RU2505932C2 - Скремблирующее и дескремблирующее устройство для параллельной кадровой синхронизации - Google Patents
Скремблирующее и дескремблирующее устройство для параллельной кадровой синхронизации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2505932C2 RU2505932C2 RU2012101263/07A RU2012101263A RU2505932C2 RU 2505932 C2 RU2505932 C2 RU 2505932C2 RU 2012101263/07 A RU2012101263/07 A RU 2012101263/07A RU 2012101263 A RU2012101263 A RU 2012101263A RU 2505932 C2 RU2505932 C2 RU 2505932C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pseudo
- data
- random sequence
- parallel
- scrambling
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
- H04L25/03828—Arrangements for spectral shaping; Arrangements for providing signals with specified spectral properties
- H04L25/03866—Arrangements for spectral shaping; Arrangements for providing signals with specified spectral properties using scrambling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
- Time-Division Multiplex Systems (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике цифровой связи и может быть использовано в сетях синхронной цифровой иерархии/синхронных оптических сетях. Скремблирующее устройство для параллельной кадровой синхронизации включает блок управления, используемый, для последовательного считывания псевдослучайной последовательности из устройства хранения данных и получения контента, соответствующего параллельным данным в этой псевдослучайной последовательности, устройство хранения данных, сконфигурированное для хранения псевдослучайной последовательности, которая является заранее заданной, и введения контента, соответствующего параллельным данным в псевдослучайной последовательности, в блок XOR, который выполняет обработку XOR поочередно для параллельных данных, которые вводятся последовательно, с контентом, соответствующим параллельным данным в псевдослучайной последовательности, и затем выводит скремблированные данные. В случае, когда битовая разрядность параллельных данных равна Q, контент, соответствующий параллельным данным в псевдослучайной последовательности, представляет собой Q битов контента, а длина псевдослучайной последовательности равна T×Q, и она состоит из Q М-последовательностей псевдослучайного кода, где Т является периодом цикла повторения М-последовательностей. Технический результат - уменьшение сложности вычислений. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Область техники
Данное изобретение касается реализации технологии скремблирования и дескремблирования кадровой синхронизации в протоколе связи и, в частности, скремблирующего устройства и дескремблирующего устройства для параллельной кадровой синхронизации в сетях синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH)/синхронных оптических сетях (Synchronous Optical Network, SONET).
Предпосылки изобретения
В цифровой связи принимающий конец линии связи реализует восстановление тактовой синхронизации линии посредством схемы фазовой автоподстройки, реагирующей на изменения 1/0 в линии связи, выполняет битовую синхронизацию и доставляет информацию синхронизации посредством флага кадра, таким образом обеспечивая достижение кадровой синхронизации и дальнейшей синхронизации байтов. Принимающий конец может точно извлечь действительные пользовательские данные только тогда, когда достигнута тактовая синхронизация и кадровая синхронизация. Информация пользователей, которая должна быть передана во время процесса связи, является разнообразной, и если пользовательские данные содержат чрезмерно длинную последовательность с последовательными нулями или единицами, то это может вызвать нарушение работы схемы фазовой автоподстройки принимающей стороны, что приводит к возникновению битовых ошибок или даже ошибок в восстановлении данных; если же пользовательские данные включают информацию, идентичную флагу кадра, она может заставлять конечный автомат кадровой синхронизации принимающей стороны входить в ошибочное состояние или неоднократно колебаться во время инициализации, и поэтому возникнет проблема, состоящая в том, что корректная кадровая синхронизация не сможет быть реализована.
Скремблирование является способом, обычно используемым в цифровой связи, и его цель состоит в том, чтобы сделать данные, передаваемые в цифровой линии, рандомизированными (случайными), таким образом эффективно избегая вышеупомянутой проблемы. Рандомизирование данных линии связи может не только гарантировать, что в линии будет происходить достаточно много изменений 1/0 для восстановления синхронизации, но также позволяет в максимально возможной степени избежать появления флагов кадра в области информации пользователя. Реализация скремблирования включает выполнение линейных преобразований с использованием псевдослучайных последовательностей над информацией, которую требуется доставить, и генерирование скремблированных данных, то есть используется генератор псевдослучайной последовательности, чтобы произвести рандомизацию выходных данных линии; а принимающий конец использует те же самые псевдослучайные последовательности, чтобы выполнить обратную обработку и восстановить исходные данные, то есть выполняет процесс дескремблирования. Скремблирование может быть реализовано с использованием программного обеспечения или аппаратных средств. Однако, так как Скремблирование должно быть реализовано в режиме реального времени, Скремблирование и дескремблирование для относительно высокоскоростного канала обычно реализуют с использованием аппаратной схемы.
Псевдослучайная последовательность обычно образована последовательностями псевдослучайного кода (М). Так называемая псевдослучайная последовательность является рядом чисел, генерированных посредством арифметической операции согласно определенной функции вычисления, и этот ряд чисел близок к последовательностям случайных чисел. В скремблирующей/ дескремблирующей системе из псевдослучайных последовательностей обычно генерируют двоичные последовательности, чтобы выполнить скремблирующее/дескремблирующее вычисление.
Для скремблирования кадровой синхронизации на передающем конце реализуется функция XOR (исключающее ИЛИ) в отношении передаваемой информации данных и одной М-последовательности, чтобы гарантировать, что передаваемые скремблированные последовательности из единиц и нулей изменяются случайным образом. На принимающем конце, начиная с той же самой позиции, реализуют обратное вычисление для принятого потока информации с использованием той же самой М-последовательности, чтобы восстановить исходный поток информации. Для скремблирования кадровой синхронизации должна быть передана информация о состоянии М-последовательности, и система SDH использует байты А1, А2, которые также вызывают байтами кадрирования, в поле передачи в качестве шаблона кадровой синхронизации, чтобы достигнуть синхронизации кадров между передающим концом и принимающим концом. Кроме того, этот синхронный сигнал также используется в качестве синхронизирующей информации для самосинхронизирующейся схемы скремблирования/дескремблирования. На заголовке кадра как скремблирующая, так и дескремблирующая схема устанавливаются на 1, начальное состояние с начальным значением "все единицы" возвращается, и скремблирование запускается с одной и той же позиции и после первой строки заголовка секции, чтобы гарантировать синхронизацию между принимающим концом и передающим концом.
