DE2826320B2 - Verfahren und Anordnung zur Fehlererkennung und zur Fehlerkorrektur bei der Umwandlung von im 3B/2T-Code vorliegenden ternären Signalen in binäre Signale - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlererkennung und zur Fehlerkorrektur bei der Umwandlung von im 3B/2T-Code vorliegenden tcrnärcn Signalen in binäre Signale und einer Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Hinweis zur Fehlererkennung und zur Fehlerkorrektur bei derartigen Codes ist der US-PS 37 60277 entnehmbar.

Mit der weiteren Einführung von PCM-Übertragungssystemen ergibt sich die Notwendigkeit, die

Signale mehrerer Grundsysteme über eine Übertragungsstrecke zu übertragen. Die Kombination von binären oder pseudoternären Signalen mehrerer Grundsysteine führt schnell zu sehr hohen Bitraten, die wegen der mit der Frequenz stark ansteigenden

Dämpfung der Übertragungskabel nur geringe Feldlängen zwischen den einzelnen Streckengeneratoren bedingen. Es wurden deshalb Verfahren entwickelt, pseudoternäre und binäre Signale zu mehrstufigen, insbesondere ternären Signalen zu kombinieren, um so die notwendige Schrittfrequsnz h,.rebzusetzen. Eine dieser Kombinationsmöglichkeiten stellt der sogenannte 3B/2T-Code dar, bei dem jeweils drei zweiwertige zu zwei dreiwertigen Signalen kombiniert werden. In diesem Falle stehen für acht binäre Kombinationen neun temäre Kombinationen zur Verfügung. Es bleibt also eine ternäre Kombination übrig, die als ^verbotenes Codewort« bezeichnet wird und für die im praktischen Fall ein Codewort mit zwei gleichen Ziffern gewählt wird, so daß eine lange Folge dieser Ziffern

so nicht auftreten kann. Wird also beispielsweise das ternäre Codewort 00 als verbotenes Codewort gewählt, dann wird das Auftreten einer langen Folge von Nullziffern verhindert, was aus Synchronisationsgründen vorteilhaft sein kann.

Tritt empfangsseitig das verbotene Codewort auf, dann ist unter der Voraussetzung, daß nur eine der beiden Ziffern gestört ist, ursprünglich eines von vier möglichen Codeworten mit den Werten 0, I oder 1, 0 oderO, -1 oder -1,0 ausgesendet worden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, im Falle des empfangsseitigen Auftretens des verbotenen Codewortes eine Möglichkeit anzugeben, das ursprünglich ausgesendete Codewort wiederzugewinnen und damit die richtigen binären Ausgangssignale zu erzeugen.

Erfindungsgemäb wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei Auftreten des durch eine Störung einer der beiden Ziffern eines übertragenen ternären Codewortes erzeugten verbotenen ternären Codewortes 00 das dem

ursprünglich übertragenen ternären Codewort am wahrscheinlichsten entsprechende binäre Codewort dadurch erzeugt wird, daß sowohl die Summe als auch die Differenz der Amplitudenwerte der beiden, ternäre Ziffern darstellenden Impulse des empfangenen Codewortes gebildet werden, daß die Summe und die Differenz mit je einem vorgewählten Schwellenwert verglichen werden und daß, falls Summe und Differenz die jeweils eingestellten Schwellenwerte gleichzeitig unterschreiten, Un erstes binäres Codewort abgegeben wird, falls die Summe den jeweils eingestellten Schwellenwert über- und gleichzeitig die Differenz den jeweils eingestellten Schwellenwert unterschreitet, ein zweites binäres Codewort abgegeben wird, daß, falls Summe und Differenz gleichzeitig die jeweils eingestellten Schwellenwerte überschreiten, ein drittes binäres Codewort abgegeben wird und daß bei Unterschreiten des jeweils eingestellten Schwellenwertes durch die Summe und gleichzeitigem Oberschreiten des jeweils eingestellten Schwellenwertes durch die Differenz ein viertes binäres Code wort abgegeben wird.

