-
System zum Übertragen zusätzlicher Zeichen in einem
-
Fernsehsystem <Teletext-System).
-
Die Erfindung bezieht sich auf die Datenübertragung durch ein Teletext-System
und betrifft ein Ubertragungssystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten
Art. Bei einem Teletext-System werden die Daten digital codiert und auf "Reserve"-Zeilen
innerhalb der Vertikalaustastlücke in einem Fernsehsignal übertragen. Ein Empfänger
ist so ausgeführt, daß er die digital codierten Daten herauszieht und speichert
und sie wiedergibt, indem er an sich bekannte Techniken der DOT-Matrix-Zeichenerzeugung
anwendet. Bezug genommen wird auf die Spezifikation von Normen für die Informationsübertragung
mit Hilfe von digital codierten Signalen in der Vertikalaustastlücke bei 625-Zeilen-Fernsehsystemen",
veröffentlicht im Oktober 1974 von der British Broadcasting Corporation und anderen.
Beispiele für Ubertragungs- und Empfangsgeräte sind in unserer britischen Patentschrift
1 370 535 beschrieben.
-
Die Daten können als Blöcke ("Seiten" genannt) aus 24 Zeilen zu 40
Zeichen übertragen werden, wobei jedes Zeichen 7 Bits und zusätzlich einen Paritätsbit
erfordert. (Im folgenden werden die Zeilen eines Blocks (einer "Seite") als "Reihen"
bezeichnet). Für eine Reihe sind 40 x 8 = 320 Bits zuzüglich 40 Kontrollbits erforderlich,
die unter anderem die Reihenadresse angeben, d.h. die Reihennummer innerhalb der
aus 24 Reihen bestehenden Seite. Eine Datenreihe von 360 Bits wird in NRZ-Form (ohne
Rückkehr zu Null) auf einer einzelnen Zeile innerhalb der Vertikalaustastlücke übertragen.
Im Vereinigten Königreich ist es gebräuchlich, die Zeilen 17 (330) und 18 (331)
zu benutzen, um zwei Datenzeilen je Teilbild zu übertragen, so daß eine Seite mit
24 Reihen für ihre Übertragung zwölf Teilbilder erfordert.
-
Für die Reihenadressen von 0 bis 23 ist ein 6-Bit-Adreßcode erforderlich
(der die Reihen 0 bis 31 zu adressieren vermag).
-
Eine Schwierigkeit bei einem Teletext-System besteht darin, die Zuverlässigkeit
der empfangenen Daten zu garantieren.
-
Da die Daten durch Rundfunk gesendet werden, kann ein Dialog zwischen
Sender und Empfänger nicht hergestellt werden. Die Empfänger sind keineswegs in
Gebieten aufgestellt, in denen der Empfang gut ist, und die empfangenen Bits werden
mißdeutet, wobei die Fehlerraten von der Empfängeraufstellung abhängen und sich
je nach den Ausbreitungsverhältnissen ändern.
-
Aus diesem Grunde werden normalerweise Paritätsbits verwendet, damit
der Empfänger Fehler nachzuweisen vermag (vgl.
-
die obenerwähnte Spezifikation). Jedes Zeichen wird durch einen 7-Bit-Code
nach IS0-7 und einen zusätzlichen Paritätsbit dargestellt. Wenn am Empfänger die
Parität falsch ist, wird ein Fehler angezeigt, aber dieserFehler kann nicht korrigiert
werden (weil nicht bekannt ist, welcher Bit fehlerhaft ist). Die einzig mögliche
Reaktion ist, ein
Zeichen auszutasten, wenn ein Fehler festestellt
wird, oder das Zeichen durch ein Standardzeichen zu ersetzen (z.B. oder "?") oder
das vorausgehende richtige Zeichen für die entsprechende Stelle der Wiedergabe zu
benutzen. Derartige Maßnahmen sind für viele geschriebene Nachrichten einigermaßen
ausreichend, denn die starke Redundanz der Sprache erlaubt es dem Betrachter, auch
mangelhafte Texte mit nicht zu großer Mühe zu lesen. Einige Daten erfordern jedoch
einen höheren Genauigkeitsgrad, beispielsweise Preisnotierungen (etwa in einem Marktbericht),
bei dem eine fehlende erste Ziffer oder eine unrichtige Ziffer zu einem schwerwiegenden
Durcheinander führen könnte.
