DE3430836A1

DE3430836A1 - Codefehlererkennungsschaltung fuer ein digitales nachrichtenuebertragungssystem

Info

Publication number: DE3430836A1
Application number: DE19843430836
Authority: DE
Inventors: Andreas 7014 Kornwestheim Bernhardt
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1984-08-22
Filing date: 1984-08-22
Publication date: 1986-03-06
Also published as: AU4573585A; AU574489B2

Description

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CodefehLererkennungsschaLtung für ein digitales i^rf_fik.

Nachrichtenübertragungssystem

Die Erfindung betrifft eine digitale CodefehLererkennungsschaLtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Schaltung ist bekannt aus
" Frequenz ", 34 (1980) 2, Seiten 45 bis 52. Diese ,

Schaltung bedeutet einen beträchtlichen Aufwand an ~ Digitalschaltkreisen und hat eine Leistungsaufnahme, \ die zu hoch ist für eine Verwendung in ferngespeisten
Zwisch en regeneratoren.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist im gleichen Artikel *? eine anaLoge Feh lererkennungsscha Itung angegeben, die j. jedoch die allgemein bekannten Nachteile der Analogtechnik aufweist und daher nicht wünschenswert ist.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die bekannte
digitaLe CodefehLererkennungsschaLtung in ihrem
SchaLtungsaufwand zu vereinfachen und ihre Leistungsaufnahme herabzusetzen.

Die Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen

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17.07.84

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Mitteln gelöst. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird nun anhand der * Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig.1 ein Beispiel der Bitfolge eines binären Empfangs::; 05 signals mit dem dazugehörigen Verlauf der

J laufenden digitalen Summe und ihres Absolutbetrags

f zur Erläuterung der Erfindung und

Fig.2 ein logisches Schaltbild der erfindungsgemaßen Codefehle r erkennungsschal tung.

10' Wie ein Vergleich der Fig.2 mit der angegebenen bekannten Schaltung zeigt, ist die Anzahl der logischen Verknüpfungsschaltungen etwa auf die Hälfte reduziert/ und keine der logischen Verknüpfungsschaltungen bei der Erfindung hat mehr als zwei Eingangssignale.

In Fig. 1 zeigt die gestrichelte Linie den Verlauf der

laufenden digitalen Summe wie das dazu angegebene Beispiel

einer Bitfolge. Diese laufende digitale Summe, im folgenden

mit LDS abgekürzt, wird sowohl bei der bekannten Schaltung als auch bei der erfindungsgemäßen Schaltung fortlaufend mit einem durch diese Bitfolge angesteuerten Vorwärts-Rückwärts-Zähler ermittelt und gespeichert, wobei der Zählerstand bei einem 1-Bit um eins erhöht und bei einem O-Bit um eins erniedrigt wird. Dabei bleibt der Zähler stets innerhalb des für den 5B6B-Code zulässigen Bereichs von +3 bis -3.

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Die Erfindung beruht nun auf der Tatsache, daß der Wertebereich/, in dem sich die LDS zulässigerweise bewegt, völlig symmetrisch zum Wert null liegt. Von dieser Tatsache wird dadurch Gebrauch gemacht, daß in einem Teil des Vorwärts-Rückwärts-Zählers der Absolutbetrag der laufenden digitalen Summe gezählt und gespeichert und dieser Absolutbetrag unabhängig davon, ob das Vorzeichen der LDS positiv oder negativ ist, als Kriterium der Fehlererkennung zugrundegelegt wird. P.s ist für ch'e Fehlei erkennung nämlich gleichgültig, ob die obere Grenze des Zulässigkeitsbereichs überschritten oder die untere Grenze unterschritten wird.

Der Verlauf des Absolutbetrages der LDS ist im Beispiel nach Fig. 1 mit der durchgezogenen Linie gezeichnet. ^Dle erfindungsgemäße Schaltung hat nun die Besonderheit, daß ein Teil des Vorwärts-Rückwärts-Zählers so angesteuert wird , daß er fortlaufend den Absolutbetrag der LDS zählt. Wie aus dem Beispiel in Fig.

ersichtlich, geschieht dies dadurch, daß die Zählrichtung dann umgekehrt wird, wenn die normale Zählung der LDS einen negativen Zählwert ergeben würde,d.h. sobald die LDS negativ wird und bis sie wieder positiv wird. Bei einem O-Bit wird also im Zustand der umgekehrten Zählrichtung vorwärts und bei einem 1-Bit rückwärts gezählt. Solange die LDS positiv ist und sobald sie wieder positiv geworden ist, unterscheidet sie sich nicht von ihrem Absolutbetrag, und die Zählung verläuft dann ganz normal wie beim Stand der Technik. Da , wie bereits erwähnt, aufgrund des Vorzeichens der laufenden digitalen Summe über die Umkehr der Zählrichtung entschieden wird, wird auch dieses Vorzeichen 3Q in jedem Zählerrustand gespeichert. Somit handelt es sich

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bei dem gesamten Zähler um einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler für die LDS und bei einem Teil desselben um einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler für deren Absolutbetrag.