Besonders vorteilhaft bei dem erfhidungsgcmäßen Verfahren isl die Verwendung einer einzigen .mittleren Entscheiderschwelle, so daß Ober die Feststellung hinaus, ob der betrachtete Amplitudenwert oberhalb oder unterhalb der Entscheiderschwelle liegt, keine weitere Entscheidung notwendig ist

Eine zweckmäßige Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich dadurch, daß die Summe und die Differenz der Amplitudenwerte mit dem Ampiitudenwert Nun als Schwellenwert verglichen werden und als erstes Codewort 0 und -1, als zweites Codewort +1 und 0, als drittes Codewort 0 und +1 und als viertes Codewort — 1 und 0 abgegeben wird.

Eine wegen ihres einfachen und abersichtlichen Aufbaus bevorzugte Anordnung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich dadi^ch, daß ein Eingangsanschluß vorgesehen ist, der mit der Quelle für die umzusetzenden ternären Signale verbunden ist, daß an den Eingangsanschluß ein ternärer Amplitudenentscheider angeschlossen ist, mit dessen Ausgängen eine logische Schaltung verbunden ist, die in bekannter Weise die den ternären Codeworten entsprechenden Signale in binäre Signale umsetzt und die bei Auftreten des verbotenen Codewortes eine Umschalteinrichtung betätigt, daß der Signalausgang der logischen Schaltung mit dem dnen Eingang der Umschalteinrichtung verbunden ist, der bis zum Auftreten des verbotenen Codewortes mit dem Ausgang der Umschalteinrichlung und über diesen mit dem Ausgang der Anordnung verbunden ist, daß eine eifste Summierstufe mit zwei nichtinvertierenden Eingängen und eine zweite Summierstufe rt.it einem ersten nichtinvertierenden unü einem zweiten invertierenden Eingang vorgesehen sind, daß der erste Eingang der ersten Summierstufe und der zweite invertierende Eingang der zweiten Summierstufe direkt und der zweite Eingang der ersten Summierstufe und der erste Eingang der zweiten Summierstufe miteinander und über eine Verzögerungseinrichtung mit dem Eingang für die ternären Signale verbunden sind, daß der Ausgang der ersten Summierstufe über eine erste Entscheiderstufe und der Ausgang der zweiten Summierstufe über eine zweite Entscheiderstufe jeweils getrennt mit den Eingängen einer Decodieranordnung verbunden sind, daß die erste und die zweite Fntscheiderstufe Amplitudenentscheiderstufen mit einer mittleren Entscheiderschwelle bei dem Wert 0 darstellen, daß die Deco, ',ieranordnung entsprechend den vier möglichen Eingangssignalpaaren bei Empfang eines der Eingangssignalpaare eines von vier möglichen binären Codeworten über seinen Ausgang an der? anderen Eingang der Umschalteinrichtung abgibt Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigt

F i g. 1 die Anordnung von Entscheiderschwellen zwischen den einzelnen Codeworten bei zeichenweiser Decodierung,

ίο Fig.2 die erfindungsgemäße Anordnung der Entscheiderschwellen bei blockweiser Decodierung und F i g. 3 einen erfindungsgemäßen 3B/2T-Umsetzer. In der F i g. 1 sind mit X die acht erlaubten und mit 0 das verbotene Codewort bezeichnet Zwischen diesen Codeworten sind durch Linien die Entscheiderschwellen dargestellt die bei der zeichenweisen Umsetzung Verwendung finden. Dadurch ergibt sich, bezogen auf das verbotene Codewort der Wortabsrtand der ternären Codewärter zu 2, weshalb bei der zeichenweisen Entscheidung nach dem Stande der Technik das verbotene Codewort zwar als Fehler <■ ;kannt aber nicht korrigiert werden kann.

