RU2262205C1 - Device for transferring data - Google Patents
Device for transferring data Download PDFInfo
- Publication number
- RU2262205C1 RU2262205C1 RU2004127288/09A RU2004127288A RU2262205C1 RU 2262205 C1 RU2262205 C1 RU 2262205C1 RU 2004127288/09 A RU2004127288/09 A RU 2004127288/09A RU 2004127288 A RU2004127288 A RU 2004127288A RU 2262205 C1 RU2262205 C1 RU 2262205C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- data
- output
- synchronization
- trigger
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электронным схемам общего назначения, в частности к схемам кодирования, декодирования и преобразования данных при их передаче между удаленными друг от друга абонентами.The invention relates to general purpose electronic circuits, in particular to encoding, decoding and data conversion schemes for data transmission between subscribers remote from each other.
Известно устройство [1] для передачи данных, содержащее подключенные к противоположным сторонам линии связи блок передачи данных и блок приема данных, блок передачи данных содержит первый и второй элементы Исключающее ИЛИ, первый усилитель и первый сдвиговый регистр, входы второго элемента Исключающее ИЛИ подключены к выходам первого сдвигового регистра, а выход - к первому входу первого элемента Исключающее ИЛИ, вход последовательных данных первого сдвигового регистра соединен с выходом первого элемента Исключающее ИЛИ и с входом первого усилителя, вход синхронизации первого сдвигового регистра является входом синхронизации устройства, второй вход первого элемента Исключающее ИЛИ является входом данных устройства, выход первого усилителя подключен к линии связи, блок приема данных содержит генератор с фазовой автоподстройкой частоты, второй сдвиговый регистр, третий и четвертый элементы Исключающее ИЛИ и второй усилитель, вход которого подключен к линии связи, а выход - к входу генератора с фазовой автоподстройкой частоты, выход которого соединен с входом синхронизации второго сдвигового регистра и является выходом синхронизации устройства, выходы второго сдвигового регистра соединены с входами третьего элемента Исключающее ИЛИ, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента Исключающее ИЛИ, выход которого является выходом данных устройства, а второй вход соединен с входом последовательных данных второго сдвигового регистра и с выходом второго усилителя.A device [1] for data transmission, comprising a data transmission unit and a data receiving unit connected to opposite sides of the communication line, the data transmission unit contains the first and second exclusive-OR elements, the first amplifier and the first shift register, the inputs of the second exclusive-OR element are connected to the outputs the first shift register, and the output to the first input of the first exclusive OR element, the input of the serial data of the first shift register is connected to the output of the first exclusive OR element and to the input of the first of the amplifier, the synchronization input of the first shift register is the device synchronization input, the second input of the first element is Exclusive OR is the device data input, the output of the first amplifier is connected to the communication line, the data reception unit contains a phase-locked loop generator, the second shift register, the third and fourth elements The exclusive OR and the second amplifier, the input of which is connected to the communication line, and the output to the input of the generator with phase-locked loop, the output of which is connected to the synchronization input The second shift register is the synchronization output of the device, the outputs of the second shift register are connected to the inputs of the third exclusive-OR element, the output of which is connected to the first input of the fourth exclusive-OR element, the output of which is the device data output, and the second input is connected to the serial data input of the second shift register and with the output of the second amplifier.
В устройстве [1] блоки передачи и приема данных выполняют, соответственно, функции скремблера и дескремблера. Входные данные преобразуются скремблером к виду, при котором их можно рассматривать как псевдослучайные. Дескремблер выполняет обратное преобразование, т.е. восстанавливает исходные данные. Скремблирование данных позволяет заменить длинные последовательности нулей или единиц (и не только эти последовательности) псевдослучайными битами, что исключает возможность потери синхронизации между блоками приема и передачи данных. Кроме того, разравнивается энергетический спектр передаваемого сигнала, что способствует уменьшению уровня перекрестных помех, наводимых на соседние витые пары проводов кабеля линии связи.In the device [1], the data transmission and reception units perform, respectively, the functions of a scrambler and descrambler. The input data is converted by a scrambler to a form in which they can be considered as pseudo-random. The descrambler performs the inverse transform, i.e. restores the original data. Scrambling data allows you to replace long sequences of zeros or ones (and not only these sequences) with pseudo-random bits, which eliminates the possibility of loss of synchronization between blocks of data reception and transmission. In addition, the energy spectrum of the transmitted signal is leveled, which helps to reduce the level of crosstalk induced on neighboring twisted pairs of wires of the communication line cable.
Недостатком устройства [1] является размножение ошибок, которые могут возникнуть при передаче сигнала по линии связи. Так, одиночная ошибка преобразуется в троекратную, так как ошибочный бит сначала непосредственно передается на выход данных устройства, а затем, продвигаясь по второму сдвиговому регистру, еще два раза искажает выходные данные.The disadvantage of the device [1] is the propagation of errors that may occur when transmitting a signal over a communication line. So, a single error is converted into a triple, since the error bit is first directly transmitted to the output of the device data, and then, moving along the second shift register, it distortes the output data two more times.
Известно устройство [2] для передачи данных, содержащее подключенные к противоположным сторонам линии связи блок передачи данных и блок приема данных, блок передачи данных содержит скремблер, содержащий генератор псевдослучайной последовательности битов, первый элемент Исключающее ИЛИ и первый усилитель, генератор псевдослучайной последовательности битов содержит первый сдвиговый регистр и второй элемент Исключающее ИЛИ, входы которого подключены к выходам первого сдвигового регистра, а выход - к первому входу первого элемента Исключающее ИЛИ и к входу последовательных данных первого сдвигового регистра, вход синхронизации которого является входом синхронизации скремблера, второй вход первого элемента Исключающее ИЛИ является входом данных скремблера, выход первого усилителя подключен к линии связи, блок приема данных содержит дескремблер, содержащий генератор с фазовой автоподстройкой частоты, второй сдвиговый регистр, третий и четвертый элементы Исключающее ИЛИ и второй усилитель, вход которого подключен к линии связи, а выход - к входу генератора с фазовой автоподстройкой частоты, выход которого является выходом синхронизации дескремблера, выходы второго сдвигового регистра соединены с входами третьего элемента Исключающее ИЛИ, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента Исключающее ИЛИ.A device for transmitting data [2] is known, comprising a data transmission unit and a data receiving unit connected to opposite sides of the communication line, a data transmission unit comprising a scrambler comprising a pseudo-random sequence of bits, a first exclusive OR element and a first amplifier, a pseudo-random sequence of bits contains a first shift register and the second exclusive OR element, the inputs of which are connected to the outputs of the first shift register, and the output to the first input of the first element OR to the serial data input of the first shift register, the synchronization input of which is the scrambler synchronization input, the second input of the first element Exclusive OR is the scrambler data input, the output of the first amplifier is connected to the communication line, the data reception unit contains a descrambler containing a phase-locked oscillator , the second shift register, the third and fourth elements Exclusive OR and the second amplifier, the input of which is connected to the communication line, and the output to the input of the generator with phase by adjusting the frequency, the output of which is the descrambler synchronization output, the outputs of the second shift register are connected to the inputs of the third exclusive-OR element, the output of which is connected to the first input of the fourth exclusive-OR element.
В устройстве [2] сдвиговый регистр блока приема данных (дескремблера) логически изолирован от линии связи, поэтому не происходит размножения ошибок, поступающих из линии.In the device [2], the shift register of the data receiving unit (descrambler) is logically isolated from the communication line, so there is no multiplication of errors coming from the line.
Устройство [2] имеет два недостатка.The device [2] has two disadvantages.
Первый недостаток состоит в том, что для поддержания синхронной работы сдвиговых регистров скремблера и дескремблера (в случае нарушения синхронизации устройства или при его начальном включении) необходимо периодически прерывать передачу полезных данных и передавать по линии связи служебные информационные кадры, содержащие достаточно длинные цепочки синхронизирующих битов. Это уменьшает эффективную скорость передачи данных по линии, усложняет протокол обмена и требует значительного времени ожидания дескремблером служебного кадра в случае потери синхронизации. В течение этого времени передача данных невозможна.The first drawback is that in order to maintain the synchronous operation of the shift registers of the scrambler and descrambler (in the event of a violation of the device’s synchronization or when it is turned on for the first time), it is necessary to periodically interrupt the transmission of useful data and transmit service information frames containing sufficiently long chains of synchronizing bits over the communication line. This reduces the effective data transfer rate on the line, complicates the exchange protocol and requires a considerable time for the descrambler to wait for the service frame in case of loss of synchronization. During this time, data transfer is not possible.
Второй недостаток - отсутствие аппаратных средств разграничения битов, принадлежащих разным каналам, при их мультиплексированной передаче по линии связи. Данные от разных каналов могут упаковываться в кадры или иные структурные единицы, такие как байты. Например, данные первого канала размещаются на четных позициях байта, а данные второго - на нечетных. Для указания границ между байтами в битовый поток данных необходимо вводить избыточные биты, что снижает скорость передачи. Например, согласно пат. заявке США US 2002 0191721 A1, к каждому байту в битовом потоке добавляется бит разграничения, полученный от генератора псевдослучайной последовательности битов. Устройство-приемник данных обнаруживает биты разграничения благодаря их устойчивому совпадению с эталонной псевдослучайной последовательностью битов. Другой способ разграничения байтов в битовом потоке данных (пат. США №6011808) также предусматривает добавление бита разграничения к каждому байту. Этот бит формируется дублированием и инвертированием нулевого бита передаваемого байта. В результате начало байта сопровождается передачей комбинаций битов 01 или 10. Устройство-приемник данных обнаруживает биты разграничения и нулевые биты данных благодаря их статистически устойчивому совпадению с кодами 01 или 10. Оба способа введения битов разграничения неэкономичны - на каждые восемь битов данных приходится вводить один служебный бит.The second drawback is the lack of hardware for delimiting bits belonging to different channels when they are multiplexed over a communication line. Data from different channels can be packed into frames or other structural units, such as bytes. For example, the data of the first channel is placed at even positions of the byte, and the data of the second is at odd positions. To specify the boundaries between bytes, redundant bits must be entered into the data bitstream, which reduces the transmission rate. For example, according to US Pat. application US 2002 0191721 A1, to each byte in the bitstream is added the demarcation bit received from the generator of the pseudo-random sequence of bits. The data receiver detects the demarcation bits due to their consistent match with the reference pseudo-random bit sequence. Another way of delimiting bytes in a bitstream (US Pat. No. 6,011808) also involves adding a delimitation bit to each byte. This bit is formed by duplication and inversion of the zero bit of the transmitted byte. As a result, the beginning of the byte is accompanied by the transfer of combinations of
Оба отмеченных выше недостатка снижают скорость передачи данных через устройство [2].Both of the above disadvantages reduce the speed of data transmission through the device [2].
Цель изобретения - повышение скорости передачи данных через устройство.The purpose of the invention is to increase the speed of data transmission through the device.