-
Die übertragenen Teletext-Daten umfassen auch verschieden Adressenzeichen,
einschließlich der erwähnten Reihenadreßcodes, und weil Fehler bei diesen Zeichen
den Empfängerbetrieb vollständig unmöglich machen wirden, ist es üblich, diese Zeichen
als stark gesicherte Hamming-Codes zu übertragen, bei denen sowohl die Fehlerkorrektur
als auch das Auffinden von Fehlern möglich ist. Die Hamming-Codes erfordern einen
Sicherungsbit je Datenbit, d.h. die Zahl der erforderlichen Bits wird verdoppelt,
und Hamming-Codes können auf keinen Fall zur Übertragung sämtlicher Daten verwendet
werden.
-
Die Erfindung gibt für dieses Problem eine Lösung an, die im Kennzeichen
des Anspruchs 1 definiert ist.
-
Die oder jede der genannten anderen Datenreihen soll als Kontroll-DAtenreihe
bezeichnet werden. Wenn eine Kontroll-Datenreihe nur gelegentlich erforderlich ist,
kann man eine ganze Reihe oder einen Teil einer Reihe benutzen, die unter den Reihen
einer Seite ausgewählt ist, z.B. die Reihe 23 im Rahmen einer 24-Reihen-Seite. Diese
Reihe oder ein Teil dieser Reihe ist dann in der Seite nicht enthalten und wird
nicht
wiedergegeben. Das läßt sich erreichen durch geeignetes Codieren von Kontrollbits,
die den Empfänger veranlassen, eine ausgetastete Reihe oder ein ausgetastetes Zeichen
in dem geeigneten Teil der Reihe "wiederzugeben".
-
Stattdessen kann auch eine Kontrollreihe oder können mehrere Kontrollreihen
den Reihen einer Seite zusätzlich hinzugefügt werden. Zum Beispiel können, im Zusammenhang
mit der erwähnten Spezifikation die Reihen 24 und 31 adressiert werden (weil der
Reihenadreßcode fünf Bits umfaßt), aber auf der Seite gesperrt werden, d.h. sie
werden von der Wiedergabe ausgeschlossen. Eine oder mehrere dieser Reihen können
Kontrolldaten enthalten.
-
Die Art dieser Kontrolldaten hängt von den Betriebserfordernissen
ab. Wenn es beispielsweise erforderlich ist, Fehlernachweis und -korrektur mit ausreichender
Zuverlässigkeit (aber in Kenntnis dessen, daß sich Mehrfachfehler bestenfalls feststellen
aber nicht korrigieren lassen) vorzunehmen, können die Kontrolldaten weitere Paritätsdaten
darstellen, die zwischen unterschiedlichen Bits codierter Zeichen unterscheiden.
Wenn ein Zeichen einen Paritätsfehler aufweist, wird es dann möglich sein, denjenigen
Bit zu korrigieren, der auch einen Paritätsfehler in den weiteren Paritätsdaten
aufzeigt.
-
Im anderen Extremfall kann es erforderlich sein, Fehler mit fast absoluter
Sicherheit aufzufinden, wobei auf die Möglichkeit zur Fehlerkorrektur verzichtet
wird. Dann können zyklische Redundanz-Kontrollcodes verwendet werden, und die Wiedergabe
einer Reihe oder einer ganzen Seite kann ausgeschlossen werden, bis die Reihe oder
die Seite fehlerfrei empfangen worden ist.
-
Die Erfindung umfaßt ausserdem ein Teletext-Empfangssystem zur Verwendung
in Verbindung mit dem übertragungssystem, wobei
das Empfangs system
eine Datenverarbeitungseinrichtung umfaßt, die auf die codierten Zeichen und die
Kontrolldaten anspricht, um Fehler in den empfangenen Daten nachzuweisen, sowie
eine auf den Nachweis von Fehlern ansprechende Einrichtung zum Einleiten vorbestimmter
Vorgänge. Aus dem vorstehend Gesagten ergibt sich, daß die vorbestimmten Vorgänge
die Verhinderung der Wiedergabe, von einem einzelnen Zeichen bis zu einer vollständigen
Seite, die Wiedergabe von Standardzeichen oder die Korrektur von Fehlern in Zeichen
sein können; daneben gibt es andere Plöglichkeiten.
