KR920003363B1 - Error correction circuit for digital transmission system using duobinary code - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 본 발명의 회로도.1 is a circuit diagram of the present invention.
제2도는 본 발명에 따른 정상적인 동작시 파형도.2 is a waveform diagram in normal operation according to the present invention.
제3도는 본 발명에 따른 오류 발생시 에러 정정과정의 파형도.3 is a waveform diagram of an error correction process when an error occurs according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1, 2 : 제1, 2비교기 3-10 : D플립플롭1, 2: 1st, 2nd comparator 3-10: D flip flop
11, 12 : 제1, 2시프트레지스터 G1 : 오아게이트11, 12: 1st, 2nd shift register G1: Oagate
G2, G3, G5, G6 : 낸드게이트 G4 : 노아게이트G2, G3, G5, G6: NAND gate G4: Noah gate
본 발명은 디지털(Digital) 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 듀오바이너리 코드(Duobinary Code)를 적용하는 바이폴라(Bipolar) PCM 전송시스템에 있어서 정보를 전송하고 수신하는 과정에서 디코더(Decoder) 전단에 적용하는 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
현재 PCM 부호를 사용하는 디지털 통신 시스템에서 향후 음성정보는 물론이고 화상정보까지도 디지털 정보를 전송하는 시기가 도래할 것이다. 그런데 상기 전송되는 정보가 외부 영향에 의해 잡음, 주파수특성 및 위상왜곡으로 올바른 정보의 전달을 못하게 된다. 다시 말해서 전송계의 발달로 인해 전송속도가 빨라지고 이에 수반되는 조건이 신호의 대역폭이 넓어져야만 되는데 신호의 대역폭이 넓어지면 모든 잡음의 영향에 민감해져 이 잡음에 의해 신호의 오류가 발생되는 문제점이 있었다.In the digital communication system using the current PCM code, it will be time to transmit digital information not only voice information but also image information. However, the transmitted information does not transfer correct information due to noise, frequency characteristics, and phase distortion due to external influences. In other words, due to the development of the transmission system, the transmission speed is increased and the accompanying conditions have to increase the bandwidth of the signal. When the bandwidth of the signal is widened, there is a problem in that a signal error is caused by the noise due to the widening of the signal.
따라서 본 발명의 목적은 음성정보의 정보 및 화상신호의 정보들을 전송하고 수신하는 과정에서 외부 영향에 의해 신호의 왜곡 혹은 에러가 발생했을때 하나의 클럭주기 동안에 2개의 펄스가 존재했는가를 검출하여 시프트레지스터의 초단에서 정정할 수 있는 듀오바이너리 시스템에서의 에러 정정회로를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to detect and shift whether two pulses exist during one clock cycle when a signal distortion or an error occurs due to external influences during transmission and reception of information of audio information and image signal. An error correction circuit in a duobinary system that can correct at the very beginning of a register is provided.
이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
제1도는 본 발명의 회로도로서, 수신되는 신호가 입력하여 이 신호가 기준신호보다 큰 경우의 신호만을 추출하는 제1비교기(1)와, 수신되는 신호가 입력하여 이 신호가 기준신호보다 작은 경우의 신호만을 추출하는 제2비교기(2)와, 상기 제1비교기(1)의 출력신호가 입력하여 시스템 클럭주기에 따라 출력하기 위해 PCM부호에 대응하는 비트수만큼 D플립플롭(3-6)을 구성하는 제1시프트레지스터 수단과, 상기 제1시프트레지스터 수단의 입출력신호를 게이팅하여 에러를 검출한 후 상기 제1시프트레지스터 수단의 동작을 제어하기 위해 낸드게이트(G2,G3) 및 오아게이트(G1)로 이루어진 제1게이트 수단과, 상기 제1게이트 수단의 출력신호에 의해 스위칭하여 상기 제1비교기(1)의 반전입력을 제어하기 위해 저항(R1) 및 가변저항(R2) 및 트랜지스터(Q1)로 이루어진 제1스위칭 수단과, 상기 제2비교기(2)의 출력신호가 입력하여 시스템 클럭주기에 따라 출력하기 위해 PCM 부호에 대응하는 비트수만큼 D 플립플롭(7-10)을 구성하는 제2시프트레지스터 수단과, 상기 제2시프트레지스터 수단의 입출력신호를 게이팅하여 에러를 검출한 후 상기 제2시프트레지스터 수단의 동작을 제어하기 위해 낸드게이트(G5,G6) 및 노아게이트(G4)로 이루어진 제2게이트 수단과, 상기 제2게이트 수단의 출력신호에 의해 스위칭하여 상기 제2비교기(2)의 비반전입력을 제어하기 위해 저항(R3) 및 가변저항(R4) 및트랜지스터(Q2)로 이루어진 제2스위칭 수단으로 구성한다.1 is a circuit diagram of the present invention, in which a
