DE2629799A1 - ARRANGEMENT FOR TRANSFERRING DIGITAL INFORMATION - Google Patents
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- DE2629799A1 DE2629799A1 DE19762629799 DE2629799A DE2629799A1 DE 2629799 A1 DE2629799 A1 DE 2629799A1 DE 19762629799 DE19762629799 DE 19762629799 DE 2629799 A DE2629799 A DE 2629799A DE 2629799 A1 DE2629799 A1 DE 2629799A1
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- H04L25/4906—Transmitting circuits; Receiving circuits using code conversion at the transmitter; using predistortion; using insertion of idle bits for obtaining a desired frequency spectrum; using three or more amplitude levels ; Baseband coding techniques specific to data transmission systems using binary codes
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Description
N.V. Philips'Gloeilampenfabrieken, Eindhoven/NiederlandeN.V. Philips'Gloeilampenfabrieken, Eindhoven / Netherlands
"Anordnung zum Übertragen digitaler Informationen""Arrangement for the transmission of digital information"
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Übertragen binärer Datenelemente über ein Medium bzw. zum Speichern binärer Datenelemente in einem Medium mittels einer zweiwertigen Zustandsgröße dieses Mediums, welche Datenelemente in einer Bitzellenfolge an einem Eingang eines vorhandenen Coders frei empfangbar sind, aus welchen empfangenen Datenelementen sich jeweils Gruppen alternativ mindestens zwei verschiedener Anzahlen von Datenelementen (Datenwörter) und daraus vom Coder Gruppen jeweils einem Datenwort entsprechender, jedoch größerer Anzahlen von Codeelementen (Codewörter) in einer Folge von Kanalsymbolen bilden lassen, und wobei ein Codeelement einem möglicherweise auftretenden Übergang zwischen den beiden Werten der Zustandsgröße entspricht. Das Medium kann ein magnet!sierbares Band sein, das längs einem Lese- und/oder Schreibkopf antreibbar ist. Es kann sich auch um einen Kanal für Datenübertragung handeln. Die Datenelemente können uneingeschränkt den Wert "0" oder "1" haben, so daß die Datenquelle der Codierung keine weiteren Beschränkungen auferlegt. Die Datenelemente müssen nur die geeigneten Längen haben und synchron auftreten. Die Datenelemente treten jeweils in Bitzellen auf, die Zeitintervalle fester Länge sind, in denen ein Datenelement (Datenbit) möglicherweise auftritt. Bei Nichtauftreten ist die Bitzelle leer. Weiter gibt es keine Beschränkungen in der Erscheinungsform der Datenelementes so daß sie ein Signal-The invention relates to an arrangement for transmitting binary data elements over a medium or for storing binary ones Data elements in a medium by means of a two-valued state variable of this medium, which data elements in a bit cell sequence can be freely received at an input of an existing coder, from which received data elements each group alternates at least two different numbers of data elements (data words) and therefrom from the coder groups each corresponding to a data word, but larger numbers of code elements Let (code words) be formed in a sequence of channel symbols, and where a code element is a possibly occurring The transition between the two values corresponds to the state variable. The medium can be a magnetizable tape that can be driven along a read and / or write head. It can also be a channel for data transmission. The data elements can have the value "0" or "1" without restriction, so that the data source of the coding does not have any further Restrictions imposed. The data elements only need to have the appropriate lengths and occur synchronously. The data elements occur in bit cells that are time intervals of fixed length in which a data element (data bit) may occur. If it does not occur, the Bit cell empty. Furthermore, there are no restrictions in the appearance of the data element so that it is a signal
PHN 8061 ' - 2 -PHN 8061 '- 2 -
1X1 609884/1040 1X1 609884/1040
pegel, ein mögliches Auftreten eines Überganges, eine Impulsform bestimmter Richtung, und dies gemäß bekannten Techniken sein kann.level, a possible occurrence of a transition, a pulse shape of a certain direction, and this according to known Techniques can be.
Die Codeelemente treten in einer Kanalsymbolfolge auf, wobei ein Kanalsymbol ein Zeitintervall fester Länge ist, in dem ein Zustandsübergang möglicherweise auftreten kann. In bezug auf das Medium ist es erwünscht, Taktimpulsinformationen einzubauen: in solchem Fall ist dafür keine gesonderte Spur oder kein gesonderter Kanal erforderlich. Vorzugsweise ist die benötigte Bandbreite klein. Die bekannten Zweiphasen- und Doppelfrequenzcodes enthalten höchsten zwei und mindestens einen Übergang zwischen den beiden Werten der Zustandsgröße je Bitzelle. Derartige Codes erfordern verhältnismäßig viele Taktimpulsinformationen, wodurch die Kapazität des Mediums beschränkt wird. Es sind Codes mit weniger Übergängen, beispielsweise mit höchstens einem Übergang je Bitzelle, bekannt. So gibt die US-PS 3 108 261 den sogenannten "delay"-Code an. In diesem Code enthalten zwei aufeinanderfolgende Bitzellen höchstens zwei und mindestens einen Übergang der erwähnten ZustandsgröiBe. Diesem Code gemäß ergibt eine Bitzelle mit der Information "0", gefolgt von einer Bitzelle mit der Information "1", keinen Übergang. Zwei aufeinanderfolgende Informationen "0" werden durch einen Übergang getrennt. Die Information "1" erzeugt einen Übergang in der Mitte der betreffenden Bitzelle. Also liegen aufeinanderfolgende Übergänge um mindestens eine Bitzelle und um höchstens zwei Bitzellen auseinander.The code elements occur in a channel symbol sequence, where a channel symbol is a time interval of fixed length in which a state transition can possibly occur. With respect to the medium, it is desirable to incorporate clock pulse information: in such a case, no separate track or no separate channel is required for this. Preferably is the one needed Bandwidth small. The known two-phase and double frequency codes contain at most two and at least a transition between the two values of the state variable per bit cell. Such codes require a relatively large number Clock pulse information, which limits the capacity of the medium. There are codes with fewer transitions, for example with at most one transition per bit cell, known. For example, US Pat. No. 3,108,261 gives the so-called "delay" code at. In this code, two successive bit cells contain at most two and at least one transition of the mentioned state variable. According to this code, one bit cell results with the information "0" followed by a bit cell with the information "1", no transition. Two consecutive Information "0" is separated by a transition. The information "1" creates a transition in the Middle of the bit cell concerned. So are consecutive Transitions by at least one bit cell and by a maximum of two bit cells apart.
Obige Codierung kann als die Bildung von Gruppen von Codeelementen (Codewörter) aus ihnen entsprechenden Gruppen von Datenelementen (Datenwörter) betrachtet werden. Die Datenelemente können beliebige physikalische Erscheinungsformen besitzen. Nachstehend wird hinsichtlich des Zustandes desThe above coding can be considered the formation of groups of code elements (Code words) from groups of data elements (data words) corresponding to them are considered. The data elements can have any physical appearance. The following is a description of the state of the
PHN 8061 - 3 -PHN 8061 - 3 -
609 b 84/1040609 b 84/1040
Mediums angenommen, daß ein Codeelement "1" eine Signaländerung oder einen Übergang enthält (beispielsweise am Anfang dieses Codeelements); ein Codeelement "0" enthält dabei keinen Übergang. Die umgekehrte Konvention liefert entsprechende Ergebnisse. Solange die Codeelemente noch nicht im Medium angebracht sind, und auch nach dem Lesen der Codeelemente aus dem Medium, können sie wiederum unterschiedliche physikalische Erscheinungsform haben. Nach der bekannten Technik kann die Codierung durch folgendes, aus Codewörtern bestehendes "Code-Alphabet" verwirklicht werden, in das die Gruppen von Datenelementen oder Datenwörtern umgesetzt werden:Medium assumes that a code element "1" contains a signal change or a transition (for example on Beginning of this code element); a code element "0" does not contain a transition. The reverse convention provides corresponding Results. As long as the code elements are not yet attached to the medium, and also after the code elements have been read from the medium, they can in turn have different physical manifestations. According to the well-known Technology, the coding can be implemented by the following "code alphabet" consisting of code words into which the Groups of data elements or data words are implemented:
Datenwörter Codewörter 1 01Data words Code words 1 01
01 000101 0001
00 001000 0010
So werden zwischen aufeinanderfolgende Kanalsymbole oder Codeelemente 1 jeweils ein oder mehrere Codeelemente 0 eingefügt. Dies verringert die Symbolinterferenz im Kanal. Es gibt weiter nur drei Codewörter, was die Implementierung stark vereinfacht. Zum anderen ist der Wirkungsgrad beschränkt. Er wird als die mittlere Anzahl von Datenbits pro Kanalsymbol definiert und beträgt also in diesem Fall nur 50?ί. Weiterhin können die Zustandsängerungen verhältnismäßig dicht gedrängt auftreten, nämlich bei einer Eingangsinformation 1111, wobei dann stets ein Übergang Je Datenbit auftritt.Thus, between successive channel symbols or code elements 1 one or more code elements 0 are inserted. This reduces the symbol interference in the channel. There is further only three code words, which greatly simplifies the implementation. On the other hand, the efficiency is limited. It is defined as the mean number of data bits per channel symbol and is therefore only 50? Ί in this case. Furthermore, the changes in state can occur relatively densely packed, namely in the case of input information 1111, with one transition per data bit then always occurring.
Dagegen strebt die Erfindung ein System mit einem großen Wirkungsgrad zusammen mit einer hohen Übertragungsgeschwindigkeit an, wodurch die Kanalkapazität besser ausgenutzt wird und die Zustandsänderungen ausreichend voneinander getrennt sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache An-In contrast, the invention seeks a system with a high degree of efficiency along with a high transmission speed on, whereby the channel capacity is better used and the state changes are sufficiently separated from each other. The invention is based on the object of a simple approach
PHN 8061 - 4 -PHN 8061 - 4 -
6 0 9 B 8 /4 / 1 (H Q6 0 9 B 8/4/1 (HQ
— *-?■ —- * -? ■ -
Ordnung mit einem kurzen Code-Alphabet mit einem festen Längenverhältnis zwischen Datenwörtern und Codewörtern für eine gleichmäßige Datenübertragungsgeschwindigkeit zu schaffen, die die selbstsvnchronisierenden Eigenschaften der über das Medium zu übertragenden bzw. im Medium anzubringenden Codeelemente aufrechterhält und in der bei deia Coder das Intervall keine Obergrenze zwischen zwei aufeinanderfolgenden Codeelementen hat, die ohne weitere Maßnahmen einen Übergang der erwähnten Züstandsgrcße zur Folge haben wurden. Die Erfindung ist für dia Verwirklichung der Aufgaben dadurch gekennzeichnet, daß der Coder aufeinanderfolgende Codeelemente eines ersten ¥sz*teS; die einen 'Übergang in der erwähnten Zustandsgröße "bewirken würden, durch mindestens ein Codeelement vom anderen Wert trennt, ohne dai3 das aufeinanderfolgend geschlossene Auftreten einer Codeelementfolge dieses anderen ¥ertes eine Obergrenze hat3 daß weiter der Ausgang des Coders mit einem Eingang einer Verschlüsselungseinrichtung verbunden ist, die zur Vermeidung von Folgen aufeinanderfolgender übergangsloser Codeelemente die Anzahl mit einem Übergang versehener C^deelemente dann vergrößert, ohne daß direkt aufeinanderfolgende Codeelemente beide -einen Übergang in der- erii-äl^itsii Zustandsgröße aufweisen^To create order with a short code alphabet with a fixed length ratio between data words and code words for a uniform data transmission speed, which maintains the self-synchronizing properties of the code elements to be transmitted over the medium or to be attached in the medium and in which at deia Coder there is no upper limit between has two successive code elements which, without further measures, would result in a transition of the mentioned condition variable. In order to achieve the objects, the invention is characterized in that the coder includes successive code elements of a first ¥ sz * teS; the a 'transition in the state mentioned size "would cause by at least one code element separated from the other value without dai3 the sequentially closed occurrence of a code sequence of elements of this other ¥ ertes an upper limit has 3 that further the output of the coder is connected to an input of an encryption device is , which then increases the number of C ^ de elements provided with a transition in order to avoid sequences of successive seamless code elements without both of the directly successive code elements having a transition in the erii-äl ^ itsii state variable ^
Die Anordnung enthält also als Grundbausteine einen Coder, der die Codewörter "bildets und eine Verschlüsselungseinrichtung, wodurch die Möglichkeit langer übergangsloser Codeelementfolgen im Medium stark herabgesetzt wird. So erfolgt die Datenumsetzung gleichsam in zwei Schritten, wobei die Schritte einander angeglichen werden können, so daß sich eine optimal arbeitende und dennoch unkomplizierte Anordnung ergibt. Im Prinzip wird die Aufgabe der Erfindung also einerseits durch Änderung von Codeelementen und zum anderen durch Hinzufügen von Codeelementen gelöst.The arrangement thus contains as basic building blocks a coder which forms the code words "s" and an encryption device, which greatly reduces the possibility of long, seamless code element sequences in the medium This results in an optimally functioning and yet uncomplicated arrangement. In principle, the object of the invention is thus achieved on the one hand by changing code elements and on the other hand by adding code elements.
