RU2271612C1 - Data transfer device - Google Patents
Data transfer device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2271612C1 RU2271612C1 RU2004129245/09A RU2004129245A RU2271612C1 RU 2271612 C1 RU2271612 C1 RU 2271612C1 RU 2004129245/09 A RU2004129245/09 A RU 2004129245/09A RU 2004129245 A RU2004129245 A RU 2004129245A RU 2271612 C1 RU2271612 C1 RU 2271612C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- data
- 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 the functions of a scrambler and a descrambler, respectively. 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 adjacent twisted pairs of wires of the communication 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 can 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 [2] for transmitting data 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 the 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 synchronous operation of the shift registers of the scrambler and descrambler (in the event of a device synchronization violation or when it is initially turned on), 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 заключается в отсутствии аппаратных средств стаффинга - вставки в передаваемый поток данных управляющих кодов и дестаффинга - выделения этих кодов из потока данных на приемной стороне. Управляющие коды могут быть адресованы соседнему узлу цифровой сети передачи данных для регулирования средней скорости встречного потока данных. Типичные примеры таких кодов: XON - "возобновить поток" и XOFF - "приостановить поток".The second drawback is the lack of staffing hardware — insertion of control codes into the transmitted data stream and destaffing — separation of these codes from the data stream on the receiving side. Control codes can be addressed to a neighboring node of a digital data network to control the average speed of the oncoming data stream. Typical examples of such codes are: XON - "resume stream" and XOFF - "suspend stream".
Для введения в поток данных управляющих кодов часто применяют байтстаффинг (см. "Transparent XON/XOFF Local Flow Control in Hayes V series Modems" http://vk.pp.ru/docs/hayes/00000536.htm). Байтстаффинг предусматривает просмотр исходного массива произвольных данных с целью отыскания в нем кодов (байтов), случайно совпадающих с множеством управляющих кодов (В это множество входит также некий код DLE.). Найденные коды преднамеренно (обратимо) искажаются, для того чтобы они отличались от управляющих кодов. Искаженные коды предваряются маркерными кодами (DLE) для их последующего распознавания приемной аппаратурой. В подготовленный таким способом массив данных, не содержащий кодов команд управления (кроме искусственно введенных в массив кодов DLE), внедряются "истинные" управляющие коды, затем массив передается в виде последовательного потока битов по линии связи на удаленную сторону. Удаленный приемник данных извлекает и принимает к исполнению "истинные" управляющие коды, отыскивает помеченные маркерными кодами искаженные байты, восстанавливает их, а маркерные коды отбрасывает.Byte-stuffing is often used to introduce control codes into the data stream (see "Transparent XON / XOFF Local Flow Control in Hayes V series Modems" http://vk.pp.ru/docs/hayes/00000536.htm ). Byte-stuffing involves viewing the original array of arbitrary data in order to find codes (bytes) in it that randomly coincide with many control codes (This set also includes a certain DLE code.). The found codes are intentionally (reversibly) distorted so that they differ from the control codes. Distorted codes are preceded by marker codes (DLE) for their subsequent recognition by the receiving equipment. In the data array prepared in this way, which does not contain control command codes (except for the DLE codes artificially entered into the array), the "true" control codes are embedded, then the array is transmitted as a serial bit stream over the communication line to the remote side. The remote data receiver retrieves and accepts the "true" control codes for execution, retrieves the distorted bytes marked with marker codes, restores them, and discards the marker codes.
Маркерные коды вносят нежелательную избыточность в поток передаваемых данных. В худшем случае каждый "полезный" байт должен предваряться служебным, в котором передается маркерный код, при этом эффективная скорость передачи данных уменьшается в два раза по сравнению с максимально возможной. Кроме того, для выделения управляющих, маркерных и кодов данных устройство - приемник последовательного потока битов должно распознавать границы между байтами. Для указания этих границ в битовый поток данных вводят избыточные биты, что еще более снижает эффективную скорость передачи.Token codes introduce unwanted redundancy into the stream of transmitted data. In the worst case, each “useful” byte should be preceded by a service byte, in which a marker code is transmitted, while the effective data transfer rate is halved compared to the maximum possible. In addition, to select control, marker, and data codes, the device - receiver of a serial bit stream must recognize the boundaries between bytes. To specify these boundaries, excessive bits are introduced into the data bitstream, which further reduces the effective transmission rate.
Например, согласно пат. заявке США US 2002 0191721 А1, 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 всегда сопровождается передачей одной из 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.For example, according to US Pat. US 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 device 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 always accompanied by the transmission of one of the combinations of bits - 01 or 10. The device - the data receiver detects the delimitation bits and zero data bits due to their statistically stable coincidence with
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 стаффинга, 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 стаффинга 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 стаффинга, управляющий вход первого сдвигового регистра соединен с выходом первого дешифратора и с управляющим входом блока стаффинга, выход 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 дестаффинга, первый выход синхронизации которого является вторым выходом синхронизации первого канала, второй выход синхронизации блока дестаффинга является 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 управляющим входом блока дестаффинга, вход синхронизации которого соединен с выходом синхронизации дескремблера, выход третьего триггера является выходом данных дескремблера и соединен с выходами данных первого и второго каналов устройства, 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 staffing 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 stuffing unit are the data input and the first synchronization output of the second channel, the scrambler further comprises a third shift register, first decoder, first trigger and first inverter, the output of which is connected to the synchronization input of the first trigger, the input of the first inverter is connected to the input and synchronization of the first and third shift registers, as well as with the third synchronization output of the stuffing unit, the control input of the first shift register is connected to the output of the first decoder and with the control input of the stuffing unit, the data output of which is connected to the scrambler data input, the serial data input of the third shift register is connected with the output of the first XOR element and with the data input of the first trigger, the output of which is connected to the input of the first amplifier, the inputs of the parallel data of the first shift about the register 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 destaffing unit, the first synchronization output of which is the second synchronization output of the first channel, the second synchronization output of the destaffing unit is the second synchronization output of the second channel, the descrambler further comprises a fourth shift register, a second decoder, second and third triggers and a second inverter, an output 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 the gaming register is connected to the output of the second decoder and to the control input of the destaffing unit, the synchronization input of which is connected to the synchronization output of the descrambler, the output of the third trigger is the data output of the descrambler and connected to the data outputs of the first and second channels of the device, the serial data input of the fourth shift register is connected to the second the input of the fourth XOR element and the output of the second trigger, the data input of which is connected to the output of the second amplifier, the inputs are parallel x 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 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 the data input of the third trigger, the synchronization input of which is connected to the synchronization output descrambler and with the input of the second inverter.
