NO784376L - Koblingsanordning til koding eller dekoding av binaerinformasjoner - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en koblingsanordning som tjener til koding eller dekoding og omfatter en innretning til å danne et antall kontrollbits i avhengighet av binærinformasjoner som oppviser flere posisjoner, under anvendelse av en cyklisk kode, og hvor et informasjonspolynom ved hjelp av en koder divideres med et generatorpolynom og den rest som fremkommer ved divisjonen, ut-gjør kodingens resultat.

En slik koblingsanordning er kjent, f.eks. fra en bok av

J. Swoboda med tittelen "Codierung zur Fehlerkorrektur und Fehler-erkennung", side 108.

Til koding og dekoding av pulstelegrammer anvendes ofte cyk-lisker koder. Slike koder gir ved et bestemt antall kontrollskritt, resp. ved gitt redundans/ den største mulige sannsynlighet for å konstatere feil. I en cyklisk kode er et telegrampolynom gyldig hvis det kan divideres med et generatorpolynom uten rest. Av in--teresse er • altså alltid resten fra divisjonen og ikke selve divisjonens resultat. Hvert telegrampolynom utgjør derfor også

det flerdobbelte av et generatorpolynom. Likeledes må telegrampolynomet ha høyere grad enn generatorpolynomet, da det ellers ikke lenger kunne divideres med dette.

Polynomer med en grad lavere enn generatorpolynomet danner restpolynomene eller restene eller restpotensene av generatorpolynomet. Ut fra dem dannes kontrollskrittene ved sending av et telegram. Når et telegram sendes, blir der påhektet informasjonsbitene

et slikt kontrollbitmønster at telegrampolynomet igjen blir delelig med generatorpolynomet uten rest. Valget av generatorpolynom bestemmer kodedistansen og dermed sannsynligheten for å konstatere feil.

Til divisjonen av et telegrampolynom med et generatorpolynom er det kjent å anvende et tilbakekoblet skiftregister. Antall celler hos skiftregisteret er så stort som generatorpolynomets grad,og tilbakekoblingssløyfene blir i samsvar med generatorpolynomets oppbygning realisert via Eksklusiv-Eller-ledd. En takt skyver telegrampolynomet gjennom skiftregisteret og blir herunder ved hjelp av tilbakekoblingssløyfene dividert med generatorpolynomet. Ved slutten av telegrammet står divisjonsresten i skiftregisterets celler. Er divisjonsresten i cellene log 0, er telegrammet gyldig.

Ved utsendelsen av et telegram danner divisjonsresten i cellene kontrollskrittene som påhektes telegrammets informasjonsbits.

Takket være muligheten for via et egnet tilbakekoblet skiftregister å få frem den divisjonsrest som oppstår ved divisjonen av et telegrampolynom med et generatorpolynom, har de cykliske koder fått en særlig betydning.

Koding og dekoding av cykliske koder har imidlertid sine grenser ved rask parallell dataoverføring eller ved databehandlings-anlegg hvor serielle data mottas eller utsendes ved hjelp av inn-utleverings-interfaces, men behandles parallelt i behandlingsinn-retningen.

En ytterligere vanskelighet som kan melde seg ved anvendelse av tilbakekoblede skiftregistre, består i at koblingsanordningen til koding ikke i det hele tatt eller bare med meget stor koblings-teknisk påkostning lar seg tilpasse en ny kode eller koder av for-skjellig lengde.

Oppfinnelsens oppgave er derfor å utforme en koblingsanordning av den ovenfor angitte art slik at den på enklest mulig måte lar seg tilpasse de respektive eksisterende krav.

Overveielser innen oppfinnelsens ramme har gitt som resultat at det ved løsning av denne oppgave er gunstig å skaffe kontrollbitene ved hjelp av flere suksessive divisjonsprosesser.

Ifølge oppfinnelsen blir koblingsanordningen utformet slik

at koderen inneholder en innretning til å dele opp binærinformasjonen i flere ord med samme bitantall, et modulo-2-addisjonsledd og en delkoder, og at delkoderen dividerer den informasjon som tilføres den, med generatorpolynomet, og ved sin utgang avgir den rest som fremkommer ved divisjonen og at ordene og den respektive rest som på forhånd er bestemt av delkoderen, kan tilføres modulo-2-addisjonsleddet i kronologisk rekkefølge, samt at den informasjon som tilføres delkoderen, er den informasjon som fås ved hjelp av modulo-2-addisjonen.

