FI89436B - Synkronisationsregenerering i telekommunikationssystem - Google Patents

Description

1 89436

Synkronoinnin elvytys tiedonsiirtojärjestelmässä

Keksintö koskee synkronointia lähettimessä ja vastaanottaessa, joiden välillä siirretään tietoa. "Synkronointi" käsittää kaksi näkökohtaa, jotka molemmat sisällytetään termiin silloin kun sitä käytetään tästä. Ensimmäinen synkronoinnin näkökohta (joskus kutsuttuna "tahdistus") varmistaa, että aukot vastaanotetussa aikajaksossa ovat oikein yhdistettyjä vastaaviin asemiin lähetetyssä aikajaksossa. Toinen näkökohta (synkronointia asianmukaisesti kutsuttuna) pitää sisällään sen, että lähettimen ja vastaanottimen kellot ovat lukitut toinen toisiinsa niin, että bittien yhdenmukaisuus ylläpidetään .

Monenlainen tiedonsiirto edellyttää, että lähetin ja vastaanotin ovat synkronoituja. Esim. aikajakoisessa multipleksoi-dussa riippumattomien digitaalisten bittiketjujen siirtämisessä synkronointi on välttämätöntä sisääntulevan signaalin arvon oikeaksi tulkitsemiseksi lähetetyn symbolisarjän yhdeksi osaksi ja tulkitun merkin suuntaamiseksi oikeaan vastaanottimeen. Vastaavasti televisiosignaalin siirrossa vastaanotti-messa esitettyjen kuvaelementtien pitää olla samassa suhteellisessa asennossa kuin lähettimessä esiintyvät; ja juovakent-täpyyhkäisyyn perustuvaa televisiosignaalia varten (jossa siirrettävä kuva pyyhkäistään kenttä kerrallaan vierekkäisistä yhdensuuntaisista juovista) synkronointi on välttämätöntä tämän saavuttamiseksi.

Tavallisin menetelmä television synkronoinniksi on käyttää vaakasynkronointipulssia kuvattuine ominaisuuksineen jokaisen juovan vaakasammutusjakson (HBI) aikana ja sarjaa pystysynk-ronointipulsseja erilaisine kuvattuine ominaisuuksineen pys-tysammutusjakson (VBI) aikana eri kenttien välillä. Vastaan-ottimessa nämä pulssit erotetaan kuvainformaatiosta ja toi- 2 89436 sistaan ja käytetään vaaka- ja pystypoikkeutusoskillaattorei-den säätöön, joilla ohjataan kuvaputken elektronisuihkua.

Joskus on kuitenkin toivottavaa poistaa ainakin vaakasynkro-nointipulssit televisiosignaalista. Tämä voidaan tehdä signaalin havaitsemisen estämiseksi (kuten maksutelevisiossa) tai vaakasammutusjakson vapauttamiseksi muun tiedonsiirron käyttöön kuten televisio-ohjelman ääniosaa varten. Kummassakin tapauksessa on käytettävissä ainoastaan pystysammutusjakson aikana siirretty synkronointi-informaatio lähettimen ja vastaanottimen synkronoimiseksi. Tyypillinen järjestelmä käyttää yhtä synkronointipulssia VBItn aikana ja kehittää kaikki ohjaussignaalit poikkeutusoskillaattoreita varten tästä yhdestä synkronointipulssista laskureiden kautta, joita käyttää äärimmäisen tarkka kello.

Tapauksessa että digitaaliset äänikanavat on multipleksoitu kuvainformaation kanssa vaakasammutusjakson aikana, niin vastaanottimissa tulee olla ääntä varten kello ja tiedonelvytys-järjestelmä. Tätä kelloa ja tiedonelvytysjärjestelmää voidaan myös käyttää pystysammutusjakson synkronoinnin elvytykseen edellyttäen, että käytetään digitaalista synkronointisanaa, joka käyttää samaa kelloa. Yksinkertaisin ja siten toivottavin synkronointimenetelmä perustuu siksi synkronoinnin elvytykseen digitaalisesta sanasta pystysammutusjakson aikana.

Koska kaikki juovasynkronointipulssit puuttuvat sellaisesta järjestelmästä, synkronointi-informaatiota on saatavana vain kerran jokaista kenttää kohti. Siksi on äärimmäisen tärkeää, että tämä epäjatkuva synkronointi-informaatio vastaanotetaan luotettavasti vieläpä kohinan läsnäollessa; koska synkronoin-tihetki on se hetki, jolloin kaikki järjestelmän laskurit vastaanottimessa palautetaan nollaan. Nollauksen epäonnistuminen oikealla hetkellä ikuistaisi ja suurentaisi virheitä ja johtaisi satunnaisesti täydelliseen kuvan menetykseen.

3 89436 Tämän keksinnön tarkoituksena on synkronoida lähetin ja vastaanotin, joiden välillä siirretään tietoa. Tämä tavoite saavutetaan patenttivaatimuksessa 4 esitetyllä tavalla.

Keksinnön toisena tarkoituksena on koodata synkronointi-informaatio lähetettyyn signaaliin sillä tavalla, että mahdollistetaan sen luotettava elvytys vastaanottimessa kohinan läsnäollessa. Tämä tavoite saavutetaan patenttivaatimuksessa 14 esitetyllä tavalla.

Vielä yhtenä keksinnön tarkoituksena on ilmaista luotettavasti synkronointi-informaatio vastaanotetusta signaalista kohinan läsnäollessa. Tämä saavutetaan patenttivaatimuksissa 1 ja 7 esitetyllä tavalla.