Блок стаффинга содержит генератор импульсов, инвертор, элемент задержки, счетчик, первый и второй элементы И, первый - пятый триггеры и мультиплексор, входы данных которого являются первым и вторым входами данных блока, а управляющий вход соединен с выходом пятого триггера, первый выход синхронизации блока соединен с выходом второго элемента И, второй выход синхронизации блока соединен с выходом первого элемента И и со счетным входом счетчика, входы установки нуля счетчика и второго триггера соединены с выходом четвертого триггера и с входом элемента задержки, выход которого соединен с входом установки нуля четвертого триггера, вход данных которого соединен с выходом счетчика, входы синхронизации первого и четвертого триггеров соединены с выходом инвертора, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, с входами синхронизации третьего и пятого триггеров и с первыми входами первого и второго элементов И и является третьим выходом синхронизации блока, выход мультиплексора соединен с входом данных третьего триггера, выход которого является выходом данных блока, вход данных первого триггера является управляющим входом блока, выход первого триггера соединен с входом синхронизации второго триггера, вход данных которого подключен к шине положительного напряжения, единичный выход второго триггера соединен с вторым входом первого элемента И и с входом данных пятого триггера, нулевой выход второго триггера соединен с вторым входом второго элемента И.The stuffing unit contains a pulse generator, an inverter, a delay element, a counter, the first and second AND elements, the first and fifth triggers and a multiplexer whose data inputs are the first and second data inputs of the block, and the control input is connected to the output of the fifth trigger, the first block synchronization output connected to the output of the second element And, the second synchronization output of the block is connected to the output of the first element And and with the counter counting input, the zero setting inputs of the counter and the second trigger are connected to the output of the fourth trigger and to the input the house of the delay element, the output of which is connected to the zero setting input of the fourth trigger, the data input of which is connected to the counter output, the synchronization inputs of the first and fourth triggers are connected to the inverter output, the input of which is connected to the output of the pulse generator, to the synchronization inputs of the third and fifth triggers and with the first inputs of the first and second elements And and is the third synchronization output of the block, the output of the multiplexer is connected to the data input of the third trigger, the output of which is the data output of the block, the data input of the first trigger is the control input of the block, the output of the first trigger is connected to the synchronization input of the second trigger, the data input of which is connected to the positive voltage bus, the single output of the second trigger is connected to the second input of the first element And and to the data input of the fifth trigger, the zero output of the second trigger connected to the second input of the second element I.
Блок дестаффинга содержит инвертор, элемент задержки, счетчик, первый и второй элементы И, первый, второй и третий триггеры, вход инвертора соединен с первыми входами первого и второго элементов И и является входом синхронизации блока, вход данных первого триггера является управляющим входом блока, входы синхронизации первого и третьего триггеров соединены с выходом инвертора, входы установки нуля счетчика и второго триггера соединены с выходом третьего триггера и с входом элемента задержки, выход которого соединен с входом установки нуля третьего триггера, вход данных которого соединен с выходом счетчика, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И и является вторым выходом синхронизации блока, выход второго элемента И является первым выходом синхронизации блока, единичный и нулевой выходы второго триггера соединены с вторыми входами первого и второго элементов И, вход данных второго триггера подключен к шине положительного напряжения, вход синхронизации второго триггера подключен к нулевому выходу первого триггера.The destaffing unit contains an inverter, a delay element, a counter, the first and second elements And, the first, second and third triggers, the inverter input is connected to the first inputs of the first and second elements And is the synchronization input of the block, the data input of the first trigger is the control input of the block, the inputs synchronization of the first and third triggers are connected to the output of the inverter, the inputs of the zero setting of the counter and the second trigger are connected to the output of the third trigger and to the input of the delay element, the output of which is connected to the input of the installation well For the third trigger, the data input of which is connected to the output of the counter, the counting input of which is connected to the output of the first AND element and is the second output of the block synchronization, the output of the second And element is the first synchronization output of the block, the single and zero outputs of the second trigger are connected to the second inputs of the first and of the second element And, the data input of the second trigger is connected to the positive voltage bus, the synchronization input of the second trigger is connected to the zero output of the first trigger.
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 стаффинга предлагаемого устройства; на фиг.6 - функциональная схема блока дестаффинга 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 - 13 - 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 staffing unit of the proposed device; figure 6 is a functional diagram of a block destaffing the proposed device; in Fig.7, a - c is a state table of a 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 - 13 are timing diagrams 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 содержит также 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 XOR element is connected to the input of the first 34 amplifier. The data receiving unit 31 also contains a
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
Блок 52 передачи данных содержит также блок 69 стаффинга, 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 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, управляющий вход первого 58 сдвигового регистра соединен с выходом первого 75 дешифратора и с управляющим входом 78 блока 69, выход 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
Блок 53 приема данных содержит также блок 80 дестаффинга, первый 81 выход синхронизации которого является вторым выходом синхронизации первого канала, второй 82 выход синхронизации блока 80 является вторым выходом синхронизации второго канала, дескремблер 62 дополнительно содержит четвертый 83 сдвиговый регистр, второй 84 дешифратор, второй 85 и третий 86 триггеры и второй 87 инвертор, выход которого подключен к входу синхронизации второго 85 триггера и к входам синхронизации второго 64 и четвертого 83 сдвиговых регистров, управляющий вход второго 64 сдвигового регистра соединен с выходом второго 84 дешифратора и с управляющим входом 88 блока 80 дестаффинга, вход синхронизации которого соединен с выходом 68 синхронизации дескремблера, выход третьего 86 триггера является выходом 89 данных дескремблера и соединен с выходами 90 и 91 данных первого и второго каналов устройства, вход последовательных данных четвертого 83 сдвигового регистра соединен со вторым входом четвертого 66 элемента Исключающее ИЛИ и с выходом второго 85 триггера, вход данных которого соединен с выходом второго 67 усилителя, входы 92 параллельных данных второго 64 сдвигового регистра соединены с выходами второго 84 дешифратора, входы которого соединены с выходами четвертого 83 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 86 триггера, вход синхронизации которого соединен с выходом 68 синхронизации дескремблера 62 и с входом второго 87 инвертора. Стрелки 93 показывают направления сдвига данных в регистрах 58, 64, 74 и 83.The data receiving unit 53 also contains a destaffing unit 80, the first 81 synchronization output of which is the second synchronization output of the first channel, the second 82 synchronization output of the block 80 is the second synchronization output of the second channel, the descrambler 62 further comprises a fourth 83 shift register, second 84 decoder, second 85 and the third 86 triggers and the second 87 inverter, the output of which is connected to the synchronization input of the second 85 triggers and to the synchronization inputs of the second 64 and fourth 83 shift registers, the control input of the second 64 the shift register is connected to the output of the second decoder 84 and to the control input 88 of the destaffing unit 80, the synchronization input of which is connected to the descrambler synchronization output 68, the output of the third 86 trigger is the descrambler data output 89 and connected to the data outputs 90 and 91 of the first and second channels of the device, the serial data input of the fourth 83 shift register is connected to the second input of the fourth 66 exclusive-OR element and to the output of the second 85 trigger, the data input of which is connected to the output of the second 67 amplifier, the parallel data strokes 92 of the second 64 shift register are connected to the outputs of the second 84 decoder, the inputs of which are connected to the outputs of the fourth 83 shift register, the serial data input of the second 64 shift register is connected to the first input of the fourth 66 exclusive-OR element, the output of which is connected to the data input of the third 86 a trigger, the synchronization input of which is connected to the synchronization output 68 of the descrambler 62 and to the input of the second inverter 87.
