NO305879B1 - Anordning for samtidig pÕvisning og korreksjon av en sammensatt kompleks feil i et digitalt kommunikasjonssystem - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for samtidig påvisning og korreksjon av en sammensatt kompleks feil i et digitalt kommunikasjonssystem, og som er beregnet på å motta et signal som er kodet med en BCH-kode (en Bose-Chanduri-Hocqueghem-kode).

Vedføyde fig. 1 er et blokkskjema som viser en konvensjonell korreksjonskrets for kombinerte feil og som er innrettet for å korrigere både tilfeldige feil og dataskurfeil, slik som f.eks. beskrevet i " Error Control Coding: Fundamentals and Applications" av S. Lin og D.J. Costello, Jr., sidene 280 - 282, publisert av Prentice-Hall, Inc. i 1983. I denne figur angir anvisningstallet 1 en inngangsklemme for innføring av en mottatt kodet melding, mens 39 er en korreksjonsenhet for korreksjon av dataskurfeil ved hjelp av en dataskurfelle, 40 er en korreksjonsenhet for korreksjon av tilfeldige feil, 6 er en utgangs-velgerkrets for å velge enten utgangen fra korreksjonsenheten 39 for dataskurfeil eller utgangen fra korreksjonsenheten 40 for tilfeldige feil, og 9 er en utgangsklemme for å avgi et resulterende dekodet signal.

Virkemåten av den ovenfor nevnte tidligere kjente anordning vil nå bli beskrevet. En mottatt melding som før overføring er blitt kodet på et sendersted og som inneholder feil som er blitt påført i kommunikasjonsbanen, tilføres fra inngangsklemmen 1 inn i både korreksjonsenheten 39 for dataskurfeil og korreksjonsenheten 40 for tilfeldige feil. Meldingen dekodes av hver av korreksjonsenhetene, og enten den dekodede utgang fra korreksjonsenheten 39 for dataskurfeil eller den dekodede utgang fra korreksjonsenheten 40 for tilfeldige feil velges av utgangsvelgerkretsen 6 som reaksjon på de foreliggende forhold i kommunikasjonsbanen, og den valgte utgang avgis derved fra utgangsklemmen

9 som et utgangssignal fra kretsen for sammensatte feil.

Da tidligere kjente korreksjonskretser for sammensatte feil vanligvis er anordnet som

beskrevet ovenfor, vil det være nødvendig å styre utgangsvelgerkretsen 6 i samsvar med de foreliggende forhold i kommunikasjonsbanen med hensyn til den konkrete feilkorrigerende kode, men det er ikke angitt noe bestemt forslag om hvordan tilstanden i kommunikasjonsbanen faktisk kan utledes, og det er heller ikke angitt noe kriterium for hensikts-messig bedømmelse av en slik tilstand, og det er derfor vanskelig å utføre en nøyaktig styring av velgerkretsen 6.

Fordi korreksjonsenheten for dataskurfeil og korreksjonsenheten for tilfeldige feil er anordnet uavhengig av hverandre, er det derfor et ytterligere problem at de respektive enheter nødvendigvis hver for seg må omfatte syndrom-generatorkretser for å utlede feiltilstanden.

Det er således et formål for foreliggende oppfinnelse å løse de problemer som er beskrevet ovenfor ved å frembringe en anordning som ved dekoding av et BCH-kodet signal kan påvise og korrigere en sammensatt feil i det BCH-kodede signal, idet anordningen er i stand til å utlede tilstanden i kommunikasjonsbanen, frembringe et kriterium for på fastlagt måte å bedømme den utledede tilstand samt å utnytte en felles syndrom-generatorkrets for såvel en korreksjonsenhet for dataskurfeil som en korreksjonsenhet for tilfeldige feil.

I henhold til oppfinnelsen oppnås dette ved hjelp av en anordning av innledningsvis nevnte art, og som er beregnet på å motta et signal som er kodet med en BCH-kode ved utnyttelse av et særegent polynom g(x) = M.,(x) * M2(x), idet anordningen omfatter:

- en første enhet for å korrigere tilfeldige feil i det kodede signal,

- en andre enhet for å korrigere en dataskurfeil, og

- en tredje enhet som er forbundet med nevnte første og andre enheter.