Благодаря прогрессу техники скорость передачи данных была многократно увеличена, и при использовании существующей последовательной обработки скремблирование/дескремблирование должно производиться на этой скорости передачи данных линии связи. Например, при скорости работы STM-16, равной 2,5 Гбит/с, скорости работы STM-64, равной 10 Гбит/с, или даже скорости работы STM-256, равной 40 Гбит/с, обычно используемых современной системой передачи SDH, требуется, чтобы скорость работы последовательного скремблера достигала 40 Гбит/с, чего, однако, очень трудно достигнуть в последовательном режиме. Поэтому должна использоваться параллельная схема скремблирования/дескремблирования, чтобы уменьшить рабочую частоту посредством расширения битовой разрядности, благодаря чему скремблер и дескремблер могут быть реализованы с использованием только схем с низкой скоростью работы. Здесь STM является сокращением от Synchronous Transport Module (синхронный транспортный модуль), который является модулем синхронной передачи, а STM-16, STM-64 и STM-256, соответственно, представляют собой различные типы модулей синхронной передачи.
Когда используется существующая параллельная схема скремблирования/дескремблирования, сначала скремблирующее уравнение представляется посредством последовательной схемы, а затем параллельный поток битов разлагается на суперпозицию каждого однобитового последовательного скремблирования, и структура параллельной схемы скремблирования/дескремблирования получается путем использования матричного метода или непосредственного выполнения итеративного вычисления. Для различных битовых разрядностей параллельных входных данных это требует соответственного выполнения вычислений, чтобы получить структуру схемы соответствующего параллельного скремблирования/дескремблирования. После того как параллельная битовая разрядность увеличивается, например, выше 256 битов, требуется громоздкое итеративное вычитание и очень длинная цепь комбинационной логики, и это приводит к тому, что задержка схемы является слишком большой, и частота обработки, требуемая параллельным сигналом, не может быть достигнута, и, таким образом, это неприменимо к высокоскоростной схеме со скоростью выше 40 Гбит/с.
Параллельный поток битов является видом параллельных данных, которые отличаются от последовательных данных. Так называемые последовательные данные - это данные, которые обрабатываются по одному биту; а так называемые параллельные данные обрабатываются согласно множеству битов. Все данные, передаваемые по линии связи, являются последовательными данными, но во время обработки берут последовательные n битов последовательных данных, чтобы их обработать, то есть последовательные данные преобразуют в параллельные данные из n битов. Существующее параллельно-последовательное/последовательно-параллельное преобразование означает описанное выше.
Таким образом, недостатки использования существующей параллельной схемы скремблирования/дескремблирования являются следующими: с одной стороны, требуется разработка соответствующих структур схем для параллельного скремблирования/дескремблирования, соответственно, для различных битовых разрядностей входных параллельных данных, и таким образом, схема имеет узкую область применения и не имеет универсальности, что неблагоприятно для ее продвижения и применения; с другой стороны, работа в реальном времени должна быть выполнена для М-последовательности, которая не является заданными и параллельными данными, и чем больше битовая разрядность входных параллельных данных, тем более сложной является итерация, которая должна быть выполнена в реальном времени; таким образом, сложность вычислений в реальном времени с такой итерацией довольно высока, что может привести к низкой скорости вычисления и, следовательно, понизить эффективность работы и частоту обработки параллельной схемы скремблирования/дескремблирования.
Сущность изобретения
Ввиду вышеизложенного, основная цель данного изобретения состоит в том, чтобы создать скремблирующее устройство и дескремблирующее устройство для параллельной кадровой синхронизации, которое может реализовать скремблирование и дескремблирование, соответственно. Данное изобретение применимо к параллельным данным с различными входными битовыми разрядностями, имеет универсальность и благоприятно для продвижения; при этом сложность вычислений уменьшается, а эффективность работы и частота обработки скремблирующего устройства и дескремблирующего устройства повышаются.
Чтобы достигнуть вышеупомянутой цели, техническая схема данного изобретения реализуется следующим образом:
скремблирующее устройство для параллельной кадровой синхронизации включает блок управления, устройство хранения данных и блок XOR; при этом
блок управления используется, чтобы считывать псевдослучайную последовательность из устройства хранения данных последовательно, и получать контент, соответствующий параллельным данным в псевдослучайной последовательности;
устройство хранения данных используется, чтобы хранить псевдослучайную последовательность, которая является заранее заданной, и вводить контент, соответствующий параллельным данным в псевдослучайной последовательности, в блок XOR;
блок XOR используется, чтобы выполнять обработку XOR поочередно для параллельных данных, которые вводятся последовательно, с контентом, соответствующим параллельным данным в псевдослучайной последовательности, полученной из устройства хранения данных, и затем выводить скремблированные данные.
При этом в ситуации, когда битовая разрядность параллельных данных равна Q, контент, соответствующий параллельным данным в псевдослучайной последовательности, представляет собой Q битов контента, соответствующего параллельным данным в псевдослучайной последовательности;
длина псевдослучайной последовательности равна T×Q, и состоит из Q битов псевдослучайного кода М-последовательностей; где Т является периодом цикла повторения М-последовательностей.
Блок управления также используется, чтобы по кругу, согласно Т, под управлением кадрового сигнала синхронизации, получать поочередно Q битов М-последовательностей, соответствующих параллельным данным в псевдослучайной последовательности.
Блок XOR также используется, чтобы выполнять обработку XOR поочередно для параллельных данных, которые вводятся последовательно, с Q битами М-последовательностей, соответствующих параллельным данным в псевдослучайной последовательности, пока обход T×Q битов М-последовательностей не завершается.