I den forbindelse kan binærinformasjonen være en parallell-ener serieinformasjon, særlig et pulstelegram. Binærinformasjonen blir delt opp i flere like lange deler, som i det ekstreme tilfelle kan bestå av en enkelt bit. Den første del blir dividert med generatorpolynomet, divisjonsresten blir mod-2-addert til neste in-formasjonsdel osv., inntil binærinformasjonen er behandlet.

Ved hjelp av disse forholdsregler fås den fordel at koblingsanordningen lar seg tilpasse kravene i de respektive anvendelses-tilfeller uten kostbare endringer i koblingen. Er ordene flere bits brede, er det ved parallell databehandling mulig å oppnå en særlig høy behandlingshastighet.

Som videre utformning av oppfinnelsen blir koblingsanordningen utført slik at delkoderen er et tilbakekoblet skiftregister som kan settes tilbake og taktstyres ved hjelp av en innretning til forløpsstyring, og hvori den informasjon som fås ved modulo-2-addisjonen, kan innføres som parallellinformasjon.

En særlig høy hastighet lar seg for kodingens vedkommende oppnå ved at delkoderen er et lager som har valgfri aksess, og som med sine adresseinnganger ligger ved modulo-2-addisjons-leddets utgang, og hvori der for hver adresse er lagret den informasjon som fremkommer ved divisjonen av adressen med generatorpolynomet.

Hensiktsmessig er lageret med valgfri aksess et bare lesbart lager, et såkalt ROM. Videre kan man hensiktsmessig efterkoble modulo-2addisjonsleddet et register som kan styres ved hjelp av innretningen til forløpsstyring.

Som videre utvikling av oppfinnelsen blir koblingsanordningen utformet slik at binærinformasjonen tilføres modulo-2-addisjons-leddet bit for bit, og at de frie innganger til modulo-2-addisjons-leddet er lagt til den logiske tilstand 0.

Oppfinnelsen vil bli belyst nærmere ved utførelseseksempler som er anskueliggjort på tegningen.

Fig. 1 viser en koblingsanordning til telegramkoding og dekoding med et skiftregister, og

fig. 2 viser en koblingsanordning til telegramkoding og dekoding med et ROM.

Pulstelegrammet resp telegrammet representeres som polynom, idet siste telegramskritt får graden 0.

Eksempel:

Telegram 10 0 11

Polynom 1 • x4+0 • x3+0 *x2+l• x^l-x° = x4+x+l.

For den variable x er det i denne forbindelse ikke mulig å velge hvilket som helst tall blant mengden av alle tall, men der må velges et bitmønster blant mengden av restpotenser. Å finne egnede generatorpolynomer for en bestemt kodedistanse er en oppgave innen lineær algebra. Generatorpolynomet blir her forutsatt gitt. For de følgende forklaringer benyttes alltid generatorpoly-

4

nomet x +x+l.

Polynomets koeffisienter antar de to verdier 0 og 1. To polynomer blir addert, idet man adderer de variable x med samme ekspo-nent. Addisjonen av koeffisientene følger mod-2-loven.

Videre lar polynomet seg forskyve mot venstre ved multiplikasjon med x. Denne multiplikasjon med x tilsvarer en skifttakt.

Fig. 1 viser en koblingsanordning for en koding og dekoding ved parallell telegrambehandling med et register.

Ved denne koblingsanordning er fjernledningen 4 tilkoblet

et serie-parallell-interface resp. en serie-parallell-omformer 5. Binærinformasjonen som overføres serielt over fjernledningen 4, blir ved hjelp av serieparallellomformeren 5 omsatt til en parallellinformasjon bestående av ord på fire bits hver. Ordene tilføres dels et telegram-mellomlager som inneholdes i innretningen 11 og ikke er vist på figuren, og dels modulo-2-addisjonsleddet 7. Mo-dulo-2-addisjonsleddet 7 består av fireEksklusi<y->Eller-ledd 71-74 som for hver sin posisjon av ordet gjennomfører en modulo-2-addi-sjon. De øvrige innganger til modulo-2-addisjonsleddet 7 er for-bundet med utgangen fra skiftregisteret 2.

Utgangene fra Eksklusiv-Eller-leddene hos modulo-2-addisjons-leddet 7 er ført til registeret 8/ som styres med strobepulser sl og s2 fra innretningen 11, som tjener til forløpsstyring og for-trinnsvis utgjøres av en mikroprosessor.