Lähettimessä synkronointipulssi, jonka etu- tai jättöreunaa käytetään tyypillisesti erilaisten toimintojen lähtökohtana (kuten tietolähteiden multipleksointiin tai televisiokameran tallennuskohtion pyyhkäisyyn), koodataan ketjuna toistettuja koodisarjoja (sähköaaltoja), jotka voivat olla joko analogia-aaltomuotoja tai digitaalisia sanoja. Ketjut sisältävät kaksi koodisarjaa. Ensimmäinen koodisarja P synnytetään m kertaa (m on ykköstä suurempi reaaliluku). Tämän jälkeen toinen koodi-sarja Q, joka on samanpituinen kestoajaltaan kuin P, synnyte-.. . tään n kertaa (n on positiivinen reaaliluku), samassa vaihees-: sa P:n m-kertaisten tapahtumien kanssa. P:n ja Q:n pitää olla ··- erilaisia aaltomuotoja ja edullisesti niillä pitää olla voima-V·: kas negatiivinen korrelaatio toinen toisensa kanssa. Jos ne ovat binäärisiä digitaalisanoja, kumpikin on edullisesti toi-· : : sen komplementti. Synkronointihetki (lähtökohta) on hetki en- simmäisen koodisarjan P viimeisen (m:nnen) ja toisen koodisar-jan Q ensimmäisen välissä. Tämä hetki esimerkiksi saattaa olla :·.·. ainoa erityispiste NTSC-television 262,5-juovaisessa kentässä.

Vastaanottimessa synkronointipulssia edustava koodisarjojen : ketju puretaan synkronointi-informaation elvyttämiseksi.

Koska koodattu synkronointisignaali on osa laajempaa informaa-r. tiovirtaa, vastaanotettu signaali pitää ensin tutkia ensimmäi-sen koodisarjan P ilmaantumisen toteamiseksi. Tämä tehdään 4 89436 jakamalla vastaanotettu signaali osiin, jotka ovat saman pituisia kuin koodisarja P (tai Q), laskemalla osat yhteen ja vertaamalla summaa ensimmäiseen koodisarjaan P. Kun vertailu paljastaa, että summa muodostuu joukosta ensimmäisiä koodi-sarjoja P, koodattu synkronointisignaali on paikannettu.

Tämä prosessi, jossa vastaanotettu signaali jaetaan osiin, jotka ovat samanpituisia kuin koodisarja ja lasketaan osat yhteen, on tärkeä koodatun synkronointisignaalin erottamiseksi kohinasta, johon se on sekoittunut voidaan osoittaa, että kun toistuvan tulosignaalin peräkkäiset osat (kuten ensimmäinen koodisarja) ja kohina lisätään toisiinsa, signaalivoimak-kuuden (S) suhde kohinavoimakkuuteen (N) kasvaa. Ks. esim.

Petr Beckman, Probability in Communication Engineering,

New York, Harcourt, Brace & World, Inc, 1967, sivut 272-274. Kun S/N tulee riittävän suureksi niin, että ensimmäinen koodisarja voidaan todeta vastaanotetusta signaalista, on silloin mahdollista ilmaista koodattu synkronointisignaali huolimatta sen näennäisestä katoamisesta kohinaan.

Sen lisäksi, että ilmaisee ensimmäisen koodisarjan P olemassaolon, keksintö myös kykenee määrittelemään sen vaiheen. Silloin synnytetään paikallisesti ketju joko ensimmäisen koodisarjan P tai toisen koodisarjan Q (ei merkitystä kumman) kuvauksia sopivassa vaihesuhteessa ilmaistuun ensimmäiseen koodisarjaan. Tavallisesti on riittävää, jos paikallisesti synnytetty koodisarja on samanvaiheinen tulevan koodikuvion kanssa.

Näitä paikallisesti synnytettyjä koodisarjoja, jotka ovat virheettömiä, verrataan korrelaattorissa sisääntulevaan signaaliin. (Jos paikallisesti synnytetyt koodisarjät ovat ensimmäistä koodisarjaa P korrelaattorin ulostulo on korkea silloin kun ensimmäistä koodisarjaa toistetaan m kertaa tulevassa signaalissa; jos paikallisesti synnytetyt koodisarjät ovat toista koodisarjaa 0, korrelaattorin ulostulo on alhainen 5 89436 kyseiseen aikaan.) Kun korrelaattorin ulostulo muuttuu (korkeasta matalaan tai päinvastoin riippuen siitä, kumpaa sarjaa on paikallisesti synnytetty), muutos ilmaistaan synk-ronointisignaalina tai lähtökohtana.

Synkronointisignaalia voidaan sitten käyttää millä tahansa sopivalla tavalla vastaanottimen synkronoimiseksi lähettimen kanssa. Esim. sitä voidaan käyttää maapallon laajuisena nol-laussignaalina kaikkia laskureita varten, jotka ohjaavat vaaka- ja pystypoikkeutusoskillaattoreita ja demultipleksereitä.

Kuvio 1 on tietoa (sisältää synkronointi-informaation) kuvaava diagrammi, joka lähetetään pystysammutusjakson aikana (esim. juova 2) eräässä MAC-televisiossa sovellettavassa muotoasussa, kuvio 2 on synkronoinnin elvytyslaitteiston yksinkertaistettu lohkokaavio, kuvio 3 on synkronoinnin elvytyslaitteiston edullisimman toteutusmuodon yksityiskohtaisempi lohkokaavio, kuvio 4 on rekursiivisuodattimen yksinkertaistettu lohkokaavio, kuvio 5 on kuviossa 3 esitetyn digitaalisen suodattimen 308 lohkokaavio, ja kuvio 6 on kuviossa 3 esitetyn sarjantunnistuspiirin 312 tilakaavio.

Keksinnön edullinen toteutusmuoto on kuvattu multipleksoituja analogiakomponentteja (MAC) soveltavan televisiojärjestelmän yhteydessä. MAC-yhdistetty-väritelevisiosignaali, kuten NTSC-signaali, lähettää valotiheys- ja värikkyysinformaatiot erikseen. Toisin kuin NTSC-signaali, MAC:ssä kuitenkin televisio-signaalin valotiheys ja värikkyysosuudet ovat molemmat moduloituna samalle kantoaallolle. Niitä ei eroteta taajuuden vaan ajan perusteella. Jokainen vaakajuova, joka sisältää ku-vainformaatiota MAC-televisiosignaalissa, muodostuu kolmesta osasta: vaakasammutusjaksosta (HBI), värikkyyssignaalista ja valotiheyssignaalista. HBI:ssä ei lähetetä mitään kuvainfor- 6 89436 maatiota, mutta siellä voidaan siirtää synkronointisignaaleja tai ääni-informaatiota. Joko värikkyyssignaali tai valoti-heyssignaali tai molemmat voivat olla kokoonpuristettuja ajan suhteen ennen lähetystä ja laajennettuja vastaanoton jälkeen. MAC-televisio yleisesti ottaen on tunnettua tekniikkaa.