Цель достигается тем, что в устройстве для передачи данных, содержащем подключенные к противоположным сторонам линии связи блок передачи данных и блок приема данных, блок передачи данных содержит скремблер, содержащий генератор псевдослучайной последовательности битов, первый элемент Исключающее ИЛИ и первый усилитель, генератор псевдослучайной последовательности битов содержит первый сдвиговый регистр и второй элемент Исключающее ИЛИ, входы которого подключены к выходам первого сдвигового регистра, а выход - к первому входу первого элемента Исключающее ИЛИ и к входу последовательных данных первого сдвигового регистра, вход синхронизации которого является входом синхронизации скремблера, второй вход первого элемента Исключающее ИЛИ является входом данных скремблера, выход первого усилителя подключен к линии связи, блок приема данных содержит дескремблер, содержащий генератор с фазовой автоподстройкой частоты, второй сдвиговый регистр, третий и четвертый элементы Исключающее ИЛИ и второй усилитель, вход которого подключен к линии связи, а выход - к входу генератора с фазовой автоподстройкой частоты, выход которого является выходом синхронизации дескремблера, выходы второго сдвигового регистра соединены с входами третьего элемента Исключающее ИЛИ, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента Исключающее ИЛИ. Блок передачи данных дополнительно содержит блок мультиплексирования данных, первый вход данных и первый выход синхронизации которого являются входом данных и первым выходом синхронизации первого канала, второй вход данных и второй выход синхронизации блока мультиплексирования данных являются входом данных и первым выходом синхронизации второго канала, скремблер дополнительно содержит третий сдвиговый регистр, первый дешифратор, первый триггер и первый инвертор, выход которого подключен к входу синхронизации первого триггера, вход первого инвертора соединен с входами синхронизации первого и третьего сдвиговых регистров, а также с третьим выходом синхронизации блока мультиплексирования данных, управляющий вход первого сдвигового регистра соединен с выходом первого дешифратора и с входом коррекции блока мультиплексирования данных, выход мультиплексированных данных которого соединен с входом данных скремблера, вход последовательных данных третьего сдвигового регистра соединен с выходом первого элемента Исключающее ИЛИ и с входом данных первого триггера, выход которого соединен с входом первого усилителя, входы параллельных данных первого сдвигового регистра соединены с выходами первого дешифратора, входы которого соединены с выходами третьего сдвигового регистра, блок приема данных дополнительно содержит блок демультиплексирования данных, первый выход данных и первый выход синхронизации которого являются выходом данных и вторым выходом синхронизации первого канала, второй выход данных и второй выход синхронизации блока демультиплексирования данных являются выходом данных и вторым выходом синхронизации второго канала, дескремблер дополнительно содержит четвертый сдвиговый регистр, второй дешифратор, второй и третий триггеры и второй инвертор, выход которого подключен к входу синхронизации второго триггера и к входам синхронизации второго и четвертого сдвиговых регистров, управляющий вход второго сдвигового регистра соединен с выходом второго дешифратора и с входом коррекции блока демультиплексирования данных, вход данных которого соединен с выходом третьего триггера, а вход синхронизации - с выходом синхронизации дескремблера, вход последовательных данных четвертого сдвигового регистра соединен со вторым входом четвертого элемента Исключающее ИЛИ и с выходом второго триггера, вход данных которого соединен с выходом второго усилителя, входы параллельных данных второго сдвигового регистра соединены с выходами второго дешифратора, входы которого соединены с выходами четвертого сдвигового регистра, вход последовательных данных второго сдвигового регистра соединен с первым входом четвертого элемента Исключающее ИЛИ, выход которого соединен с входом данных третьего триггера, вход синхронизации которого соединен с выходом синхронизации дескремблера и с входом второго инвертора.The goal is achieved in that in a device for transmitting data containing a data transmission unit and a data receiving unit connected to opposite sides of the communication line, the data transmission unit comprises a scrambler comprising a pseudo-random sequence of bits, a first exclusive OR element and a first amplifier, a pseudo-random sequence of bits contains the first shift register and the second exclusive-OR element, the inputs of which are connected to the outputs of the first shift register, and the output to the first input of the first The exclusive OR element and to the serial data input of the first shift register, the synchronization input of which is the scrambler synchronization input, the second input of the first exclusive OR element is the scrambler data input, the output of the first amplifier is connected to the communication line, the data reception unit contains a descrambler containing a phase-locked oscillator frequencies, the second shift register, the third and fourth elements exclusive OR and the second amplifier, the input of which is connected to the communication line, and the output to the generator input In the case of phase-locked loop, the output of which is the descrambler synchronization output, the outputs of the second shift register are connected to the inputs of the third exclusive-OR element, the output of which is connected to the first input of the fourth exclusive-OR element. The data transmission unit further comprises a data multiplexing unit, the first data input and the first synchronization output of which are the data input and the first synchronization output of the first channel, the second data input and the second synchronization output of the data multiplexing unit are the data input and the first synchronization output of the second channel, the scrambler further comprises third shift register, first decoder, first trigger and first inverter, the output of which is connected to the synchronization input of the first trigger, input the first inverter is connected to the synchronization inputs of the first and third shift registers, as well as to the third synchronization output of the data multiplexing unit, the control input of the first shift register is connected to the output of the first decoder and to the correction input of the data multiplexing unit, the multiplexed data output of which is connected to the scrambler data input, the input of the serial data of the third shift register is connected to the output of the first XOR element and to the data input of the first trigger, exit which is connected to the input of the first amplifier, the inputs of the parallel data of the first shift register are connected to the outputs of the first decoder, the inputs of which are connected to the outputs of the third shift register, the data receiving unit further comprises a data demultiplexing unit, the first data output and the first synchronization output of which are the data output and the second the synchronization output of the first channel, the second data output and the second synchronization output of the data demultiplexing unit are the data output and the second output The second channel, the descrambler additionally contains the fourth shift register, the second decoder, the second and third triggers and the second inverter, the output of which is connected to the synchronization input of the second trigger and to the synchronization inputs of the second and fourth shift registers, the control input of the second shift register is connected to the output of the second a decoder and with a correction input of the data demultiplexing unit, the data input of which is connected to the output of the third trigger, and the synchronization input is connected to the synchronization output and descrambler, the input of the fourth data of the fourth shift register is connected to the second input of the fourth exclusive-OR element and to the output of the second trigger, the data input of which is connected to the output of the second amplifier, the inputs of the parallel data of the second shift register are connected to the outputs of the second decoder, the inputs of which are connected to the outputs of the fourth the shift register, the input of the serial data of the second shift register is connected to the first input of the fourth exclusive-OR element, the output of which is connected to data input of the third trigger, the synchronization input of which is connected to the synchronization output of the descrambler and to the input of the second inverter.
Блок мультиплексирования данных содержит генератор импульсов, инвертор, элемент И, первый-четвертый триггеры и мультиплексор, входы данных которого являются первым и вторым входами данных блока, а управляющий вход соединен с нулевым выходом четвертого триггера и является вторым выходом синхронизации блока, первый выход синхронизации блока соединен с выходом четвертого триггера, вход синхронизации которого соединен с входом синхронизации третьего триггера, с выходом генератора импульсов и с входом инвертора и является третьим выходом синхронизации блока, выход третьего триггера является выходом мультиплексированных данных блока, вход данных первого триггера соединен с первым входом элемента И и является входом коррекции блока, второй вход элемента И соединен с выходом первого триггера, вход синхронизации которого соединен с входом синхронизации второго триггера и с выходом инвертора, нулевой выход второго триггера соединен с его входом данных, а его вход установки нуля - с выходом элемента И, выход мультиплексора соединен с входом данных третьего триггера, выход второго триггера соединен с входом данных четвертого триггера.The data multiplexing unit contains a pulse generator, an inverter, an And element, first-fourth triggers and a multiplexer, the data inputs of which are the first and second data inputs of the block, and the control input is connected to the zero output of the fourth trigger and is the second block synchronization output, the first block synchronization output connected to the output of the fourth trigger, the synchronization input of which is connected to the synchronization input of the third trigger, with the output of the pulse generator and with the input of the inverter and is the third output block synchronization, the output of the third trigger is the output of the multiplexed data of the block, the data input of the first trigger is connected to the first input of the And element and is the input of the block correction, the second input of the element And is connected to the output of the first trigger, the synchronization input of which is connected to the synchronization input of the second trigger and the output inverter, the zero output of the second trigger is connected to its data input, and its zero setting input is connected to the output of the And element, the multiplexer output is connected to the data input of the third trigger, the output is w cerned latch connected to the input of the fourth flip-flop data.
Блок демультиплексирования данных содержит первый-седьмой триггеры, инвертор и элемент И, вход инвертора соединен с входами синхронизации третьего и шестого триггеров и является входом синхронизации блока, выход инвертора соединен с входами синхронизации первого, второго и седьмого триггеров, входы данных четвертого и пятого триггеров соединены и являются входом данных блока, вход данных первого триггера является входом коррекции блока, выходы четвертого и пятого триггеров являются первым и вторым выходами данных блока, вход синхронизации четвертого триггера соединен с нулевым выходом седьмого триггера и является первым выходом синхронизации блока, вход синхронизации пятого триггера соединен с выходом седьмого триггера и является вторым выходом синхронизации блока, нулевой выход первого триггера соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего триггера, вход данных которого соединен с выходом первого триггера, вход данных седьмого триггера соединен с выходом шестого триггера, вход данных которого соединен с выходом второго триггера, вход данных которого соединен с его нулевым выходом, а вход установки нуля - с выходом элемента И.The data demultiplexing unit contains the first to seventh triggers, the inverter and the And element, the inverter input is connected to the synchronization inputs of the third and sixth triggers and is the synchronization input of the block, the inverter output is connected to the synchronization inputs of the first, second and seventh triggers, the data inputs of the fourth and fifth triggers are connected and are the block data input, the first trigger data input is the block correction input, the fourth and fifth trigger outputs are the first and second block data outputs, the synchronization input of the fourth trigger is connected to the zero output of the seventh trigger and is the first block synchronization output, the fifth trigger synchronization input is connected to the seventh trigger output and is the second block synchronization output, the zero output of the first trigger is connected to the first input of the And element, the second input of which is connected to the output of the third the trigger, the data input of which is connected to the output of the first trigger, the data input of the seventh trigger is connected to the output of the sixth trigger, the data input of which is connected to the output of the second igger, the data input of which is connected to its zero output, and the input of setting zero - with the output of the element I.
На фиг.1, а и б представлены функциональная схема известного генератора псевдослучайной последовательности битов и таблица - указатель точек подключения цепи обратной связи этого генератора; на фиг.2 - функциональная схема известного устройства [1] для передачи данных; на фиг.3 - функциональная схема известного устройства [2] для передачи данных; на фиг.4 - функциональная схема предлагаемого устройства для передачи данных; на фиг.5 -функциональная схема блока мультиплексирования данных предлагаемого устройства; на фиг.6 - функциональная схема блока демультиплексирования данных предлагаемого устройства; на фиг.7, а-в - таблица состояний генератора псевдослучайной последовательности битов, диаграмма состояний этого генератора и пример кодовой ситуации, поясняющий работу предлагаемого устройства; на фиг.8 - временные диаграммы работы скремблера предлагаемого устройства; на фиг.9 - временные диаграммы работы дескремблера предлагаемого устройства; на фиг.10-фиг.18 - временные диаграммы, поясняющие процесс передачи данных предлагаемым устройством в разных кодовых ситуациях.Figure 1, a and b presents a functional diagram of a known generator of a pseudo-random sequence of bits and a table is a pointer to the points of connection of the feedback circuit of this generator; figure 2 is a functional diagram of a known device [1] for data transmission; figure 3 is a functional diagram of a known device [2] for data transmission; figure 4 is a functional diagram of the proposed device for data transmission; figure 5 is a functional diagram of the data multiplexing unit of the proposed device; figure 6 is a functional block diagram of the demultiplexing data of the proposed device; 7, a-c - table of states of the generator of a pseudo-random sequence of bits, a state diagram of this generator and an example of a code situation that explains the operation of the proposed device; on Fig - timing diagrams of the operation of the scrambler of the proposed device; figure 9 is a timing diagram of the descrambler of the proposed device; figure 10-figure 18 is a timing diagram explaining the data transfer process of the proposed device in different code situations.