Блок 69 стаффинга (фиг.5) содержит генератор 94 импульсов, инвертор 95, элемент 96 задержки, счетчик 97, первый 98 и второй 99 элементы И, первый 100, второй 101, третий 102, четвертый 103, пятый 104 триггеры и мультиплексор 105, входы данных которого являются первым 70 и вторым 72 входами данных блока 69, а управляющий вход соединен с выходом пятого 104 триггера, первый 71 выход синхронизации блока 69 соединен с выходом второго 99 элемента И, второй 73 выход синхронизации блока 69 соединен с выходом первого 98 элемента И и со счетным входом счетчика 97, входы установки нуля счетчика 97 и второго 101 триггера соединены с выходом четвертого 103 триггера и с входом элемента 96 задержки, выход которого соединен с входом установки нуля четвертого 103 триггера, вход данных которого соединен с выходом счетчика 97, входы синхронизации первого 100 и четвертого 103 триггеров соединены с выходом инвертора 95, вход которого соединен с выходом генератора 94 импульсов, с входами синхронизации третьего 102 и пятого 104 триггеров и с первыми входами первого 98 и второго 99 элементов И и является третьим 60 выходом синхронизации блока 69, выход мультиплексора 105 соединен с входом данных третьего 102 триггера, выход которого является выходом 61 данных блока 69, вход данных первого 100 триггера является управляющим входом 78 блока 69, выход первого 100 триггера соединен с входом синхронизации второго 101 триггера, вход данных которого подключен к шине 106 положительного напряжения, единичный выход второго 101 триггера соединен с вторым входом первого 98 элемента И и с входом данных пятого 104 триггера, нулевой выход второго 101 триггера соединен с вторым входом второго 99 элемента И.The stuffing unit 69 (FIG. 5) comprises a pulse generator 94, an inverter 95, a delay element 96, a counter 97, a first 98 and a second 99 AND elements, a first 100, a second 101, a third 102, a fourth 103, a fifth 104 triggers and a multiplexer 105, the data inputs of which are the first 70 and second 72 data inputs of block 69, and the control input is connected to the output of the fifth 104 trigger, the first 71 synchronization output of the block 69 is connected to the output of the second 99 element And the second 73 synchronization output of the block 69 is connected to the output of the first 98 element And with the counter input of counter 97, the zero-setting inputs with the counter 97 and the second 101 flip-flops are connected to the output of the fourth 103 flip-flops and to the input of the delay element 96, the output of which is connected to the zero-setting input of the fourth 103 flip-flops, the data input of which is connected to the output of the counter 97, the synchronization inputs of the first 100 and fourth 103 flip-flops are connected to the output inverter 95, the input of which is connected to the output of the pulse generator 94, with the synchronization inputs of the third 102 and fifth 104 triggers and with the first inputs of the first 98 and second 99 elements And is the third 60 synchronization output of block 69, output m the lithotlexer 105 is connected to the data input of the third trigger 102, the output of which is the data output 61 of the block 69, the data input of the first 100 trigger is the control input 78 of the block 69, the output of the first 100 trigger is connected to the synchronization input of the second 101 trigger, the data input of which is connected to the bus 106 positive voltage, the single output of the second 101 flip-flops is connected to the second input of the first 98 of the And element and to the data input of the fifth 104 flip-flops, the zero output of the second 101 flip-flops is connected to the second input of the second 99 of the And element.
Блок 80 дестаффинга (фиг.6) содержит инвертор 107, элемент 108 задержки, счетчик 109, первый 110 и второй 111 элементы И, первый 112, второй 113 и третий 114 триггеры, вход инвертора 107 соединен с первыми входами первого 110 и второго 111 элементов И и является входом 68 синхронизации блока 80, вход данных первого 112 триггера является управляющим входом 88 блока 80, входы синхронизации первого 112 и третьего 114 триггеров соединены с выходом инвертора 107, входы установки нуля счетчика 109 и второго 113 триггера соединены с выходом третьего 114 триггера и с входом элемента 108 задержки, выход которого соединен с входом установки нуля третьего 114 триггера, вход данных которого соединен с выходом счетчика 109, счетный вход которого соединен с выходом первого 110 элемента И и является вторым 82 выходом синхронизации блока 80, выход второго 111 элемента И является первым 81 выходом синхронизации блока 80, единичный и нулевой выходы второго 113 триггера соединены с вторыми входами первого 110 и второго 111 элементов И, вход данных второго 113 триггера подключен к шине 115 положительного напряжения, вход синхронизации второго 113 триггера подключен к нулевому выходу первого 112 триггера.The destaffing unit 80 (Fig. 6) contains an inverter 107, a delay element 108, a counter 109, a first 110 and a second 111 elements And, the first 112, the second 113 and the third 114 triggers, the input of the inverter 107 is connected to the first inputs of the first 110 and second 111 elements And it is the synchronization input 68 of block 80, the data input of the first 112 trigger is the control input 88 of block 80, the synchronization inputs of the first 112 and third 114 triggers are connected to the output of inverter 107, the zero-setting inputs of the counter 109 and second 113 of the trigger are connected to the output of the third 114 trigger and with the input of element 108 delays, the output of which is connected to the zero-setting input of the third trigger 114, the data input of which is connected to the output of the counter 109, the counting input of which is connected to the output of the first 110 And element and is the second 82 synchronization output of the block 80, the output of the second 111 And element is the first 81 output synchronization unit 80, the single and zero outputs of the second trigger 113 are connected to the second inputs of the first 110 and second 111 elements And, the data input of the second trigger 113 is connected to the positive voltage bus 115, the synchronization input of the second 113 trig EPA is connected to the zero output of the first flip-flop 112.