Конкретно, блок управления является генератором адреса, а устройство хранения данных является генератором М-последовательности.
Дескремблирующее устройство для параллельной кадровой синхронизации включает устройство хранения данных, блок управления, и блок XOR; при этом
блок управления используется, чтобы считывать псевдослучайную последовательность из устройства хранения данных последовательно и получать контент, соответствующий дескремблированным данным в псевдослучайной последовательности;
устройство хранения данных используется, чтобы хранить псевдослучайную последовательность, которая является заранее заданной, и вводить контент, соответствующий скремблированным данным в псевдослучайной последовательности, в блок XOR;
блок XOR используется, чтобы выполнять обработку XOR поочередно для скремблированных данных, которые вводятся последовательно, с контентом, соответствующим скремблированным данным в псевдослучайной последовательности, полученной из устройства хранения данных, и затем выводить параллельные данные, полученные после дескремблирования.
При этом в ситуации, когда битовая разрядность скремблированных данных равна Q, контент, соответствующий скремблированным данным в псевдослучайной последовательности, представляет собой Q битов контента, соответствующего скремблированным данным в псевдослучайной последовательности;
длина псевдослучайной последовательности равна T×Q, и она состоит из Q битов М-последовательностей; где Т является периодом цикла повторения М-последовательностей.
Блок управления также используется, чтобы по кругу, согласно Т, под управлением кадрового сигнала синхронизации получать поочередно Q битов М-последовательностей, соответствующих скремблированным данным в псевдослучайной последовательности.
Блок XOR также используется, чтобы выполнять обработку XOR поочередно для скремблированных данных, которые вводятся последовательно, с Q битами М-последовательностей, соответствующих скремблированным данным в псевдослучайной последовательности, пока обход T×Q битов М-последовательностей не завершается,
Конкретно, блок управления является генератором адреса, а устройство хранения данных является генератором М-последовательности,
Данное изобретение реализует скремблирующее устройство для параллельной кадровой синхронизации и дескремблирующее устройство для параллельной кадровой синхронизации, которые могут обеспечить скремблирование и дескремблирование, соответственно. Что касается скремблирующего устройства, блок управления в этом устройстве используется, чтобы считывать псевдослучайную последовательность из устройства хранения данных последовательно и получать контент, соответствующий параллельным данным в псевдослучайной последовательности; устройство хранения данных используется для хранения заранее заданной псевдослучайной последовательности и для ввода контента, соответствующего параллельным данным в псевдослучайной последовательности, в блок XOR; блок XOR используется, чтобы выполнять обработку XOR поочередно для параллельных данных, которые вводятся последовательно, с контентом, соответствующим параллельным данным в псевдослучайной последовательности, полученной из устройства хранения данных, и затем выводить скремблированные данные. Что касается соответствующего дескремблирующего устройства, блок управления в этом устройстве используется, чтобы считывать псевдослучайную последовательность из устройства хранения данных последовательно и получать контент, соответствующий дескремблированным данным в псевдослучайной последовательности; блок XOR используется, чтобы выполнять обработку XOR поочередно для скремблированных данных, которые вводятся последовательно, с контентом, соответствующим скремблированным данным в псевдослучайной последовательности, полученной из устройства хранения данных, и затем выводить параллельные данные, полученные после дескремблирования.
Данное изобретение позволяет реализовать скремблирование и дескремблирование параллельной кадровой синхронизации, соответственно, и обеспечить скремблирование/дескремблирование параллельной кадровой синхронизации с любой битовой разрядностью. Данное изобретение применимо к параллельным данным с различными битовыми разрядностями, имеет универсальность и благоприятно для продвижения; при этом сложность вычислений уменьшается, а эффективность работы и частота обработки скремблирующего устройства и дескремблирующего устройства повышаются. По сравнению с существующей параллельной схемой скремблирования/дескремблирования, данное изобретение легко реализуемо и характеризуется небольшими задержками, обусловленными комбинационной логикой и обработкой; изобретение в большей степени применимо для параллельного скремблирования/дескремблирования с большой битовой разрядностью и высокой скоростью.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 иллюстрирует структуру скремблирующего устройства/дескремблирующего устройства для параллельной кадровой синхронизации согласно данному изобретению;
фиг.2 иллюстрирует структуру примера скремблирующего устройства/дескремблирующего устройства для параллельной кадровой синхронизации согласно данному изобретению;
фиг.3 иллюстрирует структуру примера параллельного скремблирующего устройства/дескремблирующего устройства с 256 битами применительно к сигналу STM-256.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
Основная концепция данного изобретения состоит в следующем: когда устройство используется в качестве скремблирующего устройства, после того как параллельные данные вводятся в скремблирующее устройство, блок управления считывает контент, соответствующий параллельным данным в псевдослучайной последовательности, из устройства хранения данных; и затем они подвергаются операции XOR в блоке XOR, чтобы получить скремблированные данные. Когда устройство используется в качестве дескремблирующего устройства, входные данные являются скремблированными данными, и блок управления считывает контент, соответствующий параллельным данным в псевдослучайной последовательности, из устройства хранения данных; и затем контент и скремблированные данные подвергаются операции XOR в блоке XOR, чтобы получить дескремблированные данные. Нужно заметить, что контент, соответствующий параллельным данным в псевдослучайной последовательности, считываемой из устройства хранения данных, когда устройство используется в качестве скремблирующего устройства, и контент, соответствующий скремблированным данным в псевдослучайной последовательности, считываемой из устройства хранения данных, когда устройство используется в качестве дескремблирующего устройства, является одним и тем же.
Примеры реализации данной технической схемы будут далее описаны более подробно со ссылками на чертежи.