Генератор 1 псевдослучайной последовательности битов (фиг.1, а) содержит сдвиговый регистр 2, выходы разрядов М и N которого соединены с входами элемента Исключающее ИЛИ 3, выход которого соединен с входом последовательных данных сдвигового регистра 2 и является выходом 4 генератора 1 псевдослучайной последовательности битов, вход 5 синхронизации сдвигового регистра 2 является входом синхронизации генератора 1 псевдослучайной последовательности битов. Направление сдвига данных в регистре 2 показано стрелкой 6. Номера разрядов М и N регистра 2 выбираются из приведенной на фиг.1, б таблицы 7 - указателя точек подключения цепи обратной связи.The pseudo-random sequence of bits generator 1 (Fig. , the
Известное [1] устройство 8 для передачи данных (фиг.2) содержит подключенные к противоположным сторонам линии связи 9 блок 10 передачи данных (скремблер) и блок 11 приема данных (дескремблер), блок 10 передачи данных содержит первый 12 и второй 13 элементы Исключающее ИЛИ, первый 14 усилитель и первый 15 сдвиговый регистр, входы второго 13 элемента Исключающее ИЛИ подключены к выходам первого 15 сдвигового регистра, а выход - к первому входу первого 12 элемента Исключающее ИЛИ, вход последовательных данных первого 15 сдвигового регистра соединен с выходом первого 12 элемента Исключающее ИЛИ и с входом первого 14 усилителя, вход синхронизации первого 15 сдвигового регистра является входом 16 синхронизации устройства, второй вход первого 12 элемента Исключающее ИЛИ является входом 17 данных устройства, выход первого 14 усилителя подключен к линии связи 9, блок 11 приема данных содержит генератор 18 с фазовой автоподстройкой частоты, второй 19 сдвиговый регистр, третий 20 и четвертый 21 элементы Исключающее ИЛИ и второй 22 усилитель, вход которого подключен к линии связи 9, а выход - к входу генератора 18 с фазовой автоподстройкой частоты, выход которого соединен с входом синхронизации второго 19 сдвигового регистра и является выходом 23 синхронизации устройства, выходы второго 19 сдвигового регистра соединены с входами третьего 20 элемента Исключающее ИЛИ, выход которого подключен к первому входу четвертого 21 элемента Исключающее ИЛИ, выход которого является выходом 24 данных устройства, а второй вход соединен с входом последовательных данных второго 19 сдвигового регистра и с выходом второго 22 усилителя. Направления сдвига данных в регистрах 15 и 19 показаны стрелками 25. Внешний источник 26 данных (например, первый компьютер) подключен к входам 16 и 17 устройства 8. Внешний приемник 27 данных (например, второй компьютер) подключен к выходам 23 и 24 устройства 8.The known [1]
Известное [2] устройство 28 для передачи данных (фиг.3) содержит подключенные к противоположным сторонам линии связи 29 блок 30 передачи данных (скремблер) и блок 31 приема данных (дескремблер), блок 30 передачи данных содержит генератор 32 псевдослучайной последовательности битов, первый 33 элемент Исключающее ИЛИ и первый 34 усилитель, генератор 32 псевдослучайной последовательности битов содержит первый 35 сдвиговый регистр и второй 36 элемент Исключающее ИЛИ, входы которого подключены к выходам первого 35 сдвигового регистра, а выход - к первому входу первого 33 элемента Исключающее ИЛИ и к входу последовательных данных первого 35 сдвигового регистра, вход синхронизации которого является входом 37 синхронизации скремблера 30, второй вход первого элемента Исключающее ИЛИ является входом 38 данных скремблера 30, выход первого 34 усилителя подключен к линии связи 29, блок 31 приема данных (дескремблер) содержит генератор 39 с фазовой автоподстройкой частоты, второй 40 сдвиговый регистр, третий 41 и четвертый 42 элементы Исключающее ИЛИ и второй 43 усилитель, вход которого подключен к линии связи 29, а выход - к входу генератора 39 с фазовой автоподстройкой частоты, выход которого является выходом 44 синхронизации дескремблера 31, выходы второго сдвигового регистра 40 соединены с входами третьего 41 элемента Исключающее ИЛИ, выход которого подключен к первому входу четвертого 42 элемента Исключающее ИЛИ.The known [2]
В блоке 30 передачи данных выход первого 33 элемента Исключающее ИЛИ соединен с входом первого 34 усилителя. Блок 31 приема данных содержиттакже мультиплексор 45, выход которого соединен с входом последовательных данных регистра 40, а управляющий вход является управляющим входом 46 устройства 28. Первый вход данных мультиплексора 45 соединен с первым входом четвертого 42 элемента Исключающее ИЛИ. Второй вход данных мультиплексора 45 соединен со вторым входом четвертого 42 элемента Исключающее ИЛИ и с выходом второго 43 усилителя. Выход четвертого 42 элемента Исключающее ИЛИ является выходом 47 данных устройства 28. Вход синхронизации регистра 40 соединен с выходом 44 синхронизации устройства 28. Направления сдвига данных в регистрах 35 и 40 показаны стрелками 48. Внешний источник 49 данных (например, первый компьютер) подключен к входам 37 и 38 устройства 28. Внешний приемник 50 данных (например, второй компьютер) подключен к выходам 44 и 47 и к входу 46 устройства 28.In block 30, the output of the first 33 Exclusive OR element is connected to the input of the first 34 amplifier. The
Предлагаемое устройство для передачи данных (фиг.4) содержит подключенные к противоположным сторонам линии связи 51 блок 52 передачи данных и блок 53 приема данных, блок 52 передачи данных содержит скремблер 54, содержащий генератор 55 псевдослучайной последовательности битов, первый 56 элемент Исключающее ИЛИ и первый 57 усилитель, генератор 55 псевдослучайной последовательности битов содержит первый 58 сдвиговый регистр и второй 59 элемент Исключающее ИЛИ, входы которого подключены к выходам первого 58 сдвигового регистра, а выход - к первому входу первого 56 элемента Исключающее ИЛИ и к входу последовательных данных первого 58 сдвигового регистра, вход синхронизации которого является входом 60 синхронизации скремблера, второй вход первого элемента Исключающее ИЛИ является входом 61 данных скремблера, выход первого 57 усилителя подключен к линии связи 51, блок 53 приема данных содержит дескремблер 62, содержащий генератор 63 с фазовой автоподстройкой частоты, второй 64 сдвиговый регистр, третий 65 и четвертый 66 элементы Исключающее ИЛИ и второй 67 усилитель, вход которого подключен к линии связи 51, а выход - к входу генератора 63 с фазовой автоподстройкой частоты, выход которого является выходом 68 синхронизации дескремблера 62, выходы второго 64 сдвигового регистра соединены с входами третьего 65 элемента Исключающее ИЛИ, выход которого подключен к первому входу четвертого 66 элемента Исключающее ИЛИ.The proposed device for transmitting data (Fig. 4) comprises data transmitting unit 52 and data receiving unit 53 connected to opposite sides of the communication line 51, data transmitting unit 52 contains a scrambler 54, containing a pseudo-random sequence of bits generator 55, the first 56 exclusive OR element, and the first 57 amplifier, generator 55 of the pseudo-random sequence of bits contains the first 58 shift register and the second 59 XOR element, the inputs of which are connected to the outputs of the first 58 shift register, and the output to the first input the first 56 exclusive OR element and to the serial data input of the first 58 shift register, the synchronization input of which is the
Блок 52 передачи данных содержит также блок 69 мультиплексирования данных, первый вход 70 данных и первый выход 71 синхронизации которого являются входом данных и первым выходом синхронизации первого канала, второй вход 72 данных и второй выход 73 синхронизации блока 69 мультиплексирования данных являются входом данных и первым выходом синхронизации второго канала, скремблер 54 дополнительно содержит третий 74 сдвиговый регистр, первый 75 дешифратор, первый 76 триггер и первый 77 инвертор, выход которого подключен к входу синхронизации первого 76 триггера, вход первого 77 инвертора соединен с входами синхронизации первого 58 и третьего 74 сдвиговых регистров, а также с третьим выходом синхронизации блока 69 мультиплексирования данных, управляющий вход первого 58 сдвигового регистра соединен с выходом первого 75 дешифратора и с входом 78 коррекции блока 69 мультиплексирования данных, выход мультиплексированных данных которого соединен с входом 61 данных скремблера, вход последовательных данных третьего 74 сдвигового регистра соединен с выходом первого 56 элемента Исключающее ИЛИ и с входом данных первого 76 триггера, выход которого соединен с входом первого 57 усилителя, входы 79 параллельных данных первого 58 сдвигового регистра соединены с выходами первого 75 дешифратора, входы которого соединены с выходами третьего 74 сдвигового регистра.The data transmission unit 52 also contains a
Блок 53 приема данных содержит также блок 80 демультиплексирования данных, первый 81 выход данных и первый 82 выход синхронизации которого являются выходом данных и вторым выходом синхронизации первого канала, второй 83 выход данных и второй 84 выход синхронизации блока 80 демультиплексирования данных являются выходом данных и вторым выходом синхронизации второго канала, дескремблер 62 дополнительно содержит четвертый 85 сдвиговый регистр, второй 86 дешифратор, второй 87 и третий 88 триггеры и второй 89 инвертор, выход которого подключен к входу синхронизации второго 87 триггера и к входам синхронизации второго 64 и четвертого 85 сдвиговых регистров, управляющий вход второго 64 сдвигового регистра соединен с выходом второго 86 дешифратора и с входом 90 коррекции блока 80 демультиплексирования данных, вход 91 данных которого соединен с выходом третьего 88 триггера, а вход синхронизации - с выходом 68 синхронизации дескремблера, вход последовательных данных четвертого 85 сдвигового регистра соединен со вторым входом четвертого 66 элемента Исключающее ИЛИ и с выходом второго 87 триггера, вход данных которого соединен с выходом второго 67 усилителя, входы 92 параллельных данных второго 64 сдвигового регистра соединены с выходами второго 86 дешифратора, входы которого соединены с выходами четвертого 85 сдвигового регистра, вход последовательных данных второго 64 сдвигового регистра соединен с первым входом четвертого 66 элемента Исключающее ИЛИ, выход которого соединен с входом данных третьего 88 триггера, вход синхронизации которого соединен с выходом 68 синхронизации дескремблера 62 и с входом второго 89 инвертора. Стрелки 93 показывают направления сдвига данных в регистрах 58, 64, 74 и 85.The data receiving unit 53 also contains a
Блок 69 мультиплексирования данных (фиг.5) содержит генератор 94 импульсов, инвертор 95, элемент И 96, первый 97, второй 98, третий 99, четвертый 100 триггеры и мультиплексор 101, входы данных которого являются первым 70 и вторым 72 входами данных блока 69, а управляющий вход соединен с нулевым выходом четвертого 100 триггера и является вторым 73 выходом синхронизации блока 69, первый 71 выход синхронизации блока 69 соединен с выходом четвертого 100 триггера, вход синхронизации которого соединен с входом синхронизации третьего 99 триггера, с выходом генератора 94 импульсов и с входом инвертора 95 и является третьим 60 выходом синхронизации блока 69, выход третьего 99 триггера является выходом 61 мультиплексированных данных блока 69, вход данных первого 97 триггера соединен с первым входом элемента И 96 и является входом 78 коррекции блока 69, второй вход элемента И 96 соединен с выходом первого 97 триггера, вход синхронизации которого соединен с входом синхронизации второго 98 триггера и с выходом инвертора 95, нулевой выход второго 98 триггера соединен с его входом данных, а его вход установки нуля - с выходом элемента И 96, выход мультиплексора 101 соединен с входом данных третьего 99 триггера, выход второго 98 триггера соединен с входом данных четвертого 100 триггера.The data multiplexing unit 69 (Fig. 5) contains a
Блок 80 демультиплексирования данных (фиг.6) содержит первый 102, второй 103, третий 104, четвертый 105, пятый 106, шестой 107, седьмой 108 триггеры, инвертор 109 и элемент И 110, вход инвертора 109 соединен с входами синхронизации третьего 104 и шестого 107 триггеров и является входом синхронизации блока, выход инвертора 109 соединен с входами синхронизации первого 102, второго 103 и седьмого 108 триггеров, входы данных четвертого 105 и пятого 106 триггеров соединены и являются входом 91 данных блока 80, вход данных первого 102 триггера является входом 90 коррекции блока 80, выходы четвертого 105 и пятого 106 триггеров являются первым 81 и вторым 83 выходами данных блока 80, вход синхронизации четвертого 105 триггера соединен с нулевым выходом седьмого 108 триггера и является первым 82 выходом синхронизации блока 80, вход синхронизации пятого 106 триггера соединен с выходом седьмого 108 триггера и является вторым 84 выходом синхронизации блока 80, нулевой выход первого 102 триггера соединен с первым входом элемента И 110, второй вход которого соединен с выходом третьего 104 триггера, вход данных которого соединен с выходом первого 102 триггера, вход данных седьмого 108 триггера соединен с выходом шестого 107 триггера, вход данных которого соединен с выходом второго 103 триггера, вход данных которого соединен с его нулевым выходом, а вход установки нуля - с выходом элемента И 110.
В таблице 111 (фиг.7, а) представлен список состояний генератора 55 псевдослучайной последовательности битов; диаграмма 112 состояний этого генератора (фиг.7, б) отражает перемещение указателя 113 текущего состояния по кольцевому пути; линии 114 и 115 разделяют диаграмму на четыре сектора. В таблице 116 (фиг.7, в) приведен пример кодовой ситуации, поясняющий работу предлагаемого устройства.Table 111 (FIG. 7 a) provides a list of states of the pseudo-random bit sequence generator 55; the state diagram 112 of this generator (Fig. 7, b) reflects the movement of the
Временные диаграммы 117 и 118 (фиг.8) соответствуют сигналам на входах 60 и 61 скремблера 54; диаграмма 119 - сигналу на выходе элемента Исключающее ИЛИ 59; диаграмма 120 - сигналу на выходе элемента Исключающее ИЛИ 56; диаграмма 121 - сигналам на выходах регистра 74; диаграмма 122 - сигналу на управляющем входе P/S регистра 58 (точка 78); диаграмма 123 - состояниям генератора 55 псевдослучайной последовательности битов; диаграмма 124 - сигналу на входе усилителя 57.Timing diagrams 117 and 118 (Fig. 8) correspond to the signals at the
Временная диаграмма 125 (фиг.9) соответствуют сигналу на выходе усилителя 67; диаграмма 126 - сигналу на выходе инвертора 89; диаграмма 127 - сигналу на выходе триггера 87; диаграмма 128 - сигналам на выходах регистра 85; диаграмма 129 - сигналу на управляющем входе P/S* регистра 64 (точка 90); диаграмма 130 - состояниям регистра 64 генератора псевдослучайной последовательности битов дескремблера 62; диаграмма 131 - сигналу на выходе элемента Исключающее ИЛИ 65; диаграмма 132 - сигналу на выходе элемента Исключающее ИЛИ 66; диаграмма 133 - сигналу на входе инвертора 89; диаграмма 134 - сигналу на выходе 91 дескремблера 62.Timing diagram 125 (Fig.9) correspond to the signal at the output of amplifier 67; chart 126 - the signal at the output of the inverter 89; chart 127 - the signal at the output of the trigger 87; chart 128 - the signals at the outputs of the register 85; chart 129 - the signal at the control input P / S * register 64 (point 90); chart 130 - the state of the register 64 of the generator of the pseudo-random bit sequence of the
Временные диаграммы 135 и 136 (фиг.10) соответствуют сигналам на входе и выходе инвертора 95 (фиг.5); диаграммы 137 и 138 - сигналам на входе данных и выходе триггера 97; диаграммы 139 и 140 - сигналам на входе установки нуля и выходе триггера 98; диаграммы 141 и 142 - сигналам в точках 71 и 70; диаграммы 143 и 144 - сигналам в точках 73 и 72; диаграммы 145 и 146 -сигналам на входе данных и выходе триггера 99; диаграмма 147 - сигналу на выходе триггера 76 (фиг.4).Timing diagrams 135 and 136 (figure 10) correspond to the signals at the input and output of the inverter 95 (figure 5); diagrams 137 and 138 - to the signals at the data input and the output of the