PHN 8061 - 5 -PHN 8061 - 5 -
BO3884/1040BO3884 / 1040
26297982629798
Vorteilhaft ist dabei, wenn die Verschlüsselungseinrichtung einen Verwürfler enthält, der Codeelemente seriell empfängt und zur Vermeidung von Folgen aufeinanderfolgender übergangsloser Codeelemente den Wert der Codeelemente ändert, ohne daß direkt aufeinanderfolgende Codeelemente beide einen Übergang bedeuten, von welchem Verwürfler ein Eingangsschieberegister von einer Taktimpulsfolge eines Taktgebers gesteuert wird, mit dem darin empfangene Codeelemente isochron sind, wobei ein Ausgang des Schieberegisters mit einem Eingang eines Verwürfelungselements verbunden ist. und wobei die Informationen des Eingangsschieberegisters eine Sperrschaltung aktiviert, um nur einen Teil der erwähnten Taktimpulse zum Verwürfelungselement durchzulassen, wobei ein Ausgang des Verwürfelungselements mit dem Medium verbunden ist. So werden nur Codeelemente geändert, wodurch sich der Wirkungsgrad aufrecht erhält.It is advantageous if the encryption device contains a scrambler that receives code elements serially and to avoid sequences of successive seamless code elements changing the value of the code elements without directly consecutive code elements both signify a transition from which scrambler an input shift register is controlled by a clock pulse train of a clock generator with which code elements received therein are isochronous, wherein an output of the shift register is connected to an input of a scrambling element. and taking the information of the input shift register a blocking circuit activated to allow only part of the mentioned clock pulses to pass to the scrambler, with an output of the scrambling element is connected to the medium. So only code elements are changed, which increases the efficiency maintains.
Es ist dabei vorteilhaft, daß der Coder impulsförmige Signale liefert und zwischen dem Coder und einem Eingang des Verwürflers ein Zweiteiler geschaltet ist, und daß das Verwürfelungselement statische Signale abgibt und über einen Zustandsänderungsindikator (change-of-state-coder) mit dem Medium verbunden ist. Durch Hinzufügen dieser weiteren Teile und ihre gegenseitige Abstimmung ergibt sich ein sehr vorteilhaftes System, bei dem Codeelemente mit einer Zustandsänderung stets durch ein oder mehrere Codeelemente ohne Zustandsänderung voneinander getrennt werden, wobei die Möglichkeit von übergangslosen Sequenzen vieler Codeelemente sehr gering ist. Die erwähnte Trennung ermöglicht die Vergrößerung der Übermittlungsgeschwindigkeit im Kanal bei unverändertem Frequenzgang (oder der Schreibdichte in einem " magnetisierbaren Medium). Dies bietet im Bereich der physikalischen Eigenschaften des Mediums eine Möglichkeit zur besseren Ausnutzung der Kapazität.It is advantageous that the coder delivers pulse-shaped signals and between the coder and an input of the scrambler a two-parter is connected, and that the scrambling element emits static signals and via a Change-of-state coder with the Medium is connected. By adding these further parts and coordinating them with one another, a very advantageous one results System in which code elements with a status change are always replaced by one or more code elements without Change of state can be separated from each other, with the possibility of seamless sequences of many code elements is very low. The aforementioned separation enables the transmission speed in the channel to be increased unchanged frequency response (or the write density in a "magnetizable medium). This offers in the field of physical Properties of the medium a possibility for better utilization of the capacity.
PHN 8061 - 6 -PHN 8061 - 6 -
BO9-B4/1Q40BO9-B4 / 1Q40
Hinsichtlich des Standes der Technik beschreibt die USA-Patentschrift 3 647 964 einen Coder, in dessen Code-Alphabet eine unbeschränkte Folge von Codeelementen "Ο" zulässig ist und bei dem aufeinanderfolgende Elemente B1n stets durch mindestens ein Codeelement "0™ voneinander getrennt sind. Letzteres gilt jedoch nicht zwischen aufeinanderfolgenden Codewörtern, so daß hier Kombination eines einfachen, kurzen Alphabets, eines hohen Wirkungsgrades und des Vermeidens direkt aufeinanderfolgender Codeelemente mit Übergang, wobei die Möglichkeit langer Sequenzen übergangsloser Codeelemente gering ist, nicht erreicht wird. Gemäß vorgenannter USA-Patentschrift haben außerdem alle Codewörter gleiche Länge, so daß ein großes Code-Alphabet (viele Wörter) erforderlich ist. Dies führt selbstverständlich zu einem komplizierten Coder.With regard to the state of the art, US Pat. No. 3,647,964 describes a coder in whose code alphabet an unlimited sequence of code elements "Ο" is permitted and in which successive elements B 1 n are always separated from one another by at least one code element "0 ™ The latter, however, does not apply between successive code words, so that the combination of a simple, short alphabet, a high degree of efficiency and the avoidance of directly successive code elements with transition, with the possibility of long sequences of seamless code elements being low, is not achieved also, all of the code words have the same length, so that a large code alphabet (many words) is required, which of course leads to a complicated coder.
Weiter gibt die USA-Patentschrift 3 685 033 eine Codeumsetzung an, die kürzere Code-Alphabete ermöglicht; jedoch können auch wieder zwei Codeelemente "1; direkt aufeinander folgen, so daß die Informationsdichte nicht vergrößert werden kann. Außerdem ist der Anzahl aufeinanderfolgender Codeelemente "0™ eine Obergrenze gesetzt; dadurch werden die Codewörter verhältnismäßig lang.US Pat. No. 3,685,033 also gives a code conversion on, which allows for shorter code alphabets; however, two code elements "1;" can also follow one another directly, so that the information density cannot be increased. In addition, the number of consecutive code elements is "0 ™ set an upper limit; this makes the code words relatively long.
An sich sind Verwürfler aus der sich auf ein Prioritätsdatum vom 8. Februar 1964 beziehenden USA-Patentschrift 3 421 146 und aus einem vor kurzem veröffentlichten Artikel von D.J. Leeper, 11A universal digital data scrambler", Bell System Technical Journal, Band 52, Nr. 10, Dezember 1973, Seiten 1851 ..... 1865, bekannt. Aber die Maßnahmen nach der Erfindung liefern die vorteilhafte Kombination folgender zweckmäßiger E igenschaften:In themselves scrambler from relating to a priority date of February 8, 1964 US Patent No. 3,421,146 and from a recent article by DJ Leeper, 11 A universal digital data scrambler, "Bell System Technical Journal, Vol 52, No. 10, December 1973, pages 1851 ..... 1865. But the measures according to the invention provide the advantageous combination of the following useful properties:
a. Es gibt mindestens zwei verschiedene Codewortlängen;a. There are at least two different code word lengths;
b. Am Ausgang des Coders ist eine unbeschränkte Anzahl auf-b. At the output of the encoder there is an unlimited number of
FHN 8061 Br. S 0 9 8 8 4 / 1 0 4 QFHN 8061 Br. S 0 9 8 8 4/1 0 4 Q
einanderfolgender Codeeiemente 61O" zugelassen?consecutive code elements 61 O "permitted?
c. Nach einem ersten Ausführungsbeispiel sind zwei aufeinanderfolgende Codeelemente 51I" dabei durch mindestens ein Oodeelement "0" und nach einem zweiten Ausfiihrungsbeispiel durch mindestens zwei Codeelemente 81O" voneinander getrennt?c. According to a first exemplary embodiment, two successive code elements 51 I "are separated from one another by at least one code element" 0 "and, according to a second exemplary embodiment, by at least two code elements 81 O"?
d. Zum Neusynchronisieren wird eine ¥erwürfelungseinrichtung angewandt.d. A dicing device is used to re-synchronize applied.
Unter ^isochron" sei jene Eigenschaft einer sich wiederholenden Erscheinung verstanden, bei der das Zeitintervall zwischen zwei bedeutsamen Augenblicken theoretisch gleich einem als solches definierten Einheitsintervall oder einem ganzzahligen Vielfachen dieses Einheitsintervalls ist.Under "isochronous" is that property of a repetitive one Appearance understood in which the time interval between two significant moments theoretically equals one as such a defined unit interval or an integer multiple of this unit interval.
Es ist vorteilhaft, daß ein Ausgangselement des Mediums über einen Zweiteiler mit einem Eingang eines dem erwähnten Verwürfler zugehörigen Entwurflers verbunden ist, von dem ein Ausgang mit einem Eingang eines dem erwähnten Coder zugehörigen Decoders verbunden ist, am Ausgang die am Eingang des Coders empfangenen Datenelemente wiederherstellt und der Entwürfler statische Signale abgibt und über einen Zustands-änderungsindikator mit einem Eingang des Decoders verbunden ist. Auf diese Weise läßt sich die ursprüngliche Information mit Hilfe einer mit der Eingangsanordnung weitgehend symmetrischen Einrichtung zurückgewinnen.It is advantageous that an output element of the medium has a two-parter with an input of the scrambler mentioned associated designer, one of which The output is connected to an input of a decoder belonging to the mentioned coder, at the output the one at the input of the Coders recovers received data items and the descrambler emits static signals and connected to an input of the decoder via a status change indicator is. In this way, the original information can be largely symmetrical with the input arrangement with the aid of a Reclaim facility.