제2도는 본 발명에 따른 정상적인 동작시의 파형도로서, (a)는 전송시스템의 소스파형이고, (b)는 수신시 입력되는 파형이며, (c)는 제1기준신호(Vr1)을 이용하여 제1비교기(1)로부터 +1에 해당하는 신호만을 슬리싱(Slicing)한 파형이고, (d)는 제2기준신호(Vr2)를 이용하여 제2비교기(2)로부터 -1에 해당하는 신호만을 슬리싱한 파형이며, (e)는 시스템의 클럭펄스이고, (f)는 제1시프트레지스터 수단을 통해 정형한 파형이며, (g)는 제2시프트레지스터 수단을 통해 정형한 파형이다.2 is a waveform diagram of normal operation according to the present invention, (a) is a source waveform of a transmission system, (b) is a waveform input upon reception, and (c) is a first reference signal Vr1. This is a waveform obtained by slicing only a signal corresponding to +1 from the
제3도는 본 발명에 따른 오류 발생시 에러 정정과정의 파형도로서, (b1)은 수신된 신호가 점선부분에 오류가 발생한 파형이고, (c1)은 제1기준신호(Vr1)에 의해 슬리싱한 파형이며, (d1)은 제2기준신호(Vr2)에 의해 슬리싱한 파형이고, (e1)은 시스템 클럭펄스이며, (f1)은 제1시프트레지스터 수단을 통한 정형된 파형이고, (g1)은 제2시프트레지스터 수단을 통한 정형된 파형이며, (f2)는 상기 (f1)파형의 에러가 정정된 파형이고, (h2)는 상기 (g1)파형과 (f2)파형을 합한 파형이다.3 is a waveform diagram of an error correction process when an error occurs according to the present invention, (b1) is a waveform in which a received signal has an error in a dotted line portion, and (c1) is a slicing by the first reference signal Vr1. Is a waveform, (d1) is a waveform sliced by the second reference signal Vr2, (e1) is a system clock pulse, (f1) is a shaped waveform through the first shift register means, (g1) Is a waveform that has been shaped by the second shift register means, (f2) is a waveform in which the error of the (f1) waveform is corrected, and (h2) is a waveform obtained by adding the (g1) waveform and the (f2) waveform.
상술한 구성에 의거 본 발명을 제1-제3도를 참조하여 상세히 설명한다. 우선 바이너리 데이터와 듀오 바이너리 코드를 비교해 보면 듀오 바이너리 코드는 신호의 대역폭이 바이너리 전송시보다 반으로 축소하여 전송하기 때문에 하기 (1)식과 같은 쉔논(Shannon)의 이론에 의해 그 신호대 잡음비를 상승시킬 수 있다.Based on the above configuration, the present invention will be described in detail with reference to FIGS. First of all, when comparing binary data and duo binary code, duo binary code transmits the signal's bandwidth in half than that of binary transmission. have.
(C : 주어진 전송패널의 채널 캐패시티(Capacity), B : 대역폭, S/N : 신호대 잡음비)(C: channel capacity of a given transmission panel, B: bandwidth, S / N: signal-to-noise ratio)
또한 전송속도가 점차 빠른 시스템으로 전환되는 시점에서는 에러가 발생할 확률이 그에 비례해서 증가하기 때문에 우수한 코드 샤핑(sharping)부가 필요하게 된다. 여기서 본 발명을 설명하기 전에 듀오 바이너리 코드를 적용하는 바이폴라 PCM 시스템의 코딩 프로세스의 특징을 살펴보면 한각지 규칙성이 있다.In addition, when the transfer rate is gradually increased, the probability of error increases proportionally, and thus, an excellent code sharpening part is required. Before describing the present invention, the characteristics of the coding process of the bipolar PCM system applying the duo binary code are regular.