Временные диаграммы 148 и 149 (фиг.11) соответствуют сигналам на входе и выходе инвертора 95 (фиг.5); диаграммы 150 и 151 - сигналам на входе данных и выходе триггера 97; диаграммы 152 и 153 - сигналам на входе установки нуля и выходе триггера 98; диаграммы 154 и 155 - сигналам в точках 71 и 70; диаграммы 156 и 157 - сигналам в точках 73 и 72; диаграммы 158 и 159 - сигналам на входе данных и выходе триггера 99; диаграмма 160 - сигналу на выходе триггера 76 (фиг.4).Timing diagrams 148 and 149 (Fig. 11) correspond to the signals at the input and output of the inverter 95 (Fig. 5); diagrams 150 and 151 - to signals at the data input and the output of the
Временные диаграммы 161 и 162 (фиг.12) соответствуют сигналам на входе и выходе инвертора 95 (фиг.5); диаграммы 163 и 164 - сигналам на входе данных и выходе триггера 97; диаграммы 165 и 166 - сигналам на входе установки нуля и выходе триггера 98; диаграммы 167 и 168 - сигналам в точках 71 и 70; диаграммы 169 и 170 - сигналам в точках 73 и 72; диаграммы 171 и 172 - сигналам на входе данных и выходе триггера 99; диаграмма 173 - сигналу на выходе триггера 76 (фиг.4).Timing diagrams 161 and 162 (Fig. 12) correspond to signals at the input and output of inverter 95 (Fig. 5); diagrams 163 and 164 - to signals at the data input and the output of the
Временные диаграммы 174, 175 и 176 (фиг.13) соответствуют сигналам на входе данных, входе синхронизации и выходе триггера 87 (фиг.4); диаграмма 177 - сигналу во входном разряде регистра 85; диаграммы 178 и 179 - сигналам на входе данных и выходе триггера 102 (фиг.6); диаграммы 180 и 181 - сигналам на выходе триггера 104 и на выходе элемента И 110; диаграммы 182 и 183 - сигналам в регистре 64 и на выходе элемента Исключающее ИЛИ 65; диаграммы 184, 185 и 186 - сигналам на входе данных, входе синхронизации и выходе триггера 88; диаграммы 187 и 188 - сигналам на входе данных и выходе триггера 107; диаграммы 189 и 190 - сигналам в точках 84 и 82; диаграммы 191 и 192 - сигналам в точках 83 и 81.Timing diagrams 174, 175 and 176 (FIG. 13) correspond to signals at the data input, synchronization input, and trigger output 87 (FIG. 4); chart 177 - signal in the input bit of the register 85; diagrams 178 and 179 - signals at the input of data and the output of the trigger 102 (Fig.6); diagrams 180 and 181 - to the signals at the output of the
Временные диаграммы 193, 194 и 195 (фиг.14) соответствуют сигналам на входе данных, входе синхронизации и выходе триггера 87; диаграмма 196 - сигналу во входном разряде регистра 85; диаграммы 197 и 198 - сигналам на 19 входе данных и выходе триггера 102; диаграммы 199 и 200 - сигналам на выходе триггера 104 и на выходе элемента И 110; диаграммы 201 и 202 - сигналам в регистре 64 и на выходе элемента Исключающее ИЛИ 65; диаграммы 203, 204 и 205 - сигналам на входе данных, входе синхронизации и выходе триггера 88; диаграммы 206 и 207 - сигналам на входе данных и выходе триггера 107; диаграммы 208 и 209 - сигналам в точках 84 и 82; диаграммы 210 и 211 - сигналам в точках 83 и 81.Timing diagrams 193, 194 and 195 (Fig. 14) correspond to signals at the data input, synchronization input, and trigger output 87; chart 196 - the signal in the input bit of the register 85; diagrams 197 and 198 — to signals at
Временные диаграммы 212, 213 и 214 (фиг.15) соответствуют сигналам на входе данных, входе синхронизации и выходе триггера 87; диаграмма 215 - сигналу во входном разряде регистра 85; диаграммы 216 и 217 - сигналам на входе данных и выходе триггера 102; диаграммы 218 и 219 - сигналам на выходе триггера 104 и на выходе элемента И 110; диаграммы 220 и 221 - сигналам в регистре 64 и на выходе элемента Исключающее ИЛИ 65; диаграммы 222, 223 и 224 - сигналам на входе данных, входе синхронизации и выходе триггера 88; диаграммы 225 и 226 - сигналам на входе данных и выходе триггера 107; диаграммы 227 и 228 - сигналам в точках 84 и 82; диаграммы 229 и 230 - сигналам в точках 83 и 81.Timing diagrams 212, 213 and 214 (Fig. 15) correspond to signals at the data input, synchronization input, and trigger output 87; chart 215 - the signal in the input bit of the register 85; diagrams 216 and 217 to the signals at the data input and the output of the
Временные диаграммы 231, 232 и 233 (фиг.16) соответствуют сигналам на входе данных, входе синхронизации и выходе триггера 87; диаграмма 234 - сигналу во входном разряде регистра 85; диаграммы 235 и 236 - сигналам на входе данных и выходе триггера 102; диаграммы 237 и 238 - сигналам на выходе триггера 104 и на выходе элемента И 110; диаграммы 239 и 240 - сигналам в регистре 64 и на выходе элемента Исключающее ИЛИ 65; диаграммы 241, 242 и 243 - сигналам на входе данных, входе синхронизации и выходе триггера 88; диаграммы 244 и 245 - сигналам на входе данных и выходе триггера 107; диаграммы 246 и 247 - сигналам в точках 84 и 82; диаграммы 248 и 249 - сигналам в точках 83 и 81.Timing diagrams 231, 232 and 233 (Fig. 16) correspond to signals at the data input, synchronization input, and trigger output 87; chart 234 shows a signal in the input bit of register 85; diagrams 235 and 236 - to the signals at the data input and the output of the
Временные диаграммы 250, 251 и 252 (фиг.17) соответствуют сигналам на входе данных, входе синхронизации и выходе триггера 87; диаграмма 253 - сигналу во входном разряде регистра 85; диаграммы 254 и 255 - сигналам на входе данных и выходе триггера 102; диаграммы 256 и 257- сигналам на выходе триггера 104 и на выходе элемента И 110; диаграммы 258 и 259 - сигналам в регистре 64 и на выходе элемента Исключающее ИЛИ 65; диаграммы 260, 261 и 262 - сигналам на входе данных, входе синхронизации и выходе триггера 88; диаграммы 263 и 264 - сигналам на входе данных и выходе триггера 107; диаграммы 265 и 266 - сигналам в точках 84 и 82; диаграммы 267 и 268 - сигналам в точках 83 и 81.Timing diagrams 250, 251 and 252 (FIG. 17) correspond to signals at the data input, synchronization input, and trigger output 87; chart 253 - signal in the input bit of the register 85; diagrams 254 and 255 - to signals at the data input and the output of the
Временные диаграммы 269, 270 и 271 (фиг.18) соответствуют сигналам на входе данных, входе синхронизации и выходе триггера 87; диаграмма 272 - сигналу во входном разряде регистра 85; диаграммы 273 и 274 - сигналам на входе данных и выходе триггера 102; диаграммы 275 и 276 - сигналам на выходе триггера 104 и на выходе элемента И 110; диаграммы 277 и 278 - сигналам в регистре 64 и на выходе элемента Исключающее ИЛИ 65; диаграммы 279, 280 и 281 - сигналам на входе данных, входе синхронизации и выходе триггера 88; диаграммы 282 и 283 - сигналам на входе данных и выходе триггера 107; диаграммы 284 и 285 - сигналам в точках 84 и 82; диаграммы 286 и 287 - сигналам в точках 83 и 81.Timing diagrams 269, 270 and 271 (Fig. 18) correspond to signals at the data input, synchronization input, and trigger output 87; chart 272 - signal in the input bit of the register 85; diagrams 273 and 274 - to the signals at the data input and the output of the
Ниже приведено краткое описание работы известных устройств [1, 2].The following is a brief description of the operation of known devices [1, 2].
Скремблеры и дескремблеры обычно содержат генераторы псевдослучайных последовательностей битов или фрагменты таких генераторов. Пример построения генератора псевдослучайной последовательности битов приведен на фиг.1 (см. кн. П.Хоровиц, У.Хилл. "Искусство схемотехники": В трех т. - М.: Мир, 1993. - 2 т.). Генератор 1 выполнен на основе сдвигового регистра 2 с логическим элементом Исключающее ИЛИ (XOR) 3 в цепи обратной связи.Scramblers and descramblers typically contain pseudo-random bit sequence generators or fragments of such generators. An example of constructing a generator of a pseudo-random sequence of bits is shown in figure 1 (see the book. P. Horowitz, W. Hill. "The Art of Circuit Engineering": In three volumes - M .: Mir, 1993. - 2 tons). The
В исходном состоянии в регистре 2 присутствует любой ненулевой код (цепь начальной установки регистра не показана). Под действием положительных фронтов синхросигнала CLK на входе 5 этот код циркулирует в генераторе и одновременно видоизменяется. В каждом такте (периоде сигнала CLK) код продвигается в регистре 2 в направлении, указанном стрелкой 6, при этом в освободившийся разряд регистра заносится бит данных с выхода 4. В качестве выхода генератора можно использовать выход элемента Исключающее ИЛИ 3 или выход любого разряда регистра.In the initial state, any non-zero code is present in register 2 (the initial setup circuit of the register is not shown). Under the influence of the positive edges of the clock signal CLK at
В общем случае при использовании М-разрядного регистра 2 цепь обратной связи подключается к разрядам с номерами М и N (М>N). Для того чтобы на выходе генератора формировалась псевдослучайная последовательность битов с периодом повторения, равным 2M-1, следует выбирать точки подключения цепи обратной связи в соответствии с таблицей 7 (фиг.1, б), которая описывает ряд генераторов различной разрядности. При работе генератора в регистре 2 формируются все возможные М-разрядные коды, за исключением нулевого. (Отметим, что во всех описанных далее устройствах можно применять усовершенствованные генераторы, не имеющие запрещенных состояний, см., например, кн. Шевкопляс Б.В. "Микропроцессорные структуры. Инженерные решения": Справочник. - Дополнение первое. - М.: Радио и связь, 1993. - 256 с.)In the general case, when using the M-
Псевдослучайная последовательность битов с периодом повторения, равным 2M-1, обладает следующими свойствами.A pseudo-random sequence of bits with a repetition period equal to 2 M -1 has the following properties.
1. В полном цикле (2M-1 тактов) число лог. 1, формируемых на выходе 4 генератора 1, на единицу больше, чем число лог. 0. Добавочная лог. 1 появляется за счет исключения состояния, при котором в регистре 2 присутствовал бы нулевой код. Это можно интерпретировать так, что вероятности появления лог. 0 и лог. 1 на выходе 4 генератора 1 практически одинаковы.1. In the full cycle (2 M -1 cycles) the number of logs. 1, formed at the
2. В полном цикле (2м - 1 тактов) половина серий из последовательных лог. 1 имеет длину 1, одна четвертая серий - длину 2, одна восьмая - длину 3 и т. д. Такими же свойствами обладают и серии из лог. 0 с учетом пропущенного лог. 0. Это говорит о том, что вероятности появления "орлов" и "решек" не зависят от исходов предыдущих "подбрасываний". Поэтому вероятность того, что серия из последовательных лог. 1 или лог. 0 закончится при следующем подбрасывании, равна 1/2.2. In a full cycle (2 m - 1 ticks) half of the series from consecutive logs. 1 has a length of 1, one fourth of a series is a length of 2, one eighth of a length of 3, etc. Series from a log have the same properties. 0 taking into account the missed log. 0. This suggests that the probabilities of the appearance of "eagles" and "tails" do not depend on the outcome of previous "tosses." Therefore, the probability that a series of consecutive logs. 1 or log. 0 will end on the next toss, equal to 1/2.
3. Если последовательность полного цикла (2M-1 тактов) сравнивать с этой же последовательностью, но циклически сдвинутой на любое число тактов W (W не является нулем или числом, кратным 2м - 1), то число несовпадений будет на единицу больше, чем число совпадений.3. If the sequence of the full cycle (2 M -1 cycles) is compared with the same sequence, but cyclically shifted by any number of cycles W (W is not zero or a multiple of 2 m - 1), then the number of mismatches will be one more, than the number of matches.
Наиболее распространены две основные схемы устройств для передачи данных (устройств типа "скремблер-дескремблер"): с неизолированными и изолированными (от линии связи) генераторами псевдослучайных последовательностей битов.The most common are two main schemes of devices for data transmission (devices of the "scrambler-descrambler" type): with non-isolated and isolated (from the communication line) generators of pseudo-random bit sequences.
В устройстве 8 (фиг.2 [1]) скремблер 10 и дескремблер 11 выполнены с использованием фрагментов рассмотренных ранее генераторов 1 псевдослучайных последовательностей битов (см. фиг.1). В цепь обратной связи генератора на основе сдвигового регистра 15 введен дополнительный элемент Исключающее ИЛИ 12. В дескремблере применен аналогичный генератор на основе сдвигового регистра 19с разомкнутой цепью обратной связи.In the device 8 (FIG. 2 [1]), the
Все процессы, протекающие в устройстве 8, синхронизируются от тактового генератора, размещенного во внешнем источнике данных 26 (возможно также его размещение в блоке 10). Тактовый генератор формирует сигнал CLK - непрерывную последовательность тактовых импульсов со скважностью, равной двум. В каждом такте на вход 17 скремблера 10 подается очередной бит передаваемых данных DATA, а в сдвиговом регистре 15 накопленный код продвигается на один разряд вправо (по стрелке 25).All processes taking place in the
Если предположить, что источник данных 26 посылает в скремблер 10 длинную последовательность лог. 0 (DATA=0), то элемент Исключающее ИЛИ 12 можно рассматривать как повторитель сигнала Y1 с выхода элемента Исключающее ИЛИ 13. В этой ситуации регистр 15 фактически замкнут в кольцо и генерирует точно такую же псевдослучайную последовательность битов, как и в рассмотренной ранее схеме генератора 1 (фиг.1). Если от источника данных 26 поступает произвольная битовая последовательность, то она взаимодействует с последовательностью битов с выхода элемента Исключающее ИЛИ 13. В результате формируется новая (скремблированная) последовательность битов данных SCRD, по структуре близкая случайной. Эта последовательность, в свою очередь, продвигается по регистру 15, формирует поток битов Y1 на выходе элемента Исключающее ИЛИ 13 и т. д.Assuming that
Скремблированная последовательность битов SCRD проходит через усилитель 14, передается по линии связи 9 (например, по витой паре проводов многожильного кабеля городской телефонной сети) и поступает в дескремблер 11, где проходит через усилитель 22. С помощью генератора 18 с фазовой автоподстройкой частоты из входного сигнала SCRD* (с выхода усилителя 22) выделяется тактовый сигнал CLK*, который передается на синхронизирующий вход С регистра 19 и на выход 23 устройства 8.A scrambled SCRD bit sequence passes through an
Генератор 18 с фазовой автоподстройкой частоты может быть выполнен по одной из известных схем (см., например, пат. США №6.215.835 В1). Он предназначен для формирования высокостабильного синхросигнала CLK* на основе непрерывного слежения за входным сигналом SCRD*. В данном случае отрицательный фронт сигнала CLK* привязан к моментам изменения сигнала SCRD* (0→1 или 1→0), так что положительный фронт сигнала CLK* формируется в середине битового интервала сигнала SCRD*, что соответствует его установившемуся значению. Сдвиг данных в регистре 19 и прием очередного бита SCRD* в освободившийся разряд происходят по положительному фронту сигнала CLK*. Дескремблированные данные DATA* поступают в приемник данных 27 и фиксируются в нем по положительным фронтам сигнала CLK*.The
Благодаря достаточной инерционности генератора 18 сигнал CLK* практически нечувствителен к "дрожанию фазы" сигнала SCRD* и иным его кратковременным искажениям, вызванным помехами в линии связи 9. (Такое использование стандартного генератора с фазовой автоподстройкой частоты в телекоммуникационных системах является общепринятым и далее не детализируется.)Due to the sufficient inertia of the
Потоки данных DATA и DATA* совпадают с точностью до задержки передачи. Действительно, в установившемся режиме в сдвиговых регистрах 15 и 19 присутствуют одинаковые коды, так как на входы D этих регистров поданы одни и те же данные SCRD=SCRD* (с учетом задержки передачи), а тактовая частота одна и та же. Поэтому Y2=Y1, и, с учетом этого,DATA and DATA * data streams are accurate to the transmission delay. Indeed, in the steady state, the same codes are present in the shift registers 15 and 19, since the same data SCRD = SCRD * (taking into account the transmission delay) is supplied to the D inputs of these registers, and the clock frequency is the same. Therefore, Y2 = Y1, and, taking this into account,
DATA*-SCRD*⊕Y2=SCRD⊕Y2=(DATA⊕Y1)⊕Y2=DATA⊕Y1⊕Y1=DATA⊕0=DATA.DATA * -SCRD * ⊕Y2 = SCRD⊕Y2 = (DATA⊕Y1) ⊕Y2 = DATA⊕Y1⊕Y1 = DATA⊕0 = DATA.