In der Fig.2 ist eine optimale Anordnung der Entscheiderschwellen dargestellt mittels der eine wortweise Entscheidung durchgeführt werden kann. Die einzelnen Entscheiderbereiche sind mit Xi, X2... XS bezeichnet wobei, wie aus der nebenstehenden Tabelle ersichtlich, jedem Entscheiderraum neben dem zweiziffrigen ternären ein dreiziffriges binäres Code-M wort zugeordnet ist Neben den zwischea benachbarten Entscheiderräumen befindlichen Schwellen £12, £23, £34, £45, £56, £67, £78 und £81 existieren die weiteren Schwellen £71, £35 und £57, £13, die nunmehr durch durch das verbotene Codewort gehen. Das ehemalige Feld des verbotenen Codewortes ist also auf die Entscheiderfelder Xi, X3, X5 und X7 aufgeteilt Es ist dabei zu bemerken, daß die in der nebenstehenden Tabelle befindlichen binären Codeworte dem dreiziffrigen Gray-Code entsprechen und, da es sich in diesem Falle um einen zyklischen Code handelt entsprechend zyklisch vertauschbar sind. Statt der terrcu-en Werte 1,0 und +1 können außerdem auch die tertiären Werte 0,1 und 2 eingesetzt werden.

Zum besseren Verständnis der Entscheidung mittels einer Entscheiderschweilenanordnung nach der Fig.2 sei eine Entscheiderschweilenanordnung in einer einfachen linearen Zuordnung erläutert Handelt es sich beispielsweise um einziffrige ternäre Codeworte, die also nur aus den Ziffern -1₁0 oder +1 bestehen, dann so ist zur Entscheidung eine Entscheiderschwelle bei -0,5 zwischen — 1 und 0 und eine weitere Entscheiderschwelle bei +0,5 zwischen 0 und +1 angeordnet Wir J nun in diesem Falle 0 als »verbotenes Codewort« gewählt, dann irUtatt der beiden Entscheiderschwellen bei -0,5 und +0,5 eine einzige Entscheiderschwelle bei 0 verwendbar. Wird «iae ursprünglich ausgesandte 1 nur. durch einen Störimpuls zu beispielsweise 03 verfälscht, so daß der Wert in den Bereich des bisher verbotenen Codewortes fällt dann ist durch die Anordnung der Entscheiderschwellt bei 0 dennoch eine eindeutige Zuordnung des verfälschten Wertes zum Ursprungswert +1 möglich.

In entsprechender Weise kann im vorliegenden Fall eine Entscheidung beispielsweise eines zum Entscheiderraum Xi gehörenden Codewortes nunmehr nicht nur hinsichtlich der Eriischeiderschwellen E12 und £81, sondern auch hinsichtlich der Entscheiderschwellen £71 und £13 erfolgen und dadurch ein

Entscheiderrautn X 1 gehörendes und in den Bereich des verbotenen Codewortes verschobenes Codewort nunmehr doch richtig zugeordnet werden. Voraussetzung ist dabei der in der Praxis am häufigsten auftretende Fall, daß durch eine Störung der Ausgangswert nur in den durch die Entscheiderschwellen £71 und £13 abgegrenzten Bereich des verbotenen Codewortes und nicht darüber hinaus verschoben wird.

In der Fi g. 3 ist eine Anordnung zur Umsetzung von im 3B/2T-Code vorliegenden digitalen Signalen in binäre Signale unter Verwendung der Entscheiderschwelienanordnung nach der Fig.2 dargestellt. Mit I ist der Signaleingang des Umsetzers bezeichnet, an den ein üblicher ternärer Entscheider Γ angeschlossen ist, der die Entscheiderschwelle nach F i g. I enthält und eine angeschlossene logische Schaltung L steuert. Diese setzt die erlaubten ternären Codeworte in die entsprechenden binären Codeworte um und gibt sie an den einen Eingang des Umschalters US zur Durchschaltung zum Ausgang 2 ab. Beim Auftreten des verbotenen Codewortes gibt die logische Schaltung L über die Steuerleitung SL einen Umschaltimpuls an den Umschalter US ab, so daß dessen anderer Signaleingang mit dem Ausgang verbunden wird. Damit wird der untere Teil der Anordnung wirksam, der zwei Summierschaltungen 51 und 52, zwei mit den Ausgängen dieser Sümmicrschaltüngen getrennt verbundene Entscheideranordnungen El und £2, eine mit den Ausgängen der Entscheideranordnungen verbundene Decodieranordnung DA und ein Laufzeitglied τ enthält. Der erste Eingang der ersten Summierschaltung 51 und der zweite Eingang der zweiten Summierschaltung 52, bei dem es sich um einen invertierenden Eingang handelt, sind direkt mit dem Signaleingang 1 verbunden, während die anderen Eingänge der Summierschaltungen miteinander und gemeinsam über das Laufzeitglied τ mit dem Signaleingang 1 verbunden sind. Das Laufzeitglied r hat eine Verzögerung entsprechend einer Schrittlänge des Ternärwortes, so daß im oberen Entscheider 51 die beiden Ziffern des Ternärwortes addiert und im zweiten Entscheider 52 die beiden Ziffern subtrahiert werden.