В таблице 116 (фиг.7, и) представлен список состояний генератора 55 псевдослучайной последовательности битов; диаграмма 117 состояний этого генератора (фиг.7, б) отражает перемещение указателя 118 текущего состояния по кольцевому пути; линии 119 и 120 разделяют диаграмму на четыре сектора. В таблице 121 (фиг.7, в) приведен пример кодовой ситуации, поясняющий работу предлагаемого устройства.Table 116 (FIG. 7, i) presents a list of states of the pseudo-random
Временные диаграммы 122 и 123 (фиг.8) соответствуют сигналам на входах 60 и 61 скремблера 54; диаграмма 124 - сигналу на выходе элемента Исключающее ИЛИ 59; диаграмма 125 - сигналу на выходе элемента Исключающее ИЛИ 56; диаграмма 126 - сигналам на выходах регистра 74; диаграмма 127 - сигналу на управляющем входе P/S регистра 58 (точка 78); диаграмма 128 - состояниям генератора 55 псевдослучайной последовательности битов; диаграмма 129 - сигналу на входе усилителя 57.Timing diagrams 122 and 123 (Fig. 8) correspond to the signals at the
Временная диаграмма 130 (фиг.9) соответствуют сигналу на выходе усилителя 67; диаграмма 131 - сигналу на выходе инвертора 87; диаграмма 132 - сигналу на выходе триггера 85; диаграмма 133 - сигналам на выходах регистра 83; диаграмма 134 - сигналу на управляющем входе P/S* регистра 64 (точка 88); диаграмма 135 - состояниям регистра 64 генератора псевдослучайной последовательности битов дескремблера 62; диаграмма 136 - сигналу на выходе элемента Исключающее ИЛИ 65; диаграмма 137 - сигналу на выходе элемента Исключающее ИЛИ 66; диаграмма 138 - сигналу на входе инвертора 87; диаграмма 139 - сигналу на выходе 89 дескремблера 62.Timing diagram 130 (Fig.9) correspond to the signal at the output of
Временные диаграммы 140 и 141 (фиг.10) соответствуют сигналам на входе и выходе инвертора 95 (фиг.5); диаграммы 142 и 143 - сигналам на входе данных и выходе триггера 100; диаграммы 144 и 145 - сигналам на единичном и нулевом выходах триггера 101; диаграмма 146 - сигналу на выходе триггера 104; диаграммы 147 и 148 - сигналам в точках 71 и 73; диаграммы 149, 150, 151 и 152 - сигналам L1, L2, L3 на выходах счетчика 97 и на его входе установки нуля; диаграммы 153 и 154 - сигналам в точках 70 и 72; диаграммы 155 и 156 - сигналам на входе данных и выходе триггера 102; диаграмма 157 - сигналу на входе усилителя 57 (фиг.4).Timing diagrams 140 and 141 (figure 10) correspond to the signals at the input and output of the inverter 95 (figure 5); diagrams 142 and 143 - signals at the input of data and the output of the
Временные диаграммы 158 и 159 (фиг.11) соответствуют сигналам на входе и выходе инвертора 95 (фиг.5); диаграммы 160 и 161 - сигналам на входе данных и выходе триггера 100; диаграммы 162 и 163 - сигналам на единичном и нулевом выходах триггера 101; диаграмма 164 - сигналу на выходе триггера 104; диаграммы 165 и 166 - сигналам в точках 71 и 73; диаграммы 167, 168, 169 и 170 - сигналам L1, L2, L3 на выходах счетчика 97 и на его входе установки нуля; диаграммы 171 и 172 - сигналам в точках 70 и 72; диаграммы 173 и 174 - сигналам на входе данных и выходе триггера 102; диаграмма 175 - сигналу на входе усилителя 57 (фиг.4).Timing diagrams 158 and 159 (Fig.11) correspond to the signals at the input and output of the inverter 95 (Fig.5); diagrams 160 and 161 - to signals at the data input and the output of the
Временные диаграммы 176, 177 и 178 (фиг.12) соответствуют сигналам на входе данных, входе синхронизации и выходе триггера 85; диаграмма 179 - сигналу во входном разряде регистра 83; диаграммы 180 и 181 - сигналам на входе данных и выходе триггера 112 (фиг.6); диаграммы 182 и 183 - сигналам на единичном и нулевом выходах триггера 113; диаграммы 184 и 185 - сигналам в регистре 64 и на выходе элемента Исключающее ИЛИ 65; диаграммы 186, 187 и 188 - сигналам на входе данных, входе синхронизации и выходе триггера 86; диаграммы 189 и 190 - сигналам в точках 81 и 82; диаграммы 191, 192, 193 и 194 - сигналам L1*, L2*, L3* на выходах счетчика 109 и на его входе установки нуля.Timing diagrams 176, 177 and 178 (Fig. 12) correspond to signals at the data input, synchronization input, and trigger
Временные диаграммы 195, 196 и 197 (фиг.13) соответствуют сигналам на входе данных, входе синхронизации и выходе триггера 85; диаграмма 198 - сигналу во входном разряде регистра 83; диаграммы 199 и 200 - сигналам на входе данных и выходе триггера 112 (фиг.6); диаграммы 201 и 202 - сигналам на единичном и нулевом выходах триггера 113; диаграммы 203 и 204 - сигналам в регистре 64 и на выходе элемента Исключающее ИЛИ 65; диаграммы 205, 206 и 207 - сигналам на входе данных, входе синхронизации и выходе триггера 86; диаграммы 208 и 209 - сигналам в точках 81 и 82; диаграммы 210, 211, 212 и 213 - сигналам L1*, L2*, L3* на выходах счетчика 109 и на его входе установки нуля.Timing diagrams 195, 196 and 197 (FIG. 13) correspond to signals at the data input, synchronization input, and trigger
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).
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 2М - 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 2М - 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 (2М - 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 a full cycle (2 M - 1 cycles), the number of log. 1 generated 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 cycles), half of the series from consecutive log.1 has a length of 1, one fourth of series have a length of 2, one eighth of a length of 3, etc. Series from log.0 have the same properties. 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 log. 1 or log. 0 ends at the next toss is 1/2.