Рассмотренный способ скремблирования-дескремблирования данных не требует применения какой-либо специальной процедуры начальной синхронизации (как в устройстве [2]). После заполнения сдвигового регистра 19, как было показано, генераторы псевдослучайных битовых последовательностей на основе регистров 15 и 19 работают синхронно (их состояния всегда одинаковы) и формируют одинаковые сигналы Y1 и Y2. При появлении одиночной ошибки в линии связи 9 кодовая синхронизация (идентичность содержимого регистров 15 и 19) временно нарушается, но затем автоматически восстанавливается, как только правильные данные вновь заполнят регистр 19. Однако в процессе продвижения ошибочного бита по сдвиговому регистру 19, а именно в периоды его попадания сначала на один, а затем на другой вход элемента Исключающее ИЛИ 20, сигнал Y2 дважды принимает неправильное значение. Это приводит к размножению одиночной ошибки - она впервые появляется в сигнале DATA* в момент поступления из линии и затем возникает еще два раза при последующем двукратном искажении сигнала Y.The considered method of scrambling-descrambling data does not require the use of any special initial synchronization procedure (as in the device [2]). After filling in the
В устройстве 28 (фиг.3 [2]) применены изолированные от линии связи 29 генераторы псевдослучайных битовых последовательностей. Их начальная кодовая синхронизация осуществляется с использованием аппаратных средств дескремблера и программных средств источника 49 и приемника 50 данных.In the device 28 (Fig. 3 [2]), pseudo-random bit sequence generators isolated from the
К аппаратным средствам относятся мультиплексор 45 (MUX) и программно-управляемый выход 46 приемника 50 данных, на котором формируется управляющий сигнал F. При нормальной работе системы "скремблер-дескремблер" приемник данных 50 постоянно поддерживает на выходе сигнал F=0. На выход мультиплексора 45 транслируется сигнал Z2 с выхода элемента Исключающее ИЛИ 41, генератор псевдослучайной битовой последовательности на основе регистра 40 изолирован от внешних воздействий.The hardware includes a multiplexer 45 (MUX) and a program-controlled output 46 of the
Предположим, что в исходном состоянии дескремблер не синхронизирован со скремблером. Такая ситуация может возникнуть, например, после включения напряжения питания аппаратуры приемной стороны, после ошибки в работе генератора 39 дескремблера из-за воздействия помех на линию связи или по иным причинам. В отсутствие кодовой синхронизации между скремблером и дескремблером содержимое регистров 35 и 40 не совпадает, поток принимаемых данных DATA* ошибочен и не совпадает с потоком передаваемых данных DATA.Assume that in the initial state the descrambler is not synchronized with the scrambler. Such a situation may arise, for example, after turning on the supply voltage of the receiving side equipment, after an error in the operation of the
При обнаружении устойчивого хаотического потока данных DATA* (в котором нет обусловленного протоколом обмена разделения на информационные кадры и т.п.) приемник формирует сигнал F=1. Вследствие этого мультиплексор 45 начинает транслировать на вход D регистра 40 сигнал скремблированных данных SCRD*, как в ранее рассмотренном устройстве [1] (см. фиг.2).Upon detection of a stable chaotic data stream DATA * (in which there is no separation of information frames caused by the protocol of exchange, etc.), the receiver generates a signal F = 1. As a result, the
Протокол обмена предусматривает пересылку данных в виде последовательности кадров. Группы обычных кадров перемежаются со служебными кадрами. Например, после группы из 1000 обычных кадров следует один служебный. Он, в частности, содержит синхронизирующую последовательность из некоторого числа (например, 256) нулевых битов. При выдаче этих битов (DATA=0) в скремблер элемент Исключающее ИЛИ 33 выполняет функцию повторителя сигнала Z1 с выхода элемента Исключающее ИЛИ 36. Поэтому в данном случае скремблированный сигнал SCRD представляет собой фрагмент "истинной" псевдослучайной битовой последовательности, в том смысле, что она не смешана с потоком произвольных данных DATA и порождается только генератором 32 скремблера.The exchange protocol provides for the transfer of data in the form of a sequence of frames. Groups of regular frames are interspersed with overhead frames. For example, after a group of 1000 ordinary frames, one official follows. It, in particular, contains a synchronization sequence of a certain number (for example, 256) of zero bits. When these bits (DATA = 0) are output to the scrambler, the Exclusive OR 33 element acts as a repeater of the Z1 signal from the output of the Exclusive OR 36 element. Therefore, in this case, the scrambled SCRD signal is a fragment of a “true” pseudo-random bit sequence, in the sense that it not mixed with a stream of arbitrary DATA data and generated only by the 32 scrambler generator.
Эта последовательность автоматически загружается в регистр 40 и проходит через него, так как F=1. После того как содержимое регистров 35 и 40 оказывается одинаковым, сигнал Z2 начинает повторять сигнал Z1. Кодовая синхронизация достигнута. На вход приемника 50 данных подается непрерывная последовательность лог. 0, так как DATA*=DATA=0. После уверенного обнаружения достаточно длинной (например, содержащей 180 бит) последовательности лог. 0 приемник 50 формирует сигнал F=0 и тем самым возвращает генератор псевдослучайной последовательности битов дескремблера в режим изолированной работы. Теперь кодовая синхронизация не только достигнута, но и "сохранена" благодаря логической изоляции регистра 40 от линии связи 29. После окончания передачи служебного (синхронизирующего) кадра источник 49 данных приступает к передаче группы из 1000 обычных кадров согласно принятому в системе протоколу обмена.This sequence is automatically loaded into
Таким образом, в устройстве [2] для поддержания синхронной работы сдвиговых регистров скремблера и дескремблера (в случае нарушения синхронизации устройства или при начальном включении его приемной части) необходимо периодически прерывать передачу полезных данных и передавать по линии связи служебные информационные кадры, содержащие достаточно длинные цепочки синхронизирующих битов (DATA=0). В результате уменьшается эффективная скорость передачи данных по линии, усложняется протокол обмена. Кроме того, с увеличением интервалов между служебными кадрами (что желательно для более эффективной передачи полезных данных) увеличивается время его ожидания дескремблером в случае потери кодовой синхронизации. В течение этого времени передача полезных данных невозможна.Thus, in the device [2] to maintain synchronous operation of the shift registers of the scrambler and descrambler (in case of a violation of the synchronization of the device or when the receiver is initially turned on), it is necessary to periodically interrupt the transmission of useful data and transmit service information frames containing sufficiently long chains over the communication line sync bits (DATA = 0). As a result, the effective data transfer rate on the line decreases, and the exchange protocol is complicated. In addition, with an increase in the intervals between overhead frames (which is desirable for a more efficient transmission of useful data), the time it waits for the descrambler in the event of loss of code synchronization. During this time, the transfer of useful data is not possible.
В отличие от устройства [2], в предлагаемом устройстве (фиг.4) реализованы два усовершенствования, позволяющие повысить скорость передачи данных.Unlike the device [2], the proposed device (Fig. 4) implements two improvements to improve the data transfer rate.
Первое усовершенствование заключается в том, что восстановление кодовой синхронизации между скремблером и дескремблером в случае ее потери происходит без передачи по линии связи каких-либо служебных синхронизирующих кодовых последовательностей. Поэтому поток полезных данных не прерывается, время восстановления синхронизации уменьшается.The first improvement is that the restoration of code synchronization between the scrambler and the descrambler in the event of its loss occurs without the transmission of any service synchronizing code sequences over the communication line. Therefore, the flow of useful data is not interrupted, the synchronization recovery time is reduced.
Второе усовершенствование состоит в том, что информация о положении границ между битами, принадлежащими разным каналам, в явном виде не передается по линии; носителями этой информации служат случайные события, которые регистрируются одновременно блоками передачи и приема данных.The second improvement is that the information on the position of the boundaries between bits belonging to different channels is not explicitly transmitted along the line; The carriers of this information are random events that are recorded simultaneously by data transmission and reception units.
В общем виде идея первого усовершенствования состоит в следующем. Скремблер и дескремблер содержат изолированные от линии связи генераторы псевдослучайной последовательности битов с одинаковой структурой обратных связей. Скремблированный поток битов постоянно анализируется скремблером и дескремблером с целью отыскания в нем определенных кодов. Обнаружение каждого такого кода скремблером и дескремблером приводит к одновременной установке обоих генераторов псевдослучайной последовательности битов в определенное состояние, соответствующее этому коду. Таким образом, генераторы в случайные моменты одновременно устанавливаются в одинаковые состояния по мере передачи полезных данных. Эти события происходят сравнительно редко, т.е. большую часть времени генераторы работают в режиме "естественного" последовательного перехода от предыдущего состояния к последующему, как было показано при описании генератора 1 (фиг.1). Если кодовая синхронизация не была нарушена, то моменты установки генераторов лишь подтверждает ее. Если кодовая синхронизация была ранее потеряна, то она восстанавливается при первом же обнаружении одного из заданных кодов в потоке скремблированных данных. Таким образом, служебные биты синхронизации по линии связи не передаются.In general terms, the idea of the first improvement is as follows. The scrambler and descrambler contain pseudo-random sequence of bits isolated from the communication line with the same feedback structure. The scrambled bit stream is constantly analyzed by the scrambler and descrambler in order to find certain codes in it. The detection of each such code by the scrambler and descrambler leads to the simultaneous installation of both generators of the pseudo-random sequence of bits in a certain state corresponding to this code. Thus, the generators at random moments are simultaneously set to the same state as the transfer of useful data. These events occur relatively rarely, i.e. most of the time, the generators operate in the mode of "natural" sequential transition from the previous state to the next, as was shown in the description of the generator 1 (figure 1). If the code synchronization has not been broken, then the moments of installation of the generators only confirms it. If the code synchronization was previously lost, then it is restored upon the first detection of one of the given codes in the stream of scrambled data. Thus, synchronization overhead bits are not transmitted over the communication line.
Второе усовершенствование также основано на том, что блоки передачи и приема данных одновременно (с точностью до задержки передачи) обнаруживают в скремблированном потоке данных заранее заданные коды. Моменты обнаружения таких кодов представляют собой случайные события. Они используются для синхронизации работы блоков демультиплексирования и мультиплексирования данных. Если эти блоки ранее работали в противофазе (когда данные из первого канала передавались во второй канал и наоборот), то после обнаружения первого же из упомянутых случайных событий правильная синхронизация восстанавливается.The second improvement is also based on the fact that data transmission and reception units simultaneously (up to transmission delay) detect predetermined codes in a scrambled data stream. The moments of detection of such codes are random events. They are used to synchronize the operation of demultiplexing and data multiplexing units. If these blocks previously worked in antiphase (when data from the first channel was transferred to the second channel and vice versa), then after the detection of the first of the mentioned random events, correct synchronization is restored.
Ниже рассмотрена работа составных частей предлагаемого устройства.The following describes the operation of the components of the proposed device.
Сдвиговые регистры 74 и 85 (фиг.4) предназначены для временного хранения фрагментов SDATA и SDATA* потока скремблированных данных. В установившемся режиме эти фрагменты одинаковы (совпадают с точностью до задержки передачи). Прием очередного бита в регистр 74 (85) происходит по положительному фронту сигнала на синхронизирующем входе С этого регистра. Одновременно с приемом очередного бита с входа D ранее хранимые данные сдвигаются на один разряд вправо (по стрелке 93). В данном примере построения устройства разрядность регистра 74 (85) выбрана равной восьми, хотя она может быть большей или меньшей. Динамику работы регистра 74 можно проследить по таблице 116 его состояний (фиг.7, в).The shift registers 74 and 85 (FIG. 4) are intended for temporary storage of fragments of SDATA and SDATA * streams of scrambled data. In the steady state, these fragments are the same (coincide up to a transmission delay). Reception of the next bit in the register 74 (85) occurs on the positive edge of the signal at the clock input C of this register. Simultaneously with the reception of the next bit from input D, previously stored data is shifted to one bit to the right (arrow 93). In this example of the construction of the device, the width of the register 74 (85) is chosen to be eight, although it can be greater or less. The dynamics of the operation of the register 74 can be traced by the table 116 of its states (Fig.7, c).