På denne bakgrunn av prinsipielt kjent teknikk har da anordningen i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at: - den første enhet er innrettet for på i og seg kjent måte å generere et første og andre n-biters syndrom, - den andre enhet omfatter en syndrom-omformerkrets for å beregne et 2n-biters syndrom ut fra de to n-biters syndromer generert i den første enhet, og - den tredje enhet er innrettet for å velge utgangssignal fra den første eller andre enhet som reaksjon på den første og andre enhets dekodingsforhold, for valgfritt å avgi utgangssignalet fra den enhet som angir en korrigerbar feil eller avgi et signal for påvisning av en ikke-korrigerbar feil i det tilfelle begge enheter (for korreksjon av henholdsvis tilfeldige feil og dataskurfeil) angir en ikke-korrigerbar feil eller angir korrigerbare feil, men hvor korreksjonsmønstrene avgitt fra de to enheter ikke er identiske.

I en foretrukket utførelse omfatter anordningen i henhold til oppfinnelsen utstyr for å slå opp i en tabell som lagrer tidligere beregnede grunntallsdata for et feilposisjonspolynom, og for å utlede en normalisert feilposisjon.

I det etterfølgende vil oppfinnelsen bli nærmere forklart med henvisning til de vedføyde tegninger, på hvilke: Fig. 1 viser et blokkskjema for et konvensjonelt apparat for dekoding av en BCH-kode

med en korreksjonsfunksjon for en sammensatt feil,

fig. 2 er et blokkskjema som viser en anordning for dekoding av en BCH-kode med en

korreksjonsfunksjon for en sammensatt feil i henhold til foreliggende oppfinnelse, fig. 3 er et blokkskjema som viser utførelsesdetaljer ved korreksjonskretsen for

tilfeldige feil, vist i fig. 2,

fig. 4 er et detaljert skjema av korreksjonskretsen for dataskurfeil, vist i fig. 2,

fig. 5 er et detaljert skjema av utgangsvelgerkretsen vist i fig. 2, og fig. 6 er en tabell som viser kriteriet for å styre den utgangsvelgende omkobler som

inngår i utgangsvelgerkretsen vist i fig. 5.

Et eksempel på en utførelse av en anordning i henhold til foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet, idet det først henvises til fig. 2, hvor det i form av et blokkskjema er vist en feilkorrigerende enhet. I denne figur angir henvisningstallene:

1 en inngangsklemme for innføring av en mottatt kodet melding,

2 en syndrom-generatorkrets for å frembringe to n-biters syndromer for korreksjon av tilfeldige feil, 3 en forsinkelseskrets for å fastholde den mottatte melding i den tidsperiode det tar å frembringe syndromene og korrigere en feil, 4 en syndrom-omformerkrets for å utføre omforming av de to n-biters syndromer som frembringes av syndrom-generatorkretsen 2, til et 2n-biters syndrom for en dataskurfelle-krets, med det formål å korrigere en dataskurfeil, 5 en korreksjonskrets for dataskurfeil innrettet for å beregne den posisjon hvor en dataskurfeil opptrer samt mønsteret for dataskurfeilen, 6 en utgangsvelgerkrets med et kriterium for å oppfange og bedømme tilstanden i en kommunikasjonsbane ved å utnytte de dekodede resultater fra korreksjonskretsen 5 for dataskurfeil og en korreksjonskrets 7 for tilfeldige feil, 7 nevnte korreksjonskrets for tilfeldige feil, som er anordnet for å motta som inngang et syndrom som utgjøres av en vektor uttrykt på polynombasis i et endelig felt og oppnådd ved hjelp av syndrom-generatorkretsen 2, i den hensikt å: - omforme det vektor-uttrykte syndrom til et eksponensialuttrykk for et primitivt element i det endelige felt, - oppnå et feilposisjonspolynom ved å normalisere det utledede eksponensialuttrykk med en heltallsoperasjon med residualverdi 2n<->1, - utlede grunntallverdien for det normaliserte feilposisjonspolynom ved å slå opp i en tabell over forhåndsberegnede konstante ledd i det normaliserte feilposisjonspolynom, og - beregne den sanne feilposisjon ut fra den normaliserte feilposisjon og derved korrigere den tilfeldige feil, 8 et dataleselager for å lagre data med henblikk på å omforme syndromvektoren uttrykt på polynombasis i det endelige felt og oppnådd fra syndrom-generatoren 2, til eksponensialuttrykket for det primitive element i det endelige felt, samt lagre data for den normaliserte feilposisjon som er grunntallet for det normaliserte feilposisjonspolynom,

