NO159229B - Omkasteranordning for digitalt transmisjonssystem. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår kommunikasjonsutstyr i sin alminnelighet og særlig digitalt transmisjonsutstyr som er i stand til å utføre datablokkoding. For enkelthets skyld anvendes uttrykket koding her bare i forbindelse med feilpåvisning og feilretting.

Informasjonsoverførende systemer omfatter vanligvis en datakilde, en modulator for omforming av data fra datakilden til en form som egner seg for overføring, samt en sender for å bringe vedkommende informasjon inn i en kommunikasjonskanal. Funksjonelt tilsvarende mottagerutstyr mottar så den over-

førte melding fra vedkommende kanal, dekoder denne og anviser nyttig informasjon for brukeren.

Etter innføring av digital kommunikasjon krevet imidlertid behovet for ytterst pålitelig dataoverføring og mottagning vesentlige forbedringer i det relativt enkle overførings-system som er omtalt ovenfor. Et fremskritt var utviklingen av kodingsmetoder som bidro til å sikre systemets dataintegritet, slik som f. eks. den såkalte datablokkoding. I sam-band med sådanne kodingsprosesser ble det behov for en blokk-kodingskrets i dataoverføringssystemet, samt en tilsvarende dekoder i mottagersystemet.

I forbindelse med digitale systemer av enhver art fremkom problemet med naturlig opptredende konstante tegnstrenger, hvilket vil si lange strenger av enten bare enerverdier eller bare nullverdier, som hadde en tendens til å ødelegge data-integriteten på grunn av synkroniseringsproblemer. For å

bidra til å løse dette problem ble omkasterkretser innført for på forhånd å elimininere sådanne problematiske tegnstrenger. Grunnleggende for de fleste dataomkastere er en generator for

å frembringe en pseudo-tilfeldig tallfølge (PN), og hvis utgangssignal gjøres til gjenstand for en eksklusive ELLER-funksjon sammen med de data som skal omkastes. En medfølgende ulempe ved en sådan forbedring er imidlertid at overførings-systemet blir tilsvarende mer komplisert, hvilket innebærer

større muligheter for feil. Likeledes vil tillegg av en ekstra komponent i overføringssystemet øke effektforbruket, i tillegg til andre tulhørende ulemper.

Skjønt de fordeler med hensyn til dataintegritet som oppnås ved dataomkasting og kodingsteknikk er ønskelige, er således disse fordeler hittil bare oppnådd på bekostning av vesentlig øket kompleksitet av overføringssystemet, sammen med større effektforbruk, større omfang, større antall deler samt større varmeutvikling.

Foreliggende oppfinnelse har som formål å kunne utnytte kodings- og dataomkastningsteknikk i et overføringssystem samtidig som de ovenfor angitte medfølgende negative faktorer ved tidligere utførelser av sådan teknikk i vesentlig grad unngås.

Oppfinnelsen gjelder således en omkasteranordning for anvendelse i et digital transmisjonssystem for overføring av kodede datablokker med et forut valgt antall digitalenheter, idet anordningen omfatter inngangsorganer for å motta data, utstyr for omkastning av blokk-kode og med en inngang samt en tellerinnretning med flere tellertrinn sammenkoblet til å telle blokkodelengder bestående av et forut bestemt antall digitalenheter.

På denne bakgrunn av prinsippielt kjent teknikk fra de offent-liggjorte patentansøkninger GB 2.005.116 og EP 0.035.674 har så omkasteranordningen i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at omkasterutstyret omfatter organer tilbakekoblet mellom

minst ett av tellertrinnene og utstyrets inngang samt innrettet for å bringe de innbyrdes sammenkoblede tellertrinn til å frembringe pseudo-tilfeldige tallsekvenser, idet tellertrinnene er slik sammenkoblet at blokkodelengden av de over-førte data på utgangssiden avgis som heltalls multiplum av omkastningsutstyrets pseudo- tilfeldige tallsekvenser, samt utgangsorganer innrettet for å avgi en omkastet versjon av de data som mottas av inngangsorganene, ved kombinasjon av inn-

gangsorganenes og omkastningsutstyrets arbeidsfunksjoner.

I henhold til foreliggende oppfinnelse finner således en sam-ordning av kodingen og dataomkastingen sted. Likeledes kan fordelene ved foreliggende oppfinnelse med hell virkeliggjøres under dekoding og motomkasting på en måte som vil klart fremgå for fagfolk på området av den følgende beskrivelse. Det første skritt til å oppnå dette er å innstille blokkodelengden for koderen lik et helt multippel av omkasterperioden eller den pseudo-tilfeldige tallfølge.