Генератор 55 псевдослучайной последовательности битов скремблера 54 содержит сдвиговый регистр 58 и элемент Исключающее ИЛИ 59. Аналогичный генератор псевдослучайной последовательности битов дескремблера 62 содержит сдвиговый регистр 64 и элемент Исключающее ИЛИ 65.The scrambler 54 pseudorandom bit sequence generator 55 contains a
Сдвиговые регистры 58 и 64 предназначены для временного хранения псевдослучайных кодов SRND и SRND*. В установившемся режиме эти коды одинаковы (совпадают с точностью до задержки передачи). Прием очередного бита в регистр 58 (64) с входа D происходит по положительному фронту сигнала на синхронизирующем входе С при условии, что на его управляющем входе P/S (P/S*), задающем режим параллельного или последовательного приема данных, присутствует сигнал лог. 0. Одновременно с приемом очередного бита с входа D происходит сдвиг ранее хранимого кода на один разряд вправо (по стрелке 93). Если на управляющем входе P/S (P/S*) регистра 58 (64) присутствует сигнал лог. 1, то по положительному фронту сигнала на синхронизирующем входе С в регистр принимается параллельный код с группы входов 79 (92). В данном примере построения устройства разрядность регистра 58 (64) выбрана равной пяти, хотя она может быть большей или меньшей. При этом точки подключения элемента Исключающее ИЛИ 59 (65) к регистру 58 (64) выбираются в соответствии с таблицей, представленной на фиг.1, б.Shift registers 58 and 64 are intended for temporary storage of pseudo-random codes SRND and SRND *. In steady state, these codes are the same (coincide with an accuracy of transmission delay). The next bit in register 58 (64) is received from input D along the positive edge of the signal at synchronizing input C, provided that its control input P / S (P / S *), which sets the mode of parallel or serial data reception, has a log signal . 0. Simultaneously with the reception of the next bit from input D, the previously stored code is shifted by one bit to the right (along arrow 93). If at the control input P / S (P / S *) register 58 (64) there is a log signal. 1, then a parallel code from the group of inputs 79 (92) is received on the positive edge of the signal at the synchronizing input C into the register. In this example of the construction of the device, the width of the register 58 (64) is chosen equal to five, although it can be greater or less. In this case, the connection points of the XOR element 59 (65) to the register 58 (64) are selected in accordance with the table presented in figure 1, b.
Начальное состояние регистра 58 может быть любым, в том числе нулевым. Выход из нулевого состояния происходит при записи в регистр параллельного кода с входов 79. Программа инициализации скремблера предусматривает выдачу на его вход 61 некоторого кода CODE1, который распознается дешифратором 75. Если в регистре 58 первоначально присутствовал нулевой код, то код CODE1 без изменения проходит через элемент Исключающее ИЛИ 56 и последовательно загружается в регистр 74. Дешифратор 75 реагирует на него переводом регистра 58 в режим параллельной загрузки (P/S=1) и формированием ненулевого кода LOAD1 который затем принимается в регистр 58 с входов 79. Таким образом, генератор 55 выходит из запрещенного состояния 000...0. Если первоначальное состояние регистра 58 было ненулевым, то выдача кода CODE1 на вход 61 оказывается бесполезной, но не приводит к каким-либо нежелательным последствиям. Возможна также и аппаратная установка регистра 58 в ненулевое состояние (соответствующий вход установки регистра 58 в это состояние не показан).The initial state of the
Начальное состояние регистра 64 также может быть любым, в том числе нулевым. Это состояние обновляется (становится заведомо ненулевым) при обнаружении дешифратором 86 в скремблированном потоке данных одного из заранее заданных кодов (CODE1 и, возможно, других).The initial state of the register 64 may also be any, including zero. This state is updated (becomes obviously non-zero) when one of the predefined codes (CODE 1 and, possibly, others) is detected by the decoder 86 in the scrambled data stream.
Элемент Исключающее ИЛИ 56 (59, 65, 66) формирует на выходе сигнал лог. 1 только в том случае, когда входные сигналы имеют противоположные логические значения (лог. 0 и лог. 1). Элементы Исключающее ИЛИ 59 и 65 формируют выходные сигналы RND и RND* генераторов псевдослучайных последовательностей битов скремблера 54 и дескремблера 62. Элементы Исключающее ИЛИ 56 и 66 формируют скремблированный SCRD и дескремблированный DIN сигналы данных.The element Exclusive OR 56 (59, 65, 66) generates a log signal at the output. 1 only if the input signals have opposite logical values (log. 0 and log. 1). The exclusive OR elements 59 and 65 form the output signals RND and RND * of the pseudo-random bit sequence generators of the scrambler 54 and the
Триггеры D-типа 76, 87 и 88 принимают биты данных с входа D по положительному фронту сигнала на входе синхронизации С. Триггеры 76 и 88 формируют выходные сигналы DLINE и DATA*, в которых на границах между битовыми интервалами сигнал может измениться только один раз, в то время как входные сигналы SCRD и DIN этих триггеров на границах между битовыми интервалами могут многократно изменяться из-за неодновременного протекания переходных процессов ("гонок" сигналов) в цепях 58-59-56; 61-56 и 64-65-66; 87-66. Триггер 87 в значительной степени устраняет джиттер входного сигнала ("дрожание" фронтов на границах между битовыми интервалами) благодаря тому, что прием бита в этот триггер происходит в центре битового интервала, когда переходные процессы сигнала DLINE* уже закончились. Остаточный джиттер сигнала SDIN на выходе триггера 87 определяется неидеальностью сигнала CLK* на выходе генератора 63. Исходные состояния триггеров 76, 87 и 88 произвольны.D-type flip-
Инвертор 77 (89) преобразует входной сигнал лог. 0 в выходной сигнал лог. 1, и наоборот - входной сигнал лог. 1 в выходной сигнал лог. 0.Inverter 77 (89) converts the input signal to a log. 0 to the output signal log. 1, and vice versa - the input signal is a log. 1 to the output signal log. 0.
Генератор 63 с фазовой автоподстройкой частоты может быть выполнен по одной из известных схем (см., например, пат. США №6.215.835 В1). Он предназначен для формирования высокостабильного синхросигнала CLK* на основе непрерывного слежения за входным сигналом DLINE*. Положительный фронт сигнала CLK* привязан к моментам изменения сигнала DLINE* (0→1 или 1→0), так что отрицательный фронт сигнала CLK* формируется в середине битового интервала сигнала DLINE*, что соответствует его установившемуся значению.Generator 63 with phase-locked loop can be performed according to one of the known schemes (see, for example, US Pat. No. 6,215.835 B1). It is designed to generate a highly stable CLK * clock based on continuous tracking of the DLINE * input signal. The positive edge of the CLK * signal is tied to the moment the DLINE * signal changes (0 → 1 or 1 → 0), so that the negative edge of the CLK * signal is formed in the middle of the bit interval of the DLINE * signal, which corresponds to its steady-state value.
Благодаря достаточной инерционности генератора 63 сигнал CLK* практически нечувствителен к джиттеру сигнала DLINE* и иным его кратковременным искажениям, вызванным помехами в линии связи 51. (Такое использование стандартного генератора с фазовой автоподстройкой частоты в телекоммуникационных системах является общепринятым и далее не детализируется.)Due to the sufficient inertia of the generator 63, the CLK * signal is practically insensitive to the jitter of the DLINE * signal and its other short-term distortions caused by interference in the communication line 51. (Such use of a standard phase-locked oscillator in telecommunication systems is generally accepted and will not be described further.)
Дешифратор 75 (86) предназначен для выделения в потоке скремблированных данных, проходящем через сдвиговый регистр 74 (85), определенных кодов CODE1, CODE2,..., СООЕк. При обнаружении дешифратором 75 (86) указанных кодов на его выходах 79 (92) формируется соответствующий G-разрядный код LOAD1, LOAD2,..., LOADk для последующей паралллельной загрузки сдвигового регистра 58 (64). В данном примере построения устройства К=4, G=5. При обнаружении любого кода CODE1, CODE2,..., CODEк дешифратор 75 (86) формирует также единичный сигнал на входе P/S (P/S*) управления режимом работы регистра 58 (64), подготавливая его к параллельному приему данных по положительному фронту очередного синхроимпульса на входе С.The decoder 75 (86) is designed to highlight in the stream of scrambled data passing through the shift register 74 (85), certain codes CODE 1 , CODE 2 , ..., СООЕ к . When the decoder 75 (86) detects the indicated codes, the corresponding G-bit code LOAD 1 , LOAD 2 , ..., LOAD k is generated at its outputs 79 (92) for subsequent parallel loading of the shift register 58 (64). In this example, the construction of the device K = 4, G = 5. If any code CODE 1 , CODE 2 , ..., CODE k is detected, the decoder 75 (86) also generates a single signal at the input P / S (P / S *) of the operating mode of the register 58 (64), preparing it for parallel reception data on the positive edge of the next sync pulse at input C.
Усилитель 57 (67) предназначен для передачи (приема) скремблированного сигнала данных в линию (из линии) 51. Параметры усилителей 57 и 67 определяются типом линии связи 51, которая в наиболее простом варианте может быть выполнена в виде витой пары проводов, коаксиального или оптоволоконного кабеля. Линия связи может содержать последовательно включенные ретрансляторы, в которых могут использоваться блоки буферной памяти. Поэтому задержка прохождения сигнала между блоком 52 передачи и блоком 53 приема данных может быть значительной и заранее не известной (но постоянной).The amplifier 57 (67) is designed to transmit (receive) a scrambled data signal to the line (from the line) 51. The parameters of the amplifiers 57 and 67 are determined by the type of communication line 51, which in the simplest version can be made in the form of a twisted pair of wires, coaxial or fiber cable. The communication line may contain sequentially connected repeaters, in which blocks of buffer memory can be used. Therefore, the signal transmission delay between the transmission unit 52 and the data receiving unit 53 may be significant and not known in advance (but constant).
Генератор 94 синхросигналов, размещенный в блоке 69 мультиплексирования данных (фиг.5), задает темп работы всего устройства. На выходе 60 генератора 94 формируется непрерывная последовательность импульсов со скважностью, равной двум. Триггер 98 делит входную частоту на два, при этом фаза выходного сигнала СТ в необходимых случаях корректируется импульсом RESET с выхода элемента И 96. Триггер 100 выполняет функцию повторителя сигнала СТ и "очищает" этот сигнал от кратковременных ложных импульсов в моменты формирования сигнала RESET на выходе элемента И 96 (см. диаграммы 166 и 167 на фиг.12). Сигналы ТхС1 и ТхС2 с выходов триггера 100 задают темп поступления данных TxD1 и TxD2 по первому и второму каналам.The
Очередной бит данных TxD1 (TxD2) поступает от внешнего источника (не показан) на вход устройства в ответ на положительный фронт сигнала TxC1 (TxC2). Бит данных TxD1 (TxD2) может поступать от внешнего источника с некоторой задержкой, которая на временных диаграммах (фиг.10-фиг.12) не учитывается для повышения их наглядности. Эта задержка (обозначенная символом Т* в интервале Т8-Т10 на диаграмме 144, фиг.10) может приприближаться к двум периодам синхросигнала CLK при условии сохранения достаточного для устойчивой работы триггера 99 времени предустановки сигнала DAT на его входе D. Время предустановки сигнала DAT представляет собой интервал между окончанием периода Т* и ближайшим положительным фронтом сигнала CLK (моментом Т10).The next bit of data TxD1 (TxD2) comes from an external source (not shown) to the input of the device in response to the positive edge of the signal TxC1 (TxC2). The data bit TxD1 (TxD2) may come from an external source with some delay, which is not taken into account in the time diagrams (Fig.10-Fig.12) to increase their visibility. This delay (indicated by the T * symbol in the interval T8-T10 in diagram 144, Fig. 10) can approach two periods of the CLK clock, provided that the trigger 99 has enough DAT signal preset time at its input D. The DAT signal preset time represents is the interval between the end of the period T * and the nearest positive edge of the signal CLK (moment T10).
Данные TxD1 и TxD2 первого и второго каналов "смешиваются" в единый поток данных DAT с помощью мультиплексора 101. Как показано на фиг.5, при ТхС2=1 мультиплексор 101 транслирует на выход данные TxDl первого канала, а при ТхС2=0 - данные TxD2 второго канала. Триггер 99 осуществляет привязку границ битовых интервалов сигнала DATA к положительным фронтам синхросигнала CLK. Триггер 97 и элемент И 96 формируют импульс RESET установки в нуль триггера 98 при получении на вход 78 блока 69 импульса J коррекции (диаграммы 150-152 и 163-165 на фиг.11 и фиг.12).Data TxD1 and TxD2 of the first and second channels are "mixed" into a single DAT data
В блоке 80 демультиплексирования данных (фиг.6) входной поток битов DATA* разделяется на два потока - RxD1 (данные первого канала) и RxD2 (данные второго канала). Разделение осуществляется триггерами 105 и 106, которые синхронизируются сигналами RxC1 и RxC2 с выходов триггера 108. Эти сигналы используются внешними приемниками данных первого и второго каналов (приемники не показаны) для синхронного приема битов RxD1 и RxD2.In
На входе 68 блока 80 присутствует непрерывная последовательность импульсов CLK* (копия сигнала CLK от генератора 94, см. фиг.5) со скважностью, равной двум. Триггер 103 делит входную частоту на два, при этом фаза выходного сигнала СТ* в необходимых случаях корректируется импульсом RESET* с выхода элемента И 110. Триггер 107 выполняет функцию повторителя сигнала СТ* и "очищает" этот сигнал от кратковременных ложных импульсов в моменты формирования сигнала RESET* на выходе элемента И 110 (см. диаграммы 244 и 245 на фиг.16, диаграммы 263 и 264 на фиг.17). Триггер 108 осуществляет привязку выходных сигналов блока 80 к отрицательным фронтам сигнала CLK*. Триггеры 102, 104 и элемент И 110 формируют импульс RESET* установки в нуль триггера 103 при получении на вход 90 блока 80 импульса J* коррекции (диаграммы 216-219, 235-238, 254-257 и 273-276).At
Далее приведено описание работы более крупного фрагмента предлагаемого устройства. В этот фрагмент входят скремблер 54, линия связи 51 и дескремблер 62.The following is a description of the operation of a larger fragment of the proposed device. This fragment includes a scrambler 54, a communication line 51 and a
Входные данные DATA и сопровождающий их сигнал CLK синхронизации поступают на входы 61 и 60 скремблера 54. Положительные фронты сигнала CLK (моменты Т0, Т1,..., Т18 на фиг.8) соответствуют границам между битовыми интервалами сигнала данных DATA, как показано на диаграммах 117 и 118. По положительным фронтам сигнала CLK изменяется содержимое регистра 74 (диаграмма 121), генератор 55 переходит в новые состояния (диаграмма 123). При этом по каждому положительному фронту сигнала CLK формируется очередной псевдослучайный бит RND (диаграмма 119), который складывается по модулю два с битом данных DATA и преобразуется в скремблированный бит данных SCRD (диаграмма 120). По окончании переходных процессов, в момент формирования отрицательного фронта сигнала CLK бит SCRD принимается в триггер 76 (диаграмма 124 сигнала DLINE) и через усилитель 57 передается в линию связи 51.The DATA input data and the accompanying synchronization signal CLK go to the
В интервале времени Т8-Т9 (фиг.8) дешифратор 75 формирует сигнал J=1 на входе P/S управления режимом работы регистра 58 (диаграмма 122), подготавливая его к приему параллельных данных в момент Т9.In the time interval T8-T9 (Fig. 8), the decoder 75 generates a signal J = 1 at the input P / S of the operation mode control of the register 58 (diagram 122), preparing it for receiving parallel data at the time T9.
