FI108586B - Menetelmä pariteettisymbolien kehittämiseksi ja piirijärjestely menetelmän toteuttamiseksi - Google Patents

Description

i O 8 5 8 6

Menetelmä pariteettisymbolien kehittämiseksi ja piirijärjestely menetelmän toteuttamiseksi - Förfarande för att generera paritetssymboler samt anordning för att genomförande förfarandet 5

Keksintö koskee menetelmää pariteettisymbolien kehittämiseksi vähintään kaksi bittiä käsittäville datasanoille, sekä piiri-järjestelyä menetelmän toteuttamiseksi.

10

Kooderissa Reed-Solomon-koodia varten, niin sanotussa Reed-So-lomon-kooderissa, datasanoihin liitettävät pariteettisymbolit kehitetään takaisinkytketyssä siirtorekisterissä. Reed-Solomon-kooderit toimivat esim. audiosignaalien koodaamiseksi, jotka 15 tavanomaisen CD-standardin mukaisesti talletetaan CD-levylle.

Koska CD-levyillä kuitenkin voi esiintyä erilaisia fysikaalisia virheitä, joita levytuotannossa ei koskaan varmuudella voida välttää, talletettava audiosignaalit koodataan erityisellä 20 koodausmenetelmällä.

Digitaalisista audiosignaaleista, jotka on moduloitu pulssikoo-dausraenetelmällä, kehitetään sarjamuotoinen datavirta Reed-So-lomon-kooderin avulla, jossa käytetään Eight-to-Fourteen Modu-, 25 lation Code:a, jota lyhyemmin sanotaan EFM-koodiksi, koska tämä I · ··,’ koodi on suhteellisen epäherkkä CD-levyillä mahdollisesti « » · ·”· oleville fysikaalisille virheille. Toisin sanoen tämä tarkoit-: " taa, etteivät CD-levyjen vrheet voi vääristää audiosignaaleja niiden erikoisen koodauksen ansiosta. Näin ollen CD-soitin * · *.'3β tarjoaa CD-harrastajalle erinomaisen äänentoiston viallisesta : : · levystä huolimatta.

Digitaalisten audiosignaalien koodaus tapahtuu niin sanotun Cross Interleave Reed Solomon -koodauksen mukaisesti kahden * · a 35 peräkkäin kytketyn Reed-Solomon-kooderin avulla.

Koska audiosignaaleja CD-levylle talletettaessa ei vaadita i · · ! O 8 5 6 ό 2 mitään suurta tomintanopeutta, molemmat koodaukset voidaan suorittaa kahden kooderin sijasta myös peräkkäin vain yhdellä kooderilla. Kirjasta Lin, Costello: 'Error Control Coding -

Fundamentals and Applications', Prentice-Hall, New Jersey, 1983, 5 tunnetaan Reed-Solomon-kooderi, joka on esitetty kuviossa 1.

Tämä Reed-Solomon-kooderi sisältää takaisinkytketyn siirtore-kisterin, jossa on n-k porrasta, joiden välissä kulloinkin on summain. Viimeisen portaan lähtö on liitetty ensimmäiseen tuloon 10 summaimessa, jonka toiseen tuloon on liitetty koodattava tulosignaali. Tämän summaimen lähtö on kytkimen kautta liitetty n-k kertojan tuloon, jotka on järjestetty eri takaisinkytkentä-haaroihin niin, että jokaista porrasta varten voidaan suorittaa takaisinkytketyn signaalin painotus ennalta määrätyillä kertoi-15 millä.

Pariteettisymbolien kehittämiseksi datasanat kirjoitetaan peräkkäin takaisinkytkettyyn siirtorekisteriin. Sen jälkeen avataan kytkin, niin että takaisinkytkentä katkeaa. Nyt painotuksen 20 avulla muodostetun n-k pariteettisymbolia siirretään siirtore-kisteristä ja liitetään alkuperäisiin, määrältään k datasanaan, niin että muodostuu yhteensä n-k+k = n uutta datasanaa, jotka koostuvat alkuperäisistä k datasanasta ja n-k pariteettisymbo-lista. Siten ensimmäinen koodaus, niin sanottu Cl-koodaus on . 25 päättynyt.

• ;;* Toisessa Reed-Solomon-kooderissa, joka kehittää neljä pariteet-: " tisymbolia ja liittää ne keskelle datasanoja, suoritetaan toinen koodausvaihe, niin sanottu C2-koodaus.