3. Если последовательность полного цикла (2М - 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 19 с 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.If we assume 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 №6215835 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 match up to a delay in transmission. 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 inputs D of these registers, and the clock frequency is the same. Therefore, Y2 = Y1, and, taking this into account,
DATA*=SCRD*Y2=SCRDY2=(DATAY1)Y2=DATAY1Y1=DATA0=DATA.DATA * = SCRD * Y2 = SCRD Y2 = (DATA Y1) Y2 = DATA Y1 Y1 =
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 (MLJX) 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 (MLJX) and a program-controlled
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. In particular, it contains a synchronization sequence of a certain number (for example, 256) of zero bits. When these bits are sent (DATA = 0) 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], in order to maintain synchronous operation of the shift registers of the scrambler and descrambler (in case of a violation of the device’s synchronization or when the receiver part 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 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 wait time for the descrambler in the event of loss of code synchronization increases. 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 increase 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 consists in the fact that the restoration of code synchronization between the scrambler and descrambler in case of loss occurs without transferring 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 размещении кодов команд, внедренных в поток данных, 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 information about the placement of instruction codes embedded in the data stream is not explicitly transmitted over 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 bit sequence generators 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 стаффинга и дестаффинга. Если эти блоки ранее работали несогласованно, то после одновременного обнаружения одного из упомянутых случайных событий правильная синхронизация восстанавливается - в дальнейшем блок дестаффинга формирует сигналы, позволяющие в нужные интервалы времени извлекать коды команд из битового потока и пересылать их во второй канал.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 work of stuffing and destaffing blocks. If these blocks previously worked inconsistently, then after the simultaneous detection of one of the mentioned random events, the correct synchronization is restored - in the future, the destaffing block generates signals that allow to extract command codes from the bit stream at the right time intervals and send them to the second channel.
Ниже рассмотрена работа составных частей предлагаемого устройства.The following describes the operation of the components of the proposed device.
Сдвиговые регистры 74 и 83 (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 (83) 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 (83) выбрана равной восьми, хотя она может быть большей или меньшей. Динамику работы регистра 74 можно проследить по таблице 121 его состояний (фиг.7, в).The shift registers 74 and 83 (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 (83) 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 bit width of the register 74 (83) is chosen equal to eight, although it can be greater or less. The dynamics of the operation of the
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
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 входов 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 the 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 at its control input P / S (P / S *), which sets the mode of parallel or serial data reception, 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. At the same time, the connection points of the inputs of the Exclusive OR 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 84 в скремблированном потоке данных одного из заранее заданных кодов (CODE1 и, возможно, других).The initial state of the
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.An exclusive OR element 56 (59, 65, 66) generates a signal of
Триггеры D-типа 76, 85 и 86 принимают биты данных с входа D по положительному фронту сигнала на входе синхронизации С. Триггеры 76 и 86 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; 85-66. Триггер 85 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 DLTNE* уже закончились. Остаточный джиттер сигнала SDIN на выходе триггера 85 определяется неидеальностью сигнала CLK* на выходе генератора 63. Исходные состояния триггеров 76, 85 и 86 произвольны.D-type flip-
Инвертор 77 (87) преобразует входной сигнал лог.0 в выходной сигнал лог.1, и наоборот - входной сигнал лог.1 в выходной сигнал лог.0.Inverter 77 (87) converts the input signal log.0 to the output signal log.1, and vice versa - the input signal 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 №6215835 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.
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
Дешифратор 75 (84) предназначен для выделения в потоке скремблированных данных, проходящем через сдвиговый регистр 74 (83), определенных кодов CODE1, CODE2, ..., СООЕК. При обнаружении дешифратором 75 (84) указанных кодов на его выходах 79 (92) формируется соответствующий V-разрядный код LOAD1, LOAD2,..., LOADК для последующей паралллельной загрузки сдвигового регистра 58 (64). В данном примере построения устройства К=4, V=5. При обнаружении любого кода CODE1, CODE2, ..., CODEК дешифратор 75 (84) 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 (84) for allocating a stream of scrambled data passing through the shift register 74 (83), certain codes CODE 1, CODE 2, ..., K SOOE. When the decoder 75 (84) detects the indicated codes at its outputs 79 (92), the corresponding V-bit code LOAD 1 , LOAD 2 , ..., LOAD K is generated for subsequent parallel loading of the shift register 58 (64). In this example, the construction of the device K = 4, V = 5. If any code CODE 1 , CODE 2 , ..., CODE K is detected, the decoder 75 (84) also generates a single signal at the input P / S (P / S *) for controlling the operating mode of 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
Генератор 94 синхросигналов, размещенный в блоке 69 стаффинга (фиг.5), задает темп работы всего устройства. На выходе 60 генератора 94 формируется непрерывная последовательность импульсов со скважностью, равной двум. В зависимости от состояния триггера 101 импульсы с выхода генератора 94 проходят через элемент И 99 или элемент И 98 и передаются либо в первый, либо во второй канал (в точки 71 или 73). В ответ на каждый импульс, переданный в соответствующий канал, внешние источники данных и команд (не показаны) формируют биты, которые поступают на входы 70 и 72 устройства.The
По первому каналу передаются данные, по второму - команды. При получении импульсного сигнала J=1 блок 69 прекращает передачу данных из первого канала на четыре такта и заполняет полученную паузу четырьмя битами, принятыми из второго канала, после чего вновь возвращается к передаче данных из первого канала. Таким образом, поток данных DATA на выходе 61 блока 69 содержит вставки (четверки stuff-битов из второго канала), положение которых привязано к импульсам J=1.Data is transmitted on the first channel, and commands on the second. Upon receipt of the pulse signal J = 1, block 69 stops transmitting data from the first channel for four clock cycles and fills the received pause with four bits received from the second channel, after which it returns to transmitting data from the first channel. Thus, the DATA data stream at the