В отсутствие параллельной загрузки генератор 55 псевдослучайной последовательности битов последовательно, циклически проходит через ряд состояний S1, S2, S3,..., S31, S1, S2 и т. д., как показано на фиг.7, а, б (таблица 111, диаграмма 112). В состоянии S1 (см. первую строку таблицы 111, а также указатель 113 на диаграмме 112) в регистре 58 хранится пятиразрядный двоичный код 111112=1F16, на выходе RND генератора 55 сформирован сигнал лог. 0. В следующем такте указатель 113 перемещается по часовой стрелке и фиксируется на соседней позиции, генератор 55 переходит в состояние S2, при котором SRND:011112=0F16, RND=0 и т.д. Этот процесс циклически повторяется, указатель 113 вращается по кругу, последовательно проходя все возможные состояния Si.In the absence of parallel loading, the generator 55 of the pseudo-random sequence of bits sequentially, cyclically passes through a series of states S1, S2, S3, ..., S31, S1, S2, etc., as shown in Fig. 7, a, b (table 111 Diagram 112). In state S1 (see the first row of table 111, as well as
Параллельная загрузка регистра 58 в произвольном такте приводит к принудительной установке генератора 55 в одно из заданных состояний, в данном примере в состояния S3, S11, S19 или S27. Эти состояния, предпочтительно, выбираются так, чтобы на диаграмме 112 дуги S3-S11, S11-S19, S19-S27 и S27-S3 имели примерно равную длину (см. указатели 114 и 115, которые разделяют окружность на четыре примерно равные части). В процессе работы скремблера генератор 55 сравнительно редко, с равной вероятностью устанавливается в эти состояния, а в промежутках между такими установками указатель 113 продолжает равномерное (шаговое) вращение по часовой стрелке.Parallel loading of the
Выбор нескольких (а не одного) заданных состояний, в которые генератор 55 переходит в моменты его параллельной загрузки, целесообразен в тех случаях, когда число состояний генератора достаточно велико, и в течение полного оборота указателя 113 вероятность параллельной загрузки регистра 58 близка к единице. Поэтому если указатель 113 периодически "срывается" с равномерного вращения и попадает в одно и то же заданное состояние, то вероятность того, что он успеет совершить хотя бы один полный оборот, становится невысокой. Иными словами, некоторые состояния генератора 55 будут использоваться реже, чем другие, а тогда отмеченные ранее (при описании генератора 1, см. фиг.1) свойства "канонической" псевдослучайной последовательности битов будут в некоторой степени утрачены, что нежелательно. Наличие нескольких фиксированных точек установки, равномерно распределенных по диаграмме 112, выравнивает вероятности использования всех возможных состояний генератора 55.The choice of several (and not one) given states to which the generator 55 goes at the moments of its parallel loading is advisable in those cases when the number of states of the generator is large enough, and during a full turn of the
Как показано на диаграммах 121 и 122 (фиг.8), одним из кодов, вызывающих принудительную установку генератора 55 в фиксированное состояние, является код SDATA=CODE1=6216=011000102. Этот код присутствует в регистре 74 в интервале времени Т8-Т9, и, как уже отмечалось, дешифратор 75 реагирует на него подготовкой регистра 58 к приему параллельного кода LOAD1 с входов 79. Этот код в данном примере равен OE16=011102 и соответствует состоянию S11 генератора 55 (см. табл.111 на фиг.7, а). Таким образом, в момент Т9 цепь последовательных переходов ...S16, S17,..., S23, S24 разрывается, и вместо перехода в очередное состояние S25 генератор 55 "перескакивает" в состояние S11. После этого формируется новая цепь последовательных переходов: S11, S12,..., S18, S19,... - вплоть до возникновения очередной ситуации, при которой эта цепь разрывается, а затем образуется следующая цепь с одним из начальных состояний S3, S11, S19 или S27 и т.д.As shown in diagrams 121 and 122 (Fig. 8), one of the codes causing the generator 55 to be forced to a fixed state is the SDATA = CODE 1 = 62 16 = 01100010 2 code. This code is present in register 74 in the time interval T8-T9, and, as already noted, the decoder 75 responds to it by preparing
Принятые из линии 51 скремблированные данные DLINE* синхронизируют генератор 63 с фазовой автоподстройкой частоты (фиг.4), в результате на его выходе формируется сигнал CLK*, а на выходе инвертора 89 - его инверсное значение (диаграммы 125, 133, 126 на фиг.9). Сигнал SDIN (диаграмма 127) на выходе триггера 87 повторяет сигнал DLINE* с задержкой на половину периода синхросигнала, при этом сигнал SDIN, как уже отмечалось, практически не содержит фазовых искажений (джиттера). Скремблированные данные SDIN последовательно проходят через регистр 85. После его заполнения данные SDATA* (диаграмма 128) с точностью до задержки передачи совпадают с данными SDATA в регистре 74 скремблера 54 (диаграмма 121).The scrambled DLINE * data received from line 51 synchronizes the generator 63 with phase-locked loop (Fig. 4), as a result, the signal CLK * is generated at its output, and its inverse value is generated at the output of the inverter 89 (diagrams 125, 133, 126 in FIG. 9). The SDIN signal (diagram 127) at the output of trigger 87 repeats the DLINE * signal with a delay of half the clock period, while the SDIN signal, as already noted, practically does not contain phase distortion (jitter). The scrambled SDIN data passes sequentially through the register 85. After filling it, the SDATA * data (diagram 128), up to the transmission delay, coincides with the SDATA data in the scrambler register 74 (diagram 121).
Это следует из того, что, во-первых, источник данных для обоих регистров общий - выход элемента Исключающее ИЛИ 56, и, во-вторых, ничто не препятствует одновременному (с точностью до задержки передачи) заполнению обоих регистров одинаковыми данными. Так как дешифраторы 75 и 86 идентичны, а данные на их входах одинаковы, то сигналы на выходах этих дешифраторов также совпадают (с точностью до задержки передачи). Из этого следует, что рассмотренный ранее процесс установки генератора 55 в определенное состояние протекает также и в дескремблере 62, а именно в интервале времени Т8-Т9 (фиг.9) на входе P/S* регистра 64 формируется сигнал J*=1 (диаграмма 129), в момент Т9 в регистр 64 принимается параллельный код ОЕ16, соответствующий состоянию S11.This follows from the fact that, firstly, the data source for both registers is common - the output of the Exclusive OR 56 element, and, secondly, nothing prevents the simultaneous (up to a transmission delay) filling of both registers with the same data. Since the decoders 75 and 86 are identical, and the data at their inputs are the same, the signals at the outputs of these decoders are also the same (up to a transmission delay). From this it follows that the previously considered process of setting the generator 55 to a certain state also proceeds in
Независимо от предыстории состояния генератора псевдослучайной последовательности битов дескремблера 62, начиная с момента Т9 (фиг.9), этот генератор синхронизируется с генератором 55 скремблера 54 в том смысле, что формируемые обоими генераторами последовательности битов совпадают. Неопределенные состояния и сигналы в начальный период, когда кодовая синхронизация между генераторами отсутствовала, помечены на диаграммах 130, 131, 132 и 134 символами "X".Regardless of the history of the generator of the pseudo-random bit sequence of the
Начиная с момента Т9 скремблирующая RND (диаграмма 119 на фиг.8) и дескремблирующая RND* (диаграмма 131 на фиг.9) последовательности битов совпадают, поэтому сигнал DIN (диаграмма 132) дескремблированных данных совпадает с сигналом DATA (диаграмма 118) на входе 61 скремблера с точностью до задержки передачи. Выходной сигнал DATA* (диаграмма 134) данных, "очищенный" от возможных многократных переключении на границах между битовыми интервалами, поступает на выход 91 дескремблера и сопровождается сигналом CLK*. Таким образом, входные сигналы DATA и CLK преобразуются в совпадающие с ними (с точностью до задержки передачи) выходные сигналы DATA* и CLK*.Starting from moment T9, the scrambling RND (diagram 119 in Fig. 8) and the descrambling RND * (diagram 131 in Fig. 9) the bit sequences coincide, therefore, the DIN signal (diagram 132) of the descrambled data coincides with the DATA signal (diagram 118) at the
Частота следования моментов синхронной установки регистров 58 и 64 в одинаковые состояния (моментов кодовой синхронизации) зависит от скорости передачи данных, а также от разрядности и числа К кодов CODE1, CODE2,..., CODEk, распознаваемых дешифраторами 75 и 86.The frequency of repetition of the moments of synchronous installation of
При К=1 и разрядности регистра 74 (85), равной 8, в скремблированном потоке данных в среднем в каждой цепи из 256 бит будет встречаться один искомый код, равный CODE1. При скорости передачи данных, равной 10 Мбит/с, средняя частота следования моментов синхронизации составляет 10000000/256=39062,5 Гц. При К=4 частота моментов синхронизации увеличивается в четыре раза и составляет 156250 Гц.With K = 1 and a register width of 74 (85) equal to 8, in the scrambled data stream, on average, in each 256-bit chain, one sought code will be found, equal to CODE 1 . With a data transfer rate of 10 Mbit / s, the average repetition rate of the synchronization moments is 10,000,000 / 256 = 39,062.5 Hz. At K = 4, the frequency of the synchronization moments increases four times and amounts to 156250 Hz.
Для уменьшения вероятности ложного распознавания кодов CODE1, CODE2,..., CODEk дешифратором 86 дескремблера в связи с поступлением из линии связи в регистр 85 ошибочных битов разрядность этого регистра (а также регистра 74) можно увеличить, например, до 20 бит.To reduce the probability of false recognition of CODE 1 , CODE 2 , ..., CODE k codes by the descrambler decoder 86, due to the receipt of 85 error bits from the communication line into the register, the bit capacity of this register (as well as register 74) can be increased, for example, to 20 bits .
Ниже рассмотрена работа предлагаемого устройства в целом.Below is the operation of the proposed device as a whole.
Как уже отмечалось, устройство осуществляет синхронный прием данных из двух входных каналов, их мультиплексирование, скремблирование и передачу по линии связи. На удаленной стороне происходит прием данных из линии, выделение синхросигнала, дескремблирование и демультиплексирование данных, после чего они поступают в соответствующие выходные каналы. Задача состоит в обеспечении согласованной работы блоков передачи и приема данных. При ее решении использована "стохастическая" синхронизация, не требующая введения служебной информации в поток данных.As already noted, the device synchronously receives data from two input channels, multiplexes them, scrambles them, and transfers them over the communication line. On the remote side, data is received from the line, the clock signal is extracted, the data is descrambled and demultiplexed, after which they enter the corresponding output channels. The task is to ensure the coordinated operation of data transmission and reception units. When solving it, “stochastic” synchronization was used, which does not require the introduction of service information into the data stream.
При такой синхронизации на приемной и передающей стороне одновременно регистрируются случайные события, связанные с "самопроизвольным" возникновением в потоке скремблированных данных некоторых заданных кодов. Эти моменты при необходимости используются для коррекции состояния общей системы синхронизации устройства. Сказанное поясняется рассмотренными далее вариантами функционирования устройства в разных условиях, зависящих от предыстории и от моментов обнаружения упомянутых случайных событий.With this synchronization, random events associated with the "spontaneous" occurrence of some specified codes in the stream of scrambled data are simultaneously recorded at the receiving and transmitting sides. These points, if necessary, are used to correct the state of the overall system synchronization device. The foregoing is illustrated by the options considered below for the device to function under different conditions, depending on the history and on the moments of detection of the mentioned random events.
При работе устройства возможны шесть кодовых ситуаций, приведенных в табл.1.When the device is operating, six code situations are listed in Table 1.