Eräässä MAC-televisiossa sovellettavassa muotoasussa synkronointi-informaatio lähetetään pystysammutusjakson juovan 2 aikana. Kuvio 1 kuvaa kaaviona lähetettyä tietoa juovalla 2 tässä muotoasussa. Juova on jaettu 455 symboliin, joista jokainen vaatii 139,7 ns (merkit esiintyvät taajuudella 7,157 MHz). 455 merkkiä siten täyttävät standarditelevisiojuovan, jonka kesto on 63,56 ^us. Ensimmäiset 78 merkkiä, 10,90 ^us, täyttävät vaakasammutusjakson ja, pystysammutusjakson aikana, jatkavat samantyyppisen informaation (kuten ääni) siirtämistä, jota ne siirsivät pystypoikkeutuksen aikana.

VBI:n juovalla 2 olevat loput symbolit ovat pääasiassa omistetut synkronoinnille.

Alkaen merkistä 79 lähetetään ensimmäisen koodisarjan P ketju. Ensimmäinen koodisarja P edullisessa toteutusmuodossa on seuraava binäärilukujen asetelma: 11110000. Tämä ensimmäinen koodisarja lähetetään 41 1/2 kertaa, kaikkiaan 332 symbolia. Sen jälkeen kun ensimmäinen koodisarja P on lähetetty 41 1/2 kertaa lähetetään toinen koodisarja Q kahdesti samanvaiheisena P:n kanssa. Koska lähetettiin ylimääräinen P:n puoli jakso "samanvaiheisuus"-vaatimus tarkoittaa, että Q:n lähetys alkaa toisen koodisarjan Q (ts. 1111) keskellä. (Jos sarjaa P olisi lähetetty kokonaislukumäärä, Q:n lähetys alkaisi Q —:n alusta, ts. 0000.) Toinen koodisarja Q, edullisessa toteutusmuodossa, on ensimmäisen koodisarjan P komplementti, ts.

00001111. Synkronointihetki on siten koodattu vaiheen kääntymisenä, joka tapahtuu ensimmäisen koodisarjan P viimeisen lähetyksen ja toisen koodisarjan Q ensimmäisen lähetyksen välissä. Toisen koodisarjan Q toisen lähettämisen jälkeen lähetetään neljä kentän yksilöintiaaltomuotoa, joista jokainen 7 89436 muodostuu seitsemästä symbolista. Nämä aaltomuodot, jotka on esitetty taulukossa I, auttavat yksilöimään, mikä 16 kentästä on lähetettävänä. (Niitä voidaan käyttää järjestelmän salaus-alkioiden synkronointiin.) Lopuksi symboli 455 on 0. (Voi olla välttämätöntä lisätä ylimääräinen symboli joihinkin juoviin, jotta varmistettaisiin, että ensimmäisen koodisarjan etureuna on samassa vaiheessa vertailuna olevan apukantoaallon kanssa, joka on lähetetty VBI-juovalla 1. Edullisessa toteutusmuodossa tämä tapahtuu kentissä 0, 3, 4, 7, 8, 11, 12 ja 15 16-kentän jaksossa. Näissä kentissä sisällytetään ylimääräinen nolla välittömästi symbolin 78 jälkeen.) e S 9 4 36

TAULUKKO I

Kentäntunnistuksen aaltomuodot

Kenttä FD 0 FD 1 FD 2 FD 3 0 010101010101010101010101010! 1 101010110101010101010101010! 2 0101010010101001010101010101 3 1010101010101001010101010101 4 *101010101010110101011010101 5 1010101101010110101011010101 6 0101010010101010101011010101 7 1010101010101010101011010101 8 0101010101010101010100101010 5 1010101101010101010100101010 10 0101010010101001010100101010 n 1010101010101001010100101010 12 0101010101010110101010101010 13 1010101101010110101010101010 14 0^1010010101010101010101010 I5 101010101010i0i0i0i0i0i0ijji0 9 Ö9436

Kuvio 2 on synkronoinnin elvytyslaitteiston yksinkertaistettu lohkokaavio. Tuleva signaali, joka sisältää VBItn juovan 2, saapuu päätteeseen 202 ja lähetetään rekursiiviseen suodatti-meen 204 ja korrelaattoriin 206. Kun ensimmäinen koodisarja P on vastaanotettu, rekursiivinen suodatin 204 muodostaa ulostuloonsa ensimmäisen koodisarjan P kuvan lisääntyvine ampli-tudeineen ja suurentuneine signaali/kohinasuhteineen. Rekursiivista suodatinta 204 kuvataan alempana yksityiskohtaisemmin ja tällä kohtaa on riittävää todeta, että se voi yleisesti ottaen olla mikä tahansa suodatin, jolla on ominaisuus parantaa ensimmäisen koodisarjan P signaali/kohinasuhdetta kun sarjaa P lähetetään toistamiseen. Sen jälkeen kun ensimmäistä koodisarjaa P on vastaanotettu useita kertoja, rekursiivisen suodattimen 204 ulostulon amplitudi nousee kriittiselle tasolle, joka vaaditaan kynnysilmaisimen 208 laukaisemiseksi.