Когда данное изобретение используется или в качестве скремблирующего устройства, или в качестве дескремблирующего устройства, устройство состоит из трех функциональных модулей: блока XOR, блока управления и устройства хранения данных. Независимо от того, используется ли устройство в качестве скремблирующего устройства или дескремблирующего устройства, заранее заданная псевдослучайная последовательность, хранимая в устройстве хранения данных, является одинаковой; и данные, считываемые последовательно из устройства хранения данных под управлением блока управления, являются одинаковыми. Таким образом, когда обработка XOR выполняется в блоке XOR, часть контента псевдослучайной последовательности, которая используется, является одной и той же. Различие состоит в том, что когда устройство используется в качестве скремблирующего устройства, данные, вводимые в блок XOR, являются параллельными данными, а выходные данные после обработки XOR являются скремблированными данными; а когда устройство используется как дескремблирующее устройство, данные, вводимые в блок XOR, являются скремблированными данными, а выходные данные после обработки XOR являются дескремблированными потоками параллельных данных. Только таким образом дескремблирующее устройство согласно данному изобретению может выполнять дескремблирование скремблированных данных, сформированных и выведенных скремблирующим устройством, таким образом восстанавливая после обработки дескремблирования потоки параллельных данных, которые были первоначально введены в скремблирующее устройство. Поскольку данное изобретение используется или в качестве скремблирующего устройства, или в качестве дескремблирующего устройства, и каждое такое устройство состоит из трех функциональных модулей, блока XOR, блока управления и устройства хранения данных, на фиг.1 иллюстрируется системная архитектура обоих устройств, чтобы упростить описание, а конкретная реализация каждого блока при использовании данного изобретения в различных устройствах будет описана соответственно.
Как показано на фиг.1, скремблирующее устройство для параллельной кадровой синхронизации включает блок управления, устройство хранения данных и блок XOR. Блок управления используется, чтобы считывать псевдослучайную последовательность из устройства хранения данных последовательно и получать контент, соответствующий параллельным данным в псевдослучайной последовательности; устройство хранения данных используется для хранения заранее заданной псевдослучайной последовательности и для ввода контента, соответствующего параллельным данным в псевдослучайной последовательности, в блок XOR; блок XOR используется, чтобы выполнять обработку XOR поочередно для параллельных данных, которые вводятся последовательно, с контентом, соответствующим параллельным данным в псевдослучайной последовательности, полученной из устройства хранения данных, и затем выводить скремблированные данные.
Здесь в ситуации, когда битовая разрядность параллельных данных равна Q, контент, соответствующий параллельным данным в псевдослучайной последовательности, представляет собой Q битов контента, соответствующего параллельным данным в псевдослучайной последовательности; Длина псевдослучайной последовательности равна T×Q, и состоит из Q битов М-последовательностей, где Т является периодом цикла повторения М-последовательностей. Что касается Q, значение Q связано со скоростью параллельных данных и скоростью обработки чипа, например, это может быть 256 битов; значение Т определяется характеристическим уравнением М-последовательности, и когда самый высокий порядок характеристического уравнения М-последовательности равен r, T=2r-1. Нужно отметить, что значения Q и Т, упоминаемые ниже, имеют такой же смысл и, таким образом, не будут повторно описываться.
Как можно видеть, в данном изобретении предварительно рассчитанная псевдослучайная последовательность заранее сохранена в устройстве хранения данных, чтобы непосредственно использоваться, когда выполняется обработка XOR; в то время как в известных устройствах псевдослучайная последовательность не вычисляется или сохраняется заранее, а формируется в реальном времени. Поэтому данное изобретение может уменьшить сложность вычисления, и, соответственно, устройство, выполненное согласно данному изобретению, выполняет простую обработку и характеризуется высокой эффективностью обработки, и, таким образом, изобретение применимо к устройству с большей разрядной шириной параллельных данных и более высокой скоростью; кроме того, разрядная ширина параллельных данных и характеристическое уравнение М-последовательности не задаются; таким образом, данное изобретение имеет лучшую универсальность и применимо к различным типам протоколов связи.
Упомянутый выше блок управления также используется, чтобы по кругу, согласно периоду Т, под управлением кадрового сигнала синхронизации получать поочередно Q битов М-последовательностей, соответствующих параллельным данным в псевдослучайной последовательности.
Упомянутый выше блок XOR также используется, чтобы выполнять обработку XOR поочередно для параллельных данных, которые вводятся последовательно, с Q битами М-последовательностей, соответствующих параллельным данным в псевдослучайной последовательности, пока обход T×Q битов М-последовательностей не завершается, и затем выводить скремблированные данные.
Конкретно, блок управления является генератором адреса, а устройство хранения данных является генератором М-последовательности.
Дескремблирующее устройство для параллельной кадровой синхронизации включает устройство хранения данных, блок управления, и блок XOR. Блок управления используется, чтобы считывать псевдослучайную последовательность из устройства хранения данных последовательно и получать контент, соответствующий скремблированным данным в псевдослучайной последовательности; устройство хранения данных используется для хранения заранее заданной псевдослучайной последовательности и для ввода контента, соответствующего скремблированным данным в псевдослучайной последовательности, в блок XOR; блок XOR используется, чтобы выполнять обработку XOR поочередно для скремблированных данных, которые вводятся последовательно, с контентом, соответствующим скремблированным данным в псевдослучайной последовательности, полученной из устройства хранения данных, и затем выводить параллельные данные, полученные после дескремблирования.
Нужно заметить, что контент, соответствующий параллельным данным в псевдослучайной последовательности, считываемой из устройства хранения данных, когда устройство используется в качестве скремблирующего устройства, и контент, соответствующий скремблированным данным в псевдослучайной последовательности, считываемой из устройства хранения данных, когда устройство используется в качестве дескремблирующего устройства, является одним и тем же. Только таким образом дескремблирующее устройство согласно данному изобретению может выполнить дескремблирование скремблированных данных, сформированных и выведенных скремблирующим устройством, таким образом восстанавливая потоки параллельных данных, которые первоначально введены в скремблирующее устройство, после обработки дескремблирования.