V3 b ',· : Keksinnön tehtävänä on siten muodostaa menetelmä pariteettisym bolien kehittämiseksi digitaalisia datasanoja varten sekä ensimmäisen että toisen koodausmenetelmän mukaan niin, että kytkennän kustannukset pienenevät.

3.5 *;;; Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnöllä seuraavien tunnusmerkkien '···’ avulla: t » » 3 - 0 8 5 8 6 a) ensimmäiset m datasanaa siirretään takaisinkytkettyyn siir-torekisteriin; b) takaisinkytketty siirtorekisteri kehittää ensimmäisistä m datasanasta yhtä monta pariteettisymbolia kuin siinä on portai- 5 ta, jolloin jokaisessa pariteettisymbolissa on yhtä monta bittiä kuin datasanassa; c) takaisinkytketyn siirtorekisterin kehittämät pariteettisym-bolit siirretään muisti-siirtorekisteriin; d) takaisinkytkettyyn siirtorekisteriin kirjoitetaan toiset m I 10 datasanaa; i ! e) takaisinkytketty siirtorekisteri kehittää toisista m da- j tasanasta yhtä monta pariteettisymbolia kuin siinä on portaita, jolloin jokaisessa pariteettisymbolissa on yhtä monta bittiä kuin datasanassa; 15 f) muisti-siirtorekisterissä olevien pariteettisymbolien lukemiseksi käännetään datavuon suunta muisti-siirtorekisterissä päinvastaiseksi; g) takaisinkytketyssä siirtorekisterissä ja muisti-siirtorekisterissä olevat pariteettisymbolit luetaan ja johdetaan summaimen 20 tuloihin; h) summain kehittää yhteensä 2 x m datasanaa varten muisti-siir-torekisterin ja takaisinkytketyn siirtorekisterin tuottamista pariteettisymboleista yhtä monta uutta pariteettisymbolia kuin siirtorekisterissä on portaita, jollon jokaisessa pariteet- . 25 tisymbolissa on yhtä monta bittiä kuin datasanassa.

;;* Piirustuksessa: kuvio 1 esittää takaisinkytketyn siirtorekisterin kertojilla ja summaimilla; ja kuvio 2 esittää piirijärjes-telyä, jossa on takaisinkytketty siirtorekisteri ja muisti-siir-:.'3b torekisteri keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi.

* * ·

Seuraavassa keksintöä selitetään kuvion 2 avulla.

I ·

Koodattava tulos ignaali E - kulloinkin k datasanan jono -3J5 johdetaan takaisinkytketyn siirtorekisterin tuloon. Takaisin-kytketyn siirtorekisterin n-k portaan SI - Sn-k väliin on kulloinkin järjestetty summain Ai. Summaimiin Ai johtavissa 4 G B 5 β 6 takaisinkytkentähaaroissa sekä ensimmäiseen portaaseen SI johtavassa takaisinkytkentähaarassa on kulloinkin rinnakkain kaksi kertojaa Ml ja M2; ohjattavan vaihtokytkimen Ui avulla liitetään kulloisessakin takaisinkytkentähaarassa jompikumpi kertoja sum-5 maimeen, ja vastaavasti ensimmäisen portaan tuloon. Viimeisen portaan Sn lähtö on liitetty muisti-siirtorekisterin tuloon, summaimen A2 ensimmäiseen tuloon ja ohjattavn vaihtokytkimen U3 ja vastaavasti U4 ensimmäiseen tuloon.

10 Muisti-siirtorekisterissä on samaten kytketty peräkkäin n-k rekisteriä Rl - Rn-k siten, että jokaisen rekisterin R2 - Rn-k tulo, ensimmäistä rekisteriä Rl lukuunottamatta, voidaan ohjattavan vaihtokytkimen U5 avulla liittää joko edeltävät erkisterin lähtöön tai seuraavan rekisterin lähtöön, niin että datasana 15 voidaan siirtää muisti-siirtorekisterin läpi jompaan kumpaan suuntaan. Ensimmäisen rekisterin Rl tulo liitetään ohjattavan vaihtokytkimen U4 avulla joko toisen rekisterin R2 lähtöön tai takaisinkytketyn siirtorekisterin viimeisen portaan Sn lähtöön. Ensimmäisen rekisterin Rl lähtö on liitetty summaimen A2 toiseen 20 tuloon, jonka lähtö on liitetty ohjattavan vaihtokytkimen U3 toiseen tuloon.