Es ist vorteilhaft, daß sich die in Elementanzahlen ausgedrückten Längen der Gruppen von Datenelementen und der ihnen jeweils entsprechenden Gruppen von Codeelementen nur wie 2 : verhalten, daß die erwähnte Taktfrequenz der Wiederholungsfrequenz im erwähnten Eingangsschieberegister empfangener Codeelemente entspricht und daß unter der Steuerung des Dateninhalts zweier aufeinanderfolgender Stufen des Eingangsschiebe-It is advantageous that the lengths of the groups of data elements and their in each case corresponding groups of code elements only as 2: behave that the mentioned clock frequency of the repetition frequency in the mentioned input shift register of received code elements corresponds and that under the control of the data content of two successive stages of the input shift
FHN 8061 809884/1040 -8"FHN 8061 809884/1040 - 8 "
26237^9526237 ^ 95
registers eine Sperreinheit jeweils mindestens einen Taktimpuls sua erwähnten "/erwürfelungselement sperrt. So kann ein einfaches Code-Alphabet verwirklicht werden, wobei auch der Verwürfler einfach 'jnd der Wirkungsgrad größer ist als gemäß dem Gekannten Stand der Technik.registers a locking unit each at least one clock pulse sua mentioned "/ cubing element locks. So can a simple code alphabet can be realized, whereby the scrambler is also simply 'and the efficiency is greater than according to the known state of the art.
2s ist vorteilhaft, daß unter der Steuerung des Dateninhalts Ier erwähnten zwei aufeinanderfolgenden Schieberegisterstufen die Sperreinheit bei einem Zustandsunterschied jeweils zwei Taktimpulse blockiert und andernfalls jeweils einen Taktimpuls blockiert. Auf diese Weise ist das Verwürfelungselement auf einfache Weise steuerbar.2s it is advantageous that under the control of the data content Ier mentioned two successive shift register stages the blocking unit two each in the event of a state difference Blocked clock pulses and otherwise one clock pulse each blocked. In this way, the scrambling element can be controlled in a simple manner.
Ss ist vorteilhaft, daß der Coder aufeinanderfolgende Codeelemente eines ersten Wertes, die einen Übergang bewirken würden, durch mindestens zwei Codeelemente des anderen Wertes voneinander zu trennen, ohne daß dem hintereinander geschlossenen Auftreten einer Folge von Codeelementen dieses anderen Wertes eine Obergrenze gesetzt ist, daß sich die in Elementan-2shlen ausgedrückten längen der Gruppen von Datenelementen und ier ihnen .jeweils entsprechenden Gruppen von Codeelementen nur ■;fi® "i ι 2 verhalten 9 daß die erwähnte Taktfrequenz der Wieder-Iiolungsfrequenz im erwähnten Eingangsschieberegister empfangener Codeelemente entspricht und daß unter der Steuerung des Dateninhalts dreier aufeinanderfolgender Stufen des Eingangsschieberegisters eine Sperreinheit jeweils mindestens zwei aufeinanderfolgende Taktimpulse zum erwähnten Verwürfelungselement sperrt. So läßt sich das Code-Alphabet weiter vereinfachen, während der Wirkungsgrad des Mediums weiter gesteigert wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn unter der Steuerung des Dateninhalts der erwähnten drei aufeinanderfolgenden Schieberegisterstufen die Sperreinheit bei einem abweichenden Zustand der ersten Schieberegisterstufe in bezug auf die zwei anderen der erwähnten drei aufeinanderfolgenden Schieberegisterstufen vier, bei einem abweichenden Zustand der dritten Schieberegi-It is advantageous that the coder separates successive code elements of a first value that would cause a transition by at least two code elements of the other value without an upper limit being set for the successive occurrence of a sequence of code elements of this other value the amounts expressed in Elementan-2shlen lengths of the groups of data elements and ier them .jeweils corresponding groups of code elements only ■; Fi® "i ι 2 behave 9 that said clock frequency of the re-Iiolungsfrequenz in said input shift register corresponds to received code elements, and that under the control of of the data content of three consecutive stages of the input shift register, a blocking unit blocks at least two consecutive clock pulses to the scrambling element mentioned in a hurry if, under the control of the data content of the three consecutive shift register stages mentioned, the locking unit in a different state of the first shift register stage with respect to the other two of the three consecutive shift register stages mentioned four, in a different state of the third shift register
609*84/1040609 * 84/1040
2623799 Λ 2623799 Λ
sterstufe drei, und andernfalls jeweils zwei Taktimpulse blockiert. Die Steuerung des Verwürfelungselements erfolgt so nur wenig komplizierter als zuvor beschrieben.stage three, and otherwise two clock pulses are blocked. The scrambling element is controlled so only a little more complicated than previously described.
Es ist weiter vorteilhaft, wenn die Verschlüsselungseinrichtung eine Ausgabeeinrichtung enthält, die Codeelemente empfängt und zur Vermeidung von Folgen aufeinanderfolgender übergangsloser Codeelemente einer vorbestimmten Anzahl von Codeelementen seriell jeweils direkt aufeinanderfolgend ein Codeelement mit einem Übergang und ein Codeelement ohne Übergang hinzufügt, ohne daß dadurch direkt aufeinanderfolgende Codeelemente beide einen Übergang bedeuten würden. Auf diese Weise werden zu lange Folgen übergangsloser Codeelemente durchaus vermieden. Zwar sinkt der Wirkungsgrad etwas, aber es wird sich zeigen, daß er immer noch hoch genug gewählt werden kann«,It is also advantageous if the encryption device contains an output device that receives code elements and for avoiding sequences of successive seamless code elements of a predetermined number of code elements adds a code element with a transition and a code element without a transition in series, one after the other, without that directly successive code elements would both mean a transition. In this way sequences of seamless code elements that are too long are avoided. The efficiency drops a little, but it will show that it can still be elected high enough «,
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigenEmbodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. Show it
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung in Blockschaltung,1 shows a first exemplary embodiment according to the invention in a block circuit,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel nach der Erfindimg in Blockschaltung,Fig. 2 shows a second embodiment according to the invention in a block circuit,
Fig. 3 ein Schema eines Coders,3 shows a diagram of a coder,
Fig. 4 ein Taktimpulsdiagramm zu Figo 5,FIG. 4 is a clock pulse diagram for FIG. 5,
Fig. 5 ein Schema eines Verwürflers zu Fig, 3,FIG. 5 is a diagram of a scrambler for FIG. 3,
Fig. 6 ein Zeitdiagramm zu Fig„ 5»FIG. 6 shows a time diagram for FIG.
Fig. 7 einen Decoder zu Fig«, 3$ Fig. 7 shows a decoder to Fig. 3 $
Fig. 8 einen zweiten Verwürfler-,8 shows a second scrambler,
Fige, 9 ®i& ZeiMiagE^asiäi zn Figo SP Fige, 9 ®i & ZeiMiagE ^ asiäi zn Figo S P
WEM SOSI 6 U 8 H >U / 1 0 I D WEM SOSI 6 U 8 H> U / 1 0 I D
Fig. 10 eine Ausgabeeinrichtung,10 shows an output device,
Fig. 11 ein Datenschema zum Vervrtirfelungselement nach der Fig. 5.11 shows a data scheme for the scrambling element according to FIG Fig. 5.
Zunächst wird eine Codierung beschrieben, bei der aufeinanderfolgende Übergänge der erwähnten Zustandsgröße des Mediums in Abständen T, 3/2T, 4/2T, 5/2T ... voneinander auftreten können, so daß die Einheit T/2 die Länge eines Codeelements ist. Es läßt sich nachweisen, daß bei einer unendlichen Höchstlänge der Codewörter (und also bei einem entsprechend komplizierten Coder) eine ¥irkungsgradverbesserung von 38 % in bezug auf die übliche NRZ-1-Codierung erreichbar ist. Nachstehend folgt als Ausführungsbeispiel ein sehr kurzes Code-Alphabet mit einem zugehörigen einfachen Coder9 wodurch sich bereits ein ungefähr 33 % größerer Wirkungsgrad ergibt: der Wirkungsgrad der Abbildung ist 2/3 (zwei Datenelemente werden auf drei Codeelementen abgebildet), aber im günstigsten Fall kann abhängig von den Kanaleigenschaften die Überaiittlungsgeschwindigk3i"ü dadurch verdoppelt werden, daß nie zwei Codeelemente mit einem Übergang direkt aufeinanderfolgend sein können.A coding is first described in which successive transitions of the mentioned state variable of the medium can occur at distances T, 3 / 2T, 4 / 2T, 5 / 2T ... from one another, so that the unit T / 2 is the length of a code element. It can be proven that with an infinite maximum length of the code words (and thus with a correspondingly complicated coder) an efficiency improvement of 38 % can be achieved with respect to the usual NRZ-1 coding. The following is an exemplary embodiment of a very short code alphabet with an associated simple coder 9, which already results in an approximately 33 % greater efficiency: the efficiency of the illustration is 2/3 (two data elements are mapped onto three code elements), but in the best case can Depending on the channel properties, the transmission speed can be doubled in that two code elements with a transition can never be in direct succession.
Datenwörter CodewörterData words code words
11 00011,000
10 01010 010
01 10001 100
0011 0010000011 001000
0010 0010100010 001010
QOGI 101000QOGI 101000
0000 1010100000 101010
DCBA PQMMLKDCBA PQMMLK
Die Datenelemente werden in diesere Beispiel in einer von linksThe data elements are in this example in one from the left
'Ss2t 8061 109^4/1040 'Ss2t 8061 109 ^ 4/1040
nach rechts gehenden Reihenfolge empfangen. Wenn eines der ersten zwei eine logische "1M ist, sind die ersten drei Zeilen gültig. Wenn keine logische "1" vorhanden ist, müssen weitere zwei Datenelemente empfangen werden, bevor ein vollständiges Oodewort zusammengesetzt werden kann. Jedes Codewort mit drei oder sechs Codeelementen endet mit einem Codeelement 81O" (kein übergang), so daß zwischen aufeinanderfolgenden Codeelementen 61I" stets eines oder mehrere Codeelemente 81O" auftreten. Da auch das Codewort 000 auftritt, iiat die Anzahl hintereinander geschlossen auftretender Codeelemente "0" keine Obergrenze. Selbstverständlich ist dies nur eines der möglichen Code-Alphabete im Rahmen der Erfindung. So können Codewörter mit gleichen Länge vertauscht sein und sie können auch alle mit einem Codeelement "0" anfangen, statt damit zu enden. Auch kann eine der zwei Spalten von rechts nach links gelesen werden. Die Gruppe von sieben Datenwörtern schließt jedoch alle Möglichkeiten ein.right-going order received. If one of the first two is a logical "1 M ", the first three lines are valid. If there is no logical "1", another two data elements must be received before a complete code word can be composed. Each code word with three or six code elements ends with a code element 81 O "(no transition), so that one or more code elements 81 O" always occur between successive code elements 61 I ". Since the code word 000 also occurs, there is no upper limit to the number of code elements "0" occurring in a closed sequence. Of course, this is only one of the possible code alphabets within the scope of the invention. Code words of the same length can be interchanged and they can all start with a code element "0" instead of ending with it. One of the two columns can also be read from right to left. However, the group of seven data words includes all possibilities.