상기 코드 시퀀스(Sequence)가 +1→0→-1→0→+1 혹은 +1→1→+1의 순서에 입각하여 맴핑(Mapping)이 된다. 그리고 결코 하나의 클럭주기 동안에 2개의 펄스가 존재할 수 없기 때문에 만약 두개의 펄스가 존재한다면 그것을 검출하여 시프트레지스터의 초단에서 정정하게 한다.The code sequence is mapped in the order of + 1 → 0 → -1 → 0 → + 1 or + 1 → 1 → + 1. And since there can never be two pulses in one clock cycle, if two pulses are present they are detected and corrected at the very beginning of the shift register.
먼저 제1도에서 도시한 수신단의 입력측(IN)으로 제2a도파형이 전송되다가 수신시 정상적일때는 제2b도 파형이 입력되고, 노이즈나 방해(Interference)의 왜곡(Distortion)등의 외부의 영향이 있을시 변형된 제3도 (b1)파형과 같은 신호가 입력된다. 상기 변형된 신호가 제1,2비교기(1,2)로 각각 입력되어 제1비교기(1)에는 기준전압(Vr1)이 반전단자로 입력되므로 이 입력신호가 기준전압(Vr1)보다 큰 경우의 신호만을 추출하여 출력한다. 또한 상기 제2비교기(2)는 기준전압(Vr2)이 비반전 입력단자로 입력되어 이 기준전압(Vr2)보다 낮은 레벨의 신호만을 출력한다.First, when the 2a wave form is transmitted to the input side IN of the receiving end shown in FIG. 1, and the wave is normally received, the 2b wave is also inputted, and external influences such as noise and distortion of the interference are input. In this case, a signal such as the modified third waveform (b1) is input. When the modified signal is input to the first and
상기 제1,2비교기(1,2)에서 출력하는 n 비트로 구성된 데이터 스트림(Stream)은 D 플립플롭(3-6)로 구성된 제1시프트레지스터 수단과 D플립플롭(7-10)로 구성된 2시프트레지스터 수단으로 입력된다. 상기 입력되는 양의 값의 각각에 대해 기억소자에 입력되고 또 복호기로 연결이 된다. 먼저 상기 양의 값에 대해 처리하는 제1비교기(1)에서의 경우를 보면 이 제1비교기(1)의 출력은 D 플립플롭(3)이 입력단자(D)로 연결되고 이 D 플립플롭(3)은 PCM 부호에 대응하는 비트수 만큼 제1시프트레지스터 수단을 구성한다.A data stream composed of n bits output from the first and
상기 D 플립플롭(3)의 입력신호가 로우(LPOW)일때는 문제가 안되지만 하이(High)일 경우에는 시스템클럭(SCLK) 주기에 따라 하이상태를 출력한다. 만일 하나의 클럭주기 동안에 두개의 하이 스테이트(State)를 만들게 되면 시스템 특성상 위배되므로 두가지중 한개의 하이펄스를 검출하여 로우로 만들어야 한다. 상기 선택은 일정 규칙성에 따라 만일 데이터파형이 로우에서 하이로 올라가는 상태라면 이 두 하이펄스중 에러는 앞의 에러가 되며, 만일 데이터파형이 하이에서 로우로 내려가는 상태라면 이 두 로우펄스중 에러는 앞의 따라서 제3도(C1)에서 도시한 바와 같이 두번째 하이상태로 올라가는 과정에서 에러가 발생한다. 상기 두번째 펄스는 D 플립플롭(3)의 입력으로 연결되고 클럭단자(CK)는 제3도 (e1)파형과 같은 시스템클럭(SCLK)에 연결되며, 클리어단자(CLR)는 낸드게이트(G2) 출력단자와 연결되고, 이 낸드게이트(G2) 입력에는 D 플립플롭(3) 입출력단자(D1,Q1)가 연결된다. 여기서 만일 상기 입력과 출력단자(D1,Q1)에 걸리는 신호가 모두 하이이면 낸드게이트(G2)에는 로우가 출력하여, 상기 D 플립플롭(3)의 출력을 강제로 로우로 만들어주고, 이 낸드게이트(G2)의 에러메세지(Message)는 오아게이트(G1)로 입력한다.This is not a problem when the input signal of the D flip-flop 3 is LPOW. However, when the input signal of the D flip-flop 3 is high, a high state is output according to a system clock cycle. If two high states are created during one clock cycle, it is a violation of system characteristics and one of the two high pulses should be detected and turned low. According to the constant regularity, if the data waveform goes from low to high, the error of the two high pulses is the previous error. If the data waveform goes from high to low, the error of these two low pulses is