Ein logisches Schaltbild einer Codefehlererkennungsschaltung/ deren Vorwärts-Rückwärts-Zähler die vorstehend beschriebenen Eigenschaften hat, wird nun anhand der Fig. 2 erläutert.Die Schaltung enthält drei D-Flip-Flops FFfl,FF1 und FF2 als Zählstufen des Vorwärts-Rückwärts-Zählers für die laufende digitale Summe, wobei FFO und FF1 die Zählstufen sind, die den Absolutbetrag der laufenden digitalen Summe z.ählen und wobei FF2 eine Zählstufe ist, die das Vorzeichen der laufenden digitalen Summe in jedem Zählzustand speichert. Die Dualzahl des Absolutbetrags der LDS wird unmittelbar dargestellt durch die mit Xo und X-j bezeichneten Q- Ausgangssignale der beiden Flip-Flops FFO und FF1, wobei X« den binären Koeffizienten der niedrigstwertigen Stelle ( 2^)und X-| den binären Koeffizienten der um eins höherwertigen Stelle (2^) darste 111.Die Steuerschaltung des D-Flip-Flops FFO bilden eine Oder-Schaltung ) eine NOR-Schaltung 2 und eine Exklusiv-Oder-SchaItung 3. Die Steuerschaltung für das D-Flip-Flop FF1 bildet ebenfalls diese Exklusiv-Oder-Schal tung 3 zusammen mit drei NOR-S cha Itungen 4,5 und 6. Diese sind wie folgt miteinander verbunden: am einen Eingang der Oder-Schaltung 1 liegt das mit Xg bezeichnete ST- Ausgangssignal des Flip-Flops FFO und am anderen Eingang das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 2. Der eine Eingang der NOR-Schaltung 2 empfängt das mit X«j bezeichnete TT-Ausgangssignal des Flip-Flops FF1, wogegen der andere Eingang das mit X2 bezeichnete Ausgangssignal der Exklusiv-

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Oder-Schaltung 3 empfängt. Dieses Ausgangssignal X£ erscheint an einem invertierenden Ausgang dieser Exklusiv-Oder-Schaltung 3. Mit diesem invertierenden Ausgang verbunden ist ein Eingang^der NOR-SchaItung und ein Eingang der NOR-SchaItung 5. Der andere Eingang der NOR-Scha It ung 4 empfängt das Q- Ausgangssignal xTj" des Flip-Flops FF1, wogegen der zweite Eingang der NOR-Sc ha Itung 5 das 3"- Ausgangssignal Xg des Flip-Flops FFO empfängt. Die NOR-SchaItung_o verknüpft ^die beiden

, ρ Signale Xg und X-j von den Q-Ausgängen der beiden Flip-Flops FFO und FF1 . Die Ausgänge der NOR-SchaItungen 4 bis 6 sind über eine Verdrahtete-, Oder- Schaltung mit dem D-Eingang des Flip-Flops FFI verbunden, und am D- Eingang des anderen Flip-Flops FFO liegt das Ausgangs-

Mc signal der Oder-Schaltung 1. Das binäre Empfangssignal, dessen Bits den Vorwärts-Rückwärts-Zähler ansteuern erscheint an einem mit " Daten " bezeichneten Eingang der Codefeh lererkennungsschaItung und ist dort mit b bezeichnet. Dieser Eingang ist mit einem Eingang der Exklusiv-Oder-Scha 11ung 3 verbunden, deren anderer ., Eingang vom Q- Ausgang des D- Flip-Flops FF2 gesteuert ^ wird, das,wie erwähnt, die Vorzeicheninformation der LDS enthält. . ;-

w* Wie man a and von Beispielen leicht nachprüfen kann, erhöhen die Zählstufen für den Absolutbetrag, d.h. die beiden Flip-Flops FFO und FF1 ihren als Dualzahl dargestellten Zahlwert um eins, wenn am Dateneingang ein Bit mit dem Binärwert b=1 erscheint, _uncj sie erniedrigen ihre Zählwert um eins, wenn das am Dateneingang erscheinende Bit b=0 ist, vorausgesetzt

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jedoch, daß das Q-Ausgangssignat des Flip-Flops FF2 den logischen Wert null hat. Dieser Zustand ist der anhand von Fig. 1 bereits erläuterte Normalzustand/ bei dem die LDS positiv ist. Solange das Flip-Flop FF2 in diesem Zustand CQ=O) ist, hat sein Ausgangssignal X_? den invertierten Binärwert seines Oateneingangssignals b , also X2 = b

Im entgegengesetzten Zustand des Flip-Flops FF2 (Q=1) der unter noch zu erläuternden Bedingungen eingenommen

wird, ist, wie leicht einzusehen ist, X_ nicht invertiert -jg gegenüber dem Binärzustand b am Dateneingang, also

%2~'°f und infolgedessen werden die beiden Zählstufen FFO und FF1 für den Absolutbetrag ebenfalls entgegengesetzt angesteuert und zählen daher in umgekehrter Richtung.