Nachstehend werden zwei Ausführungen der Erfindung beschrieben, und zwar eine mit einem Verwürfler, bei dem die Informationen von Codeelementen geändert werden, und eine mit einer Einrichtung, bei der zusätzliche Codeelemente mit einem Übergang zugeordnet werden.Two embodiments of the invention will now be described, one with a scrambler in which the information of code elements are changed, and one with a facility in which additional code elements are assigned with a transition will.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Blockschaltung zur Verwendung bei einem Datenspeichersystem mit einem Magnetband. Die Datenelemente gelangen über die Eingangsklemme 70, beispielsweise von einer zentralen Verarbeitungsanordnung für Daten aus, an den Coder 71, der daraus Datenwörter bildet und sie nach dem oben angegebenen Codierungsschema in Codewörter umsetzt. Fürs erste kann dann ein Codeelement "1" durch einen Impuls und ein Codeelement "0" durch das Fehlen des Impulses dargestellt werden. Hierdurch wird die spätere Übertragung durch den Kanal noch nicht beeinflußt. Diese Codeelemente erreichen seriell den Zweiteiler 72. DieFig. 1 shows a first embodiment of the invention in block diagram form for use in a data storage system with a magnetic tape. The data elements arrive via the input terminal 70, for example from a central processing arrangement for data from, to the coder 71, which forms data words therefrom and converts them into code words according to the coding scheme specified above. For the time being, a code element "1" through a pulse and a code element "0" the lack of momentum can be represented. This does not affect the later transmission through the channel. These code elements reach the two-parter 72 serially. The
PHTi 8061 609884/1(UO- -12-PHTi 8061 609884/1 (UO- -12-
Ausgangssignale dieses Zweiteilers (z.B. ein Flipflop) gelangen an den Verwürfler 73. Wie später näher beschrieben wird, nimmt er jeweils zwei oder gegebenenfalls drei Kanalsymboizeitintervalle ohne Änderung in der Stellung des Zweiteilers zusammen und erzeugt dafür einen Taktimpuls für ein im Verwürfler vorhandenes Verwürfelungselement, das die Code-Informationen verwürfelt. Die Ausgangssignale des Verwürfelungselements erreichen einen Zustandsänderungsindikator, der eine Verzögerungsleitung 74 mit einer Verzögerungszeit enthält, die der Länge aines Kanalsymbols (WS) entspricht, Die Ausgangssignale des Elements 73 und der Verzögerungsleitung werden dem Exklusiv ODER-Gatter (Modulo-2-Addierer) 75 zugeführt, wodurch die Elemente 74 und 75 zusammen nur dann ein Signal abgeben, wenn bei ihrem Eingangssignal eine Zustandsänderung auftritt. Das Ausgangssignal des Gatters 75 gelangt über einen Schreibverstärker 76 an das Magnetband 77 und wird im Magnetband 77 gespeichert. Die im Magnetband gespeicherten Codeelemente können vom Lesekopf und dem damit verbundenen Verstärker 78 gelesen werden, der im allgemeinen eine differenzierende Wirkung hat, so daß impulsförmige Ausgangssignale auftreten, die dem Zweiteiler 79 zugeführt werden. Die Ausgangssignale des Zweiteilers gelangen an den Entwurfler 80, der im Hinblick auf den Verwürfler 73 ausgeführt ist, so daß die durch den Verwürfelungsvorgang eingeführten änderungen rückgängig gemacht werden können. Die Ausgangssignale des Entwürflers gelangen an die Elemente 81 und 82, die baulich und funktionell den Elementen 74 und 75 entsprechen können und auf diese Weise einen Zustandsänderungsindikator bilden. Die Ausgangssignale des Gatters 82 gelangen an den Decoder 83, der in Verbindung mit dem Coder 71 ausgeführt ist, so daß die ursprünglichen Datenelemente an der Ausgangsklemme 84 wiederherstellbar sind, beispielsweise zur Verwendung in der erwähnten zentralen Datenverarbeitungsanlage oder in einer anderen Benutzeranordnung. Die Magnetbandeinrichtung 77 kann auf entsprechende Weise durch eine Leitungsverbindung mit Sende- und Empfangsverstärkern 76 und 78 ersetztOutput signals of this two-divider (e.g. a flip-flop) reach the scrambler 73. As will be described in more detail later, it takes two or, if necessary, three channel symbol time intervals together without changing the position of the two-divider and generates a clock pulse for a scrambler in the scrambler, which the Code information scrambled. The output signals of the scrambling element reach a state change indicator which contains a delay line 74 with a delay time which corresponds to the length of a channel symbol (WS) . The output signals of the element 73 and the delay line are fed to the exclusive OR gate (modulo-2 adder) 75 whereby the elements 74 and 75 together only emit a signal when a change of state occurs in their input signal. The output signal of the gate 75 reaches the magnetic tape 77 via a write amplifier 76 and is stored in the magnetic tape 77. The code elements stored in the magnetic tape can be read by the read head and the amplifier 78 connected to it, which generally has a differentiating effect, so that pulse-shaped output signals which are fed to the two-divider 79 occur. The output signals of the divider reach the descrambler 80, which is implemented with regard to the scrambler 73, so that the changes introduced by the scrambling process can be reversed. The output signals of the descrambler reach the elements 81 and 82, which can correspond structurally and functionally to the elements 74 and 75 and in this way form a status change indicator. The output signals of the gate 82 reach the decoder 83, which is implemented in connection with the coder 71, so that the original data elements can be restored at the output terminal 84, for example for use in the aforementioned central data processing system or in another user arrangement. The magnetic tape device 77 can be replaced in a corresponding manner by a line connection with transmit and receive amplifiers 76 and 78
PM 8061 609384/1040 · - 13 -PM 8061 609384/1040 - 13 -
den. In bestimmten Fällen hat das Empfangselement 78 keine differenzierende Wirkung: dann kann auch der Zweiteiler unterbleiben.the. In certain cases, the receiving element 78 has no differentiating effect: then the two-parter can also remain under.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in Blockschaltung. Hier werden zusätzliche Codeelemente eingefügt. Die Datenelemente erreichen über die Klemme 70 den Coder 71. Die Ausgangssignale des Coders gelangen an das Pufferregister 85. Wenn das Pufferregister einen bestimmten Füllungsgrad hat, beispielsweise 12 Codeelemente enthält, wird dies detektiert und diese 12 Codeelemente werden auf das Ausgaberegister 87 parallel übertragen, das dabei außerdem aus dem Codegeber 86 ein Codeelement 1 und ein Codeelement empfängt, derart, daß im Endergebnis nie zwei Codeelemente direkt aufeinander folgen. Im früher angegebenen Beispiel eines Code-Alphabets würde das erwähnte Codeelement 1 des Gebers 86 direkt an das beschriebene Codeelement K grenzen. Die Ausgangssignale des Ausgaberegisters 87 gelangen an das Medium 77 (die in Fig. 1 angegebenen Einrichtungen 76 und sind der Einfachheit halber fortgelassen). Die ausgelesenen Signale gelangen an das Register 88. Wenn es seriell 14 Codeelemente empfangen hat, wird dies detektiert und die Codeelemente werden parallel dem Register 90 und der beispielsweise als Register arbeitenden Schlußanordnung 89 zugeführt, wobei die (vom Element 86) zugeführten unbedeutsamen Codeelemente an diese Schlußanordnung gelangen und nicht weiter verwendet werden. Die Signale des Registers 90 erreichen über den Decoder 83 die Ausgangsklemme 84. Durch das Hinzufügen der beiden zusätzlichen Codeelemente sinkt der Wirkungsgrad um den Faktor 12/14 ab, aber bei der um den Faktor 2 erhöhten Übertragungsgeschwindigkeit der Kanalsymbole ist dennoch eine Verbesserung erreicht worden. Außerdem können nie mehr als 13 aufeinanderfolgende Codaslemente 0 geschlossen auftreten. Für eine geeignete Synchronisation wird diese Anzahl im allgemeinen nicht zu hoch sein. In anderen FällenFig. 2 shows a second embodiment of the invention in a block circuit. Additional code elements are inserted here. The data elements reach the coder 71 via the terminal 70. The output signals of the coder reach the buffer register 85. If the buffer register has a certain degree of filling, for example contains 12 code elements, this is detected and these 12 code elements are transferred in parallel to the output register 87, which also receives a code element 1 and a code element from the code generator 86, in such a way that two code elements never follow one another directly in the end result. In the example of a code alphabet given earlier, the mentioned code element 1 of the encoder 86 would directly border the code element K described. The output signals of the output register 87 reach the medium 77 (the devices 76 indicated in FIG. 1 and are omitted for the sake of simplicity). The read-out signals arrive at register 88. When it has serially received 14 code elements, this is detected and the code elements are fed in parallel to register 90 and the final arrangement 89, which works, for example, as a register, with the insignificant code elements fed (from element 86) to these Final arrangement arrive and no longer be used. The signals of the register 90 reach the output terminal 84 via the decoder 83. The addition of the two additional code elements reduces the efficiency by a factor of 12/14, but an improvement has been achieved with the transmission speed of the channel symbols increased by a factor of 2. In addition, no more than 13 consecutive code elements 0 can occur in a closed manner. In general, this number will not be too high for a suitable synchronization. In other cases
PHK 8061 609 884/1040PHK 8061 609 884/1040
wird es vorteilhaft sein, die Register 85 und 90 eine andere Kapazität zu geben, beispielsweise von 9 oder 15 Bits.it will be advantageous to give the registers 85 and 90 a different capacity, for example of 9 or 15 bits.
Fig. 3 zeigt ein Schema eines Coders, der eine Dateneingangsklemme 1, ein Schieberegister 2 mit Stufen 3, 4, 5 und 6, einen Taktgeber 7, zwei Zweiteiler 8 und 9, zwei logische UND-Gatter 10 und 11, drei logische ODER-Gatter 12, 13, 251, ein Verzögerungselement 25, ein Schieberegister 14 mit Stufen 15, 16, 17, 18, 19 und 20 und eine Datenausgangsklemme 21 enthält. Fig. 4 zeigt auf drei Zeilen 22, 23 und 24 die in der Schaltung nach Fig. 3 benutzten Taktimpulsfolgen.Fig. 3 shows a schematic of an encoder having a data input terminal 1, a shift register 2 with stages 3, 4, 5 and 6, a clock generator 7, two divisors 8 and 9, two logical AND gates 10 and 11, three logical OR gates 12, 13, 251, a delay element 25, a shift register 14 with stages 15, 16, 17, 18, 19 and 20 and a data output terminal 21 contains. FIG. 4 shows the clock pulse sequences used in the circuit according to FIG. 3 on three lines 22, 23 and 24.
