8 ist, ist die maximallange Folge 255 Bits lang. Es kann gezeigt werden, daß die Wahrscheinlichkeit
dafür, daß die maximallange Pseudostreufolge die gesuchte ist, gleich 1 - 2~^n+x'ist, -wobei η gleich der
Anzahl der Zustände im Schieberregister und χ gleich der' Anzahl
der aufeinanderfolgenden Übereinstimmungen ist. Setzen
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wir also η = 8 und sagen willkürlich, dai wir 22 aufeinanderfolgende
Übereinstimmungen für die Anzeige der Identifikation "benötigen, dann ist die Wahrscheinlichkeit dafür, daß wir in
der !Tat Synchronisation haben, gleich 1 - 2 , was gleich
99,99999999 $ oder etwa ein Wechsel pro eine Billion dafür bedeutet, daß die Maximallängen-Pseudostreufolge nicht die
gesuchte spezifische maximallange Pseudostreufolge ist. Das bedeutet einen enormen Portschritt, denn es ist jetzt
nur notwendig, dreißig aufeinanderfolgende Bits in der
255 Bit maximallangen Pseudostreufolge fehlerfrei zu haben,
um sagen zu können, daß die spezifizierte maximallange Pseudostreufolge vorhanden ist. Deshalb ist das Verfahren
der Synchronisation gemäß der Erfindung auch besonders vorteilhaft, wenn Rauschen oder Störung durch Erschüttern
auftritt» Ein anderer Vorteil liegt darin, daß in einer maximallangen Pseudostreufolge von y Bits (y-n-x+1)-Möglichkeiten
zur Erkennung während der ablaufenden maximallangen Pseudostreufolge auftreten. In unserem Beispiel einer
maximallangen Pseudostreuf olge mit 255 Bits mit, dem Kriterium von 30 Bits (n + x) für die Fehlerfreiheit existieren also
226 Möglichkeiten in der einen maximallangen Pseudostreuf olge von 255 Bits zur Erkennung. Ferner soll darauf hingewiesen
werden, daß, wenn einmal alle 30 Bits erkannt wurden, der Referenzpunkt in der vorbestimmten Pseudostreufolge bestimmt
ist, und nicht in der eingegebenen Datenfolge, so daß es unwahrscheinlich ist, daß der gewünschte Referenzpunkt von
Fehlern in der eingegebenen Datenfolge herrührt.
Die Erfindung kann speziell dort verwendet werden, wo ein
Kommunikations system mit einem Synchron-Rahmen verwendet wird
und das Kommunikationssystem periodisch Synchronisationsinf or- /
mationen zum Synchronisieren der Empfangsstation mit der Sende-' station aussendet. Unter diesen Bedingungen wäre es sehr
wünschenswert,. Synchronisation soweit wie möglich unabhängig
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von Pehlern der eirikommenden Daten zu erreichen. Die beschriebene
Ausführungsform der Erfindung und das beschriebene
Verfahren stellen eine sehr sicher arbeitende Apparatur und Verfahren zur schnellen Erzeugung der Synchronisation bei
Verwendung einer minimalen Anzahl fehlerfreier Daten dar.
Patentansprüche:
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BAD ORlGlNAU
Claims (7)
- ΙΌ 2552 -V-4bPatentansprücheί· Apparatur zum Erzielen von Synchronisation von eingegebenen Daten durch Identifizieren einer maximallangen Pseudostreufolge innerhalb der eingegebenen Daten und durch Festlegen e ines Referenzpunktes in der maximallangen Pseudostreufolge, die eine Länge ζ mit ζ =t 2n- 1, η = O, 1, 2,... besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Vorhersagefolgegenerator zur Erzeugung einer vorhergesagten Pseudostreufolge als Punktion der eingegebenen Daten und einen Vergleicher (16) zum Vergleichen der Pseudostreuf olge mit den eingegebenen Daten, und zwar Bit für Bit, der ein Vergleichsausgangssignal sendet, wenn zwei verglichene Bits gleich sind, und ein Niehtgleich-Ausgangssignal, wenn die verglichenen Bits nicht gleich sind, aufweist, daß erste, mit dem Vergleicher (16) verbundene Anzeigemittel.zum Anzeigen von y aufeinanderfolgenden GIeich-Ausgangssignalen vom Vagleicher (16) vorgesehen sind, die anzeigen, daß die eingegebenen Daten die spezifische maximallange Pseudostreuf olge sind und die ein Synchron-^usgangssignal erzeugen, wenn y aufeinanderfolgende GIeich-Ausgangssignale vom Vergleicher abgegeben werden, daß zweite, mit dem Vorhersagefolgegenerator verbundene Anzeigemittel zum Anzeigen eines auf das Synehron-Ausgangssignal des ersten Anzeigemittels folgenden ausgewählten Bitmusters in dem Vorhersagefolgegenerator vorhanden sind und daß die zweiten-Anzeigemittel ein Referenzausgangssignal erzeugen, das den gewünschten Referenzpunkt in der spezifischen maximallangen Pseudostreufolge festlegt, daß dritte, mit dem Vergleicher (16) verbundene Anzeigemittel zum Anzeigen des Wegfalls der Synchronisation nach der durch die ersten Anzeigemittel erfolgten Anzeige eines Synchronausgangssignals und der Erzeugung eines Referenzausgangssignales durch die00 98 37/208 0ID 2552 -»&-zweiten Anzeigemittel vorgesehen sind, und daß die dritten Anzeigemittel dann ein Nichtsynchron-Ausgangssignal zur Anzeige des Wegfals der Synchronisation erzeugen, und daß eine erste Steuerung, an deren Eingang das Synchronsignal der ersten Anzeigemittel und das Nichtsynchron-Ausgangssignal der dritten Anzeigemittel liegt und die Steuerung die Synchron/Nichtsynchron-Bedingung bestimmt, sowie eine zweite, mit der ersten verbundenen Steuerung zur Verbindung der eingeführten Daten mit dem Eingang des Vorhersagefolgegenerators bei Nichtsynchronbedingung der ersten Steuerung vorhanden sind und daß die zweite Steuerung die Vorhersagefolge des eine solche Folge erzeugenden Generators dem Eingang des Voraussageiblgegenerators bei Synchronbedingung der ersten Steuerung zuführt.