Sie zählen also in diesem Zustand, wenn ein Bit mit dem Binärwert 1 am Dateneingang erscheint rückwärts (statt vorwärts) und wenn ein Bit mit dem Binärwert 0 am Dateneingang erscheint, vorwärts ( statt rückwärts). Die Zählweise in diesem Zustand ist ebenfalls anhand von Beispielen leicht nachprüfbar.

Im folgenden wird erläutert, unter welchen Bedingungen das D-FLip— Flop FF2 seinen jeweiligen Zustand ändert und damit wie beschrieben die Zählrichtung der beiden anderen Flip-Flops umkehrt. Der Eingang des D- Flip-Flops FF2 ist mit dem Ausgang einer Exklusiv-Oder-Schaltung 7 verbunden, an deren einem Eingang der Ausgang einer verdrahteten Oder-Schaltung liegt, welche die Q-Ausgangssignale Xq und X-j der beiden Flip-Flops FFO und FF1 und ein an einem nicht invertierenden Ausgang der Exklusiv-Oder-Schaltung 3 erscheinendes mit X2 bezeichnetes

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Signal, miteinander verknüpft und deren anderer Eingang mit dem Q-Ausgang des FLip-FLops FF2 verbunden ist.

Dieses Flip-Flop FF2 kann aus folgendem Grunde niemals kippen, solange der Absolutbetrag der LDS ungleich null ist. Dann liegt nämlich am einen Eingang der Exklusiv-Oder-Schal tung von irgendeinem oder von beiden Q-Ausgängen der Flip-Flops FFO und FF1 ein Binärwert ^gleichgültig, welchen Binärwert das Ausgangssignal X_ der Exklusiv-Oder-Schaltung 3 gerade hat. Wenn nun das D-Flip-Flop FF2 im Zustand Q = O ist, so ist Gf= 1, so daß die Exk lusi v-Oder-Schaltung 7 den Binärwert 0 dem D-Eingang des FLip-FLops FF2 zuführt, wodurch dieses in seinem Zustand bleibt. Wenn umgekehrt, unter den gleichen übrigen Voraussetzungen, das D-Flip-Flop FF2 im Zustand Q=1 ist, so erscheint wegen Q=O ein Binärwert 1 am D-Eingang, der das Flip-Flop FF2 in diesem Zustand verharren läßt.

Fehlt am Eingang des verdrahteten Oder ein Binärwert 1 von den beiden Flip-Flops FFO und FF1, d. h. ist der Absolutbetrag von LDS gleich nuLl, so ist die Exk lusiv-Odei—Schaltung 7 empfindlich gegenüber dem Ausgangssignal X-,, und damit gegenüber dem Binärzustand des DatensignaLs b. Nur in diesem Zustand kann das Flip-Flop FF2 kippen, und . zwar wie folgt: Wenn der Zustand LDS=O im sogenannten "Normalzustand", d. h. bei Q=O erreicht worden ist, so ist bei einem Binärwert b=0 auch X_ gleich null, &> daß" am einen Eingang der ExkLusiv-0der-SchaLtung 7 der Binärwert null

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liegt/ während vom Q- Ausgang des Flip-Flops FF2 ein Binärwert eins an seinem anderen Eingang liegt/ an den D-Eingang der Binärwert eins gelangt und dieses Flip-Flop in den entgegengesetzten Zustand Q=I kippen läßt, sobald an seinem Takteingang ein Taktimpuls erscheint. Mit diesem Taktimpuls wird somit das Ausgangssignal X2 ^am invertierenden Ausgang der Exklusiv-Oder-Schaltung 3 invertiert und damit/ wie beschrieben die Zählrichtung umgekehrt/ so daß der Zähler aufgrund des

-jg gerade anliegenden Binärwerts b=0 in Vorwä rt s ri cht ung

zählt und damit den Absolutbetrag der LDS erhöht. Diese Umschaltung der Zählrichtung unter der Voraussetzung daß ausgehend von einer positiven LDS diese gleich null wird und als nächstes Bit ein O-Bit erscheint/ entspricht im

•j5 Beispiel nach Fig. 1 genau demjenigen Zustand/ bei dem der Absolutbetrag von LDS beginnt/ von der LDS abzuweichen.