An der Klemme 1 werden die Datenelemente gemäß der oben beschriebenen Organisation empfangen. Das Schieberegister 2 wird von den Takt impulsen nach Fig. 4, Zeile 22, gesteuert. Der Zweiteiler 8 empfängt die Taktimpulse nach Fig. 4, ZeileAt terminal 1, the data elements are in accordance with the above-described Organization received. The shift register 2 is controlled by the clock pulses according to FIG. 4, line 22. The divider 8 receives the clock pulses according to FIG. 4, line
Nach dem ersten Taktimpuls auf der Zeile 22 enthält die Stufe das erste Datenelement. Nach dem ersten Taktimpuls auf der Zeile 23 schaltet der bistabile Zweiteiler 8 in die "1"-Stellung. Nach dem zweiten Taktimpuls auf der Zeile 22 enthalten die Stufen 3, 4 die ersten zwei Datenelemente. Wenn wenigstens eines dieser zwei eine logische "1" ist, ist der entsprechende "1"-Ausgang aktiviert und das ODER-Gatter 12 liefert ein logisches "1"-Signal, um anzugeben, daß das erste zu bildende Codewort nur drei Kanalsymbole enthält. In diesem FaI enthält die Stufe 3 das Datenelement A und die Stufe 4 das Datenelement B des früher beschriebenen Umcodierungsbeispiels, Der nächste Taktimpuls auf der Zeile 23 setzt den Zweiteiler 8 in die Nullstellung zurück und leitet ein Übertragsausgangssignal an den Zweiteiler 9, der dadurch in die "1"-Stellung schaltet, und gleichfalls (etwas später) an das logische UND-Gatter 10 weiter, wodurch die Gatter 11 und 13 eine logische "1" empfangen. Das Ausgangssignal des Gatters 10 bringt auch den Zweiteiler 9 in die NullstellungAfter the first clock pulse on line 22, the stage contains the first data element. After the first clock pulse on the Line 23 switches the bistable two-part 8 to the "1" position. Included after the second clock pulse on line 22 levels 3, 4 the first two data items. If at least one of these two is a logical "1", the corresponding one is "1" output asserted and OR gate 12 provides a logic "1" signal to indicate that the first code word to be formed contains only three channel symbols. In this case, the level 3 contains the data item A and the level 4 the data element B of the transcoding example described earlier, The next clock pulse on line 23 resets the two-divider 8 to the zero position and initiates Carry output signal to the divider 9, which thereby switches to the "1" position, and also (a little later) to the logical AND gate 10, whereby the gates 11 and 13 receive a logic "1". The output signal of the gate 10 also brings the two-divider 9 into the zero position
PHN 8061 803884/104G " -15-PHN 8061 803884 / 104G "-15-
^ 2529799^ 2529799
Über das ODER-Gatter 13 werden die Schieberegisterstufen 15» 16 und 17 aktiviert, um Eingangsinformationen zu übernehmen, wobei folgende Funktionen implementiert werden:Via the OR gate 13, the shift register stages 15 » 16 and 17 activated to accept input information, whereby the following functions are implemented:
IC (Stufe 15) : =0 (durch eine Singangsklemme auf festemIC (level 15): = 0 (by a singing terminal on a fixed
Potential)Potential)
L (Stufe 16) : = S (Stufe 3)
M (Stufe 17) : = S (Stufe 4).L (level 16): = S (level 3)
M (level 17): = S (level 4).
Hierbei bedeutet das Symbol : = auf bekannte Weise das Durchführen einer Datenänderung. Wenn keine der Stufen 3 und 4 nach dem zweiten Schiebeimpuls ein Datenelement "1" enthält, geschieht jedoch nichts, denn in diesem Fall hat das zu bildende Datenwort eine Länge von vier Bits. Dabei bleibt auch der Zweiteiler 9 in der "1"-Stellung. Nach dem folgenden dritten Taktimpuls auf der Zeile 23 schaltet der Zweiteiler 8 in die »1"-Stellung. Nach dem vierten Taktimpuls auf der Zeile enthalten die Stufen 3» 4, 5 und 6 die Datenelemente A, B, C bzw. D. Nach dem vierten Taktimpuls auf der Zeile 23 schaltet der Zweiteiler 9 wieder in die Nullstellung und gibt dabei ein Ubertragsausgangssignal ab, wodurch direkt die Schieberegisterstufen 18, 19 und 20 und über das ODSR-Gatter 13 die Schieberegisterstufen 15» 16 und 17 zum Übernehmen von Eingangsinformationen aktiviert werden. Dieser Impuls wird über das Verzögerungselement 25 weiter noch dem Rückstelleingang der Stufe 17 zugeführt, wodurch sie in die Nullstellung zurückkehrt, auch wenn eine der Stufen 3 und 4 ein Datenelement "1" enthalten hätte. In einem anderen Fall würde das Ausgangssignal des Elements 25 direkt zum betreffenden RücksteXeingang führen. So werden folgende Funktionen implementiert:Here, the symbol means: = in a known way to carry out a data change. If none of the stages 3 and 4 contain a data element "1" after the second shift pulse, however, nothing happens, because in this case the data word to be formed has a length of four bits. The two-part 9 also remains in the "1" position. After the following third clock pulse on line 23, the divider 8 switches to the "1" position. After the fourth clock pulse on the line, stages 3 »4, 5 and 6 contain the data elements A, B, C and D. After After the fourth clock pulse on line 23, the divider 9 switches back to the zero position and emits a carry output signal, which directly activates the shift register stages 18, 19 and 20 and, via the ODSR gate 13, the shift register stages 15 »16 and 17 for accepting input information This pulse is also fed to the reset input of stage 17 via delay element 25, whereby it returns to the zero position even if one of stages 3 and 4 had contained a data element "1." Otherwise the output signal of the element would 25 lead directly to the relevant reset input. This is how the following functions are implemented:
K (Stufe 15) := 0K (level 15): = 0
L (Stufe 16) := 5 (Stufe 3)L (level 16): = 5 (level 3)
M (Stufe 17) := 0M (level 17): = 0
N (Stufe 18) := 1N (level 18): = 1
PHN 8061 609884/1040" -16-PHN 8061 609884/1040 "-16-
O (Stufe 19) ί= ΟO (level 19) ί = Ο
P (Stufe 20) := S (Stufe 4)P (level 20): = S (level 4)
Die Inversion wird durch eine Verbindung mit dem invertierten Ausgang der Stufen 3 und 4 erreicht. Die Konstantsignaleingangsklemmen für die Stufen 15» 13 und 19 sind mit nicht dargestellten, unveränderlichen Signalquellen verbunden. Das Schieberegister 14 empfängt die Taktimpulse auf der Zeile 24 mit einer um 50 % höheren Rückkehrfrequenz als auf der Zeile Also werden stets drei Stufen des Schieberegisters 14 zum Aufnehmen von zwei Datenelemente im Schieberegister 2 entsprechenden Codeelementen geleert. Die Verzögerung durch das Element 25 kann 1/3 Taktimpulsintervall auf der Zeile 23 entsprechen. Die Stufen 5 und 6 können gegebenenfalls entfallen. Der beschriebene Coder dient nur als Beispiel des Elements 71 in Fig. 1, 2. Es ist weiter möglich, eine ausschließlich kombinatorische Schaltung zu verwenden. Auf der anderen Seite kann die Codierung auch mit einer dauernd, beispielsweise in einem Festwertspeicher, gespeicherten Tabelle erfolgen.Inversion is achieved by connecting to the inverted output of stages 3 and 4. The constant signal input terminals for stages 15 »13 and 19 are connected to non-illustrated, unchangeable signal sources. The shift register 14 receives the clock pulses on the line 24 with a return frequency 50% higher than on the line. The delay through element 25 may correspond to 1/3 clock pulse interval on line 23. Levels 5 and 6 can be omitted if necessary. The coder described serves only as an example of the element 71 in FIGS. 1, 2. It is also possible to use an exclusively combinatorial circuit. On the other hand, the coding can also take place with a permanently stored table, for example in a read-only memory.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Verwürflers zur Verwendung bei einer Anordnung nach Fig. 3 mit einem Taktgeber 7 (siehe Fig. 3), einer Quelle für Codeelemente 210, einem Schieberegister 26 mit Stufen 27, 28, 29, 30, einem Exklusiv-ODER-Gatter 31, einer Umkehrstufe 32, vier logischen UND-Gattern 33, 34, 39, 40, einem logischen ODER-Gatter 41, zwei Verzögerungselementen 35 und 36, einem Verwürfelungselement 42 und einer Ausgangsklemme 43. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 6 ein Zeitdiagramm, in dem die Zeile 63 die Folge der aus dem Coder 71 herrührenden Signalelemente angibt, bei denen wie zuvor angenommen nie zwei Elemente mit dem Wert "1" innerhalb einer elementaren Zeiteinheit T zusammen auftreten können. In diesem Fall werden Signalelemente der Zeile 63 mit dem Wert "1" durch einen Impuls (Zeile 63A), Signalelemente "0" durch das Fehlen eines Impulses dargestellt.Figure 5 shows a block diagram of a scrambler for use in an arrangement according to FIG. 3 with a clock generator 7 (see FIG. 3), a source for code elements 210, a Shift register 26 with stages 27, 28, 29, 30, an exclusive OR gate 31, an inverter 32, four logical AND gates 33, 34, 39, 40, a logical OR gate 41, two Delay elements 35 and 36, a scrambling element 42 and an output terminal 43. In this connection, FIG. 6 shows a timing diagram in which line 63 represents the sequence of indicates signal elements originating from the coder 71, in which, as previously assumed, there are never two elements with the value "1" can occur together within an elementary unit of time T. In this case, signal elements of line 63 with the value "1" represented by a pulse (line 63A), signal elements "0" represented by the absence of a pulse.
PHN 8061 609 3 84/1040 -17-PHN 8061 609 3 84/1040 -17-
- YI -- YI -
Die Zeile 64 zeigt dabei den Ausgangspegel der Signale des Zweiteilers 72, wobei (Zeile 44) die Konvention im Gegensatz zur Zeile 63(A) derart lautet, daß ein "1"-Element einem hohen Signal und ein "Olt-Element einem niedrigen Signal entspricht. Der Taktgeber 7 kann dem Taktgeber 7 nach Fig. 3 entsprechen und steuert also die Quelle für Codeelemente mit einer Taktimpulsfolge mit einer Frequenz nach Fig. 4, Zeile 24. Das Element 210 ist also in diesem Fall eine symbolische Darstellung für den Zweiteiler 72. Das Schieberegister 26 empfängt diese Taktimpulse beispielsweise nach Fig. 6, Zeile 49. Es sei jetzt angenommen, daß eines der Gatter 39 oder 40 einen Taktimpuls zum Ausgang des ODER-Gatters 41 durchläßt. Wenn die Stufen 27 und 28 die gleichen Informationen enthalten, gibt das Exklusiv-ODER-Gatter 31 ein logisches "O"-Signal, die Umkehrstufe 32 eine logische "1", so daß das UND-Gatter 34 durchlässig ist und das Verzögerungselement 36 startet. Dieses Element leitet die an seinem Eingang empfangenen Signale formgetreu an seinen Ausgang mit einer Verzögerungszeit weiter, die der Länge zweier Taktimpulsintervalle auf der Zeile 49 entspricht, so daß dabei der nächste Taktimpuls abgeblockt und erst der folgende zweite vom Gatter 40 durchgelassen wird. Wenn die Stufen 27 und jedoch verschiedene Informationen enthalten, gibt dasThe line 64 shows the output level of the signals of the two-divider 72, whereby (line 44) the convention in contrast to line 63 (A) is such that a "1" element corresponds to a high signal and an "O lt element to a The clock generator 7 can correspond to the clock generator 7 according to FIG. 3 and thus controls the source for code elements with a clock pulse sequence with a frequency according to FIG Divider 72. The shift register 26 receives these clock pulses, for example according to Fig. 6, line 49. It is now assumed that one of the gates 39 or 40 passes a clock pulse to the output of the OR gate 41. If the stages 27 and 28 have the same information contained, the exclusive-OR gate 31 gives a logic "0" signal, the inverter 32 a logic "1", so that the AND gate 34 is open and the delay element 36 starts. This element conducts the at its egg Incoming received signals true to form at its output with a delay time which corresponds to the length of two clock pulse intervals on line 49, so that the next clock pulse is blocked and only the following second is allowed by gate 40. However, if levels 27 and contain different information, that gives
Exklusiv ODER-Gatter 31 ein logisches "1"-Signal, so daßExclusive OR gate 31 has a logic "1" signal, so that
das UND-Gatter 33 durchlässig ist und das Verzögerungselement 35 gestartet wird. Dieses Element leitet an seinem Eingang empfangene Signale forragetreu an seinen Ausgang mit einer Verzögerungszeit weiter, die der Länge dreier Taktimpulsperioden auf der Zeile 49 entspricht, so daß dabei die nächsten zwei Taktimpulse abgeblockt und erst der folgende dritte Taktimpuls vom Gatter 39 durchgelassen wird. Die Ausgangsimpulse der Gatter 39 und 40 steuern über das ODER-Gatter das Verwürfelungselement 42 an. Dieses Verwürfelungselement entspricht größtenteils der Beschreibung im herangezogenen Artikel von Leeper. Es enthält zwei Exklusiv-ODER-Gatter oderthe AND gate 33 is conductive and the delay element 35 is started. This element conducts at its entrance received signals true to the form at its output with a delay time that is the length of three clock pulse periods on line 49, so that the next two clock pulses are blocked and only the following third Clock pulse from gate 39 is passed. The output pulses from gates 39 and 40 control via the OR gate the scrambler 42 on. This scrambling element largely corresponds to the description in the reference Article by Leeper. It contains two exclusive-OR gates or
PHN8061 609634/1040 " 18 " PHN8061 609634/1040 " 18 "
Modulo-2-Addierer 421 und 422 und in diesem einfachen Fall fünf Schieberegisterelemente 423...427, deren Informationen jeweils unter der Steuerung des Gatters 41 um eine Stelle weitergeschoben werden kann. Die Modulo-2-Addierer sorgen für eine Rückkopplung. Wenn die Eingangsinformation vom Modulo-2-Addierer 421 weitergeleitet wird, erscheint sie am Ausgang 43.Modulo-2 adders 421 and 422 and in this simple case five shift register elements 423 ... 427, their information can be shifted by one place in each case under the control of the gate 41. The modulo-2 adders take care of it for feedback. If the input information from Modulo-2 adder 421 is passed on, it appears at output 43.