При этом в ситуации, когда битовая разрядность скремблированных данных равна Q, контент, соответствующий скремблированным данным в псевдослучайной последовательности, представляет собой Q битов контента, соответствующего скремблированным данным, в псевдослучайной последовательности. Длина псевдослучайной последовательности равна T×Q, и она состоит из Q битов М-последовательностей, где Т является периодом цикла повторения М-последовательностей.
Блок управления также используется, чтобы по кругу, согласно Т, под управлением кадрового сигнала синхронизации, получать поочередно Q битов М-последовательностей, соответствующих скремблированным данным в псевдослучайной последовательности.
Упомянутый блок XOR также используется, чтобы выполнять обработку XOR поочередно для параллельных данных, которые вводятся последовательно, с Q битами М-последовательностей, соответствующих параллельным данным в псевдослучайной последовательности, пока обход T×Q битов М-последовательностей не завершается.
Конкретно, блок управления является генератором адреса, а устройство хранения данных является генератором М-последовательности.
Вышеупомянутые генератор адреса и генератор М-последовательности для случая, когда данное изобретение используется в качестве скремблирующего устройства или дескремблирующего устройства, показаны на фиг.2.
Таким образом, данное изобретение включает следующее:
Принцип технической схемы, принятой в данном изобретении, следующий: М-последовательность является периодической последовательностью, период повторения которой для скремблера с самым высоким порядком r равен 2r-1, то есть T=2r-1. Рассматривая в качестве примера скремблирование/дескремблирование в системе SDH/SONET, характеристический полином для скремблирование представляет собой х7+х6+1, то есть используется псевдослучайная последовательность с периодом 27-1 бита, а именно, 127 битов. Сущность скремблирования кадровой синхронизации состоит в том, что согласно порядку передачи битов данных, каждый бит данных подвергается операции XOR с битом, выведенным генератором М-последовательности, и затем подается в линию связи. Согласно соответствующему порядку, в схеме дескремблирования скремблированные биты данных подвергаются операции XOR с битами, выведенными таким же генератором М-последовательности, чтобы получить исходные потоки битов данных. В каждой точке кадровой синхронизации линейному сдвиговому регистру М-последовательности будет присвоено начальное значение, которое обычно является значением "все 1".
Предположим, что разрядная ширина входных параллельных данных D равна Q, период повторения М-последовательности равен Т, и каждая полная М-последовательность является М [0, Т-1]. Тогда должна быть одна последовательность R, длина которой T×Q, и контент которой является Q М-последовательностями в комбинации, то есть:
R[0,TQ-1]={M[0,T-1]0, М[0,Т-1]1 M[0,T-1]2, М[0,Т-1]3…M[0,T-1]Q-1}
Относительно параллельного скремблирования битов разрядностью Q, Q битов данных, которые вводятся последовательно, подвергаются операции XOR с соответствующими Q битами контента последовательности R поочередно, то есть D0^R[0,Q-1], D1^R[Q,2Q-1], D2^R[2Q,3Q-1], …, DT-1^R[(T-1)Q, TQ-1], пока весь контент R-последовательности не будет пройден один раз, и в этот момент один большой период скремблирования завершается. Последующая обработка скремблирования повторяет описанный выше процесс, пока работа по скремблированию текущего кадра не будет завершена. Процесс дескремблирования в точности повторяет описанный выше процесс скремблирования.
Скремблирующее/дескремблирующее устройство для параллельной кадровой синхронизации, разработанное в данном изобретении, реализуется на основе описанного выше теоретического принципа, как показано на фиг.1. Устройство состоит из трех блоков, а именно, блока управления, устройства хранения данных и блока XOR, как показано на фиг.1. Когда требуется скремблирование кадровой синхронизации, после того как параллельные данные вводятся в скремблирующее устройство, блок управления берет часть контента соответствующей М-последовательности из устройства хранения данных; и затем они подвергаются операции XOR в блоке XOR, чтобы получить скремблированные данные. Когда устройство используется в качестве дескремблирующего устройства, входные данные являются скремблированными данными, и та же самая часть М-последовательности извлекается блоком управления из устройства хранения данных; и подвергается операции XOR со скремблированными данными в блоке XOR, чтобы получить дескремблированные параллельные данные. Скремблирующее/дескремблирующее устройство для параллельной кадровой синхронизации согласно данному изобретению не ограничивает разрядность входных параллельных данных и характеристическое уравнение М-последовательности, и для более высокой разрядности и более длинной последовательности скремблирования увеличиваются только емкость и сложность блока управления и устройства хранения данных. Данное изобретение позволяет реализовать функции скремблирования и дескремблирования на относительно низкой скорости и таким образом применимо к системе передачи SDH/SONET и другим системам связи, использующим схему скремблирования кадровой синхронизации.
На фиг.1 блок управления является генератором адреса, а устройство хранения данных является генератором М-последовательности. Как показано на фиг.2, предполагается, что разрядность параллельных данных равна q, и самый высокий порядок характеристического уравнения М равен r. Число допустимых адресных строк, выводимых генератором адреса, равно r, и диапазон управляемых адресов равен 1-2r-1. Согласно сигналу кадровой синхронизации выходным адресом управляют так, чтобы он был адресом 1, и затем, согласно входной тактовой синхронизации, к адресу добавляется 1 в каждый допустимый момент данных до достижения самого верхнего адреса 27-1, после которого следует возврат снова к адресу 1 и очередное прохождение диапазона адресов. После того как скремблирование/ дескремблирование одного кадра завершается, следует ожидание сигнала кадровой синхронизации нового кадра, и адрес перенаправляется к начальному адресу 1, чтобы запустить обработку накопления адреса для нового кадра. Генератор М-последовательности обычно реализуется памятью RAM или ROM, и допустимое пространство данных является q×2r-1 битами. Согласно порядку битов, сгенерированных псевдослучайной последовательностью, М-последовательности заполняются поочередно, начиная с бита М1 до бита M2r-1, и всего заполняется q М-последовательностей с длиной 2r-1. Диапазон, соответствующий каждому адресу, выводимому контроллером, составляет q битов, и размер, соответствующий 2r-1 адресным пространствам, составляет точно 2r-1×q, что соответствует q полным М-последовательностям с длинами 2r-1. Согласно адресу, выведенному генератором адреса, генератор М-последовательности извлекает действительный контент М-последовательности согласно индексному адресу для выполнения операции XOR с входными параллельными данными/скремблированными данными, таким образом получая действительные скремблированные данные/восстановленные параллельные данные после дескремблирования.