Kynnysilmaisin 208 tuottaa ulostulon, joka on luonteenomainen ensimmäiselle koodisarjalle P, jonka ulostulon tunnistaa sar-jantunnistuspiiri 210. Edullisimmassa suoritusmuodossa sig-naali/kohinasuhde kynnysilmaisimen 208 sisääntulossa nousee ensimmäisen koodisarjan P toistetun lähetyksen aikana, kunnes kynnysilmaisin 208 toistaa täsmälleen ensimmäisen koodisarjan P. Sarjantunnistuspiiri 210 etsii sitten tarkan yhteensopivuuden kynnysilmaisimen ilmaisimen 208 ulostulon ja ensimmäisen koodisarjaa P välillä. Vaihtoehtoisessa toteutusmuodossa kynnysilmaisin 208 ja sarjantunnistuspiiri 210 voidaan korvata korrelaattorilla, jota seuraa kynnysilmaisin, joka toteuttaa ilmaisun (ts. kaikkein todennäköisimmän ilmaisun) ensimmäiselle koodisarjalle P.

Sarjantunnistuspiirin 210 ulostulo panee alkuun toisen koodi-sarjan Q synnyttämisen esimerkiksi kokeellisessa asemassa, joka on sopivassa vaiheessa tulevaan koodisignaaliin nähden. (Vaihtoehtoisesti se voi panna alkuun ensimmäisen koodisarjan P paikallisen synnyttämisen.) Toisen koodisarjan Q synnyttämisen saattaa päätökseen Q-sarjan generaattori 212, joka 10 89436 edullisessa suoritusmuodossa on yksinkertaisesti invertteri, koska Q on P:n komplementti. Paikallisesti synnytetty toinen koodisarja Q,Q-generaattorista 212, on sisääntulona korrelaat-toriin 206 vertailtavaksi vastaanotettuun signaaliin. Korre-laattori 206 sitten laskee toisen koodisarjan Q ja tämän kanssa yhtä pitkien tulevan signaalin toisiaan seuraavien osien välisen yhteensopivuuden. Kuten voidaan odottaa, niin ensimmäisen koodisarjan P 41 1/2 toistoa vastaanotettaessa, laskettu korrelaatio on negatiivinen. Kun ensimmäinen toisesta koodisarjasta Q vastaanotetaan on laskentatuloksena kuitenkin korkea positiivinen korrelaatio. Tämä muutos korrelaatiossa havaitaan kynnysilmaisimella 214, jonka ulostulona on tulkittu synkronointipulssi. Edullisessa toteutusmuodossa tätä pulssia käytetään (joskus epäsuorasti) järjestelmälaskureittein nollaamiseen .

Kuvio 3 on yksityiskohtaisempi lohkokaavio synkronoinnin el-vytyslaitteen edullisesta suoritusmuodosta. Yhdistetty MAC-signaali (sisältäen koodatun synkronointipulssin), vaikkakin alunperin on digitaalinen signaali, lähetetään radioteitse analogiamuodossa. Se suodatetaan ensin analogiasuodattimella 302, joka on kaistanpäästösuodatin viritettynä 894,6 KHz:n taajuudelle, jossa koodisarjät P ja Q esiintyvät (symboli-taajuus 7,157 MHz jaettuna 8 symbolilla koodisarjaa kohti). Seuraavaksi signaali suodatetaan ja vahvistetaan vastaavasti ylipäästösuodattimella 304 ja vahvistimella 306. Tuloksena oleva signaali syötetään sisääntulopäätteeseen 202.

Rekursiivinen suodatin on digitaalinen suodatin 308, joka on kahdeksannen kertaluvun digitaalinen kaistanpäästösuodatin viritettynä 894,6 kHz:iin. Tämän suodattimen navat sijaitsevat täsmälleen z-tasossa olevalla yksikköympyrällä, josta on tuloksena äärimmäisen kapea kaistanleveys ja siten erinomainen kohinanvaimennus. Suodattimen stabiilisuus ylläpidetään tyhjentämällä ajoittain sen muistialkiot sisääntulon säätölogiikkapiirin 309 avulla.

11 89436

Kun 894,6 kHz:n koodisarja tulee digitaaliseen suodattimeen 308, sen ulostulolla on taipumus lisääntyä. Sen jälkeen kun ensimmäinen koodisarja P on tullut digitaaliseen suotimeen 308 aikajakson, joka on kestoajaltaan 28 ^us:n ja 46^us:n välillä (riippuen kohinan tasosta), suodattimen ulostulo on noussut riittävän korkealle tasolle, jotta se liipaisisi kyn-nysilmaisimen 310 ja aktivoisi sarjantunnistuspiirin 312. Kuten kuviossa 3 on esitetty kynnys "l":n ilmaisemiseksi digitaalisen suodattimen 308 ulostulossa on arvo, joka on yhtä suuri tai suurempi kuin 25 "l":stä. Kynnysarvo "0":n ilmaisemiseksi digitaalisen suodattimen 308 ulostulossa on arvo, joka on pienempi tai yhtä suuri kuin 7. 28 us:ssa digitaalinen suodatin 308 on vastaanottanut 25 ensimmästä koodisarjaa P; siten kohinan poissaollessa ensimmäisen koodisarjan P jokaista neljää "1"-paikkaa varten on kerääntynyt arvo, joka on saavuttanut 25:n. 46 ^ussssa on vastaanotettu kaikki 41 1/2 ensimmäisen koodisarjan P toistoa.

Sarjantunnistuspiiri 312 suorittaa kaksi toimintaa. Ensiksi se tutkii kynnysilmaisimen 312 ulostulot määritelläkseen onko ne tuotettu tuloksena 894,6 kHzsn signaalin syöttämisestä digitaalisen suodattimen sisääntuloon. Tämä tehdään yksinkertaisesti määrittelemällä, tyydyttääkö "suurempi kuin"/"pie-nempi kuin"-signaalien (kynnysilmaisimesta 310) kahdeksan näytettä seuraavat kaksi kriteeriä: a. on oltava täsmälleen neljä "suurempi kuin" ja neljä "pienempi kuin"; ja b. on oltava joko neljä "suurempi kuin" yhdellä rivillä tai neljä "pienempi kuin" yhdellä rivillä.