Pariteettisymbolien kehittäminen Cl-koodausta varten tapahtuu takaisinkytketyssä siirtorekisterissä edellä kuvatulla tunne- • 25 tulla tavalla. Tätä varten muisti-siirtorekisteriä ei tarvita. "Y Takaisinkytketyn siirtorekisterin portaissa SI - Sn-k on aluksi pelkkiä nollia. Nyt takaisinkytkettyyn siirtorekisteriin siir-

• ” retään k datasanaa tahdilla CLK, jonka tahtigeneraattori T

'···’ kehittää. Tämän toimenpiteen aikana ohjattava vaihtokytkin U2 '.30 sulkee takaisinkytkentähaaran. k kellotahdin CLK jälkeen ohjät- : tava vaihtokytkin U2 avaa takaisinkytkentähaaran, jotta summai- men Ai ja kertojan M2 avulla lasketut n-k pariteettisymbolia voidaan siirtää takaisinkytketystä siirtorekisteristä ohjatta-van vaihtokytkimen U3 kautta. Cl-koodausta varten kehitetään 35 tätä varten yhtä monta pariteettisymbolia kuin siirtorekiste-·;; rissä on portaita. Jokainen pariteettisymboli muodostuu yhtä ;·’ monesta bitistä kuin datasana. Cl-koodausta varten on pariteet- t I · 5 1 O 8 b c 6 tisymbolien kehittäminen siten päättynyt.

Pariteettisymbolien kehittämiseksi C2-koodausta varten syötetään peräkkäin puolet tulossa E olevasta k datasanas-5 ta takaisinkytkettyyn siirtorekisteriin. Sen jälkeen siirretään takaisinkytketyssä siirtorekisterissä kehitetyt n-k pariteettisymbolia muisti-siirtorekisteriin. Kun kaikki n-k pariteettisymbolia on siirretty takaisinkytketyn siir-torekisterin rekistereistä SI - Sn-k muisti-siirtorekiste-10 rin rekistereihin Rl - Rn-k, ohjauspiiri MP, esim. mikroprosessori, tuottaa signaalin L, joka ohjaa ohjattavat vaihtokytkimet UI, U3, U4 ja U5 toiseen tilaan. Ohjauspiiri MP antaa myös signaalin EN ohjattavan kytkimen U2 ohjaamiseksi. Tämän johdosta takaisinkytkettyyn siirtorekis-| 15 teriin luetut datasanat kerrotaan nyt toisilla kertoimil la. Nyt syötetään tulossa E olevasta k datasanasta toinen puoli, ja erityisesti käännetyssä järjestyksessä. Tämän aikana pariteettisymbolit kiertävät muisti-siirtorekiste-rissä suljettua silmukkaa. Kun kaikki k datasanaa ovat 20 kulkeneet tulon e kautta, aloitetaan laskettujen pariteettisymbolien ulos lukeminen. Modulo-2-summaimessa A2 liitetään muisti-siirtorekisterin n-k pariteettisymbolia uusiksi n-k pariteettisymboliksi. Modulo-2-summain A2 ohjaa nämä uudet n-k pariteettisymbolia ohjattavan vaihtokytkimen : 25 U3 kautta piirustuksessa esittämättä olevaan muistiin, jo- hon myös alkuperäiset k datasanaa on talletettu. Muistiin I’·,, talletetaan siten yhtä monta pariteettisymbolia kuin siir- torekisterissä on portaita. Jokainen pariteettisymboli . muodostuu yhtä monesta bitistä kuin datasana.

30 ' Ohjauspiiri lukee muistista kummallakin siirtorekisterillä kehitetyt pariteettisymbolit ja alkuperäiset k datasana ··.'·: Reed-Solomon-koodia vastaavassa järjestyksessä, niin että ne lomitetaan ajallisesti. Tällä tavalla muistista luettu 35 data koodataan nyt Reed-Solomon-koodin mukaisesti.

Keksintö soveltuu datan tallettamiseen CD-standardin mu-.kaisesti talletusvälineelle, esim. CD-levylle tai magneto-. optiselle levylle.

Claims (3)