Число битов во вставке определяется разрядностью счетчика 97. Счетчик прибавляет единицу к хранящемуся в нем коду по положительному фронту сигнала ТхС2. Диапазон счета - от кода 0002 до кода 1002, по достижении которого с задержкой на половину такта формируется сигнал RESET установки счетчика 97 и триггера 101 в нулевое состояние. Элемент 96 задерживает сигнал с выхода триггера 103 примерно на четверть периода синхросигнала CLK и задает длительность импульса RESET. Положительное напряжение +U на входе данных триггера 101 соответствует сигналу лог. 1. Мультиплексор 105 при Н=0 передает на вход данных триггера 102 сигнал TxD1 из первого канала, а при Н=1 - сигнал TxD2 из второго канала.The number of bits in the insert is determined by the capacity of the
В блоке дестаффинга 80 (фиг.6) осуществляется распределение синхросигнала CLK* по двум направлениям, соответствующим первому и второму каналам (выходы 81 и 82). Приемники данных соответствующих каналов (не показаны) получают биты из общего потока данных DATA* (см. фиг.4, выходы 90 и 91) с использованием соответствующих синхросигналов RxC1 и RхС2.In the destaffing unit 80 (Fig. 6), the CLK * clock signal is distributed in two directions corresponding to the first and second channels (
Счетчик 109 и элемент задержки 108 аналогичны счетчику 97 и элементу задержки 96 блока 69 стаффинга (см. фиг.5). При получении импульсного сигнала J*=1 блок 80 на четыре такта прекращает выдачу синхроимпульсов в первый канал и последующие четыре синхроимпульса выдает во второй канал, после чего вновь возвращается к обслуживанию первого канала. Таким образом, ранее вставленные в поток данных командные биты воспринимаются только внешней аппаратурой второго канала, что и требуется. Согласованная работа блоков 69 стаффинга и 80 дестаффинга осуществляется благодаря тому, что импульсы J и J* формируются в этих блоках одновременно (с точностью до задержки передачи).The
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 122 и 123. По положительным фронтам сигнала CLK изменяется содержимое регистра 74 (диаграмма 126), генератор 55 переходит в новые состояния (диаграмма 128). При этом по каждому положительному фронту сигнала CLK формируется очередной псевдослучайный бит RND (диаграмма 124), который складывается по модулю два с битом данных DATA и преобразуется в скремблированный бит данных SCRD (диаграмма 125). По окончании переходных процессов, в момент формирования отрицательного фронта сигнала CLK бит SCRD принимается в триггер 76 (диаграмма 129 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 127), подготавливая его к приему параллельных данных в момент Т9.In the time interval T8-T9 (Fig. 8), the
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 116, диаграмма 117). В состоянии S1 (см. первую строку таблицы 116, а также указатель 118 на диаграмме 117) в регистре 58 хранится пятиразрядный двоичный код 111112=1F16, на выходе RND генератора 55 сформирован сигнал лог.0. В следующем такте указатель 118 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 118 вращается по кругу, последовательно проходя все возможные состояния Si.In the absence of parallel loading, the
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 117 дуги S3-S11, S11-S19, S19-S27 и S27-S3 имели примерно равную длину (см. указатели 119 и 120, 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 118 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 118 вероятность параллельной загрузки регистра 58 близка к единице. Поэтому если указатель 118 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 117, выравнивает вероятности использования всех возможных состояний генератора 55.The choice of several (and not one) given states to which the
Как показано на диаграммах 126 и 127 (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 0E16=011102 и соответствует состоянию S11 генератора 55 (см. табл. 116 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 126 and 127 (FIG. 8), one of the codes causing the
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 130, 138, 131 на фиг.9). Сигнал SDIN (диаграмма 132) на выходе триггера 85 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 83. После его заполнения данные SDATA* (диаграмма 133) с точностью до задержки передачи совпадают с данными SDATA в регистре 74 скремблера 54 (диаграмма 126).The scrambled DLINE * data received from line 51 synchronizes the
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 84 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 134), в момент Т9 в регистр 64 принимается параллельный код OE16, 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
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 135, 136, 137 и 139 символами "X".Regardless of the history of the generator of the pseudo-random bit sequence of the
Начиная с момента Т9, скремблирующая RND (диаграмма 124 на фиг.8) и дескремблирующая RND* (диаграмма 136 на фиг.9) последовательности битов совпадают, поэтому сигнал DIN (диаграмма 137) дескремблированных данных совпадает с сигналом DATA (диаграмма 123) на входе 61 скремблера с точностью до задержки передачи. Выходной сигнал DATA* (диаграмма 139) данных, "очищенный" от возможных многократных переключений на границах между битовыми интервалами, поступает на выход 89 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 124 in Fig. 8) and the descrambling RND * (diagram 136 in Fig. 9) the bit sequences coincide, therefore, the DIN signal (diagram 137) of the descrambled data coincides with the DATA signal (diagram 123) 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, ..., CODEК, распознаваемых дешифраторами 75 и 84.The frequency of repetition of the moments of synchronous installation of
При К=1 и разрядности регистра 74 (83), 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=39 062,5 Гц. При К=4 частота моментов синхронизации увеличивается в четыре раза и составляет 156250 Гц.With K = 1 and a bit width of register 74 (83) 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, ..., CODEК дешифратором 84 дескремблера в связи с поступлением из линии связи в регистр 83 ошибочных битов разрядность этого регистра (а также регистра 74) можно увеличить, например, до 20 бит.To reduce the probability of false recognition of codes CODE 1 , CODE 2 , ..., CODE To the descrambler decoder 84 in connection with the receipt of 83 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 потока данных из первого канала, вставку в этот поток командных битов из второго канала, скремблирование полученного составного потока и его передачу по линии связи. На удаленной стороне происходит прием составного потока из линии, выделение из него синхросигнала, дескремблирование и распределение содержащихся в нем данных и командных битов по соответствующим каналам. Задача состоит в обеспечении согласованной работы блоков передачи и приема данных. Ее решение основано на использовании "стохастической" синхронизации, не требующей введения служебной информации в поток битов, передаваемый по линии.As already noted, the device synchronously receives a data stream from the first channel, inserts command bits from the second channel into this stream, scrambles the resulting composite stream and transfers it over the communication line. On the far side, the composite stream is received from the line, the clock signal is extracted from it, the descrambling and distribution of the data and command bits contained in it are transmitted over the corresponding channels. The task is to ensure the coordinated operation of data transmission and reception units. Its solution is based on the use of "stochastic" synchronization, which does not require the introduction of overhead information in the bit stream transmitted over the line.
При такой синхронизации на приемной и передающей стороне одновременно регистрируются случайные события, связанные с "самопроизвольным" возникновением в потоке скремблированных данных некоторых заданных кодов. Частота появления этих событий, как было показано, предсказуема и определяется выбранной скоростью передачи данных, а также разрядностью и числом заданных для распознавания кодов CODE1, CODE2, ..., CODEК.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. The frequency of occurrence of these events, as has been shown, is predictable and is determined by the selected data transfer rate, as well as by the bit depth and the number of CODE 1 , CODE 2 , ..., CODE K codes set for recognition.