12 89436

Heti kun on todettu kerrankin, että 894,6 kHz signaali oli läsnä, sarjantunnistuspiiri 312 aloittaa paikallisesti synnyttää omaa versiotaan 894,6 kHz signaalista, ts. ensimmäisen koodisarjan P ketjua. Nämä sarjat ovat exclusive-OR-veräjän 314 sisääntulona sisääntulopäätteestä 202 saadun sisääntulo-signaalin kanssa, jotta paikannettaisiin vaiheen kääntyminen (ks. kuvio 1) koodatussa synkronointisignaalissa.

Kun vaiheenkääntyminen tapahtuu, exclusive-OR-veräjän 314 ulostulo muuttuu "0":sta "l":een. Exclusive-OR-veräjän 314 ulostulo syöttää 12/16 sarjapäättelypiiriä 316, jonka ulostulo on aktiivinen korkea aina kun 12 viimeisestä 16 sisääntulo-näytteestä on "1":ä. Kohinan puuttuessa se piste, jossa päät-telypiirin ulostulo tulee aktiivinen korkeaksi, on kiinteä suhteessa yhdistettyyn MAC-signaaliin nähden (jos alkuperäinen synkronointisignaali itse on kiinteä, kuten se on edullisessa suoritusmuodossa). Kuitenkin kohinan vuoksi, joka tuo virheitä koodisanan vaihekäännettyyn osaan, se piste, jossa päättely-piirin ulostulo tulee aktiivinen korkeaksi, ei välttämättä ole kiinteä.

Tämä tilanne korjataan uudelleensynkronoimalla päättelypiirin 316 ulostulo paikallisesti synnytetyn ensimmäisen koodisarjan P avulla, joka saadaan sarjantunnistuspiiristä 312. Tämä uu-delleensynkronointi tapahtuu palautuspiirissä 318. (Ilman pa-lautuspiiriä 318 päättelypiirin 316 ulostuloa pidettäisiin purettuna synkronointisignaalina. Kuitenkin edullisessa suoritusmuodossa purettu synkronointisignaali otetaan palautus-piirin 318 ulostulosta.) Palautuspiiri 318 yhdistää kaksi in-formaatioalkiota, jotka ovat välttämättömiä täysin ajoitetun synkronointipulssin selvittämiseksi. Sarjantunnistuspiiristä 312 se vastaanottaa paikallisesti synnytetyn ensimmäisten koodisarjojen P virran. Koska nämä sarjat ovat virheettömiä, ne sisältävät virheettömän informaation täsmällisessä kohdassa jokaisen koodisarjan aikana, kun synkronointipulssi voi esiintyä (sarjan keskus). Ainoa puuttuva informaatio on osa- 13 8 9 4 36 tunnistuksesta, josta koodisarja tulee saamaan synkronointi-signaalin keskellensä ja tämä tehdään päättelypiiriltä 316. Sarjantunnistuspiiri 312 siten antaa yhden bitin levyisen ikkunan ensimmäisen koodisarjan P jokaisen jakson aikana, minkä aikana synkronointipulssi voi esiintyä, jolle päättelypiiri 316 on antanut oikean tilan. Synkronointipulssi on ulostulo palautuspiirin yhteydessä siinä yhdessä ikkunassa, joka esiintyy sen koodisarjan aikana jolloin päättelypiirin ulostulo muuttuu korkeaksi.

Kuvattu järjestelmä synnyttää tarkasti ajoitettuja synkro-nointipulsseja huonoissa signaaliolosuhteissa. Vielä huonommissa signaaliolosuhteissa järjestelmän toiminta-aluetta voidaan laajentaa lisäämällä siihen takaisinkytkentäpiiri sen synkronointipulssin korvaamiseksi, joka on menetetty tai purettu väärin liiallisen kohinan vuoksi. (Tämä laajennus on saavutettavissa vain jos lähetetyt synkronointipulssit ovat periodisia.)

Takaisinkytkentäpiirin eräs toteutusmuoto käyttää rekursiivista suodatinta, joka on identtinen rekursiiviselle suodat-timelle 204, ja jota seuraa samanlainen kynnysilmaisin kuin kynnysilmaisin 208. Suodattimen rekursioaika vastaa silloin lähetetyn synkronointisignaalin kestoaikaa.

Edullisessa toteutusmuodossa purettu synkronointipulssi pa-lautuspiiristä 318 käytetään epäsuorasti nollaamaan järjestelmän laskurit kuten on näytetty kuviossa 3. Järjestelmälas-kurit 322 toimivat jatkuvasti ja ne nollataan automaattisesti ajoittain, jolloin aikaväli on nimellisesti sama kuin lähetetyn synkronointipulssin aikajakso. Kun järjestelmälaskurit palautetaan nollaan, ne kehittävät järjestelmän synkronointi-pulssin juovalle 324, jota verrataan purettuun synkronointi-pulssiin juovalla 326. Vertailu tapahtuu hysteresis-piirissä 320, joka laskee niiden tapahtumien lukumäärän, 14 8 9 4 3 6 jolloin järjestelmän synkronointi ja purettu synkronointi eivät yhdy. Kun laskenta saavuttaa ennalta asetetun arvon (5 edullisessa suoritusmuodossa), seuraavaa purettua synkro-nointisignaalia käytetään nollaamaan järjestelmän laskurit. Jos laskenta on ennalta asetetun arvon alapuolella, purettua synkronointisignaalia ei käytetä järjestelmän laskureiden nollaamiseksi; niiden annetaan nollautua automaattisesti.

Tämä järjestely johtaa siihen, että ilmaisematon synkronoin-tisignaali synnytetään uudelleen järjestelmälaskureilla ja että synkronointisignaalit, jotka ovat satunnaisesti väärin ilmaistuja (ts. ilmaistuja, kun ei ole lähetetty mitään synk-ronointisanaa) jätetään huomioimatta.