Fig. 6 stellt ein Zeitdiagramm der obigen Beschreibung dar. Die Zeile 47 zeigt die gespeicherten Codeelemente in der Stufe 27, die Zeilen 46, 45, 44 die gespeicherten Codeelemente für die Stufen 28, 29 bzw. 30. Die Zeile 49 gibt den Taktimpuls , mit dem die Erscheinungen auf den Zeilen 44 ... 48 isochron sind: eine Signaländerung auf diesen Zeilen tritt immer koinzident mit einer ansteigenden Taktimpulsflanke auf. Die Zeile 48 gibt das Ausgangssignal des Gatters 31. Auf der Zeile 50 wird angenommen, daß der erste Taktimpuls durchgelassen wird, was selbstverständlich durch die Vorgeschichte bestimmt wird. Die Zeile 48 ist dabei niedrig, weil die Zeilen und 47 beide ein hohes Signal angeben. Dadurch ist das Gatter 34 durchlässig, und nur ein Taktimpuls wird abgeblockt. Auf der Zeile 51 wird auf gleiche Weise angenommen, daß der erste Taktimpuls abgeblockt wird. Beim folgenden Taktimpuls haben die Elemente 27 und 28 verschiedene Informationen, so daß das Element 35 zwei Taktimpulse abblockt. Ab diesem Augenblick sind die Zeilen 50 und 51 identisch. Hieraus geht hervor, daß das weiterhin möglicherweise Durchlassen von Taktimpulse ausschließlich von der dabei empfangenen Information abhängt und ebenfalls nicht mehr von oben erwähnter Vorgeschichte.FIG. 6 is a timing diagram of the above description. Line 47 shows the code elements stored in FIG Stage 27, lines 46, 45, 44 the stored code elements for stages 28, 29 and 30. Line 49 gives the clock pulse , with which the phenomena on lines 44 ... 48 are isochronous: a signal change occurs on these lines always coincident with a rising clock pulse edge. Line 48 gives the output of gate 31. On the Line 50 assumes that the first clock pulse is passed, which of course is determined by the history will. Line 48 is low because lines 47 and 47 both indicate a high signal. This is the gate 34 permeable, and only one clock pulse is blocked. On line 51 it is assumed in the same way that the first Clock pulse is blocked. At the next clock pulse the elements 27 and 28 have different information, so that the Element 35 blocks two clock pulses. From this moment on, lines 50 and 51 are identical. It follows from this that the further possible passage of clock pulses depends exclusively on the information received and also no longer from the previous history mentioned above.
Fig. 11 zeigt ein Informationsschema beim Verwürfelungselement 42 nach Fig. 5. Die Spalten 30, 423, 424, 426 und 427 geben die Ausgangsinformationen der Elemente aus der Schaltung nach Fig. 5 mit den gleichen Bezugsziffern. Die erste Zeile enthält eine beliebige Anfangsstellung. Die Eingangsinforma-FIG. 11 shows an information scheme for the scrambling element 42 according to FIG. 5. The columns 30, 423, 424, 426 and 427 give the output information of the elements from the circuit according to FIG. 5 with the same reference numerals. The first line contains any starting position. The input information
PHN 8061 8G9884/104Ö -19-PHN 8061 8G9884 / 104Ö -19-
- Λβ -- Λβ -
-tion ist die der Zeile 64 in Fig. 6 (auch Zeile 44), wobei jeweils an der Stelle eines Punktes durch einen Taktimpuls auf der Zeile 50 nach Fig. 6 ein Einschnitt gemycht wird: so werden jeweils zwei oder drei Bits mit dem gleichen Dateninhalt auf der Zeile 64 zusammengenommen. Die Exklusiv-ODER-Gatter 421 und 422 bestimmen direkt die Ausgangsinformation, die mit der hier in der Spalte 423 dargestellten Ausgangsinformation übereinstimmt. In der zweiten Zeile nach Fig. 11 wird dies also: (1 + 1 + 0)Mod 2 = O. In der dritten Zeile: (0 + 0 + 1)Mod 2=1, während die gebildeten Informationen jeweils um eine Spaltenstelle weiterrücken. Diese Ausgangsinformationen sind auf der Zeile 65 in Fig. 6 abgebildet. Die Elemente 74 und 75 (Zustandsänderungsindikator) nach Fig. 1 bilden weiter bei jeder Signaländerung auf der Zeile 65 ein Godeelement 1 auf der Zeile 66, mit dem der Schreibverstärker 76 gesteuert wird, um die Magnetisierungsrichtung im Band 77 umzukehren. Wenn das zu übertragende Signal einen Signalpegel betrifft, können die Elemente 74 und 75 unterbleiben. So treten auf der Zeile 66 zwei aufeinanderfolgende Codeelemente 1 nicht auf, während die Wahrscheinlichkeit für eine lange Folge aufeinanderfolgender Codeelemente 0 stark herabgesetzt ist, siehe den letzten Teil der Zeile 64, der dennoch Übergänge in der Zeile 66 veranlaßt. Indem eine genübend lange Folge der rückgekoppelten Elemente 423...427 in das Verwürfelungselement aufgenommen wird, kann die Möglichkeit einer langen Folge übergangsloser Codeelemente nach Bedarf verkleinert werden. Das Element 79 ist analog dem Element 72, so daß aus dem gelesenen Signal (Zeile 66) wieder das Signal der Zeile 65 gebildet wird. Die spezifischen Eigenschaften der Elemente 76, 77 und 78 stellen keine Beschränkung der Erfindung dar und werden nicht näher beschrieben. Das Element 80 ist ein mit dem Element 73 gekoppelter Entwurfler. Dies bedeutet, daß das Verwürfelungselement abweichend aufgebaut ist (siehe den Artikel von Leeper), aber das weiter die Elemente nach Fig. 5 in gleicher Ausführung und Konfiguration aufgenommen sein können, wobei das Element 210 dem Zweiteiler 79 entspricht.-tion is that of line 64 in Fig. 6 (also line 44), where in each case at the location of a point by a clock pulse on the line 50 according to FIG. 6 a notch is created: so two or three bits with the same data content on line 64 combined. Exclusive OR gates 421 and 422 directly determine the output information that corresponds to the output information shown here in column 423. In the second line according to Fig. 11 this becomes: (1 + 1 + 0) Mod 2 = O. In the third line: (0 + 0 + 1) Mod 2 = 1, while the information generated moves forward by one column position. This initial information is on of line 65 in FIG. 6. The elements 74 and 75 (state change indicator) of FIG. 1 further form at each Signal change on line 65 a code element 1 on line 66, with which the write amplifier 76 is controlled to to reverse the direction of magnetization in band 77. If the signal to be transmitted affects a signal level, the Elements 74 and 75 are omitted. For example, two consecutive code elements 1 do not appear on line 66 while the probability of a long sequence of consecutive code elements 0 is greatly reduced, see the last part of line 64, which still causes transitions in line 66. By practicing a long series of feedback Elements 423 ... 427 are included in the scramble element, the possibility of a long sequence more seamless Code elements can be reduced in size as required. The element 79 is analogous to the element 72, so that from the read Signal (line 66) the signal of line 65 is formed again. The specific properties of elements 76, 77 and 78 do not represent a limitation of the invention and are not described in detail. The element 80 is one with the Element 73 coupled designer. This means that the The scrambling element is constructed differently (see the article by Leeper), but that the elements according to FIG. 5 in FIG of the same design and configuration, the element 210 corresponding to the two-part 79.
PHN 8061 609884/1040 ~ 20 PHN 8061 609884/1040 ~ 20
Hinsichtlich des Verwürfelungselementes gibt es gleichfalls wieder eine Kette von fünf Schiebeelementen9 von denen die Ausgänge des dritten und fünften für ein Modulo-2-Gatter rückgekoppelt sind, dessen Ausgang nach einen weiteren Modulo 2 gekoppelt ist, der auch, das Eingangssignal empfängt und das Ausgangssignal liefert« Zum anderen ist jedoch das Eingangssignal dem ersten Schiebeelement direkt zugeführt. Im allgemeinen müssen die Ausführungen des Verwürfelungs- und Entwürfelungselements einander angepaßt sein. Das Durchlassen und Blockieren von Taktimpulsen erfolgt auf gleiche Weise wie in Fig. 5. Die Elemente 31/82 entsprechen den Elementen 74/75. So wird die Information der Fig. 6, Zeile 63, wiederhergestellt.With regard to the scrambling element, there is also a chain of five shifting elements 9 of which the outputs of the third and fifth are fed back for a modulo-2 gate, the output of which is coupled to a further modulo 2, which also receives the input signal and the output signal supplies «On the other hand, however, the input signal is fed directly to the first slide element. In general, the designs of the scrambling and descrambling elements must be adapted to one another. The passing and blocking of clock pulses is carried out in the same way as in FIG. 5. Elements 31/82 correspond to elements 74/75. Thus the information of Figure 6, line 63, is restored.
ig. 7 zeigt einen Decoder zu Fig, 3, der eine Singangsklemme ein Schieberegister 92 mit Stufen 93...98, einen Singangszähler 99 mit Stufen 100...106, ein Verzögerungselement 107, einen Taktgeber 109, logische GDSR-Gatter 108, 11 und 113, logische UND-Gatter 110, 112, 114 und 115 sowie ein Schieberegister 116 mit Stufen 117...120 und eine Ausgangsklemme 121 enthält.ig. 7 shows a decoder for FIG. 3, which has a Singangsklemme a shift register 92 with stages 93 ... 98, a Singangscounter 99 with stages 100 ... 106, a delay element 107, a clock generator 109, logical GDSR gates 108, 11 and 113, logical AND gates 110, 112, 114 and 115 as well as a shift register 116 with stages 117 ... 120 and an output terminal 121 contains.