-
Die Erläuterung der Erfindung erfolgt nachstehend anhand der Zeichnungen,
die folgendes darstellen: Fig. 1 die Ableitung von Kontrolldaten bei einer Ausführungsform
der Erfindung; Fig. 2 ein Blockschaltschema eines Übertragungssystems; Fig. 3 ein
Blockschaltschema eines Empfangssystems.
-
Fig. 1 zeigt, wie eine Teletext-Seite in den Reihen 0 bis 23 formatiert
ist, wobei jede Reihe aus 40 Zeichen zu 8 Bit besteht. Die Bits b1 bis b7 enthalten
den ISO-7-Zeichencode, und b8 ist ein entsprechender ungeradzahliger Paritätsbit
entsprechend der oben erwähnten Standard-Spezifikation. Zum Beispiel gehört der
mit P1 bezeichnete Paritätsbit zu den schraffiert dargestellten Zeichenbits b1 bis
b7 des Zeichens 1 in Reihe 0. Bei der Ausübung der Erfindung werden weitere Paritäts-Bits
erzeugt und in die weiteren 24 Reihen eingetragen. Ein gerader Parit&tsbit wird
erzeugt für drei entsprechende Bits gleich bezifferter Zeichen in drei Reihen. Bei
dem gezeichneten speziellen Beispiel gehört der n-te Paritätsbit der Kontrollcodereihe
24+r (wobei r Werte zwischen 0 und 7 hat) zu den n-ten Bits der Reihen 3r,
3r+l
und 3r+2. n läuft von 40 bis 359, wenn eine Datenreihe 360 Bits aufweist. In dem
gezeichneten Beispiel gehört der Paritäts-Bit P2 zu den schraffierten Bits b1 des
Zeichens 1 in jeder der Reihen 0, 1 und 2. Eine andere mögliche Anordnung wäre die
Zuordnung des n-ten Paritätsbits der Reihe 24+r zu den n-ten Bits der Reihe r, r+8
und r+16; natürlich gibt es noch zahlreiche andere Möglichkeiten.
-
Bei der gezeichneten Anordnung werden die Zeichen in Dreier-Blöcken
zusammengestellt, und jedem Block sind drei übliche Paritätsbits und acht Kontrollcode-Paritätsbits
zugeordnet.
-
Ein einzelner Bitfehler in einem Block läßt sich nicht nur nachweisen
sondern kann auch korrigiert werden, indem der Bit in dem Zeichen umgekehrt wird,
das die ungerade Paritäts-Kontrolle stört, und an der Bitstelle, an der die gerade
Paritäts-Kontrolle gestört wird. Wenn zwei Bits fehlerhaft sind, kann der Fehler
nachgewiesen (aber nicht korrigiert) werden, vorausgesetzt, die Fehler sind in dem
gleichen Zeichen oder in der gleichen Bitposition.
-
Fig. 2 zeigt ein Übertragungssystem, das zur Erzeugung der Kontrollcode-Paritätsbits
benutzt werden kann. Die zu übertragenden Daten werden in einem Speicher 10 assembliert,
in den Eingaben von Datenquellen 11 gelangen. Die DAten werden ausgelesen und einem
NRZ-Modulator 12 in Folgen von 360 Bits, d.h. als Datenreihen zugeführt. Die auszulesenden
Daten werden von einer Auslese-, Adressierungs- und Zeitsteuerschaltung 13 adressiert,
die mit den TV-Synchronisierungskreisen der Übertragungseinrichtung synchronisiert
ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der Modulator in jedem Teilbild die
geeigneten Teletext-Videosignale in jeder der Zeilen 17 (330) und 18 (331) mit der
vorgeschriebenen Bit-Geschwindigkeit, nämlich 6,9375 M Bit je Sekunde (444 x Zeilenfrequenz)
liefert. Das Teletext-Videosignal wird in einer Additionsschaltung 14 mit dem TV-Videosignal
kombiniert,
und das kombinierte Signal wird der Ubertragungseinrichtung
zur Ausstrahlung durch Radio zugeführt. Bis hierher handelt es sich um ein übliches
System gemäß der erwähnten Standard-Spezifikation z.B. ein System, wie es von der
Anmelderin in ihrem CEEFAX-System verwendet wird.