Kuvio 4 on rekursiivisen suodattimen yksinkertaistettu lohko-kaavio. Purettu synkronointisignaali, joka tulee liitoksesta 202, lisätään summaimessa 402 takaisinkytkentäsignaaliin, joka on saatu rekursiivisen suodattimen ulostulosta. Summaa viivästytetään viivelinjalla 404, joka tuo viiveen, joka on yhtä suuri kuin ensimmäisen tai toisen koodisarjan (jotka ovat kestoajaltaan yhtä pitkiä) kestoaika. Viivelinjän 404 ulostulo on kynnysilmaisimen sisääntulo ja se myös syötetään takaisin vahvistuksen 1 omaavan vahvistimen 406 kautta sum-maimeen 402. Edullisessa toteutusmuodossa, jossa rekursiivinen suodatin on digitaalinen suodatin 308, viivelinja 404 on siirtorekisteriryhmä.

Kuvio 5 on digitaalisen suodattimen 308 lohkokaavio. Sisään-tuleva signaali tulee liittimeen 202 sarjamuodossa ja se lisätään, kuusi-bittisessä summaimessa 502, ulostuloväylässä 504 olevaan signaaliin. Summa siirretään, sisääntuloväylän 506 kautta, kuuteen kahdeksan-bittiseen siirtorekisteriin 508, jossa sitä viivästytetään koodisarjan pituudella (kahdeksan bittiä) ennen kuin se tulee ulos kynnysilmaisimeen 310 ulostuloväylän 504 kautta, joka myös syöttää summan takaisin sisääntulosummaimeen 502.

is 8 9 4 36 Käyttämällä kahdeksan bitin siirtorekisteriä digitaalinen suodatin 308 on itseasiassa jakamassa sisääntulevan signaalin kahdeksan bitin osiin (osiin, joilla on sama pituus kuin koodisarjoilla). Summain 502 sitten laskee yhteen sisääntulevan kahdeksan bitin osuuden jokaisen numeron ja vastaavan numeron summasta, joka on väylän 504 ulostulossa. Esim. kaikkien edellä vastaanotettujen kahdeksan bitin osien kolmannella paikalla olevien bittien summa saattaa olla 12. Jos vastaava bitti (ts. kolmas bitti) seuraavassa kahdeksan bitin osuudessa on "1", summa muuttuu kolmeksitoista.

Kynnysilmaisin 310 sitten vertaa jokaista toisiaan vastaavien numeroitten kahdeksaa summaa kynnystasoon. Edullisessa suoritusmuodossa on itse asiassa kaksi kynnystasoa 7 ja 25. Jos tarkasteltavana oleva summa on pienempi tai yhtä suuri kuin 7, kynnysilmaisimen 310 ulostulo on "0" linjalla "suurempi kuin" ja "1" linjalla "pienempi kuin". Jos summa on suurempi tai yhtä suuri kuin 25, ulostulona on "1" linjalla "suurempi kuin" ja "0" linjalla "pienempi kuin". Jos summa on 7 ja 25 välissä, kynnysilmaisimen 310 molemmissa ulostulolinjoissa on "0" .

Kuvio 6 on sarjantunnistuspiirin 312 tilakaavio. Kuten edellä on huomautettu, sarjantunnistuspiiri 312 seuraa kynnysilmaisimen 310 ulostuloja määrittääkseen, onko joku seuraavista kahdeksan binääriluvun kahdeksasta yhdistelmästä ollut toistamiseen digitaalisen suodattimen 308 sisääntulona: 11110000 01111000 00111100 00011110 00001111 10000111 11000011 11100001 ie 89 436

Laatikot, jotka on merkitty numeroilla 1-35 kuviossa 6, ovat ne tilat, joissa sarjantunnistuspiiri 312 saattaa olla, kun taas nuolet esittävät muutosta tilasta toiseen. Numeropa-rit (ts. 01 tai 10), jotka seuraavat useimpia muutosnuolia, osoittavat arvot kynnysilmaisimen 301 kahdessa ulostulossa, jotka arvot ovat välttämättömät osoitetun muutoksen tapahtumiseksi. Arvot on luetteloitu järjestyksessä "suurempi kuin" ja sen jälkeen "pienempi kuin". Esim. jos sarjantunnistuspiiri 312 on tilassa 17, se muuttuu tilaan 16, jos kynnysilmaisimen 310 "suurempi kuin"-ulostulo on "0" ja "pienempi kuin"-ulostulo on "1". Toisaalta jos "suurempi kuin"-ulostulo on "1" ja "pienempi kuin"-ulostulo on "0", sarjantunnistuspiiri 312 muuttuu sen sijaan tilaan 25. Piiri aloittaa tilasta 35 ja odottaa kunnes aktiivinen matala -avaussignaali aiheuttaa sen muutoksen tilaan 1; ja se odottaa tilassa 1 kunnes avaus-signaali kytkee loogiselle tasolle aktiivinen korkea. Tila 34 on lopullinen tila, joka saavutetaan, kun yksi edellä olevista kahdeksasta kombinaatiosta on havaittu. Tilassa 34 sarjantunnistuspiiri 312 tuottaa ulostuloonsa lipun (aloittaakseen ensimmäisen koodisarjan P ketjun paikallisen synnyttämisen) ja muutoksen tilaan 35 odottamaan seuraavaa aktiivinen matala -avaussignaalia. Jos molemmat sekä "suurempi kuin"- ja "pienempi kuin"-ulostulot kynnysilmaisimessa 310 ovat "0", silloin on ollut liian harvoja digitaalisen suodattimen 308 vastaanottamia ensimmäisiä koodisarjoja erotettavissa kohinan ylitse. Jos kynnysilmaisimen 310 molemmat ulostulot ovat "1" (epätodennäköinen tapahtuma), digitaalisen suodattimen 308 muistielementit on tyhjennettävä.