9 en utgangsklemme for å avgi de dekodede resultater,

10 en klemme for å avgi et signal når en ikke-korrigerbar feil i den endelig dekodede

tilstand påvises, og

11-a og 11-b angir eksklusiv-ELLER-kretser for å addere feilkorreksjonspulser som er utgangssignaler fra korreksjonskretsene 5 og 7 for henholdsvis dataskurfeil og tilfeldige feil i den mottatte melding.

Fig. 3 viser detaljer i korreksjonskretsen 7 for tilfeldige feil, som er vist i fig. 2, og i denne figur angir henvisningstallene: 12 en inngangsklemme for innføring av syndromvektoren uttrykt på polynombasis i det endelige felt og oppnådd fra syndrom-generatorkretsen 2 vist i fig. 2,

13 et register for å fastholde inngangssyndromet,

14 en addisjonskrets med residualverdi 2n<->1,

15 en komplementærtall-krets med residualverdi 2n<->1,

16 et register for midlertidig å fastholde data,

17 et register med en funksjon for utprøvning av beregningsresultatene utført av addisjonskretsen 14 med residualverdi 2n<->1 og komplementærtall-krets 15 med

residualverdi 2n<->1,

18 en tellerkrets for å beregne den sanne feilposisjon,

19 en ELLER-krets for å blande korreksjonspuls-utganger fra henholdsvis tellerkretsen 18 og 18', 20 en adressekontrollkrets for, til dataleselageret 8 hvor data lagres for omforming av syndromvektoren uttrykt på polynombasis i det endelige felt, å avgi en adresse til det primitive elements eksponensialuttrykk i det endelige felt samt data for den normaliserte feilposisjon som utgjør et grunntall for det normaliserte feilposisjonspolynom,

21 en adresseklemme for å avgi en adresse til dataleselageret 8,

22 en datainngangsklemme som data fra dataleselageret 8 blir tilført,

23 en utgangsklemme for å avgi korreksjonspulsen, og

24 en klemme for å avgi et detektorsignal for påvisning av en ikke-korrigerbar feil, når en feil som ikke kan korrigeres foreligger i korreksjonskrets 7 for tilfeldige feil. Fig. 4 viser detaljer i korreksjonskretsen 5 for dataskurfeil, som er vist i fig. 2, og i denne figur angir henvisningstallene: 25 en inngangsklemme for innføring av utgangssignalet fra den syndrom-omformerkrets 4 vist i fig. 2,

26 en 1-bits forsinkelseskrets,

27 en omkobler for å styre en tilbakekoblingskrets bestående av forsinkelseskretser 26 koblet i sløyfe gjennom omkobleren, 28 en velgeromkobler for å velge enten utgangen fra syndrom-omformerkretsen 4 eller data fra tilbakekoblingskretsen, 29 en tellekrets (null-detektor) for å påvise det forhold at de øvre (2n-b) biter i det lineære tilbakekoblings-skiftregister eller i tilbakekoblingskretsen med lengde 2n

biter, antar verdien null,

30 en klemme som avgir et signal om påvisning av en ikke-korrigerbar dataskurfeil, i det tilfelle en sådan feil som ikke kan korrigeres, påvises i korreksjonskretsen 5 for