В установившемся режиме блок 69 стаффинга (фиг.5) транслирует на выход 61 поток данных, поступающих из первого канала (см. фиг 10, интервал времени Т0-Т5). На временных диаграммах, приведенных на фиг.10 - 13, биты, поступающие из первого и второго каналов, помечены цифрами 1 и 2.In the steady state, the staffing unit 69 (Fig. 5) transmits to the output 61 a stream of data coming from the first channel (see Fig. 10, time interval T0-T5). On the timing diagrams shown in Fig.10 - 13, the bits coming from the first and second channels are marked with
Бит данных TxD1 (TxD2) формируется внешним источником (например, компьютером) и подается на вход 70 (72) устройства (фиг.4, 5) в ответ на положительный фронт сигнала TxC1 (TxC2). Этот бит может поступать на вход данных триггера 102 с некоторой задержкой, которая на временных диаграммах (фиг.10, 11) не учитывается для повышения их наглядности. Допустимая задержка (обозначенная символом Т* в интервале Т0-Т1 на диаграмме 155, фиг.10) может приближаться к одному периоду синхросигнала CLK при условии сохранения достаточного для устойчивой работы триггера 102 времени предустановки сигнала DAT на его входе данных. Время предустановки сигнала DAT представляет собой интервал между окончанием периода Т* и ближайшим положительным фронтом сигнала CLK (моментом Т1).The data bit TxD1 (TxD2) is generated by an external source (for example, a computer) and fed to the input 70 (72) of the device (Figs. 4, 5) in response to the positive edge of the signal TxC1 (TxC2). This bit may be received at the data input of the trigger 102 with a certain delay, which is not taken into account in the time diagrams (Figs. 10, 11) to increase their visibility. The permissible delay (indicated by the symbol T * in the interval T0-T1 in diagram 155, Fig. 10) can approach one period of the clock signal CLK provided that the trigger DAT signal has sufficient time for stable operation of the trigger 102 at its data input. The DAT signal preset time is the interval between the end of the T * period and the closest positive edge of the CLK signal (time T1).
Как показано на фиг.10, в процессе передачи заранее не известных данных случилось так, что в такте Т4-Т5 сформирован бит данных DATA, который в дальнейшем порождает формирование импульсов J и J*. Этот бит помечен на диаграмме 156 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 первому каналу.As shown in FIG. 10, in the process of transmitting previously unknown data, it happened that a DATA data bit was generated in the T4-T5 clock cycle, which subsequently generates the formation of pulses J and J *. This bit is marked with a dot in diagram 156 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 first channel.
Бит синхронизации в этом же такте (Т4-Т5, фиг.10) скремблируется элементом Исключающее ИЛИ 56, а в следующем такте (Т5-Т6) загружается в крайний левый разряд сдвигового регистра 74, при этом остальные биты перемещаются на одну позицию вправо. Полученный в такте Т5-Т6 код SDATA принадлежит множеству кодов CODE1, CODE2, ..., CODEК и, следовательно, он обнаруживается дешифратором 75, в результате на его выходе формируется сигнал J=1. Из этого сигнала формируются управляющие импульсы (см. диаграммы 144-146) длительностью, равной четырем тактам (длительность определяется разрядностью счетчика 97).The synchronization bit in the same clock cycle (T4-T5, Fig. 10) is scrambled by the exclusive OR 56 element, and in the next clock cycle (T5-T6) it is loaded into the leftmost bit of the
Во время действия этих импульсов мультиплексор 105 переключается на прием данных TxD2 из второго канала, поток синхросигналов ТхС1 прекращается и формируются четыре импульса ТхС2 (диаграммы 153, 154, 147, 148). По окончании действия управляющих импульсов (диаграммы 144-146) блок 69 стаффинга переходит в исходное состояние, при котором через него транслируются данные первого канала. При выдаче данных в линию 51 вслед за битом синхронизации "по инерции" передаются еще два бита из первого канала и лишь затем - четыре бита из второго канала (диаграмма 157).During the action of these pulses, the
Блок 69 нечувствителен к повторно формируемым импульсам J, если они поступают на вход блока в тактах Т6-Т7, Т7-Т8, Т8-Т9 или Т9-Т10 (последний показан на диаграмме 142 штриховой линией), так как повторный положительный фронт сигнала F либо отсутствует, либо подтверждает ранее проведенную установку триггера 101 в единичное состояние, либо не воздействует на этот триггер из-за наличия импульса RESET. Если повторно формируемый импульс J поступает на вход блока 69 в такте Т10-Т11 (фиг.11, диаграмма 160) или в последующих тактах, то вставка командных битов из второго канала повторяется (диаграммы 161-175). Отметим, что в повторно формируемый импульс J в данном случае порожден битом синхронизации из второго канала (помечен точкой на диаграмме 174). При выдаче данных в линию 51 вслед за битом синхронизации передаются еще два бита (один из второго и один из первого канала) и лишь затем - четыре бита из второго канала (диаграмма 175).