-
Zur Erzeugung der Paritätsbits wird in den meisten Fällen ein Datenverarbeitungsgerät
15 benutzt, es können aber auch festverdrahtete Paritäts-Schaltungen verwendet werden.
-
Ein Datenverarbeitungsgerät wurde allerdings auch schon in bekannten
Systemen verwendet, um das Assemblieren und Formatieren von Daten in dem Speicher
zu überwachen. Die üblichen Paritätsbits (einer je Zeichen) können bereits in den
in den Speicher eintretenden Daten enthalten sein oder können von der Datenverarbeitungseinrichtung
15 erzeugt werden. Zu diesem Zweck liest das Datenverarbeitungsgerät nacheinander
die 7-Bit-Zeichen aus und liest die Zeichen mit dem angehängten und der ungeraden
Paritätsvorschrift entsprechenden achten Paritätsbit wieder ein.
-
Die Kontrollcode-Paritätsbits werden von der Datenverarbeitungseinrichtung
15 erzeugt, die alle vorgenannten 3-Zeichen-Blöcke der Reihe nach ausliest, wie
es z.B. weiter unten im Zusammenhang mit dem Empfangs system beschrieben wird. Die
Datenverarbeitungseinrichtung untersucht jeden Block und bildet die entsprechenden
acht Paritätsbits, um Übereinstimmung mit der geraden Paritätsvorschrift herbeizuführen
und schreibt diese acht Bits in der richtigen Zeichenposition ein, die durch den
r-Wert (der die Kontrollcode-Reihenadresse bestimmt) und die'acht n-Werte, die zu
dem betreffenden Block gehören, definiert ist. Die Schaltungen 13 sind so ausgebildet,
daß sie Seiten zu je 32 Reihen übertragen (jede Seite erfordert 16 Teilbilder und
weist die Reihennummern O bis 31 auf). Der Empfänger gibt aber als Seite nur die
Reihen O bis 23 wieder, wie es in der obenerwähnten
Standard-Spezifikation
angegeben ist, und Kompatibilität besteht insofern, als ein üblicher Teletextempfänger
einfach die Reihen 24 bis 31 unbeachtet läßt und die Reihen 0 bis 23 in der üblichen
Weise verarbeitet und wiedergibt. Nur ein speziell ausgebildetes Empfangs system
ist in der Lage, die Kontrollcodedaten in den Reihen 24 bis 31 auszuwerten.
-
Ein Empfangssystem, das dazu in der Lage ist, zeigt die Fig. 3. Das
Empfangssystem enthält einen Seitenspeicher 30 mit Acht-Bit-Speicherebenen 31. Jede
Speicherebene hat eine Breite von 40 Zeichen (320 Bits) und eine Höhe von 32 Reihen.
Die oberen 24 Reihen 0 bis 23 bilden den eigentlichen, mit 32 bezeichneten Seitenspeicher
für die wiederzugebenden Zeichen, während die acht unteren Reihen 24 bis 31 einen
Zusatzspeicher 33 für die Kontrollcodedaten darstellen.
-
Der Empfänger umfaßt ferner eine übliche Datenerfassungs-und Auswahlschaltung
34 mit einem von Hand einstellbaren Steuergerät 35 für die Wahl der wiederzugebenden
Seite.
-
Die Schaltung 12 zieht die Teletextdaten von den Zeilen 17 (330) und
18 (331) heraus. Die Reihe 0 einer Seite enthält verschiedene Kopfcodeposten einschließlich
der Seitenadresse. Wenn die Schaltung eine Reihe 0 mit der Seitenadresse feststellt,
die mit der von dem Gerät 35 ausgewählten Adresse übereinstimmt, führt die Schaltung
34 diese Reihe und die folgenden 31 Reihen in die 32 Reihen des Speichers 30 ein,
wobei jede Reihe an die Speicherreihe adressiert wird, die dem ReihenadreRcode in
der Datenreihe entspricht. Die Reihen werden, da sie mit Adresse versehen sind,
nicht unbedingt der Reihe nach übertragen. Die Schaltung 34 überführt alle 32 Zeichenreihen
in genau derselben Weise in den Speicher, wie eine übliche Schaltung 24 Reihen in
einen 24-Reihen-Seitenspeicher einführt.