Примеры
Описание будет сделано на примере устройства параллельного скремблирования кадровой синхронизации для сигнала SDH STM-256 с разрядностью 256 битов со ссылкой на фиг.3, но все схемы применимы к устройствам параллельного скремблирования кадровой синхронизации с другими разрядностями.
Система работает с тактовой частотой 155,52 МГц, и скремблирующая функция реализуется при параллельной ширине 256 битов. Генератор М-последовательности образован памятью ROM. Так как характеристический полиномиал скремблирования SDH х7+x6+1, и используется псевдослучайная последовательность с периодом 27-1 бита, то есть 127 битов, его емкость составляет (27-1×256) битов, и 27-1 являются глубиной пространства хранения; а ширина пространства хранения составляет 256, и в таком пространстве может быть сохранен контент 256 псевдослучайных последовательностей по 127 битов каждая. Нужно отметить, что М на фиг.3 указывает целую псевдослучайную последовательность из 127 битов, а m1, m2… указывают контент битовых позиций, соответствующих псевдослучайным последовательностям.
На фиг.3 преобразователь последовательного кода в параллельный реализует восстановление синхронизации, синхронный захват и последовательно-параллельное преобразование, и выводит параллельные данные с шириной слова 256 битов и сигнал тактовой синхронизации (CLK). Декадрирующее устройство генерирует сигнал индикации кадровой синхронизации, выровненный с первым словом из 256 битов в структуре кадра STM-256, и параллельные данные из 256 битов после кадровой синхронизации посредством обнаружения байтов кадрирования А1А2 в сигнале обнаружения. Генератор адреса вычисляет адреса строки и столбца в структуре кадра SDH и получает табличный адрес ROM скремблирования согласно адресам строки и столбца. Когда происходит индикация кадровой синхронизации, адреса строки и столбца направляются к начальной позиции структуры кадра, и к адресу столбца каждый раз добавляется 1 под управлением индикации синхронизации. Когда адрес столбца ≥270×256/8-1=8639, адрес столбца направляется к первому столбцу структуры кадра, и тем временем к адресу строки добавляется 1. Когда адрес строки ≥8 и адрес столбца S8639, адреса строки и столбца перенаправляются к начальной позиции структуры кадра. С другой стороны, когда происходит индикация кадровой синхронизации, табличный адрес ROM адресуется на 0, и так как 9×N байтов в первой строке заголовка секции STM-N не скремблированы, когда адрес строки равен 0, и адрес столбца ≥9×256/8-1=287, табличный адрес начинает проходить всю ROM периодически от адресов ADDR0×00 до ADDR0×7E, и тем временем выводится скремблированный кадр данных STM-256, полученный после выполнения операции XOR на контенте М-последовательности, сохраненном по соответствующему адресу ROM, и параллельные данные из 256 битов, пока адрес строки не будет ≥8 и адрес столбца не будет ≥8639, и адрес поисковой таблицы перенаправляется на адрес 0. Таким образом, процесс скремблирования целого кадра завершается. Процесс дескремблирования аналогичен вышеописанному скремблированию.
Вышеупомянутое описание является только предпочтительным примером осуществления данного изобретения и не предназначается для ограничения объема данного изобретения.
Claims (8)
1. Скремблирующее устройство для параллельной кадровой синхронизации, включающее блок управления, устройство хранения данных и блок XOR (исключающее ИЛИ), при этом
блок управления конфигурирован так, чтобы последовательно считывать псевдослучайную последовательность из устройства хранения данных и получать контент, соответствующий параллельным данным в этой псевдослучайной последовательности;
устройство хранения данных конфигурировано так, чтобы хранить псевдослучайную последовательность, которая является заранее заданной, и вводить контент, соответствующий параллельным данным в псевдослучайной последовательности, в блок XOR;
блок XOR конфигурирован так, чтобы выполнять обработку XOR поочередно для параллельных данных, которые вводятся последовательно, с контентом, соответствующим параллельным данным в псевдослучайной последовательности, полученной из устройства хранения данных, и затем выводить скремблированные данные;
причем в ситуации, когда битовая разрядность параллельных данных равна Q, контент, соответствующий параллельным данным в псевдослучайной последовательности, представляет собой Q битов контента, соответствующего параллельным данным в псевдослучайной последовательности; и
длина псевдослучайной последовательности равна T×Q и она состоит из Q М-последовательностей псевдослучайного кода, где Т является периодом цикла повторения М-последовательностей.
блок управления конфигурирован так, чтобы последовательно считывать псевдослучайную последовательность из устройства хранения данных и получать контент, соответствующий параллельным данным в этой псевдослучайной последовательности;
устройство хранения данных конфигурировано так, чтобы хранить псевдослучайную последовательность, которая является заранее заданной, и вводить контент, соответствующий параллельным данным в псевдослучайной последовательности, в блок XOR;
блок XOR конфигурирован так, чтобы выполнять обработку XOR поочередно для параллельных данных, которые вводятся последовательно, с контентом, соответствующим параллельным данным в псевдослучайной последовательности, полученной из устройства хранения данных, и затем выводить скремблированные данные;
причем в ситуации, когда битовая разрядность параллельных данных равна Q, контент, соответствующий параллельным данным в псевдослучайной последовательности, представляет собой Q битов контента, соответствующего параллельным данным в псевдослучайной последовательности; и
длина псевдослучайной последовательности равна T×Q и она состоит из Q М-последовательностей псевдослучайного кода, где Т является периодом цикла повторения М-последовательностей.