dataskurfeil, og

31 en feilmønster-utgangsklemme for serielt å avgi et feilmønster som skal korrigeres når dataskurfeilen blir korrigert. Fig. 5 er et detaljert blokkskjema for utgangsvelgerkretsen 6 som er vist i fig. 2, og som inneholder kriteriet for å utlede og bedømme tilstanden i kommunikasjonsbanen ved å utnytte de dekodede resultater fra korreksjonskretsene 5 og 7 vist i fig. 2, for henholdsvis dataskurfeil og tilfeldige feil. I fig. 5 angir henvisningstallene: 32 en inngangsklemme for data som er blitt korrigert ved å anvende utgangssignalet fra korreksjonskretsen 7 for tilfeldige feil, 33 en inngangsklemme for data som er blitt korrigert ved å anvende utgangssignalet fra korreksjonskretsen 5 for dataskurfeil, 34 en eksklusiv-ELLER-krets for å sammenligne de data som er korrigert ved hjelp av korreksjonskretsen 7 for tilfeldige feil med de data som er korrigert ved hjelp av korreksjonskretsen 5 for dataskurfeil, 35 en inngangsklemme for detektorsignalet fra klemmen 24, om påvisning av en ikke-korrigerbar feil i sammenheng med korreksjonskretsen 7 for tilfeldige feil, 36 en inngangsklemme for detektorsignalet fra klemmen 31, om påvisning av en ikke-korrigerbar feil i sammenheng med korreksjonskretsen 5 for dataskurfeil, 37 en utgangsvelgende omkobler for valg av enten data korrigert av korreksjonskretsen 7 for tilfeldige feil eller data korrigert av korreksjonskretsen 5 for dataskurfeil, og 38 en utgangsvelgende styrekrets for å frembringe et signal om en ikke-korrigerbar feil til klemmen 10 (vist i fig. 2 og 4) i avhengighet av signalene om påvist ikke-korrigerbar feil, som avgis av korreksjonskretsene 5 og 7 for henholdsvis tilfeldige feil og dataskurfeil til inngangsklemmene 35 og 36, samt for å frembringe et styre-signal for å styre den utgangsvelgende omkobler 37 i samsvar med feilpåvisnings-signalene og utgangssignalet fra eksklusiv-ELLER-kretsen 34 som sammenligner dataene tilført klemmen 32, som er blitt korrigert av korreksjonskretsen 7 for tilfeldige feil, med dataene tilført klemmen 33, som er blitt korrigert av korreksjonskretsen 5 for dataskurfeil.

Fig. 6 er en tabell som viser styringskriteriet for styring av den utgangsvelgende omkobler 37 som inngår i velgerkretsen 6 samt kriteriet for å avgjøre om signalet for ikke-korrigerbar feil skal avgis til klemmen 10.

Anordningens virkemåte vil nå bli beskrevet. En melding som er blitt kodet på sender-stedet og som inneholder feil som er blitt påført i kommunikasjonsbanen, mottas på inngangsklemmen 1. To n-biters syndromer Sv S3 som uttrykkes ved vektorer på polynombasis i det endelige felt, frembringes av syndrom-generatorkretsen 2. De to n-biters syndromer S.,, S3utgjør da inngangssignalet til korreksjonskretsen 7 for tilfeldige feil samt syndrom-omformerkretsen 4. I korreksjonskretsen 7 for tilfeldige feil holdes inngangssyndromene S.,, S3i registeret 13 og avgis som adresser til dataleselageret 8 gjennom adressestyrekretsen 20 til adressutgangsklemmen 21. Ved hjelp av dataleselageret 8 omformes syndromene S.,, S3fra vektoruttrykk på polynombasis i det endelige felt til eksponensialuttrykk for det primitive element i det endelige felt, nemlig log S1og log S3. De omformede syndromer log S1og log S3lagres i registeret 16 ved hjelp av datainngangsklemmen 22 og registeret 17.

På grunnlag av de eksponensielt uttrykte syndromer log S1og log S3som lagres i registeret 16, beregnes det konstante ledd (log S3- 3 x log S.,) for det normaliserte feilposisjospolynom ved anvendelse av addisjonskretsen 14 og komplementærtall- kretsen 15, og det konstante ledd (log S3- 3 x log S.,) avgis så på utgangssiden som adresser til dataleselageret 8 gjennom adressestyrekretsen 20 og adresseutgangs-klemmen 21. Ved hjelp av dataleselageret 8 omformes det konstante ledd (log S3- 3 * log til to grunntall i = log a' og j = log a' for det normaliserte feilposisjonspolynom. Bokstaven a betegner her et primitivt element av endelig felt, og a' og a<*>er grunntall for det normaliserte feilposisjonspolynom, dvs. at de representerer den normaliserte feilposisjon.