Ιε: beispielsweise das ursprünglich ausgesendete Ternärwort 0 und — 1 durch einen Störimpuls zu 0 und -0,2 verfälscht worden, dann erscheint als Ausgangssignal am ersten Summierer 51 -0,2 und am zweiten Summierer 52 ebenfalls. Durch die Entscheider E1 und £2 wird daraufhin der Decodieranordnung DA signalisiert, daß beide Entscheiderwerte unterhalb 0 sind. Die Decodieranordnung DA ist so eingerichtet.

daß sie in diesem Falle den richtigen Entscheiderraum XS zuordnet und das Binärsignal 100 an den Umschalter US und damit an den Ausgang 2 abgibt. Ist in einem weiteren Falle das ursprüngliche Ternäirwort 10 durch eine Störung in +0,2;0 verfälscht worden, dann wird von der ersten Summierstufe 51 der Wert + 0,2 und von der zweiten Summierstufe 52 der Wert -0,2 an die nachgeschaltcten Entscheider abgegeben, so daß der erste Entscheider £1 ein positives und der

ίο zweite Entscheider £2 ein negatives Signal an die Decodieranordnung DA abgeben. Diese ist so eingerichtet, daß sie daraufhin den Entscheiderraum X3 zuordnet und das richtige Binärsignal 111 abgibt.
Ist in einem weiteren Falle das ursprüngliche

r, Ternärwort 01 in 0; (0,2 verfälscht worden, dann wird von beiden Summierstufen +0,2 und von beiden Entscheidern ein positives Signal an die Decodieranordnung abgegeben, die den Entscheiderraum X I zuordnet und das entsprechende Binärsignal 010 abgibt. Es ist ein vierter Fall möglich, bei dem das ursprünglich ausgesendete Ternärwort -10 zu -0,2; 0 verfälscht wurde. In diesem Falle wird von der ersten Summierstufe -0,2 und von der zweiten Summierstufe +0.2 an die nachgeschalteten Entscheider abgegeben. Vom Entscheider £1 wird in diesem Falle ein negatives und vom Entsch«ider £2 ein positives Signal an die Decodieranordnung abgegeben, die in diesem Falle den Entscheiderraum X 7 zuordnet und das Binärsignal 001 an dem Umschalter abgibt. Damit sind also in allen Störungsfäl-

jo len, bei denen der Wert +1 in den von 0 bis 0,5 reichenden positiven Bereich und der Wert - 1 in den von -0,5 bis 0 reichenden negativen Bereich des verbotenen Codewortes verschoben wurde, richtige Zuordnungen erfolgt. Die richtigen Zuordnungen waren

)5 möglich, da das verbotene Codewort nicht zur Signalübertragung verwendet wird und damit im ternären Bereich eine entsprechende Redundanz zur Verfügung steht. Die Wirkungsweise der zusätzlichen Entscheideranordnung nach der Fig.3 beruht darauf, daß in den zwei Transversalfiltern mit gemeinsamer 1-Bit-Verzögerungsleitung der durch das Codewort dargestellte Vektorraum um einerseits +45°, andererseits -45° gedreht und dann eine einfache b-näre Entscheidung durchgeführt wird. Da nur vier Möglichkeiten existieren, kann eine einfache Zuordnung zu den vier möglichen Codeworten durchgeführt werden.