2. Скремблирующее устройство по п.1, в котором блок управления также конфигурирован так, чтобы по кругу согласно Т под управлением кадрового сигнала синхронизации получать поочередно Q битов М-последовательностей, соответствующих параллельным данным в псевдослучайной последовательности.
3. Скремблирующее устройство по п.1, в котором блок XOR также конфигурирован так, чтобы выполнять обработку XOR поочередно для параллельных данных, которые вводятся последовательно, с Q битами М-последовательностей, соответствующих параллельным данным в псевдослучайной последовательности, пока обход T×Q битов М-последовательностей не завершается.
4. Скремблирующее устройство по п.2 или 3, в котором блок управления является генератором адреса; а устройство хранения данных является генератором М-последовательности.
5. Дескремблирующее устройство для параллельной кадровой синхронизации, включающее устройство хранения данных, блок управления и блок XOR; при этом
блок управления конфигурирован так, чтобы считывать псевдослучайную последовательность из устройства хранения данных последовательно и получать контент, соответствующий скремблированным данным в псевдослучайной последовательности;
устройство хранения данных конфигурировано так, чтобы хранить псевдослучайную последовательность, которая является заранее заданной, и вводить контент, соответствующий скремблированным данным в псевдослучайной последовательности, в блок XOR;
блок XOR конфигурирован так, чтобы выполнять обработку XOR поочередно для скремблированных данных, которые вводятся последовательно, с контентом, соответствующим скремблированным данным в псевдослучайной последовательности, полученной из устройства хранения данных, и затем
выводить параллельные данные, полученные после дескремблирования;
причем в ситуации, когда битовая разрядность скремблированных данных равна Q, контент, соответствующий скремблированным данным в псевдослучайной последовательности, представляет собой Q битов контента, соответствующего скремблированным данным в псевдослучайной последовательности; и
длина псевдослучайной последовательности равна T×Q и она состоит из Q М-последовательностей псевдослучайного кода, где Т является периодом цикла повторения М-последовательностей.
блок управления конфигурирован так, чтобы считывать псевдослучайную последовательность из устройства хранения данных последовательно и получать контент, соответствующий скремблированным данным в псевдослучайной последовательности;
устройство хранения данных конфигурировано так, чтобы хранить псевдослучайную последовательность, которая является заранее заданной, и вводить контент, соответствующий скремблированным данным в псевдослучайной последовательности, в блок XOR;
блок XOR конфигурирован так, чтобы выполнять обработку XOR поочередно для скремблированных данных, которые вводятся последовательно, с контентом, соответствующим скремблированным данным в псевдослучайной последовательности, полученной из устройства хранения данных, и затем
выводить параллельные данные, полученные после дескремблирования;
причем в ситуации, когда битовая разрядность скремблированных данных равна Q, контент, соответствующий скремблированным данным в псевдослучайной последовательности, представляет собой Q битов контента, соответствующего скремблированным данным в псевдослучайной последовательности; и
длина псевдослучайной последовательности равна T×Q и она состоит из Q М-последовательностей псевдослучайного кода, где Т является периодом цикла повторения М-последовательностей.
6. Дескремблирующее устройство по п.5, в котором блок управления также конфигурирован так, чтобы по кругу согласно Т под управлением кадрового сигнала синхронизации получать поочередно Q битов М-последовательностей, соответствующих скремблированным данным в псевдослучайной последовательности.
7. Дескремблирующее устройство по п.5, в котором блок XOR также конфигурирован так, чтобы выполнять обработку XOR поочередно для скремблированных данных, которые вводятся последовательно, с Q битами М-последовательностей, соответствующих скремблированным данным в псевдослучайной последовательности, пока обход T×Q битов М-последовательностей не завершается.
8. Дескремблирующее устройство по п.6 или 7, в котором блок управления является генератором адреса, а устройство хранения данных является генератором М-последовательности.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910088502.3 | 2009-07-03 | ||
| CN 200910088502 CN101610122B (zh) | 2009-07-03 | 2009-07-03 | 一种并行帧同步的扰码装置及其解扰码装置 |
| PCT/CN2010/073769 WO2011000257A1 (zh) | 2009-07-03 | 2010-06-10 | 一种并行帧同步的扰码装置及其解扰码装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012101263A RU2012101263A (ru) | 2013-08-10 |
| RU2505932C2 true RU2505932C2 (ru) | 2014-01-27 |
Family
ID=41483728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012101263/07A RU2505932C2 (ru) | 2009-07-03 | 2010-06-10 | Скремблирующее и дескремблирующее устройство для параллельной кадровой синхронизации |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101610122B (ru) |
| BR (1) | BR112012000016A2 (ru) |
| RU (1) | RU2505932C2 (ru) |