De to grunntall i = log a' og j = log aJ for feilposisjonspolynomet normalisert ved hjelp av dataleselageret 8, føres gjennom datainngangsklemmen 22 og registeret 17, og adderes i addisjonskretsen 14 med log S1for å bli lagret i tellerkretsen 18 for beregning av den sanne feilposisjon. Ved dette tidspunkt kontrolleres addisjonsresultatet med registeret 17, og dersom det befinner seg i en ikke-korrigerbar tilstand, avgis et signal om påvisning av en ikke-korrigerbar feil til klemmen 24. Den sanne feilposisjon som er lagret i tellerkrets 18 blir nedtelt, og når innholdet i tellerkretsen 18 blir lik null, avgis en feilkorreksjonspuls gjennom ELLER-kretsen 19 til eksklusiv-ELLER-kretsen 11-a.

På den annen side omformes de to n-biters syndromer S1og S3som føres inn i syndrom-omformerkretsen 4 til 2n-biters syndromer for deretter å bli ført inn i korreksjonskretsen 5 for dataskurfeil. Som et eksempel, for BCH-kodene (511, 493) som har et generert polynom på formen:

finner omformingen sted i samsvar med følgende ligninger:

I korreksjonskretsen 5 for dataskurfeil lukkes bryteren 27 for styring av tilbakekoblingen, mens velgerbryterne 28 føres til sidene "a" som er forbundet med inngangsklemmene 25, slik at de to n-biters syndromer som er omformet av syndrom-omformerkretsen kan føres inn i forsinkelseskretsen 26 for den lineære tilbakekoblede skiftregisterkrets med lengdeutstrekning på 2n biter. Velgerbryteren 28 vendes så til sidene "b" for den lineære tilbakekoblede skiftregisterkrets, og dataskurfeilmønsteret kontrolleres av tellerkretsen 29 (null-deteksjon) mens forskyvningsoperasjonen utføres. Hvis dataskurfeil-mønsteret påvises av tellerkretsen 29 (null-deteksjon), åpnes bryteren 27 og feil-mønsteret avgis i serie fra feilmønster-utgangsklemmen 31 til eksklusiv-ELLER-kretsen 11-b. Hvis intet feilmønster påvises ved forskyvningsoperasjonen gjennom hele kodens lengde, avgis til klemmen 30 på dette tidspunkt signalet for en ikke-korrigerbar feil påvist av tellerkretsen 29 (null-deteksjon).

Dersom et feilmønster påvises av korreksjonskretsen 7 for tilfeldige feil eller korreksjonskretsen 5 for dataskurfeil, leses den mottatte melding ut fra forsinkelseskretsen 3 hvor denne melding er blitt fastholdt, samtidig som de respektive feilmønstre som er påvist av korreksjonskretsene 7 og 5 for henholdsvis tilfeldige feil og dataskurfeil, kombineres til den mottatte melding av eksklusiv-ELLER-kretsene 11-a, 11-b, slik at de tilfeldige feil og dataskurfeilene korrigeres og deres dekodede meldinger frembringes. De dekodede meldinger korrigert av korreksjonskretsene 7 og 5 for henholdsvis tilfeldige feil og dataskurfeil samt utgangssignalene fra detektorklemmene 24, 30 for ikke-korrigerbar feil og som er forbundet med kretsene 7 og 5, utgjør deretter inngangssignal til utgangs-velgerkretsen 6