Кодовая ситуация №1 (фиг.10, 13)Code situation No. 1 (figures 10, 13)
В этой ситуации в предыстории установлена правильная синхронизация между блоком 52 передачи и блоком 53 приема данных. Блок 69 мультиплексирования данных периодически запрашивает данные первого и второго каналов и мультиплексирует получаемые в ответ биты, после чего скремблированные данные DLINE выдаются в линию 51, как показано на диаграммах 135-147. На фиг.10 и последующих чертежах цифрами 1 и 2 обозначены биты, принадлежащие первому и второму каналам. Нумерация моментов времени на диаграммах, описывающих работу блока 54 передачи данных (фиг.10-фиг.12), не связана с нумерацией моментов времени на диаграммах, описывающих работу блока 53 приема данных (фиг.13-фиг.18). (Напомним, что задержка передачи сигналов по линии 51 заранее не известна, так что системы отсчета времени в блоках 54 и 53 разные.)In this situation, in the history, the correct synchronization is established between the transmission unit 52 and the data receiving unit 53. The
Дескремблер 62 принимает скремблированные данные и восстанавливает их (см. диаграммы 174-186 на фиг.13). Блок 80 распределяет мультиплексированные данные DATA* между первым и вторым каналами (см. диаграммы 187-192 на фиг.13).The
Кодовая ситуация №2 (фиг.10, 14)Code situation No. 2 (figure 10, 14)
В этой ситуации, как и в предыдущей, блок 69 мультиплексирования данных периодически запрашивает данные первого и второго каналов и мультиплексирует получаемые в ответ биты, после чего скремблированные данные DLINE выдаются в линию 51 (см. диаграммы 135-147 на фиг.10). Блок 53 приема данных не синхронизирован с блоком передачи. Это, в свою очередь, означает, что по крайней мере один из блоков 62 или 80 работает неправильно.In this situation, as in the previous one, the
Если неправильно работает только дескремблер (отсутствует кодовая синхронизация со скремблером), то данные DATA* и, следовательно, сигналы RxD1 и RxD2 неправильны независимо от того, верно или неверно они распределяются между выходными каналами. Ранее было показано, что синхронизация дескремблера со скремблером устанавливается всякий раз при формировании импульсов J и J*. С учетом этого работа системы скремблер-дескремблер далее не рассматривается.If only the descrambler does not work correctly (there is no code synchronization with the scrambler), then the DATA * data and, therefore, the RxD1 and RxD2 signals are incorrect regardless of whether they are distributed correctly or incorrectly between the output channels. It was previously shown that the synchronization of the descrambler with the scrambler is established every time the pulses J and J * are formed. With this in mind, the operation of the scrambler-descrambler system is not further considered.
Если неправильно работает только блок 80 демультиплексирования данных, то правильные данные DATA* распределяются по выходным каналам неверно, а именно данные RxD1 выдаются во второй канал, а данные RxD2 - в первый (см. фиг.14, диаграммы 193-211). Это происходит из-за того, что делитель частоты на триггере 103 (фиг.6) работает в неправильной фазе, а импульса J*, который мог бы скорректировать фазу, нет.If only the
Кодовая ситуация №3 (фиг.10, 11, 13, 15)Code situation No. 3 (figures 10, 11, 13, 15)
В предыстории достигнута правильная синхронизация; работа устройства соответствует временным диаграммам, приведенным на фиг.10, 13. Как показано на фиг.11, в процессе передачи заранее не известных данных случилось так, что в такте Т20-Т21 сформирован бит данных DATA, который в дальнейшем порождает формирование импульсов J и J*. Этот бит помечен на диаграмме 159 точкой и далее для краткости назван битом синхронизации. Следует помнить, что этот бит не служебный - он принадлежит потоку пользовательских или иных "полезных" данных, в данном случае передаваемых по второму каналу.In the background, correct synchronization is achieved; the operation of the device corresponds to the time diagrams shown in FIGS. 10, 13. As shown in FIG. 11, during the transmission of previously unknown data, it happened that a DATA data bit was generated in the T20-T21 clock, which subsequently generates the formation of pulses J and J *. This bit is marked with a dot in diagram 159 and is referred to as the synchronization bit for brevity. It should be remembered that this bit is not overhead — it belongs to the stream of user or other “useful” data, in this case transmitted over the second channel.
Бит синхронизации в этом же такте (Т20-Т21, фиг.11) скремблируется элементом Исключающее ИЛИ 56, а в следующем такте (Т21-Т22) загружается в крайний левый разряд сдвигового регистра 74, при этом остальные биты перемещаются на одну позицию вправо. Полученный в такте Т21-Т22 код SDATA анализируется дешифратором 75, в результате на его выходе формируется сигнал J. Из этого сигнала формируется импульс RESET, который подается на вход установки нуля триггера 98. Однако этот триггер уже находится в нулевом состоянии, поэтому импульс RESET не оказывает на него воздействия. Фактически это означает, что импульс J в блоке 69 игнорируется.The synchronization bit in the same clock cycle (T20-T21, FIG. 11) is scrambled by the exclusive OR
Аналогичные процессы протекают в блоке 53 приема данных (см. фиг.15). Бит синхронизации, принадлежащий второму каналу, вызывает формирование импульса RESET*, который также не оказывает воздействия на триггер 103, так как этот триггер работает в правильной фазе (см. диаграммы 212-230). Таким образом, в данной ситуации импульс J* в блоке 80 игнорируется.Similar processes occur in the block 53 receiving data (see Fig.15). The synchronization bit belonging to the second channel causes the formation of a RESET * pulse, which also does not affect the
Кодовая ситуация №4 (фиг.10, 11, 14, 16)Code situation No. 4 (figures 10, 11, 14, 16)
В предыстории синхронизация неправильная; работа устройства соответствует временным диаграммам, приведенным на фиг.10, 14. Как следует из диаграмм 148-160, приведенных на фиг.11, бит синхронизации, принятый по второму каналу, не нарушает ритма работы блока передачи данных. Этот же бит проходит в блок 53 приема данных и вызывает формирование импульса RESET*, который корректирует (изменяет на 180 градусов) фазу сигнала СТ* на выходе триггера 103 (см. диаграммы 231-249 на фиг.16), в результате восстанавливается правильная синхронизация. Начиная с момента Т21' выходные данные становятся правильными.In the background, synchronization is incorrect; the operation of the device corresponds to the time diagrams shown in FIGS. 10, 14. As follows from the diagrams 148-160 shown in FIG. 11, the synchronization bit received on the second channel does not violate the rhythm of the data transmission unit. The same bit goes to the data receiving unit 53 and causes the formation of a RESET * pulse, which corrects (changes by 180 degrees) the phase of the signal ST * at the output of the trigger 103 (see diagrams 231-249 in Fig. 16), as a result, the correct synchronization is restored . From the moment T21 ', the output becomes correct.
Кодовая ситуация №5 (фиг.10, 12, 13, 17)Code situation No. 5 (figures 10, 12, 13, 17)
В предыстории синхронизация правильная; работа устройства соответствует временным диаграммам, приведенным на фиг.10, 13. В такте Т19-Т20 (фиг.12) в потоке данных DATA обнаруживается принадлежащий первому каналу бит синхронизации (помечен точкой на диаграмме 172). В следующем такте (Т20-Т21) этот бит после скремблирования записывается в регистр 74, что порождает импульс J. В начале второй половины такта формируется импульс RESET (диаграмма 165), который устанавливает в нуль триггер 98, который к этому моменту только что успел установиться в единицу. В результате на выходе триггера формируется кратковременный положительный импульс (см. диаграмму 166). Этот импульс устраняется при перезаписи сигнала из триггера 98 в триггер 100. Воздействие импульса RESET на триггер 98 приводит к нарушению периодичности сигналов ТхС1 и ТхС2 (диаграммы 167, 169). При этом бит из первого канала, следующий за битом синхронизации, дублируется при его выдаче в линию (диаграмма 173). Дублированный бит на диаграммах обозначен символом 1*.In the background, synchronization is correct; the operation of the device corresponds to the timing diagrams shown in FIGS. 10, 13. In clock cycle T19-T20 (FIG. 12), a synchronization bit belonging to the first channel is detected in the DATA data stream (marked with a dot in diagram 172). In the next clock cycle (T20-T21), this bit after scrambling is written to register 74, which generates a pulse J. At the beginning of the second half of the clock cycle, a RESET pulse is generated (chart 165), which sets the
Аналогичные процессы протекают в блоке 53 приема данных (см. фиг.17). Темп выдачи данных однократно замедляется на один такт в связи с получением импульса J* коррекции. Данные передаются правильно.Similar processes occur in block 53 receiving data (see Fig.17). The rate of data output is once slowed down by one cycle in connection with the receipt of the correction impulse J *. Data is transmitted correctly.
Кодовая ситуация №6 (фиг.10, 12, 14, 18)Code situation No. 6 (figures 10, 12, 14, 18)
В предыстории синхронизация неправильная; работа устройства соответствует временным диаграммам, приведенным на фиг.10, 14. В такте Т19-Т20 (фиг.12) в потоке данных DATA обнаруживается принадлежащий первому каналу бит синхронизации (помечен точкой на диаграмме 172). В следующем такте (Т20-Т21) этот бит после скремблирования записывается в регистр 74, что порождает импульс J. В результате, как и в ситуации №5, бит из первого канала, следующий за битом синхронизации, дублируется при его выдаче в линию (диаграмма 173).In the background, synchronization is incorrect; the operation of the device corresponds to the timing diagrams shown in FIGS. 10, 14. In clock cycle T19-T20 (FIG. 12), a synchronization bit belonging to the first channel is detected in the DATA data stream (marked with a dot in diagram 172). In the next clock cycle (T20-T21), this bit after scrambling is written to register 74, which generates a pulse J. As a result, as in situation No. 5, the bit from the first channel following the synchronization bit is duplicated when it is sent to the line (diagram 173).
В блоке 53 приема данных формируется импульс RESET*, который не оказывает воздействия на неправильную фазу сигнала СТ* (см. диаграммы 269-287 на фиг.18). Но воздействия в данном случае и не требуется, так как в потоке принимаемых данных присутствует "лишний" бит 1*, который нарушает порядок чередования каналов, так что ранее неправильная фаза сигнала СТ* становится правильной. Начиная с момента Т19' на выходы устройства поступают правильные данные.In a block 53 for receiving data, a RESET * pulse is generated, which does not affect the incorrect phase of the CT * signal (see diagrams 269-287 in Fig. 18). But the impact in this case is not required, since there is an "extra" 1 * bit in the stream of received data, which violates the order of the alternation of channels, so that previously the wrong phase of the CT * signal becomes correct. Starting from the moment T19 ', the correct data arrives at the device outputs.
Таким образом, в любых возможных кодовых ситуациях при обнаружении условий формирования корректирующих импульсов J и J* гарантируется восстановление правильной синхронизации, если она была нарушена. Если исходно синхронизация не была нарушена, то импульсы J и J* лишь подтверждают ее.Thus, in any possible code situations, upon detection of the conditions for the formation of correcting pulses J and J *, the restoration of correct synchronization is guaranteed if it was broken. If the initial synchronization was not broken, then the pulses J and J * only confirm it.
Применение предлагаемого устройства позволяет повысить скорость передачи данных благодаря двум факторам. Первый фактор состоит в исключении из потока данных относительно большого объема служебной информации, предназначенной для синхронизации работы дескремблера со скремблером, а также в исключении из протоколов обмена соответствующих программных средств. Второй фактор - исключение из потока данных служебной информации, обозначающей принадлежность данных первому или второму каналу.The use of the proposed device can increase the data transfer rate due to two factors. The first factor is the exclusion from the data stream of a relatively large amount of overhead information designed to synchronize the operation of the descrambler with the scrambler, as well as the exclusion from the communication protocols of the corresponding software. The second factor is the exclusion from the data stream of overhead information indicating that the data belongs to the first or second channel.
Источники информацииSources of information
1. Патент США №5.530.959 (Fig.1).1. US patent No. 5.530.959 (Fig. 1).
2. Патент США №5.530.959 (Fig.5) (прототип).2. US patent No. 5.530.959 (Fig.5) (prototype).
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004127288/09A RU2262205C1 (en) | 2004-09-15 | 2004-09-15 | Device for transferring data |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004127288/09A RU2262205C1 (en) | 2004-09-15 | 2004-09-15 | Device for transferring data |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2262205C1 true RU2262205C1 (en) | 2005-10-10 |
Family
ID=35851352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004127288/09A RU2262205C1 (en) | 2004-09-15 | 2004-09-15 | Device for transferring data |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2262205C1 (en) |
-
2004
- 2004-09-15 RU RU2004127288/09A patent/RU2262205C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5251210A (en) | Method and apparatus for transforming low bandwidth telecommunications channels into a high bandwidth telecommunication channel | |
US4594708A (en) | Synchronization for a digital train intended for a correct framing of received information | |
CA1167185A (en) | Frame resynchronization circuit for digital receiver | |
US4761778A (en) | Coder-packetizer for random accessing in digital communication with multiple accessing | |
US4383322A (en) | Combined use of PN sequence for data scrambling and frame synchronization in digital communication systems | |
US4341925A (en) | Random digital encryption secure communication system | |
JP3536909B2 (en) | Switching device and scrambling method | |
US3872257A (en) | Multiplex and demultiplex apparatus for digital-type signals | |
US11082539B2 (en) | System and method for performing interpacket gap repair for lossy protocols | |
CA2224059A1 (en) | Encoding system for distribution of synchronization | |
US4507779A (en) | Medium speed multiples data | |
US4849995A (en) | Digital signal transmission system having frame synchronization operation | |
US5629983A (en) | Parallel transmission through plurality of optical fibers | |
CA2306191A1 (en) | Method and apparatus for controlling bit slippage in high-speed communications systems | |
RU2262205C1 (en) | Device for transferring data | |
KR101232782B1 (en) | System and method for detection of multiple timing masters in a network | |
RU2271612C1 (en) | Data transfer device | |
EP0065641B1 (en) | Synchronizer for medium speed multiplex data | |
RU2260251C1 (en) | Data coding/decoding device | |
RU2272360C1 (en) | Data transfer device | |
US6539034B1 (en) | Method and apparatus for time-division multiplexing and demultiplexing | |
SU1688430A1 (en) | Method of synchronous conversion of discrete information in fiber-optical communication systems | |
JP2009095020A (en) | System and method of real time synchronization through communication system | |
CA1128630A (en) | Data synchronization circuit | |
RU2033640C1 (en) | Time signal transmitting and receiving device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060916 |