Wenn umgekehrt LDS vom negativen Wert her den Wert null erreicht/ d.h. wenn das Flip-Flop FF2 im Zustand Q=1 war, und gleichzeitig ein Binärwert b=1 am Dateneingang anliegt/ so ist X2 gleich nul.l.Se erhalten beide Eingänge der Exklusiv-Oder-Schaltung 7 den Binärwert null/so daß auch der D- Eingang des Flip-Flops FF2 den Binärwert null erhält/ der es mit dem nächsten Taktimpuls in den Zustand Q=O kippen läßt/ bei dem aufgrund des Binärwerts b=1 am Eingang des Datensignals X₂ gleich null _w-j_rd und der Zähler wie beschrieben "normal" in Vorwärtsrichtung zählt. Dieser Kippvorgang/ der unter den genannten Voraussetzungen stattfindet/ daß ausgehend von einer negativen LDS diese gleich null wird und gleichzeitig ein Binärwert eins am

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Dateneingang anliegt/entspricht im Beispiel nach Fig.1 dem Zustand, bei dem der Absolutbetrag der LDS beginnt, sich wieder in gleichem Sinne wie die LDS zu ändern.

Wie bereits erwähnt/gibt die Codefeh lererkennungsschaltung einen Codefehlerimpuls genau dann ab, wenn der Absolutbetrag den maximal zulässigen Wert hat und gleichzeitig ein solcher Binärwert am Dateneingang anliegt, der den Absolutwert der LDS weiter erhöhen würde. Aus dem obigen ergibt sich, daß der durch die beiden Flip-Flops

-jQ FFO und FF1 dargestellte Aosolutbetraa der LDS genau dann

erhöht wird, wenn Xj gleich eins ist. Der Fehlerzustand liegt daher genau dann vor, wenn dies beim Absolutbetrag von drei, d.h. bei Xq⁼1 und X-J=V der Fall ist. Die Fehlererkennungsschaltung muß daher genau dann einen FehlerimpuIs abgeben, wenn die logische Verknüpfung XO-X-1 · %2 den Binärwert null hat. Um diesen Zustand zu dekodieren,ist eine NOR- Schaltung 8 vorhanden, deren einer Eingang mit einem nicht invertierenden Ausgang der NOR-Schaltung 2 (die für diesen Ausgang eine Oder-Schaltung ist) und deren anderer Eingang mit dem Q-Ausgang des Flip-Flops FFO, an dem X_n erscheint, verbunden ist. Wie man durch Anwendung einfacher logischer Umrechnungen leicht zeigen kann, erscheint bei dieser Verknüpfung am Ausgang der Oder-Schaltung genau dann ein den Codefehlerimpuls auslösender Binärwert 1, wenn das genannte Produkt Xq · X-j · X2 den logischen Wert eins aufweist. Somit ist die Auswerteschaltung lediglich eine einzige logische Verknüpfungsschaltung, wogegen beim Stand der Technik hierzu drei Verknüpfungsschaltungen notwendig sind.

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Claims

STANDARD ELEKTRIK LORENZ
AKTIENGESELLSCHAFT
STUTTGART

A.Bernha rdt-1

Patentansprüche

ΛΑ Digitale Codefeh Lererkennungsscha ltung für ein digitales Nachrichtenübertragungssystem, bei dem der 5B6B-Code verwendet wird, mit einem durch die Bits des codierten Empfangssignals angesteuerten Vorwärts-Rückwärts-Zähler zur Ermittlung der laufenden digitalen Summe, wobei eine Zählstufe ausschLießLich das Vorzeichen der laufenden digitaLen Summe speichert und mit einer Auswerteschal- ' tung, die bei Überschreitung des zulässigen Bereichs der { LDS einen CodefehLerimpuLs abgibt, dadurch g e kennzeichnet, daß die Steuerschaltung (1,2,3, 4,5,6) der anderen Zählstufen (FFO, FF1) diese in umgekehrter Richtung zählen läßt, sobald die laufende digitale Summe negativ wird und bis sie wieder positiv wird,

f derart, daß sie in jedem Zustand den Absolutbetrag der laufenden digitalen Summe zählen und daß die Auswerteschaltung (2,8) den Codefehler impuls dann abgibt, wenn der Absolutbetrag der laufenden digitalen Summe den zulässigen Wert überschreitet.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, _>v

■4-f daß die Steuerscha Ltung (1,2,3,4,5,6) der den Absolut- ''

betrag der laufenden digitalen Summe zählenden Zählstufen

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(FFO,FF1) diese nach Art eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers aussteuert, und daß die Bits des codierten Empfangssignals (b) am Eingang dieser Steuerschaltung eine steuerbare Invertierschaltung (3) durchlaufen, derart, daß durch Invertierung der Bits (b) die Zählrichtung umgekehrt wird.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Invertierschaltung (3) durch die das Vorzeichen der laufenden digitalen Summe speichernde Zählerstufe (FF2) gesteuert wird.

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