Vaikkakin tämän keksinnön kuvaavia toteutusmuotoja on esitetty yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin, on ymmärrettävä, ettei keksintö ole rajoitettu näihin täsmällisiin toteutusmuotoihin ja että siihen voidaan tehdä erilaisia muutoksia ja poikkeamia asiaan perehtyneen toimesta ilman, että poiketaan keksinnön määrittelemästä alueesta tai tarkoituksesta. Esimerkiksi koodisarjojen P ja Q ei tarvitse olla 17 89436 vierekkäisiä. Satunnaisia aaltomuotoja voidaan tuoda koodattuun synkronointisignaaliin edellyttäen, että nämä satunnaiset aaltomuodot ovat tunnetussa paikassa ja kestoltaan tunnettuja ja että vastaanotin voi jättää ne huomiotta.

Claims (16)

18 89436

1. Menetelmä koodatun synkronointisignaalin vastaanottamiseksi ja ilmaisemiseksi, tunnettu siitä, että signaali koodataan sisältämään m identtistä ensimmäistä koodisarjaa (P), joita seuraa n identtistä toista koodisarjaa (Q), jolloin jokainen ensimmäisistä ja toisista koodisarjoista on kestoltaan saman ennalta määrätyn ajan pituinen ja samanvaiheinen toisiinsa nähden ja ensimmäinen koodisarja (P) on erilainen kuin toinen koodisarja (Q), ja jolloin m ja n ovat positiivisia reaalilukuja ja m on suurempi kuin yksi, ja että menetelmä muodostuu seuraavista vaiheista: tunnistetaan ensimmäisen koodisarjän (P) esiintyminen saapuneessa signaalissa; synnytetään paikallisesti joukko joko ensimmäisen koodisar-jan (P) tai toisen koodisarjan (Q) kuvauksia ennalta määrätyssä vaihesuhteessa ensimmäisen koodisarjan (P) tunnistetun esiintymisen suhteen; verrataan vastaanotettua signaalia paikallisesti synnytettyyn kuvaukseen; ja ilmaistaan muutos vertailussa synkronointisignaalina.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu vaihe ensimmäisen koodisarjan (P) esiintymisen tunnistamiseksi muodostuu toiminnoista: jaetaan saapunut signaali osiin, joista jokainen on kestoltaan ennalta määritellyn pituinen; lasketaan yhteen joukko osia; verrataan osien summaa ensimmäiseen koodisarjaan (P); ja määritellään vertailun perusteella ensimmäisen koodisarjan (P) olemassaolo vastaanotetussa signaalissa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisenä ja toisena koodisarjana ovat ensimmäiset binääriset koodisanat (P) ja toiset identtiset binääriset koodisanat (Q) , jolloin jokaisessa ensimmäisessä ja toisessa koodisanassa on sama ennalta määritelty lukumäärä numeroita ja jokainen on samanvaiheinen toisiinsa nähden ja ensimmäinen binäärinen koodisana (P) on toisen binäärisen 19 89436 koodisanan (Q) komplementti, jossa m ja n ovat positiivisia reaalilukuja ja m on suurempi kuin yksi, ja että tunnistus muodostuu seuraavista vaiheista: jaetaan vastaanotettu signaali osiin, joista jokaisessa on edeltä käsin määritelty lukumäärä numeroita; lasketaan osien toisiaan vastaavat numerot yhteen joukosta osia; verrataan osien toisiaan vastaavien numeroitten summaa ensimmäisen binäärisen koodisanan (P) vastaavaan numeroon; ja määritellään vertailun perusteella ensimmäisen binäärisen koodisanan (P) olemassaolo vastaanotetussa signaalissa; jolloin menetelmä edelleen käsittää vaiheet: synnytetään paikallisesti joukko joko ensimmäisiä (P) tai toisia binäärisiä koodisanoja (Q) samanvaiheisena vastaanotettujen ensimmäisten binääristen koodisanojen (P) kanssa; tutkitaan vastaanotetun signaalin korrelaatio paikallisesti synnytetyn binäärisen koodisanan (P) kanssa; ja ilmaistaan muutos korrelaatiossa synkronointisignaalina.

4. Tietoliikennejärjestelmä, jossa on lähetin sanoman lähettämiseksi ja vastaanotin sanoman vastaanottamiseksi, jolloin vastaanotin vaatii synkronointia lähettimen kanssa, tunnettu elimistä koodatun sähkösignaalin synnyttämiseksi, joka signaali käsittää !’·*: lukumäärältään m identtistä ensimmäistä sähköistä aaltoa -1· (P) , joista jokaisella on ennalta määritelty kestoaika; : lukumäärältään n identtistä toista sähköistä aaltoa (Q), jotka seuraavat ensimmäisiä sähköisiä aaltoja (P) ja ovat samanvaiheisia ensimmäisten sähköisten aaltojen (P) kanssa ja joilla toisilla sähköisillä aalloilla (Q) on ennalta mää-' ' ritelty kestoaika; jolloin toinen sähköinen aalto (Q) poikkeaa ensimmäisestä sähköisestä aallosta (P), m ja n ovat positiivisia reaalilu-· kuja ja m on suurempi kuin yksi, ja jolloin vastaanotin on sovitettu vertaamaan synkronoin-tisignaalia paikallisesti synnytettyyn signaaliin vastaanottimen synkronoimiseksi lähettimen kanssa. 20 89 4 36

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen tietoliikennejärjestelmä, tunnettu siitä, että paikallisesti synnytetty signaali käsittää kuvauksia joko ensimmäisestä tai toisesta sähköisestä aallosta (P, Q).

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen tietoliikennejärjestelmä, tunnettu siitä, että vastaanotin on sovitettu jakamaan synkronointisignaali osiin mainitusta ennalta määrätystä kestoajasta, laskemaan yhteen joukko osista, vertaamaan kutakin summaa ensimmäiseen sähköiseen aaltoon (P), sekä päättämään, perustuen vertailuihin, ensimmäisen sähköisen aallon (P) esiintymisestä synkronointisignaalissa.