Ved således å konstruere datablokktelleren ut i fra en generator for pseudo-tilfeldig tallføge, kan denne teller bringes til å frembringe både en tellefunksjon og en pseudo tilfeldig tallfølge. Utgangssignalet fra denne PN-tallfølgegenerator kan så kombineres med vedkommende datastrøm for å gi omkastede data, uten behov for en separat PN-tallfølgegenerator. Som et resultat av dette oppnås begge de ønskede formål med et minimum av systemressurser.

I henhold til foreliggende oppfinnelse oppnås således en anordning for forbedret dataomkasting, feilpåvisning samt feilrettingskoding, og som er egnet for bruk i digitale kom-munikasjonssystemer.

Fortrinnsvis er anordningen i henhold til oppfinnelsen ut-ført slik at omkasterutstyrets tilbakekoblede organer omfatter en eksklusiv ELLER-enhet som formidler nevnte tilbakekobling mellom minst et av tellerinnretningens tellertrinn og utstyrets inngang.

Foreliggende oppfinnelsegjenstand vil bedre forstås ut i fra den følgende detaljerte beskrivelse under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 viser et digitalt kommunikasjonssystem hvor foreliggende oppfinnelse med fordel kan inngå, Fig. 2 viser skjematisk et blokkskjema av dataomkaster- anordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse, Fig. 3 viser mer detaljert og i skjemaform den kombinerte

teller og PN-tallfølgegenerator som er angitt i fig. 2.

Det skal nå først henvises til fig. 1, som viser et digitalt kommunikasjonssystem som omfatter en senderdel 12 og en mot-tagerdel 14. Senderdelen 12 omfatter en datakilde 16 som avgir digitale signaler til en kombinert omkaster og koder 18 i henhold til foreliggende oppfinnelse og som bringer signalene i datablokkmodus. De dataomkastede og kodede signaler pas-serer så gjennom en modulator 20 for å bringes til egnet form for overføring fra en sender 22 inn i en passende overførings-kanal 24. Senderen 22 kan f. eks. omfatte en jordstasjon, mens kanalen 24 utnytter mikrobølgefrekvenser.

På lignende måte omfatter mottagerdelen 14 en mottager 26 som tar ut de modulerte signaler fra kanalen 24 og overfører dem til en demodulator 28. De demodulerte signaler avgis så til en kombinert motomkaster og dekoder 30 som tilsvarer omkaster-Koderen 18 og er innrettet for å bringe de digitale signaler tilbake til sine opprinnelige verdier. Signalene overføres så til datamottageren 32, som kan utgjøres av en ytterligere datamaskin og drives på vanlig måte. Et kommunikasjonssystem hvor foreliggende oppfinnelsegjenstand er vel egnet for anvendelse er beskrevet i den samtidig innleverte norske patent-ansøkning nr. 83.1646 med tittelen "Satelittkommunikasjons-system for datamaskinnettverk", som herved tas inn i beskriv-elsen som referanse.

Det skal så henvises til fig. 2, hvor omkasterkoderen i henhold til foreliggende oppfinnelse er vist i blokkskjemaform. Innkommende data mottas på en ledning 50 som utgjør den ene inngang til en eksklusiv ELLER-port 52 med to innganger. Den annen inngang 56 til porten 52 kommer fra en kombinert teller og PN-tallfølgegenerator 54, som vil bli nærmere beskrevet i fig. 3- I et utførelseseksempel utgjøres telleren/PN-tall-følgegeneratoren av en syvtrinns teller som også frembringer en pseudo-tilfeldig tallrekke med periode 127, og hvor utgangssignalet fra det syvende trinn avgis til en ledning 56. Telleren 54 drives av et hovedklokkesignal som mottas over en inngangsledning 58. Det vil forstås at den eksklusive ELLER-port 52 har som arbeidsfunksjon å kombinere den pseudo-tilfeldige tallfølge som frembringes av telleren 54 med de innkommende data som mottas over ledningen 50, således at utgangs-signalene fra porten 52 vil være omkastede data.