-
Der 24>Reihen-Seitenspeicher 32 ist an eine Wiedergabelogik 36
üblicher
Art angeschlossen, die den Speicherinhalt in die Zeichen darstellende Videowellenformen
nach der DOT-Matrix-Technik umwandelt. Ein Empfänger 37 kann die Teletext-Seite
oder das Fernsehbild wiedergeben, das von normalen Empfängerschaltungen 38 geliefert
wird; an dem Empfänger ist ein Schalter für die Wahl des wiederzugebenden Alternativbildes
vorgesehen. Die Wiedergabelogik ist synchronisiert mit Synchronisierungsschaltungen
29 des Empfängers, um das Zeichen-Fernsehbild zeitlich richtig in die Fernseh-Zeilen-
und Teilbildabtastung einzuordnen. Bis hierher zeigt das Empfängersystem den üblichen
Aufbau, abgesehen von dem hinzugefügten Zusatzspeicher 33 für die Kontrollcodereihen
24 bis 31.
-
Fehlernachweis und -korrektur wird von einer Datenverarbeitungseinrichtung
39 vorgenommen, die so programmiert ist, daß alle drei Zeichenblöcke der Reihe nach
aus dem Speicher ausgelesen werden. Mit jedem Block wird der entsprechende Satz
von acht Paritätsbits ausgelesen, die ein als Kontrollzeichen zu bezeichnendes Zeichen
bilden. Wenn die Zeichen in einer Reihe mit C = 0 bis 39 numeriert werden, kann
die Datenverarbeitungseinrichtung mit r=O beginnen und alle C-Werte nacheinander
verarbeiten, kann weitergehen zu r=1 und wieder alle C-Werte nacheinander verarbeiten
und in gleicher Weise fortfahren. Für jedes Paar von Werten r und C liest die Datenverarbeitungseinrichtung
die Zeichen C in den Reihen 3r, 3r+l, 3r+2 und 24+r aus. Die Datenverarbeitungseinrichtung
führt die ungerade Paritäts-Rontrolle für alle vier Zeichen aus und hält die Ergebnisse
fest als vier erste Ergebnisbits, die beispielsweise 0 bei richtiger Parität und
1 bei gestörter Parität sind. Die Datenverarbeitungseinrichtung führt ferner die
gerade Paritäts-Kontrolle für jede Gruppe von vier entsprechenden Bits aus den vier
Zeichen aus und hält die Ergebnisse als acht zweite Ergebnisbits
fest,
die wiederum 0 bei richtiger Parität und 1 bei gestörter Parität sind. Dann arbeitet
die Datenverarbeitungseinrichtung folgendermaßen weiter: Alle vier ersten Ergebnisbits
und alle acht zweiten Ergebnisbits sind 0: Keine Reaktion, weil angenommen werden
muß, daß alle Zeichen richtig sind. (Das System vermag nicht, einen Fehler in beispielsweise
vier Bits nachzuweisen, der alle Paritäten weiterhin richtig beläßt. Ein solches
Ereignis ist jedoch unwahrscheinlich).
-
Nur einer der vier ersten Ergebnisbits ist 1 und nur einer der acht
zweiten Ergebnisbits ist 1: Den Bit in dem Zeichen umkehren, das durch den ersten
Ergebnisbit "1" gekennzeichnet wird und in der Bitposition steht, die durch den
zweiten Ergebnisbit 1 bezeichnet wird. Die vier Zeichen wiederum in den Speicher
30 einschreiben. Dieses Vorgehen korrigiert jeden Einzelbitfehler (es kann aber
auch lediglich eine Teilkorrektur einer unwahrscheinlichen Situation bedeuten, bei
der beispielsweise drei Bits fehlerhaft sind).