- 2. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorhersagefolgegenerator ein η-stufiges Schieberregister (1) mit je einem Ausgang aufweist, wobei der Eingang des Schieberregisters (1) der Eingang des Vorhersagefolgegenerators ist und eine exklusive ODER-Schaltung (2) aufweist, die mit ausgewählten Stufen (χη_·ζ, xnc) des Schieberregisters (1) so verbunden ist,daß der Ausgang der exklusiven ODER-Schaltung (2) die zu identifizierende spezifische maximallange Pseudostreufolge ist, wenn diese spezifizierte maximallange Pseudostreufolge dem Schieberregister (1) als Eingangsdaten zugeführt wurden, wobei der Ausgang der exklusiven ODER-Schaltung (2) der Ausgang des Vorhersagefolgegenerators ist.
- 3. Apparatur nach Anspruch 1 , dadurch gek,enn zeichnet, daß die dritten Anzeigemittel ein erstes Mittel aufweisen, das bewirkt, daß die dritten Anzeigemittel nur dann in Betrieb sind, wenn die zweiten Anzeigemittel ein009837/2080ID 2552 - % -Referenzausgangssignal erzeugt haben.
- 4. Ein Verfahren zur Synchronisation von eingegebenen Daten, die eine spezifische maximallange Pseudostreufolge einschließen, wobei die spezifische maximallange Pseudostreufolge y Bits lang ist mit y = 2n - 1 ist, dadurch gekennzeichnet, ^daß die spezifizierte maximallange Pseudostreufolge in den eingegebenen Daten identifiziert wird durch Erzeugung einer vorbestimmten Pseudostreufolge aus den eingegebenen Daten, Vergleichen der vorbestimmten Pseudostreufolge mit den eingegebenen Daten, und zwar Bit für Bit, Srzeugen eines "Vergleich"- oder eines "Uichtvergleichn-Signals für jeden Vergleich, Anzeige, wenn χ aufeinanderfolgende Vergleichssignale geliefert werden und χ dabei kleiner als y ist, Anzeige eines Synchronsignals, wenn χ aufeinanderfolgende Vergleichssignale angezeigt werden, was bedeutet, daß die spezifizierte maximallange Pseudostreufolge identifiziert worden ist, Festlegen eines Referenzpunktes in der spezifizierten maximallangen Pseudostreufolge durch Anzeige eines gegebenen Bitmusters in der vorbestimmten Pseudostreu*- folge und Erzeugen eines Referenzsignals, wenn das gegebene Bitmuster in der vorbestimmten PseudostreufiLge nachgewiesen wird, was anzeigt, daß der Referenzpunkt in der spezifizierten maximallangen Pseudostreufolge nachgewiesen wurde.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Erzeugung einer vorherbestimmten Pseudostreufolge aus folgenden Einzelsehritten besteht: Speicherung von sich aufeinanderfolgend überlappenden Gruppen von η Bits der eingegebenen Daten, Erzeugung eines vorbestimmten -^its für jede dieser sich * aufeinanderfolgend überlappenden Gruppen von η Bits in Übereinstimmung mit dem Kriterium, welches zur Erzeugung der spezifizierten maximallangen Pseudostreufolge angewandt wurde,0 0 9 8 3 7/20*ID 2552 - >- "sukzessives Ausgeben der vorbestimmten Bits zur Bildung der vorbestimmten Pseudostreufolge.
- 6. Verfallen nach Anspruch 5, dadurch .gekennzeichnet, daß beim Vergleich die η + 1 Bits der eingegebenen Daten mit den vorherbestimmten Bits, die von den vorhergehenden η Bits der eingegebenen Daten erzeugt wurden,verglichen werden.
- 7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es noch die folgenden Verfahrensschritte aufweist: Anzeige des Ausfalls der t Synchronisation durch Vergleich der vorbestimmten Pseudostreuf olge mit den eingegebenen* Daten,und zwar Bit für Bit, Erzeugen eines "Vergleich"- oder eines "Nichtverglei-ch"-Signals für jeden Vergleich, Vergleichen der relativen Häufigkeit der Vergleich- und llichtvergleich-Signale mit einem vorbestimmten Wert, um so eine Anzeige für den Synchronisationsausfall zu erhalten.009837/2080Leer seife
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