I tillegg er flere av utgangene for de forskjellige trinn i telleren 54 tilsluttet utgangslinjer 60 til omkoblerlogikken 62. Omkoblerlogikken 62 mottar også et klokkeinngangssignal over ledningen 58. Omkoblerlogikken 62, som kan omfatte to syvinngangers OG-porter samt en J-K multivibrator, hvor 0G-portene frembringer inngangssignaler til multivibratorens J-inngang og K-inngang, avgir henholdsvis sant og komplemen-tært utgangssignal til et par NOG-porter 64 og 66 med to innganger hver. Formålet med disse signaler er å portstyre mot-tatte data og datainnholdet i en paritetsprøvende generator 70 på tilsiktet måte til utgangsbufferen. Den annen inngang til porten 64 mottar utgangssignalet fra omkasterporten 52, som også avgis til den ene inngang for en annen eksklusiv ELLER-port 68. Denne eksklusive ELLER-port 68 danner en tilbake-koblingssløyfe sammen med en paritetsprøvende generator 70, idet den gjenværende inngang til porten 68 er tilkoblet utgangen for generatoren 70, mens utgangen fra porten 68 utgjør en inngang til generatoren 70. Denne generator mottar også klokkeinngangssignalet over ledningen 58.

Utgangen fra den paritetsprøvende generator 70, som beregner de prøvebit som behøves for feilpåvisning og/eller feilkorrek-sjon, er også forbundet med porten 66 gjennom en inverter 72. Utgangene for portene 64 og 66 er så kombinert i en NOG-port 74, hvis utgang er tilsluttet en buffer 76 for utgangsdata. Denne utgangsbuffer kan ganske enkelt være en multivibrator som også mottar klokkesignal over ledningen 58. Arbeidsfunksjonen for kretsene i fig. 2 vil nå bli bedre for-stått. Under en del av datablokkperioden vil telleren 54 telle opp og samtidig frembringe en pseudo-tilfeldig tall-følge som kombineres med de innkommende data til omkasterporten. Samtidig vil paritetsgeneratoren frembringe paritetsbit, mens omkoblerkretsen overvåker tilstanden av telleren 54, og tillater midlertidig at denne avgir data. Når imidlertid telleren når et forut bestemt tellertrinn (112 for den viste krets), vil omkoblerkretsen hindre dataoverføring og bringe paritetsbit fra paritetsgeneratoren til å utgjøre utgangssignal. Ved enden av datablokklengden (127 i det viste eksempel), gjenvinnes imidlertid kretsens evne til å overføre data, og arbeidsperioden gjentas.

Det skal nå henvises til fig. 3, hvor kombinasjonen av teller og pseudo-tilfeldig tallfølgegenerator 54 (fig. 2) er vist i form av et mer detaljert koblingsskjerna. En multivibrator 104 mottar et klokkesignal over en ledning 105, og dette klokkesignal avgis også til flere ytterligere multivibratorer 106, 108, 110, 112, 114 og 116. D-inngangen til multivibratoren 104 mottas fra en eksklusiv ELLER-port 118 med to innganger og som prinsippielt danner en tilbakekoblingssløyfe fra tellerens utganger, slik det vil bli nærmere forklart i det følgende.

Q-utgangen fra multivibratoren 104 er så forbundet med den annen D-multivibrator 106 gjennom en inverter 120. Den samme

utgang fra multivibratoren 106 er så direkte forbundet med inngangen for en multivibrator 108. Den tilsvarende utgang fra denne multivibrator 108 er i sin tur forbundet med den ene inngang for en eksklusiv ELLER-port 122, hvis annen inngang er forbundet med den samme utgang fra en multivibrator 116.

Utgangen fra den eksklusive ELLER-port 122 er så koblet til inngangen for en multivibrator 110. Utgangen fra denne multivibrator er i sin tur tilsluttet inngangen for en multivibrator 112, som i sin tur er tilsluttet den gjenværende multivibrator 114 på lignende måte, som igjen er tilsvarende koblet til multivibratoren 116.

Det vil også innses at utgangen fra multivibratoren 116 i tillegg til å danne omkasterutgang på ledningen 124 og en tilbakekoblet inngang til porten 122, også danner en annen tilbakekoblingsinngang til porten 118. Den gjenværende inngang for porten 118 er tilsluttet utgangssiden av en syv-inngangs NOG-port 126, som mottar sine inngangssignaler fra de komplementære utganger for de forskjellige trinn i telleren 54. Den komplementære utgang for multivibratoren 106 dannes ved å føre utgangssignalet gjennom en inverter 128, mens de øvrige komplementære utgangssignaler på lignende måte dannes ved anvendelse av invertere 130, 132, 134 og 136.