-
Alle anderen Fälle: Einen nicht korrigierbaren Fehler anzeigen. Dann
kann betpielsweise so vorgegangen werden, daß die drei Zeichen C in den Reihen 3r,
3r+l und er+2 gelöscht werden oder daß diese Zeichen durch ein vorgegebenes Zeichen,
beispielsweise "~ oder "?" ersetzt wird, oder es können noch drastischer z.B. die
kompletten Reihen 3r, 3r+l und 3r+2 gelöscht werden.
-
Die beschriebenen Systeme könnten noch abgeändert werden, um eine
fast vollständige Fehleranzeige zu ermöglichen, beispielsweise in folgender Richtung.
Man macht Gebrauch von Kontrollcodes für zyklische Redundanz, wie sie auf Seite
196 ff im Handbuch der Datenübertragung, herausgegeben im Jahre 1975 von NCC Publications
für die Post des Vereinigten
Königreichs, beschrieben sind. Für
eine Gruppe von 40 8-Bit-Zeichen können mit einem 16-Bit-Kontrollcode bis auf etwa
einen von 216 Fehlern sämtliche Fehler nachgewiesen werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung
15 nach Fig. 2 kann so programmiert werden, daß 24 Kontrollcodes für alle 24 Reihen
erzeugt werden und daß diese Codes neu formatiert werden, um sie dem Standard-Teletext-Zeichenformat
anzupassen. Insbesondere könnten die zwölf 16-Bit-Kontrollcodes für die Reihen 0
bis 11 hintereinandergelegt und in Gruppen von 7 Bits aufgespalten werden, auf die
jeweils ein Paritätsbit folgt. Damit soll nur das Teletextformat hergestellt werden,
weil diese Paritätsbits nicht benutzt werden (ebensowenig wie die normalen Paritätsbits
in den Reihen O bis 24).
-
Die entstehenden 28 "Zeichencodest' werden auf die Reihe 24 übertragen,
und weitere in entsprechender Weise erzeugte 28 Codes für die Reihen 12 bis 23 werden
auf die Reihe 25 gegeben.
-
Die Datenverarbeitungseinrichtung 39 in dem Empfängersystem assembliert
neuerdings die 16-Bit-Kontrollcodes und führt die bekannte Redundanzkontrolle in
Verbindung mit jeder Reihe und dem zugehörigen 16-Bit-Kontrollcode durch. Wenn irgendeine
Kontrolle einen Fehler erkennen läßt, wird die gesamte Seite zurückgewiesen. Das
Empfängersystem muß warten, bis eine fehlerfreie Seite eintrifft, bevor es die Seite
verwenden kann. Diese Anordnung läßt sich einsetzen, wenn ein sehr hoher Sicherheitsgrad
für die empfangenen Daten verlangt wird. Bei dieser Alternativlösung hat der Zusatzspeicher
33 nur zwei Reihen zu versorgen.
-
Wenn keine weitere Speicherkapazität bereitgestellt werden soll, läßt
sich eine weniger strenge Kontrolle in folgender Weise durchführen. Ein einzelner
16-Bit-Kontrollcode für zyklische Redundanz wird durch die Datenverarbeitungseinrichtung
15 von der ganzen Seite aus 40 x 24 Zeichen abgeleitet.
Ein derartiger
Kontrollcode liefert natürlich einen geringeren Grad an Zuverlässigkeit als die
oben besprochene Anordnung, sie reicht aber für einige Anwendungsfälle aus.
-
Die 16 Bits des Kontrollcodes werden auf drei Zeichen verteilt, die
als die drei letzten Zeichencodes der Reihe 23 gesendet werden können.
-
Die Datenverarbeitungseinrichtung 39 wird so programmiert, daß sie
diese drei Zeichen-Codes herauszieht, den 16-Bit-Kontrollcode wieder assembliert,
die zyklische Redundanzkontrolle vornimmt und die Seite entweder zurückweist oder
annimmt. Um zu verhindern, daß diese drei Zeichen-Codes auch als die Zeichen wiedergegeben
werden, denen sie zufälligerweise entsprechen, können ihnen graphische Zeichen als
Kontrollzeichen vorgeschaltet werden (vgl. die obenerwähnte Standard-Spezifikation).