| WO (1) | WO2011000257A1 (ru) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101610122B (zh) * | 2009-07-03 | 2013-03-20 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种并行帧同步的扰码装置及其解扰码装置 |
| CN102064912A (zh) * | 2010-10-20 | 2011-05-18 | 武汉微创光电股份有限公司 | 高速数字信号光纤传输的线路编解码方法 |
| CN105141558B (zh) * | 2014-05-30 | 2019-02-01 | 华为技术有限公司 | 加扰装置及加扰配置方法 |
| US10491722B2 (en) | 2015-08-12 | 2019-11-26 | Metamako General Pty Ltd In Its Capacity As General Partner Of Metamako Technology Lp | System and a method for a line encoded data stream |
| CN105183428A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-12-23 | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 | 一种伪随机信号产生方法 |
| CN106126187B (zh) * | 2016-06-20 | 2019-02-22 | 符建 | 一种基于正交伪随机相位编码的光场并行计算装置及方法 |
| CN108880739A (zh) * | 2017-05-10 | 2018-11-23 | 中兴通讯股份有限公司 | 预定数据传输、接收方法、装置、处理器及存储介质 |
| CN107872286B (zh) * | 2017-12-31 | 2023-08-25 | 南京火零信息科技有限公司 | 使用双pn码的帧同步装置 |
| CN110661591B (zh) * | 2018-06-28 | 2022-01-25 | 中兴通讯股份有限公司 | 数据处理方法、设备以及计算机可读存储介质 |
| CN109257088B (zh) * | 2018-08-14 | 2021-07-02 | 深圳市科楠科技开发有限公司 | 一种数据解扰系统及方法 |
| CN112564769B (zh) * | 2020-11-30 | 2022-08-26 | 东方红卫星移动通信有限公司 | 多速率分级调节的低轨卫星高速通信方法、发射端及系统 |
| CN112821895B (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-09 | 成都戎星科技有限公司 | 一种实现信号高误码率下的编码识别方法 |
| CN114221737B (zh) * | 2021-11-01 | 2023-07-18 | 深圳市紫光同创电子有限公司 | 一种基于jesd204b协议的加解扰方法 |
| CN115208722B (zh) * | 2022-07-28 | 2024-03-01 | 电子科技大学 | 一种新的帧同步扰码解扰方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999029078A2 (en) * | 1997-12-03 | 1999-06-10 | Telia Ab (Publ) | Improvements in, or relating to, data scramblers |
| US20030072449A1 (en) * | 2001-10-16 | 2003-04-17 | Jorge Myszne | Parallel data scrambler |
| KR20030059508A (ko) * | 2001-12-29 | 2003-07-10 | 디지피아(주) | Ｄｖｂ-ｔ용 병렬 스크램블러 |
| RU2352076C2 (ru) * | 2003-02-27 | 2009-04-10 | Моторола, Инк. | Кадровая синхронизация и идентификация скремблирующего кода в системах беспроводной связи и способы для этого |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101018097B (zh) * | 2006-02-07 | 2011-09-21 | 华为技术有限公司 | 扰码生成装置 |
| CN101098299B (zh) * | 2006-06-27 | 2010-08-18 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种比特加扰的并行方法及装置 |
| CN101394246B (zh) * | 2008-11-12 | 2011-05-04 | 烽火通信科技股份有限公司 | 一种通用可配置并行扰码实现装置及方法 |
| CN101610122B (zh) * | 2009-07-03 | 2013-03-20 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种并行帧同步的扰码装置及其解扰码装置 |
-
2009
- 2009-07-03 CN CN 200910088502 patent/CN101610122B/zh active Active
-
2010
- 2010-06-10 WO PCT/CN2010/073769 patent/WO2011000257A1/zh active Application Filing
- 2010-06-10 BR BR112012000016A patent/BR112012000016A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2010-06-10 RU RU2012101263/07A patent/RU2505932C2/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999029078A2 (en) * | 1997-12-03 | 1999-06-10 | Telia Ab (Publ) | Improvements in, or relating to, data scramblers |
| US20030072449A1 (en) * | 2001-10-16 | 2003-04-17 | Jorge Myszne | Parallel data scrambler |
| KR20030059508A (ko) * | 2001-12-29 | 2003-07-10 | 디지피아(주) | Ｄｖｂ-ｔ용 병렬 스크램블러 |
| RU2352076C2 (ru) * | 2003-02-27 | 2009-04-10 | Моторола, Инк. | Кадровая синхронизация и идентификация скремблирующего кода в системах беспроводной связи и способы для этого |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR112012000016A2 (pt) | 2017-07-18 |
| CN101610122A (zh) | 2009-12-23 |
| WO2011000257A1 (zh) | 2011-01-06 |
| RU2012101263A (ru) | 2013-08-10 |
| CN101610122B (zh) | 2013-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2505932C2 (ru) | Скремблирующее и дескремблирующее устройство для параллельной кадровой синхронизации | |
| US5745522A (en) | Randomizer for byte-wise scrambling of data | |
| US7415112B2 (en) | Parallel scrambler/descrambler | |
| US5844923A (en) | Fast framing of nude ATM by header error check | |
| JP3536909B2 (ja) | 交換装置とスクランブル方法 | |
| US20080130891A1 (en) | Integrated circuit device interface with parallel scrambler and descrambler | |
| US5377265A (en) | Parallel additive scrambler and descrambler | |
| US8364977B2 (en) | Methods and systems for processing of n-state symbols with XOR and EQUALITY binary functions | |
| US20030223582A1 (en) | Fast-software-implemented pseudo-random code generator | |
| EP1655917A2 (en) | Two-stage block-synchronization and scrambling | |
| JP3556461B2 (ja) | Ｍ系列の位相シフト係数算出方式 | |
| JPH11234235A (ja) | 単純化データ・リンク | |
| US20130058656A1 (en) | Optical transmission device, scrambling method, and descrambling method | |
| SE431279B (sv) | Digital overforingsanleggning | |
| CN102025696A (zh) | 并行扰码/解扰码处理装置及方法 | |
| KR100669573B1 (ko) | 데이터 비트 송신 방법 | |
| WO2008003199A1 (fr) | Procédé et appareil de génération de symboles de codes de déphasage pour code d'embrouillage long | |
| CN100477583C (zh) | 在系统内基于帧传送信息的方法和装置 | |
| KR20050084560A (ko) | 데이터 처리 장치 및 데이터 수신 처리 장치 | |
| WO2021111190A1 (en) | Reduced power transmitter during standby mode | |
| JP2005223477A5 (ru) | ||
| US20030043938A1 (en) | Apparatus and method for periodic pattern detection | |
| JP3948697B2 (ja) | データ通信システム | |
| KR100416478B1 (ko) | Ｄｖｂ-ｔ용 병렬 스크램블러 | |
| JPH0577223B2 (ru) |