I denne velgerkrets 6 sammenlignes de respektive meldingsinnganger fra korreksjonskretsene 7 og 5 ved hjelp av eksklusiv-ELLER-kretsen 34. Resultatet av sammenligning-en som utføres av eksklusiv-ELLER-kretsen 34 utgjør sammen med signalene fra klemmene 24, 30 for påvist ikke-korrigerbar feil, inngangssignal til regulatorkretsen 38 for utgangsvalg, som i sin tur styrer utgangsvelgeromkobleren 37 i samsvar med kriteriet for utgangsvalg angitt i fig. 6. Dersom begge signalene for påvist ikke-korrigerbar feil fra klemmene 24, 30 viser korreksjon og utgangssignalet fra eksklusiv-ELLER-kretsen 34 som sammenlignet de respektive dekodede meldinger viser at disse meldinger er identiske, så vil utgangsvelgeromkobleren 37 bli vendt til sin "a"-side for derved å velge utganger fra korreksjonskretsen 7 for tilfeldige feil gjennom eksklusiv-ELLER-kretsen 11-a, og dersom signalet for påvist ikke-korrigerbar feil fra klemmen 24 viser korreksjon og signalet for ikke-korrigerbar feil fra klemmen 30 viser deteksjon av en hvilken som helst ikke-korrigerbar feil, vil utgangsvelgeromkobleren 37 bli vendt til sin "a"-side for å velge samme utgang som angitt ovenfor.

Hvis imidlertid signalet for påvist ikke-korrigerbar feil fra klemmen 30 viser korreksjon og signalet for påvisning av ikke-korrigerbar feil fra klemmen 24 viser deteksjon av en hvilken som helst ikke-korrigerbar feil, så vil utgangsvelgeromkobleren 37 bli vendt til sin "b"-side for derved å velge utgangen fra korreksjonskretsen 5 for dataskurfeil gjennom eksklusiv-ELLER-kretsen 11-b, mens i andre tilfeller blir det signal som angir at det foreligger ikke-korrigerbar feil, utgangssignalet fra klemmen 10. Den endelige dekodede melding som er valgt av utgangsvelgerkretsen 6 avgis som utgangssignal over utgangsklemmen 9.

I den ovenfor beskrevne utførelse er korreksjonskretsen 7 for tilfeldige feil utstyrt med en krets for utførelse av operasjonen med residualverdi 2n<->1, men det kan også være anordnet en korreksjonskrets for tilfeldige feil som anvender en vanlig lineær periodisk skiftregisterkrets. Videre er kodelengden ikke endelig begrenset, idet det er et faktisk forhold at en lignende virkning også kan frembringes med en forkortet kode.

Som beskrevet ovenfor, kan det således i henhold til foreliggende oppfinnelse effektivt frembringes en krets med høyere pålitelighet for dekoding av en BCH-kode med det formål å korrigere en sammensatt kompleks feil ved anordning av en utgangsvelgerkrets med kriterium for valg av utgang fra korreksjonskretser for henholdsvis tilfeldige feil og dataskurfeil.

Claims (2)

1. Anordning for samtidig påvisning og korreksjon av en sammensatt kompleks feil i et digitalt kommunikasjonssystem, og som er beregnet på å motta et signal som er kodet med en BCH-kode ved utnyttelse av et særegent polynom g(x) = M.,(x) * M2(x), idet anordningen omfatter: - en første enhet (2, 7, 11-a) for å korrigere tilfeldige feil i det kodede signal, - en andre enhet (4, 5, 11-b) for å korrigere en dataskurfeil, og - en tredje enhet (6) som er forbundet med nevnte første og andre enheter,karakterisert vedat: - den første enhet (2, 11-a) er innrettet for på i og seg kjent måte å generere et første og andre n-biters syndrom (S.,, S3), - den andre enhet (4, 5, 11-b) omfatter en syndrom-omformerkrets (4) for å beregne et 2n-biters syndrom ut fra de to n-biters syndromer generert i den første enhet, og - den tredje enhet (6) er innrettet for å velge utgangssignal fra den første eller andre enhet som reaksjon på den første og andre enhets dekodingsforhold, for valgfritt å avgi utgangssignalet fra den enhet som angir en korrigerbar feil eller avgi et signal for påvisning av en ikke-korrigerbar feil i det tilfelle begge enheter (for korreksjon av henholdsvis tilfeldige feil og dataskurfeil) angir en ikke-korrigerbar feil eller angir korrigerbare feil, men hvor korreksjonsmønstrene avgitt fra de to enheter ikke er identiske.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert vedat den omfatter utstyr (8) for å slå opp i en tabell som lagrer tidligere beregnede grunntallsdata for et feilposisjonspolynom, og for å utlede en normalisert feilposisjon.