Utgangen fra registeret 8 er ført til inngangene til D-flip-flops 21-24. Disse D-flip-flops 21-24 er koblet som tilbakekoblede skiftregistre og danner en delkoder som dividerer den av registeret 8 avgitte parallellinformasjon med generatorpolynomet x 4+x+l. Takt-inngangene til disse D-flip-flops pådras av innretningen 11 med en takt T, og tilbakesetningsinngangene med tilbakesetningspulser r.

Ved utgangene fra de nevnte D-flip-flops 21-24 ligger den

rest som fås ved divisjonen med generatorpolynomet,som parallellinformasjon. Denne informasjon tilføres dels innretningen 11 og dels én av de to innganger til modulo-2-addisjonsleddet.

Til innretningen 11 blir videre koblet parallell-interfacet 6, som oppviser en tilslutning 61 for et datavisende apparat, en tilslutning 62 for en trykker og en tilslutning 63 for signallamper etc.

Ved slutten av telegrampasseringen står divisjonsresten til rådighet ved Q-utgangene, altså den inverterte divisjonsrest ved Q-utgangene. Divisjonsresten må ved mottagning av et telegram være 0. Ved sending av telegrammet danner den kontrollskrittene.

For det tilfelle at der mottas et pulstelegram, setter innretningen 11 med en tilbakesetningspuls r det som delkoder benyttede polynomskiftregister 8 i hvilestillingen. Telegrammet som kommer serielt fra fjernledningen 4, blir i fire og fire bits levert til innretningen 11 og til registeret 8. Den informasjon som avgis ved utgangen fra polynomskiftregisteret 8/blir hver gang mod-2-addert med av det i fire og fire bits ankommende telegram.. Det ytterligere ord som derved fremkommer, blir ladet inn i registeret 32 ved hjelp av en strobepuls sl. En annen strobepuls s2 lader innholdet av registeret 32 inn i polynomskiftregisteret 8. De følgende fire takter T dividerer denne telegramdel med generatorpolynomet. Den rest som fremkommer ved divisjonen, blir i henhold til mod-2-loven addert med de neste fire bits av telegrammet ved hjelp av mod-2-addisjonsleddet 7 og via registeret 32 ladet inn i polynomskiftregisteret 8. Fire takter dividerer også denne telegramdel osv., inntil de . siste fire télegrambits er innløpet. De må, mod-2-addert med divisjonsresten fra polynomskiftregisteret, gi ordet 0 0 0 0. Er divisjonsresten efter de fire siste télegrambits 0 0 0 0, behandr .. ler innretningen 11 telegrammet videre. I motsatt fall blir telegrammet kassert eller en feilkorreksjon foretatt.

Telegramdivisjonen lar seg representere på følgende måter:

Telegramm:

blir oppdelt i

Den første telegramdel divideres med generatorpolynomet/og resten mod-2-adderes til neste telegramdel. Dette blir igjen dividert og resten addert til neste telegramdel. Resten fra nestsiste telegramdel må, mod-2-addert til siste telegramdel, gi resten 0 0 0 0.

Ved sendingen av telegrammet setter innretningen 11 med til-bakesetningspulsen polynomskiftregisteret 2 i hvilestilling. Par-allellinterfacet 6 leverer telegraminformasjonene og ansporingen til utsendelse av et telegram. Innretningen 11 leverer telegrammet fire-bitvis til serieparallellinterfacet 5 og til kodingsinnret-ningen. Er alle informasjonsbits utsendt, hekter innretningen 11 divis jonsresten ved utgangen fra polynomskif tregisteret som kon-: trollbits på informasjonsbitene og avslutter dermed telegrammet. Forøvrig forløper kodingsprosessen som ved en mottatt binærinfor-mas jon.

I det beskrevne eksempel stemmer sikringsvedhengets posisjons-antall overens med ordenes bitantall. Eventuelt kan ordene inneholde flere bits. Isåfall blir der foran det tilbakekoblede skiftregister innskutt en parallellserieomformer for de ytterligere bits.

Har ordene færre bits enn sikringsvedhenget, blir de frie innganger til modulo-2-addisjonsleddet lagt til den logiske tilstand 0.