Det vil fremgå at multivibratorene utfører en tellefunksjon som er påkrevet for en blokklengdekoder, og i den spesielle utførelse som er vist vil det innses at tellelengden er 127. Med tillegg av tilbakekobling gjennom de eksklusive ELLER-porter 118 og 122, kan også en pseudo-tilfeldig tallfølge frembringes. Kombinasjonen av D-multivibratorene og de eksklusive ELLER-porter danner således en pseudo-tilfeldig tallfølgegenerator med en periode på 127, samtidig som den teller til 127 for en blokkodelengde på 127- Skjønt blokk-kodelengden i det foreliggende utførelseseksempel er lik lengden av omkasterperioden eller den pseudo-tilfeldige tallfølge, kan alternativt også blokkodelengden settes lik et hvilket som helst heltallig multippel av tallfølgen. Skjønt det foregående utførelseseksempel av foreliggende oppfinnelse har omfattet omkastings- og kodingsfunksjoner, vil fordelene ved foreliggende oppfinnelse i samme grad oppnås ved dekoding og motomkasting. Det antas at utøvelse av foreliggende oppfinnelse i en sådan anordning vil være åpenbar for fagfolk på området på bakgrunn av redegjørelsen ovenfor, og en tilsvarende dekoder vil følgelig ikke bli beskrevet i detalj.

Det vil imidlertid innses at det,er frembragt en integrert omkaster og koder eller motomkaster og dekoder med de fordeler som ligger i nedsatt kompleksitet, øket pålitelighet og nedsatt effektforbruk. Skjønt den utførelse av oppfinnelsen som er nærmere forklart ovenfor omfatter syv telletrinn, vil det være åpenbart at mange forskjellige tellelengder kan anordnes uten avvik fra oppfinnelsens prinsipper. Andre utførelser av PN-tallfølgegeneratorer kan således utvikles ved anvendelse av de polyonomer som er omtalt i Appendix C av tidsskriftartikkelsen "Error Correction Codes", 2. utgave, W.W. Peterson & E.J. Weldon, Jr., MIT Press 1972. Det vil derfor forstås at skjønt bare en utførelse er blitt omtalt i detalj, vil andre alternativer og likeverdige utførelser kunne utvikles av fagfolk på området på det grunnlag som her er gitt, og de etterfølgende patentkrav er således ment også.å omfatte disse alternativer og likeverdige utførelser.

Claims (2)

1. Omkasteranordning for anvendelse i et digital transmisjonssystem for overføring av kodede datablokker med et forut valgt antall digitalenheter, idet anordningen omfatter inngangsorganer for å motta data, utstyr for omkasting av blokk-kode og med en inngang samt en tellerinnretning med flere tellertrinn sammenkoblet til å telle blokkodelengder bestående av et forut bestemt antall digitalenheter, karakterisert ved at omkasterutstyret omfatter organer tilbakekoblet mellom minst et av tellertrinnene og utstyrets inngang samt innrettet for å bringe de innbyrdes sammenkoblede tellertrinn til å frembringe pseudo-tilfeldige tallsekvenser, idet tellertrinnene er slik sammenkoblet at blokkodelengden av de overførte data på utgangssiden avgis som heltalls multiplum av omkastningsutstyrets pseudo-tilfeldige tallsekvenser, samt utgangsorganer innrettet for å avgi en omkastet versjon av de data som mottas av inngangsorganene, ved kombinasjon av inngangsorganenes og omkastningsutstyrets arbeidsfunksjoner.

2. Omkasteranordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at omkasterutstyrets tilbakekoblede organer omfatter en eksklusiv ELLER-enhet som formidler nevnte tilbakekobling mellom minst ett av tellerinnretningens tellertrinn og utstyrets inngang.

3- Omkasteranordning som angitt i krav 1 eller 2, og med klokkeorganer for å frembringe klokkesignaler, idet teller-innretningen omfatter en teller med en inngang for klokkesig-nalene og innrettet for å telle disse samt avgi tellersignaler over en første og en annen tellerutgang, karakterisert ved at telleren videre omfatter en omkasterutgang forbundet med minst et av tellerens tellertrinn, som er slik sammenkoblet at blokklengden av en kombinert gruppe av data- og partitetsbit utgjør et heltalls multiplum av en pseudo-tilfeldig tallsekvens som anvendes for omkasting av vedkommende data, idet en paritetsprøvende generator er tilkoblet inngangsorganene for å frembringe og lagre paritetsdata som reaksjon på de innkommende data, og omkasteranordningen videre omfatter logiske omkoblerorganer med en første utgang for å portstyre informasjonsdata i samsvar med signaler fra den første tellerutgang og en annen utgang for portstyring av lagrede paritetsdata fra den paritetsprøvende generator i samsvar med signaler fra den annen tellerutgang, samt logiske kombinasjonsorganer for i rekkefølge å motta data- og paritetsbit over sin ene inngang og nevnte pseudo-tilfeldige tallsekvens fra tellerens omkasterutgang over sin annen inngang for derved å omkaste i rekkefølge vedkommende data- og paritetsbit.