Бит синхронизации поступает по линии связи в дескремблер и вызывает формирование импульса J* (фиг.12, диаграммы 176-180). Нумерация моментов времени на диаграммах, описывающих работу блока 52 передачи данных (фиг.10 - 11), не связана с нумерацией моментов времени на диаграммах, описывающих работу блока 53 приема данных (фиг.12 - 13) (Напомним, что задержка передачи сигналов по линии 51 заранее не известна, так что системы отсчета времени в блоках 52 и 53 разные).The synchronization bit enters the descrambler through the communication line and causes the formation of a pulse J * (Fig. 12, diagrams 176-180). The numbering of time points in the diagrams describing the operation of the data transmission unit 52 (Figs. 10-11) is not related to the numbering of time points in the diagrams describing the operation of the data reception unit 53 (Figs. 12-13) (Recall that the signal transmission delay is line 51 is not known in advance, so the time frames in
Из сигнала J*=1 формируются управляющие импульсы (см. диаграммы 182, 183) длительностью, равной четырем тактам (длительность определяется разрядностью счетчика 109). Во время действия этих импульсов поток синхросигналов RxC1 прекращается, и формируются четыре импульса RxC2 (диаграммы 189, 190). По окончании действия управляющих импульсов (диаграммы 182, 183) блок 80 дестаффинга переходит в исходное состояние, при котором формируются импульсы RxC1 синхронизации первого канала. При этом учитывается, что, как было показано, вслед за битом синхронизации по линии передаются два бита из первого канала и затем четыре бита из второго канала (диаграммы 176, 188). Нужные фрагменты составного потока данных DATA* фиксируются приемниками первого и второго каналов (приемники не показаны) по отрицательным фронтам соответствующих синхросигналов RxC1 и RxC2.From the signal J * = 1, control pulses are formed (see diagrams 182, 183) with a duration equal to four clock cycles (the duration is determined by the capacity of the counter 109). During the action of these pulses, the clock stream RxC1 stops and four pulses RxC2 are formed (diagrams 189, 190). At the end of the action of the control pulses (diagrams 182, 183), the
Блок 80 (так же как и блок 69) нечувствителен к повторно формируемым импульсам J*, если они поступают в соседних тактах Т5'-Т6', Т6'-Т7', Т7'-Т8' или Т8'-Т9' (последний показан на диаграмме 180 штриховой линией), так как повторный положительный фронт сигнала J** либо подтверждает ранее выполненную установку триггера 113 в единичное состояние, либо не воздействует на этот триггер из-за наличия импульса RESET*. Если повторно формируемый импульс J* поступает на вход блока 80 в такте Т9'-Т10' (фиг.13, диаграмма 199) или в последующих тактах, то выдача четверки синхроимпульсов RxC2 во второй канал повторяется (диаграммы 199-213).Block 80 (as well as block 69) is insensitive to re-generated pulses J * if they arrive in adjacent clock cycles T5'-T6 ', T6'-T7', T7'-T8 'or T8'-T9' (the latter is shown in diagram 180 with a dashed line), since the repeated positive edge of the J ** signal either confirms the previously performed installation of
Из сопоставления временных диаграмм, показанных на фиг.10, 11 и фиг.12, 13, следует, что работа блоков 69 и 80 согласована. В любой кодовой ситуации вставки битов из второго канала в поток данных, формируемый на передающей стороне, распознаются на приемной стороне, извлекаются из потока и пересылаются во второй канал.From a comparison of the timing diagrams shown in FIGS. 10, 11 and 12, 13, it follows that the operation of
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 информацииInformation sources
1. Патент США №5530959 (Fig.1).1. US Patent No. 5530959 (Fig. 1).
2. Патент США №5530959 (Fig.5) (прототип).2. US Patent No. 5530959 (Fig. 5) (prototype).
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004129245/09A RU2271612C1 (en) | 2004-10-05 | 2004-10-05 | Data transfer device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004129245/09A RU2271612C1 (en) | 2004-10-05 | 2004-10-05 | Data transfer device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2271612C1 true RU2271612C1 (en) | 2006-03-10 |
Family
ID=36116225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004129245/09A RU2271612C1 (en) | 2004-10-05 | 2004-10-05 | Data transfer device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2271612C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2542934C2 (en) * | 2008-12-31 | 2015-02-27 | Виаксесс | Transmission method, reception method and identification method, security processor and data medium for said methods |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1234991A1 (en) * | 1984-08-25 | 1986-05-30 | Предприятие П/Я Р-6609 | Device for converting signals |
| US5237593A (en) * | 1989-05-04 | 1993-08-17 | Stc, Plc | Sequence synchronisation |
| US5321754A (en) * | 1990-09-19 | 1994-06-14 | Northern Telecom Limited | Sequence synchronization |
| US5530959A (en) * | 1994-05-18 | 1996-06-25 | At&T Corp. | Self-synchronizing scrambler/descrambler without error multiplication |
| US5675584A (en) * | 1994-06-06 | 1997-10-07 | Sun Microsystems, Inc. | High speed serial link for fully duplexed data communication |
| RU2214695C2 (en) * | 1999-08-17 | 2003-10-20 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Method of transmission of scrambler code in mobile communication system |
| RU2224375C2 (en) * | 2001-07-30 | 2004-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи | Multifunctional system for receiving, demodulating, and processing signals of hierarchical multiplexing layers one through four |
-
2004
- 2004-10-05 RU RU2004129245/09A patent/RU2271612C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1234991A1 (en) * | 1984-08-25 | 1986-05-30 | Предприятие П/Я Р-6609 | Device for converting signals |
| US5237593A (en) * | 1989-05-04 | 1993-08-17 | Stc, Plc | Sequence synchronisation |
| US5321754A (en) * | 1990-09-19 | 1994-06-14 | Northern Telecom Limited | Sequence synchronization |
| US5530959A (en) * | 1994-05-18 | 1996-06-25 | At&T Corp. | Self-synchronizing scrambler/descrambler without error multiplication |
| US5675584A (en) * | 1994-06-06 | 1997-10-07 | Sun Microsystems, Inc. | High speed serial link for fully duplexed data communication |
| RU2214695C2 (en) * | 1999-08-17 | 2003-10-20 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Method of transmission of scrambler code in mobile communication system |
| RU2224375C2 (en) * | 2001-07-30 | 2004-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи | Multifunctional system for receiving, demodulating, and processing signals of hierarchical multiplexing layers one through four |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2542934C2 (en) * | 2008-12-31 | 2015-02-27 | Виаксесс | Transmission method, reception method and identification method, security processor and data medium for said methods |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5251210A (en) | Method and apparatus for transforming low bandwidth telecommunications channels into a high bandwidth telecommunication channel | |
| CN110620809B (en) | System and method for performing inter-packet gap repair for lossy protocols | |
| US4341925A (en) | Random digital encryption secure communication system | |
| US4761778A (en) | Coder-packetizer for random accessing in digital communication with multiple accessing | |
| US4151373A (en) | Data transmission system | |
| JP3536909B2 (en) | Switching device and scrambling method | |
| AU633904B2 (en) | Sequence synchronisation | |
| GB2366971A (en) | Bit and frame synchronisation | |
| US4507779A (en) | Medium speed multiples data | |
| EP0311448B1 (en) | Digital multiplexer | |
| JP2009095020A (en) | System and method for real-time synchronization through a communication system | |
| KR101232782B1 (en) | System and method for detection of multiple timing masters in a network | |
| RU2262205C1 (en) | Device for transferring data | |
| RU2272360C1 (en) | Data transfer device | |
| RU2260251C1 (en) | Data coding/decoding device | |
| EP0065641B1 (en) | Synchronizer for medium speed multiplex data | |
| US3557314A (en) | Frame synchronization circuit | |
| GB2402030A (en) | Timing recovery loop with non-integer length | |
| SU1688430A1 (en) | Method of synchronous conversion of discrete information in fiber-optical communication systems | |
| CN100426679C (en) | Oversampling technique to reduce jitter | |
| RU2214044C1 (en) | Data coding/decoding device | |
| JP2752654B2 (en) | Data transmission method of scrambled code | |
| RU2033640C1 (en) | Time signal transmitting and receiving device | |
| RU2205445C1 (en) | For data transmission device | |
| RU2206181C1 (en) | Data coding/decoding device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061006 |