Fig. 2 viser en koblingsanordning til koding og dekoding

ved parallell telegrambehandling med registre og ROM. Denne koblingsanordning skiller seg fra den på fig. 1 ved at der isteden-for polynomskiftregisteret 2 benyttes et lager 9 med valgfri aksess. Lageret 9 er et bare-lese-lager resp. ROM. Adresseinngangen til lageret 9 er tilkoblet inngangen til registeret 8. Utgangen fra lageret 9 er méd sine Q-tilslutninger for det første ført til en og en inngang til Eksklusiv-Eller-portene 71-74 som inneholdes i modulo-2-addisjonsleddet. For det annet er også innretningen 12 til forløpsstyring tilkoblet utgangen fra lageret 9.

En ytterligere forskjell fra koblingsanordningen på fig. 1 består i at der bare behøves en eneste ledning for en strobepuls sl fra innretningen 12 til registeret 8.

Da ethvert bitmønster som innføres i polynomskiftregisteret

2 på fig. 2, gir et annet bitmønster efter polynomdivisjonen, kan

skiftregisteret 2 på gunstig måte erstattes med et lager 9 med valgfri aksess, særlig et ROM. En slik koblingsanordning tillater særlig rask behandling av telegrammene, da det anvendte lager 9

resp. ROM leverer resultatet straks og ikke først efter flere skift-takter slik som polynomskiftregisteret.

Koblingsanordningen lar seg med fordel anvende i anlegg til overføring av data, særlig for koding eller dekoding av fjernvirkningstelegrammer. Fjernvirkningstelegrammer kan ved overføring fra en fjernvirkningsstasjon til en annen via fjernledninger bli for-falsket av støyspenninger. Telegramsenderen tilføyer derfor hensiktsmessig telegrammet flere kontrollskritt hvis bitmønstre av-henger av bitmønsteret av informasjonsbitene: Telegrammet blir kodet.

Mottageren av telegrammet kontrollerer informasjonsbitene og kontrollbitene og konstaterer ut fra denne kontroll med definert sannsynlighet en forfalskning: Telegrammet blir dekodet.

Ved utførelsen av innretningen 11 resp. 12 som mikroprosessor kan denne hensiktsmessig i tillegg også utnyttes for ytterligere styringer, f.eks. til cyklisk påkall av fjernvirkningsstasjoner.

Claims (6)

1. Koblingsanordning til koding eller dekoding, omfattende en innretning til å danne et antall kontrollbits i avhengighet av binærinformasjoner som oppviser flere posisjoner,under anvendelse av en cyklisk kode, hvorunder et informasjonspolynom ved hjelp av en koder divideres med et generatorpolynom, og den rest som fremkommer ved divisjonen, utgjør kodingens resultat, karakterisert ved at kodingen inneholder en innretning (4) til oppdeling av binærinformasjonen i flere ord med samme bitantall, et modulo-2-addisjonsledd (7) og en delkoder, at delkoderen dividerer den informasjon som tilføres den, med generatorpolynomet og ved sin utgang avgir den rest som fremkommer ved divisjonen, at ordene og den respektive rest som på forhånd er bestemt ved hjelp av delkoderen, kan tilføres modulo-2-addisjonsleddet (7) i kronologisk rekkefølge, og at den informasjon som tilføres delkoderen, er den informasjon som fås ved modulo-2-addisjonen.

2. Koblingsanordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at delkoderen er et tilbakekoblet skiftregister (2) som kan settes tilbake og taktstyres med en innretning (12) til forløpsstyring, og hvori den ved modulo-2-addisjonen fremkomne informasjon kan innføres som parallellinformasjon (fig. 1) .

3. Koblingsanordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at delkoderen er et lager (9) som har valgfri aksess, og som med sine adresseinnganger ligger ved utgangen fra modulo-2-addisjonsleddet (7), og hvori der for hver adresse er lagret den informasjon som fremkommer ved divisjon av adressen med generatorpolynomet (fig. 2).

4. Koblingsanordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at lageret (9) med valgfri aksess er et bare lesbart lager.

5. Koblingsanordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at der er efterkoblet modulo-2-addisjonsleddet (7) et register (8) som kan styres ved hjelp av innretningen (11, 12) til forløpsstyring.

6. Koblingsanordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at binærinformasjonen tilføres modulo-2-addisjons-leddet bitvis, og at modulo-2-addisjonsleddets frie innganger er lagt til den logiske tilstand 0.