7. Laite synkronointisignaalin ilmaisemiseksi, tunnettu siitä, että se on sovitettu ilmaisemaan synkronointipulssi, joka on koodattu sisältämään m identtistä ensimmäistä koo-disarjaa (P), jota seuraa n identtistä toista koodisarjaa (Q), jolloin jokainen ensimmäisistä ja toisista koodisar- jöistä on kestoajaltaan saman ennalta määrätyn ajan pituinen ja samanvaiheinen toisiinsa nähden, ja m identtistä ensimmäistä koodisarjaa (P) ovat ensimmäistä aaltomuotoa ja n identtistä toista koodisarjaa (Q) ovat toista aaltomuotoa, joka on erilainen kuin ensimmäinen aaltomuoto, jolloin m ja n ovat positiivisia reaalilukuja ja m on suurempi kuin yksi, ja siitä, että laite muodostuu: tulolohkoista koodatun synkronointipulssin vastaanottamiseksi; tunnistuslohkoista (204, 208, 210), jotka on kytketty tulo-lohkoon ensimmäisen aaltomuodon tunnistamiseksi vastaanotetusta signaalista; signaalinsynnytyslohkoista (212), jotka on kytketty tunnis-tuslohkoon joko ensimmäisen tai toisen aaltomuodon kuvausten paikalliseksi synnyttämiseksi ennalta määrätyssä vaihesuh-teessa tunnistettuun ensimmäiseen aaltomuotoon; vertailulohkoista (206) vastaanotetun signaalin vertailemiseksi paikallisesti synnytettyyn kuvaukseen; ja ilmaisulohkoista (214) vertailun muutoksen ilmaisemiseksi synkronointipulssina. 2i 39436

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että tunnistuslohko sisältää: summaimet (204), jotka on kytketty tulolohkoihin laskemaan yhteen joukkoa vastaanotetun signaalin osia, joilla osilla jokaisella on ennalta määritelty kestoaika; ja sarjantunnistimet (210), jotka on kytketty summaimeen osien summan vertaamiseksi ensimmäiseen aaltomuotoon ja vertailuun perustuen määrittämään ensimmäisen aaltomuodon olemassaolo vastaanotetussa signaalissa,

9. Menetelmä tietoliikennejärjestelmän ohjaamiseksi, jossa järjestelmässä on lähetin sanoman lähettämiseksi ja vastaanotin sanoman vastaanottamiseksi, jolloin vastaanotin vaatii synkronointia lähettimen kanssa, tunnettu siitä, että synnytetään synkronointisignaali vastaanottimelle siten, että: synnytetään m identtistä ensimmäistä sähköistä aaltoa (P), joista jokaisella on ennalta määrätty kestoaika; ja synnytetään n identtistä toista sähköistä aaltoa (Q), jotka seuraavat ensimmäisiä sähköisiä aaltoja (P) ja ovat saman-vaiheisia ensimmäisten sähköisten aaltojen (P) kanssa, ja jokaisella toisella sähköisellä aallolla (Q) on sama ennalta määrätty kestoaika; jolloin mainitut toiset sähköiset aallot (Q) poikkeavat ensimmäisistä sähköisistä aalloista (P), m ja n ovat positii-visia reaalilukuja ja m suurempi kuin 1; ja jolloin vastaanotin vertaa synkronointisignaalia paikallisesti syn-; nytettyyn signaaliin vastaanottimen synkronoimiseksi lähet- timen kanssa.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että paikallisesti synnytetty signaali käsittää kuvauksia ensimmäisistä tai toisista sähköisistä aalloista (P, Q).

11. Sähköinen sanomanlähetin, joka käsittää välineet synk-ronointisignaalin synnyttämiseksi sanoman vastaanottimelle, tunnettu siitä, että signaalin synnyttämisvälineissä on: 22 89436 välineet m:n identtisen ensimmäisen sähköisen aallon (P) synnyttämiseksi, joilla jokaisella on ennalta määrätty kestoaika; ja välineet n:n identtisen toisen sähköisen aallon (Q) synnyttämiseksi, jotka seuraavat ensimmäistä sähköistä aaltoa (P) ja ovat samanvaiheisia ensimmäisten sähköisten aaltojen (P) kanssa, jolloin jokaisella mainituista toisista sähköisistä aalloista (Q) on ennalta määrätty kestoaika; jolloin mainituilla toisilla sähköisillä aalloilla (Q) on voimakas negatiivinen korrelaatio suhteessa ensimmäisiin sähköisiin aaltoihin (P), m ja n ovat positiivisia reaalilukuja ja m on suurempi kuin yksi.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen lähetin, tunnettu siitä, että ensimmäiset sähköiset aallot ovat identtisiä ensimmäisiä koodisarjoja (P) ja toiset sähköiset aallot ovat identtisiä toisia koodisarjoja (Q).

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen lähetin, tunnettu siitä, että koodisarjat (P, Q) ovat binäärisanoja.

14. Menetelmä sähköisessä viestintälähettimessä synkronoin-tisignaalin synnyttämiseksi, joka on tarkoitettu vastaanotettavaksi vastaavassa viestintävastaanottimessa, tunnettu siitä, että menetelmä muodostuu seuraavista vaiheista: synnytetään m identtistä ensimmäistä sähköistä aaltoa (P), joista jokaisella on ennalta määrätty kestoaika; ja synnytetään n identtistä toista sähköistä aaltoa (Q), jotka seuraavat ensimmäisiä sähköisiä aaltoja (P) ja ovat samanvaiheisia ensimmäisten sähköisten aaltojen (P) kanssa, ja jokaisella toisella sähköisellä aallolla (Q) on sama ennalta määrätty kestoaika; jolloin mainituilla toisilla sähköisillä aalloilla (Q) on voimakas negatiivinen korrelaatiosuhteessa ensimmäisiin sähköisiin aaltoihin (P), m ja n ovat positiivisia reaalilukuja jam suurempi kuin 1. 23 39436

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäiset sähköiset aallot ovat identtisiä ensimmäisiä koodisarjoja (P) ja toiset sähköiset aallot ovat identtisiä toisia koodisarjoja (Q).

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että koodisarjat (P, Q) ovat binäärisanoja.