forward. Therefore, as shown in FIG. 3 (C1), an error occurs in the process of going up to the second high state. The second pulse is connected to the input of the D flip-flop (3), the clock terminal (CK) is connected to the system clock (SCLK), such as the waveform of Figure 3 (e1), the clear terminal (CLR) is the NAND gate (G2) An output terminal is connected, and the D flip-flop 3 input / output terminals D1 and Q1 are connected to the NAND gate G2 input. Here, if the signals applied to the input and output terminals D1 and Q1 are both high, a low is output to the NAND gate G2, forcing the output of the D flip-flop 3 to be low, and the NAND gate The error message (G2) is input to the oragate G1.
그리고 D 플립플롭(4)과 낸드게이트(G3)에서도 상기 동작과 마찬가지로 동작하게 되는데 통신 시스템의 전송속도가 빠르고 대역폭이 좁아짐에 따라 수신쪽에서도 이에 맞도록 클럭주파수가 높아지게 되는 경향이 있다. 만일 게이트가 처리하는 속도와 클럭주기가 비슷할 경우에는 D 플립플롭(3)에서 미처 에러 정정이 발생할 우려가 있다. 따라서 낸드게이트(G3)도 D 플립플롭(4)의 클리어단자(CLR)에 연결되어 정정을 행하게 되므로 에러 정정이 안되는 경우가 발생할 확률을 적게한다. 또한 상기 낸드게이트(G3)의 출력도 오아게이트(G1)로 입력한다. 상기 오아게이트(G1)는 입력한 두 신호가 모두 로우일 경우에는 레벨조정용 트랜지스터(Q1)를 컷오프(Cut off)하여 제1기준전압(Vr1)의 레벨을 상승시키므로 보다 정확한 레벨을 제1비교기(1)에서 검출할 수 있도록 한다. 제2비교기(2)에서의 모든 동작은 제1비교기(1)에서의 동작과 동일하고, 제2시프트레지스터 수단도 제1시프트레지스터 수단의 동작과 동일하며, 다만 노아게이트(g4)의 입력이 모두 로우가 되면 그 출력이 하이가 되어 레벨조정용 트랜지스터(Q2)를 포화시키므로 제2기준전압(VR2)의 레벨을 떨어뜨려 보다 정확한 로우레벨을 읽을 수 있다.In addition, the D flip-flop 4 and the NAND gate G3 operate in the same manner as the above operation. As the transmission speed of the communication system is fast and the bandwidth is narrowed, the reception frequency tends to increase accordingly. If the gate processing speed and clock cycle are similar, there is a fear that error correction may occur in the D flip-flop 3. Therefore, the NAND gate G3 is also connected to the clear terminal CLR of the D flip-flop 4 to perform correction, thereby reducing the probability of error correction. In addition, the output of the NAND gate G3 is also input to the oragate G1. When the two input signals are low, the oar gate G1 cuts off the level adjusting transistor Q1 to raise the level of the first reference voltage Vr1, thereby increasing the level of the first comparator. 1) can be detected. All operations in the
상술한 바와 같이 듀오 바이너리 PCM 시스템에서 전송채널에 생겨나는 잡음이나 외부 방해신호등으로 인해 주파수 특성이나 위상 왜곡으로 올바른 정보를 전달하지 못할 경우 이를 검출하여 에러를 정정할 수 있음으로써 올바른 정보를 전달할 수 있는 이점이 있다.As described above, when the duo binary PCM system fails to deliver correct information due to frequency characteristics or phase distortion due to noise or external interference signal generated in the transmission channel, the correct information can be detected by detecting the error. There is an advantage.
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