Die Codeelemente (siehe weiter Fig. 6, 1. Zeile, erreichen die Singangsklemme 91 in einer Reihenfolge, die in der früher angegebenen Tabelle einer Richtung von links nach rechts entspricht. Das Weiterschieben im Schieberegister 92 erfolgt unter der Steuerung des Taktgebers 109 von den gleichen Taktimpulsen, die auch über das ODER-Gatter 108 den Ringzähler weiterschalten. Von diesem Ringzähler gibt stets nur eine Stufe ein logisches "1"-Signal ab. In der Anfangsstellung ist es die Stufe 100. Unter der Steuerung des ersten Taktimpulses wird das erste Codeelement in die Stufe 93 aufgenommen, und die Stufe 101 schaltet in die "1»-Stellung. Unter der Steuerung der zweiten und dritten Taktimpulse wird die Eingangszählerstufe 103 in die "1"-Stellung gebracht, wobei die ersten drei Codeelemente die Stufen 95, 94 bzw. 93 bele-The code elements (see also Fig. 6, 1st line, reach the Singangsklemme 91 in an order that is specified earlier Table corresponds to a direction from left to right. The shifting in shift register 92 takes place under the control of the clock 109 from the same clock pulses that are also sent via the OR gate 108 to the ring counter move on. Only one stage of this ring counter always emits a logical "1" signal. In the initial position is it the stage 100. Under the control of the first clock pulse, the first code element is included in the stage 93, and the stage 101 switches to the "1" position Controlling the second and third clock pulses, the input counter stage 103 is brought into the "1" position, wherein the first three code elements cover levels 95, 94 or 93
PHN 8061 609884/1040 ~ 21 ~PHN 8061 609884/1040 ~ 21 ~
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gen. Wenn dann die Stufe 93 ein Codeelement 0 enthält, empfängt das UND-Gatter 110 zwei logische "1"-Signale und gibt damit an, daß es sich um eine der ersten drei Zelen der erwähnten Tabelle handelt: Element K=O. Folgende logische Funktionen werden dabei ausgeführt:If then stage 93 contains a code element 0, the AND gate 110 receives two logic "1" signals and indicates that it is one of the first three cells of the mentioned table is: element K = O. The following logical functions are carried out:
A (Stufe 117) := L (Stufe 94) B (Stufe 118) := S (Stufe 95)A (level 117): = L (level 94) B (level 118): = S (level 95)
Über das Gatter 111 wird das Gatter 112 zum Füllen der Stufe 117 mit der invertierten Information (Ausgang 0) der Stufe durchlässig gemacht, as Gatter 114 wird zum Füllen der Stufe 118 mit der invertierten Information der Stufe 95 über das Gatter 113 durchlässig gemacht. Außerdem setzt das Ausgangssignal des Gatters 110 über die Leitung 122 den Ringzähler 99 in die Nullstellung zurück, gegebenenfalls mit einer geringen Verzögerung, so daß der Prozess neu gestartet werden kann. Wenn das erwähnte Gatter 110 jedoch keine zwei logischen "1"-Signale empfängt, handelt es sich um eine der vier letzten Zeilen der betreffenden Tabelle, und das entsprechende Codewort enthält sechs Bits. Es geschieht einstweilen nichts, aber durch die nächsten drei Taktimpulse gibt schließlich die Stufe 106 eine logische ;1" ab, während die Codeelemente nacheinander die Stufen 98...93 belegen»The gate 112 is used via the gate 111 to fill the stage 117 with the inverted information (output 0) of the stage made transparent, gate 114 is used to fill stage 118 with the inverted information of stage 95 the gate 113 made permeable. In addition, the output signal of the gate 110 via the line 122 sets the ring counter 99 to the zero position, possibly with a slight delay, so that the process can be restarted can. However, if the aforementioned gate 110 does not receive two logical "1" signals, it is one of the four last lines of the table concerned, and the corresponding code word contains six bits. For the time being nothing happens but through the next three clock pulses the stage 106 finally outputs a logical; 1 ", while the code elements take steps 98 ... 93 one after the other »
In diesem Augenblick werden folgende logische Funktionen durchgeführt:At this moment the following logical functions are carried out:
A (Stufe 117) := L (Stufe 94)A (level 117): = L (level 94)
B (Stufe 118) := P (Stufe 98)B (level 118): = P (level 98)
C (Stufe 119) 5= 0C (level 119) 5 = 0
D (Stufe 120) := 0.D (level 120): = 0.
Darauf wird über das Gatter 111 das Gatter 112 auf gleicheThereupon the gate 112 is set to the same via the gate 111
N 8061 - 22N 8061-22
S Λ Ci f-1 Q / / ^ 1I / Ί U υ O O 4 / ! iJ "■'. "J S Λ Ci f-1 Q / / ^ 1 I / Ί U υ OO 4 /! iJ "■ '." J
Weise wie zuvor beschrieben durchlässig gemacht. Weiter wird das Gatter 115 zum Füllen der Stufe 118 mit der invertierten Information der Stufe 98 über das Gatter 113 durchlässig gemacht. Die Stufen 119 und 120 v/erden nicht speziell gesteuert und können gegebenenfalls fortgelassen werden. Es sei angenommen, daß die Stufen 117...120 mit einem Taktimpuls aus dem Taktgeber 109 gesteuert werden, welcher Taktimpuls Zweidrittel der Frequenz des dem Schieberegister 92 zugeführten Taktimpulses entspricht, ohne daß Taktimpulse auf analoge Weise, wie bei den Fig. 3 und 4 beschrieben, störend aufeinander einwirken. Dabei wird jeweils die Stufe 117 mit der Information 0 gefüllt, während die Stufen 117 und 118 nachher notwendigerweise von den Gattern 112 und 113 aus mit der Information 1 überschrieben werden können. Die Datenelemente sind am Ausgang 121 wiederhergestellt; dieser Aushang kann beispielsweise mit dem Ausgang 84 nach Fig. 1 direkt übereinstimmen. Das Ausgangssignal der Stufe 106 wird mit geringer Verzögerungszeit über das Element 107 und das Gatter 108 dem Ringzähler 99 zugeführt, wodurch er in die Nullstellung zurückgestellt wird.Way made permeable as previously described. Next, gate 115 is used to fill stage 118 with the inverted Information of the stage 98 through the gate 113 made transparent. Levels 119 and 120 are not specifically grounded controlled and can be omitted if necessary. It is assumed that the stages 117 ... 120 with a clock pulse from the clock 109 are controlled, which clock pulse is two-thirds of the frequency of the shift register 92 supplied clock pulse corresponds, without clock pulses in an analogous manner, as described in FIGS. 3 and 4, disturbing interact. In each case, level 117 is filled with the information 0, while levels 117 and 118 can then necessarily be overwritten with the information 1 from the gates 112 and 113. The data elements are restored at output 121; this notice can, for example, be directly connected to the output 84 according to FIG. 1 to match. The output signal of the stage 106 is with a short delay time via the element 107 and the gate 108 fed to the ring counter 99, whereby it is reset to the zero position.
Darauf wird eina Codierung beschrieben, bei der aufeinanderfolgende Übergänge der Zustandsgröße des Mediums in Abständen T, 4/3T, 5/3T, 6/3T ... voneinander auftreten können, wobei 1/3T die Länge eines Codeelements ist. Nachstehend ist ein besonders kurzes Code-Alphabet gegeben, wodurch bereits eine beträchtliche Verbesserung des Wirkungsgrades erreicht wird.A coding is then described in the case of the successive Transitions of the state variable of the medium can occur at intervals T, 4 / 3T, 5 / 3T, 6 / 3T ... from one another, where 1 / 3T is the length of a code element. A particularly short code alphabet is given below, which means that a considerable improvement in efficiency is achieved.
UT UXWVUT UXWV
6 0 9 3 8 4/ 1 υ -k ü6 0 9 3 8 4/1 υ -k o
Jede Gruppe von zwei bzw. vier Codeelementen endet mit zwei Codeelementen 11CO" (keine Übergänge)., so daß zwischen aufeinanderfolgenden Codeelementen 5I1!I stets zwei oder mehr Codeelemente "0n auftreten. Da auch das Codewort M00" auftritt, hat die Anzahl hintereinander geschlossen auftretender Codeelemente M0" keine Obergrenze. Auch dies ist wiederum nur eines der möglichen Alphabete im Rahmen der Erfindung. Der Coder kann hinsichtlich der Struktur analog dem Coder nach Fig. 3 sein, jedoch noch einfacher, weil höchstens zwei Datenelemente zusammen in ein Codewort übersetzt zu werden brauchen. Da jetzt stets zwei Codeelemente zwischen aufeinanderfolgenden Codeelementen 1 auftreten (oder mehr), kann abhängig von den Umständen die Übermittlungsgeschwindigkeit um höchstens den Faktor drei erhöht werden (auch hier beinhalten nur die Codeelemente 1 einen Zustandsübergang). Dadurch wird die Übertragungsgeschwindigkeit der Datenbits um höchstens den Faktor 1^ höher und die Kanalkapazität wird entsprechend besser ausgenutzt.Each group of two or four code elements ends with two code elements 11 CO "(no transitions), so that two or more code elements" 0 n always occur between successive code elements 5I 1 ! I. Since the code word M 00 "also occurs, the number of code elements M 0" occurring one behind the other has no upper limit. Again, this is only one of the possible alphabets within the scope of the invention. In terms of structure, the coder can be analogous to the coder according to FIG. 3, but it is even simpler because at most two data elements need to be translated together into one code word. Since two code elements now always occur between successive code elements 1 (or more), the transmission speed can be increased by a factor of three at most, depending on the circumstances (here, too, only code elements 1 contain a state transition). This increases the transmission speed of the data bits by at most a factor of 1 ^ and the channel capacity is accordingly better utilized.
Der Coder zum Bilden der Codewörter kann auf gleiche Weise wie in Fig. 3 aufgebaut werden, wobei sich selbstverständlich ein einfacherer aufbau ergibt. Die durchzuführenden logischen Funktionen \*erden beim Codieren:The coder for forming the code words can be constructed in the same way as in FIG a simpler structure results. The logical functions to be carried out \ * ground when coding:
a. erstes empfangenes Datenbit ist Null:a. first received data bit is zero:
V := 0
W := 0V: = 0
W: = 0
b. erstes empfangenes Datenbit ist nicht Null: warten, bis das zweite Datenbit verfügbar ist:b. first received data bit is not zero: wait until the second data bit is available:
V := 0
W := ΟΧ := Ϊ V: = 0
W: = ΟΧ: = Ϊ
V := TV: = T
PHl18061 609884/1040 PHl18061 609884/1040
Beim Decodieren läßt sich eine entsprechende, einfache logische Funktion anwenden.When decoding, a corresponding, simple logical Apply function.