6

1. Menetelmä pariteettisymbolien kehittämiseksi vähintään kaksi bittiä käsittäville datasanoille, jossa 5 a) ensimmäinen osa k datasanasta siirretään takaisinkytkettyyn siirtorekisteriin (sl...sn-k), tunnettu seuraavista menetelmävaiheista, joissa: b) takaisinkytketty siirtorekisteri kehittää ensimmäisestä osasta mainittuja k datasanaa yhtä monta ensimmäistä 10 pariteettisymbolia kuin siinä on asteita, jolloin jokaisessa pariteettisymbolissa on yhtä monta bittiä kuin data-sanassa; c) takaisinkytketyn siirtorekisterin kehittämät ensimmäiset pariteettisymbolit siirretään muisti-siirtorekiste- 15 riin; d) takaisinkytkettyyn siirtorekisteriin kirjoitetaan toinen osa mainituista k datasanasta; e) takaisinkytketty siirtorekisteri kehittää toisesta osasta k datasanaa yhtä monta toista pariteettisymbolia 20 kuin siinä on asteita (n-k), jolloin jokaisessa pariteet- .·. tisymbolissa on yhtä monta bittiä kuin datasanassa; • · · f) muisti-siirtorekisterissä olevien ensimmäisten pari- teettisymbolien lukemiseksi käännetään datavuon suunta :t " muisti-siirtorekisterissä päinvastaiseksi; » · ’···’ 25 g) takaisinkytketyssä siirtorekisterissä ja muisti-siir- torekisterissä olevat pariteettisymbolit luetaan ja johde- j * 1 t : taan summaimen tuloihin; h) summain (A2) kehittää yhteensä k datasanaa varten ·;··: muisti-siirtorekisterin ja takaisinkytketyn siirtorekiste- . 30 rin tuottamista pariteettisymboleista yhtä monta uutta pa- ,.· riteettisymbolia kuin siirtorekisterissä on asteita, jol- • " loin jokaisessa pariteettisymbolissa on yhtä monta bittiä '···' kuin datasanassa. ;'·! 35

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu » · siitä, että takaisinkytketyssä siirtorekisterissä kehitetyt ensimmäiset pariteettisymbolit liitetään loogisesti 1 0 ö 5 c 6 7 muistisiirtorekisterin pariteettisymbolien kanssa modulo-2-summaimessa (A2).

1. H 5 8 6

3. Piirijärjestely patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisen 5 menetelmän toteuttamiseksi, jossa takaisinkytketyn siirto-rekisterin erillisten asteiden (SI,...,Sn-k) väliin on kulloinkin järjestetty modulo-2-summain (AI) , jolloin tu-losignaaali (E) syötetään viimeistä astetta (n-k) seuraa-van ensimmäisen modulo-2-summaimen (AI) toiseen tuloon, 10 jolloin takaisinkytkentähaara voidaan avata ja sulkea toisen ohjattavan vaihtokytkimen (U2) avulla, tunnettu siitä, että jokaiseen asteen tuloon johtavaan takaisinkytkentä-haaraan on järjestetty kaksi kertojaa (Ml, M2) , joista j ompikumpi kytketään takaisinkytkentähaaraan toisella oh-15 jättävällä vaihtokytkimellä (UI); että viimeisen asteen (Sn-k) lähtö on liitetty kolmannen ja neljännen ohjattavan vaihtokytkimen (U3, U4) tuloon sekä toisen modulo-2-sum- maimen (A2) ensimmäiseen tuloon; että muisti-siirtorekis-terin n-k rekisteriä (Rl,...,Rn-k) on kytketty peräkkäin 20 siten, että jokaisen rekisterin (R2,...,Rn-k) tulo, ensimmäistä rekisteriä (Rl) lukuunottamatta, voidaan ohjattavan vaihtokytkimen (U5) avulla liittää joko edeltävän rekiste-;;** rin lähtöön tai seuraavan rekisterin lähtöön, niin että • " datavuon suunta muisti-siirtorekisterissä voidaan vaihtaa • « * *···' 25 toiseksi; että ensimmäisen rekisterin (Rl) tulo voidaan liittää ohjattavan vaihtokytkimen (U4) avulla joko muisti-v : siirtorekisterin toisen rekisterin (R2) lähtöön tai takai sinkytketyn siirtorekisterin viimeisen asteen (Sn-k) läh-·;·· töön; että muisti-siirtorekisterin ensimmäisen rekisterin 30 (Rl) lähtö on liitetty modulo-2-summaimen (A2) toiseen tuloon, jonka lähtö on liitetty ohjattavan vaihtokytkimen • “ (U3) toiseen tuloon; että toisen ohjattavan vaihtokytkimen (UI) , kolmannen ohjattavan vaihtokytkimen (U3) , neljännen • * - ‘: ohjattavan vaihtokytkimen (U4) ja viidennen ohjattavan : 35 vaihtokytkimen (U5) ohjaustulot on liitetty ohjauspiirin (MP) ensimmäiseen lähtöön (L) ; ja että ohjauspiirin (MP) toinen lähtö (EN) on liitetty ensimmäisen ohjattavan vaihtokytkimen (U2) ohjaustuloon. 8 ! U 8 5 8 6