Um die Redundanz der ternären Signale auszunutzen, ist eine derartige Umsetzeranordnung vor jeder Regeneration der ternären Signale erforderlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprache;

   1, Verfahren zur Fehlererkennung und zur Fehlerkorrektur bei der Umwandlung von im 3B/2T-Code vorliegenden ternären Signalen in binäre Signale, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftreten des durch eine Störung einer der beiden Ziffern eines übertragenen ternären Codewortes erzeugten verbotenen ternären Codewortes 00 das dem ursprünglich übertragenen ternären Codewort am wahrscheinlichsten entsprechende binäre Codewort dadurch erzeugt wird, daß sowohl die Summe als auch die Differenz der Amplitudenwerte der beiden, ternäre Ziffern darstellenden Impulse des empfangenen Codewortes gebildet werden, daß die Summe und die Differenz mit je einem vorgewählten Schwellenwert verglichen werden und daß, falls Summe und Differenz die jeweils eingestellten Schwellenwerte gleichzeitig unterschreiten, ein erstes binäres Codewort abgegeben wird, ifüHs die Summe .den jeweils eingestellten Schwellenwert über- und gleichzeitig die Differenz den jeweils eingestellten Schwellenwert unterschreitet, ein zweites binäres Codewort abgegeben wird, daß, falls Summe und Differenz gleichzeitig die jeweils eingestellten Schwellenwerte überschreiten, ein drittes binäres Codewort abgegeben wird und daß bei Unterschreiten des jeweils eingestellten Schwellenwertes durch die Summe und gleichzeitigem Oberschreiten des jeweils eingestellten Schwellenwertes du .Th die Differenz ein viertes binäres Codewort abgegeben wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die; Summe und die Differenz der Amplitudenwerte mit dem Amplitudenwert Null als Schwellenwert verglichen werden und als erstes Codewort 0 und -1, als zweites Codewort +1 und 0, als drittes Codewort 0 und +1 und als viertes Codewort -1 und 0 abgegeben wird.
3. 3. Anordnung zur Durchführung der Verfahren nach Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingangsanschluß (1) vorgesehen ist, der mit der Quelle für die umzusetzenden ternären Signale verbunden ist, daß an den Eingangsanschhiß ein ternärer Amplitudencntscheider (7} angeschlossen ist, mit dessen Ausgängen eine logische Schaltung (L) verbunden ist, die in bekannter Weise die den ternären Codeworten entsprechenden Signale in binäre Signale umsetzt und die bei Auftreten des verbotenen Codewortes eine Umschalteinrichtung (US) betätigt, daß der Signalausgang der logischen Schaltung (L) mit dem einen Eingang der Umschalteinrichtung (US) verbunden ist, der bis zum Auftreten des verbotenen Codewortes mit dem Ausgang der Umschalteinrichtüng (t/S; und über diesen mit dem Ausgang (2) der Anordnung verbunden ist, daß eine erste Summierstufe (51) mit zwei nichtinvertterenden Eingängen und eine zweite Summierstufe (52) mit einem ersten nichtinvertierenden und einem zweiten invertierenden Eingang vorgesehen sind, daß der erste Eingang der ersten Summierstufe (51) und der zweite invertierende Eingang der zweiten Summierstufe (52) direkt und der zweite Eingang der ersten Summierstufe und der erste Eingang der zweiten Summierstufe miteinander und über eine Verzögerungseinrichtung (τ) mit dem Eingang (1) für die

   ternären Signale verbunden sind, daß der Ausgang der ersten Summierstufe (51) über eine erste Entscheiderstuft {El) und der Ausgang der zweiten Summierstufe (S 2) über eine zweite Entscheiderstufe (E2) jeweils getrennt mit den Eingängen einer Decodieranordnung (DA) verbunden sind, daß die erste und die zweite Entscheiderstufe (Fl, E2) Amplitudenentscheiderstufen mit einer irittleren Entscheiderschwelle bei dem Wert 0 darstellen, daß die Decodieranordnung (DA) entsprechend den vier möglichen Eingangssignalpaaren bei Empfang eines der Eingangssignalpaare eines von vier möglichen binären Codeworten über seinen Ausgang an den anderen Eingang der Umschalteinrichtung (US) abgibt