Fig. S zeigt bei diesem Code einen Verwürfler, der großenteils analog dem nach Fig. 5 aufgebaut ist. Die Schaltung enthält einen Taktgeber 7 und eine Quelle für Codeelemente 211, die die oben erwähnten Bedingungen erfüllen, weiter ein Schieberegister 52 mit Stufen 53, 54, 55, 56, 57 und 58, zwei Sxklusiv-ODER-Gatter 61 und 62, ein NI HT-ODKR-Gatter 59, sechs logische UND-Gatter 122, 123, 124, 128, 129, 130, ein Verwürfelungselement 42 mit einem Ausgang 43 (entsprechend Fig. 5), drei Verzögerungselemente 125, 126, 127 und ein logisches ODER-Gatter 60. Die Taktfrequenz ist gleich der ¥iederholungsfrequenz der Codeelemente. Wenn ein Taktimpuls zum Verwürfelungselement 42 durchgelassen ist und die Schieberegisterelemente 53, 54, 55 alle die gleichen Informationen enthalten, gibt keines der Exklusiv-ODER-Gatter 61 und 62 eine logische "1" ab, so daß das logische NICHT-ODER-Gatter 59 durch das Abgeben einer logischen "1" das Gatter 122 durchlässig macht. Das Element 125 leitet den empfangenen Taktimpuls formgetreu und mit einer Verzögerungszeit von drei Taktimpulsperioden an das UND-Gatter 128 weiter, wodurch die zwei nächsten Taktimpulse abgeblockt werden, bevor darauf der dritte durchgelassen wird. Wenn die Information der Stufe abweichend ist (eine "Null" gegenüber zwei "Einsen" bzw. eine "Eins" gegenüber zwei "Nullen"), dabei gibt das logische Sxklusiv-ODER-Gatter 62 eine logische "1" ab, und das Gatter 124 ist für einen Taktimpuls durchlässig. Das Element 127 erzeugt wie Element 125 eine Verzögerung, jedoch von vier Taktimpulsperiden, so daß die nächsten drei Taktimpulse abgeblockt werden und erst der folgende vierte vom UND-Gatter durchgelassen wird. Wenn die Information der Stufe 53 abweichend ist, gibt das Exklusiv-ODER-Gatter 61 eine logische "1" ab, und das Gatter 123 ist durchlässig für einen Taktimpuls, den das Element 126 mit einer Verzögerung von fünfIn this code, FIG. 5 shows a scrambler which is largely constructed analogously to that of FIG. The circuit includes a clock 7 and a source of code elements 211 which meet the above-mentioned conditions, further a shift register 52 with stages 53, 54, 55, 56, 57 and 58, two exclusive-OR gates 61 and 62, one NI HT-ODKR gate 59, six logical AND gates 122, 123, 124, 128, 129, 130, a Scrambling element 42 with an output 43 (corresponding to FIG. 5), three delay elements 125, 126, 127 and a logical OR gate 60. The clock frequency is equal to the repetition frequency of the code elements. When a clock pulse is passed to the scrambling element 42 and the shift register elements 53, 54, 55 all the same information none of the exclusive OR gates 61 and 62 are logical "1", so that the logical NOR gate 59 through the output of a logical "1", the gate 122 permeable power. The element 125 routes the received clock pulse true to form and with a delay time of three clock pulse periods to AND gate 128, whereby the next two clock pulses are blocked before the third is let through. If the level information is different (one "zero" versus two "ones" or one "One" versus two "zeros"), the logical exclusive-OR gate 62 outputs a logical "1", and the gate 124 is permeable to a clock pulse. Element 127 creates a delay like element 125, but of four Clock pulse periods so that the next three clock pulses are blocked and only the following fourth is allowed through by the AND gate. If the information for level 53 is different is, the exclusive OR gate 61 outputs a logic "1", and the gate 123 is permeable to a clock pulse, the element 126 with a delay of five
609834/1040609834/1040
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Taktimpulsperioden weiterleitet, so daß die nächsten vier Taktimpulse abgeblockt werden und erst der folgende fünfte durchgelassen wird. Es ist nicht möglich, daß mehr als eines der Gatter 59, 61, 62 gleichzeitig ein logisches n1n~ Signal abgibt.Forward clock pulse periods so that the next four clock pulses are blocked and only the following fifth is allowed through. It is not possible for more than one of the gates 59, 61, 62 to emit a logic n 1 n ~ signal at the same time.
Fig. 9 zeigt für die obige Beschreibung ein Zeitdiagramm auf entsprechende Weise wie Fig. 6 für das erste beschriebene Codierungsbeispiel. Die Zeile 131 zeigt die Ausgangssignale des Coders, wobei eine M1" ein impulsförmiges Codeelement angibt. Die Zeile 132 gibt die Ausgangssignale des Zweiteilers (vgl. Element 72 in Fig. 1), bei denen also Übergänge zwischen aufeinanderfolgenden Nullen und Einsen auftreten. Die Zeilen 133, 134...138 geben den Informationsinhalt der Elemente 58, 57, 56, 55, 54 bzw. 53. Die Zeile gibt das Ausgangssignal des Gatters 59. Die Zeile 140 gibt das Ausgangssignal des Gatters 61. Die Zeile 141 gibt das Ausgangssignal des Gatters 62. Die Zeile 142 gibt die Taktimpulse des Taktgebers, mit denen die Signale auf den Zeilen 133...141 isochron sind: Elemente 1 auf der Zeile 131 folgen sich mit Intervallen von mindestens drei Taktimpulsperioden. Die Zeilen 143, 144 und 145 geben Beispiele möglicher Konfigurationen der Ausgangstaktimpulse. Auf der Zeile 143 sei angenommen, daß der erste Taktimpuls abhängig von der Vorgeschichte durchgelassen wird. Alle Stufen 53...55 enthalten dabei die Information 0, so daß zwei Taktimpulse unterdrückt v/erden« Beim dritten Taktimpuls gilt dasselbe, so daß dabei wiederum zwei unterdrückt v/erden. Auf der Zeile sei angenommen, daß erst der zweite Taktimpuls durchgelassen wird. Dabei gibt das Gatter 61 eine logische "1" ab, so daß vier Taktimpulse abgeblockt werden. Danach ist die Situation der der Zeile 143 identisch. Auf der Zeile 145 sei angenommen, daß erst der dritte Taktimpuls durchgelassen wird, Dabei gibt das Gatter 62 eine logische "1" ab, so daß drei Taktimpulse abgeblockt werden. Danach ist die SituationFor the above description, FIG. 9 shows a timing diagram in a manner corresponding to FIG. 6 for the first described coding example. Line 131 shows the output signals of the coder, an M 1 "indicating a pulse-shaped code element. Line 132 gives the output signals of the two-parter (cf. element 72 in FIG. 1), in which transitions between successive zeros and ones occur Lines 133, 134 ... 138 give the information content of the elements 58, 57, 56, 55, 54 and 53 respectively. The line gives the output signal of the gate 59. The line 140 gives the output signal of the gate 61. The line 141 gives that Output signal of gate 62. Line 142 gives the clock pulses of the clock generator with which the signals on lines 133 ... 141 are isochronous: Elements 1 on line 131 follow each other at intervals of at least three clock pulse periods. Lines 143, 144 and Examples of possible configurations of the output clock pulses are given in 145. It is assumed that the first clock pulse is allowed through on line 143. All stages 53 ... 55 contain the information 0, s o that two clock pulses are suppressed. The same applies to the third clock pulse, so that again two are suppressed. On the line it is assumed that only the second clock pulse is allowed to pass. The gate 61 outputs a logic "1" so that four clock pulses are blocked. After that, the situation is identical to that of line 143. On line 145 it is assumed that only the third clock pulse is allowed to pass. In this case, the gate 62 outputs a logic "1", so that three clock pulses are blocked. After that is the situation
PHN 8061 - 26 -PHN 8061 - 26 -
609884/ 1 040609884/1 040
der der Zeilen 143 und 144 identisch. So genügt also eine einzige Ausgangsleitung, die eine Taktimpulssteuerung gibt, die nach einer kurzen Anlauferseheinung von der Vorgeschichte weiterhin unabhängig ist. Die Zeile 146 gibt danach die Endsignale des Verwürfelungselements 42 nach Fig. 5, das mit dem gleichen Dateninhalt wie nach Fig. 11 gestartet ist. Die Zeile 14? gibt die Ausgangssignale des Zustandsänderungsindikators (beispielsweise die Elemente 74 und 75 in Fig. 1). Hinsichtlich der übrigen Schaltungsabschnitte ist in den Fig. 3 bis 6 ein Beispiel bezüglich des ersten Codes gegeben.identical to that of lines 143 and 144. So that's enough a single output line that has a clock pulse control there, after a brief introduction to the history is still independent. The line 146 then yields the end signals of the scrambling element 42 FIG. 5, which started with the same data content as in FIG. 11. Line 14? gives the output signals of the State change indicator (for example, elements 74 and 75 in Fig. 1). With regard to the remaining circuit sections An example relating to the first code is given in FIGS. 3 to 6.
Fig. 10 zeigt als Teil der Schaltung nach Fig. 2 eine Ausgabeanordnung, die bei beiden beschriebenen Codes verwendbar ist, jedoch insbesondere im Zusammenhang mit der Schaltung nach Fig. 3 beschrieben wird. An der Klemme 131 dieser Anordnung werden die Codeelemente, also von der Klemme 21, empfangen. An der Klemme 135 werden die dementsprechenden Taktimpulse empfangen und im Zähler 134 gezählt. Wenn er die Stellung 12 erreicht, werden die Weiterleitungsanordnungen 140 und 139 aktiviert, und die Informationen des Schieberegisters 132 und des Codegebers 100 v/erden im Schieberegister 137 gespeichert. Wenn die letzte Stufe des Schieberegisters 1321 eine logische 1 enthält, wird infolgedessen das Element 139 nicht invertierend gesteuert, so daß die letzten Stufen des Schieberegisters 137 die Informationen 101 enthalten. Wenn sie jedoch eine 0 enthält, wird das Element invertierend gesteuert, so daß die letzten Stufen des Schieberegisters 137 die Informationen 010 enthalten. Diese Steuerung ist deshalb notwendig, weil das zuletzt empfangene Bit sowohl eine "1", dabei ist das Bit "N" aus der früher gegebenen Tabelle, als auch eine "0" betreffen kann, dann ist es also das Bit "K". Es ist nicht möglich, daß also an der Ausgangsklemme 138 zwei Elemente 1 nacheinander erscheinen, während höchstens 13 aufeinanderfolgende ElementeFig. 10 shows, as part of the circuit of Fig. 2, an output arrangement, which can be used with both codes described, but especially in connection with the circuit according to Fig. 3 is described. At terminal 131 of this arrangement, the code elements, i.e. from terminal 21, receive. The corresponding Clock pulses received and counted in counter 134. When it reaches position 12, the routing arrangements become 140 and 139 activated, and the information of the shift register 132 and the code generator 100 v / earth in the shift register 137 saved. As a result, when the last stage of shift register 1321 contains a logic 1 the element 139 is controlled in a non-inverting manner, so that the last stages of the shift register 137 contain the information 101 contain. However, if it contains a 0, the element is controlled in an inverting manner, so that the last stages of the shift register 137 contain the information 010. This control is necessary because the last received Bit both a "1", the bit "N" from the table given earlier, as well as a "0", then so it is the "K" bit. It is not possible for two elements 1 to appear one after the other at output terminal 138, while at most 13 consecutive elements
PHN 8061 - 27 -PHN 8061 - 27 -
609884/1040609884/1040
erzeugt werden können. Die zusätzlichen Bits können "beim Beginn oder am Ende einer Folge von zwölf DatenMts zugeordnet werden. Der Taktimpulsumsetzer 136 empfängt die Impulse des Taktgebers (Klemme 135) und vervielfacht die Taktfrequenz mit 14/12. An sich sind derartige Elemente bekannt.can be generated. The extra bits can be "at the beginning." or at the end of a sequence of twelve DatenMts. The clock pulse converter 136 receives the pulses of the Clock (terminal 135) and multiplies the clock frequency by 14/12. Such elements are known per se.
PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS:
609884/1CUQ -28-609884 / 1CUQ -28-
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