DE3027579A1

DE3027579A1 - Verfahren zum detektieren eines digitalen kodewortes und kodedetektor zum durchfuehren des verfahrens

Info

Publication number: DE3027579A1
Application number: DE19803027579
Authority: DE
Inventors: Andreas Johannes Wilhelmu Daal
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-08-03
Filing date: 1980-07-21
Publication date: 1981-02-19
Also published as: SE447186B; BE884614A; JPS5624845A; GB2056226B; AU6095080A; FR2463550B1; SE8005482L; US4375102A; JPS6034300B2; GB2056226A; NL7905968A; DE3027579C2; AU533659B2; FR2463550A1; CA1161168A

Description

3027579 R.V. Philips' öioeüampenföii&kc-n, Βίκ§ΐον& ^:

PHN 95^8 If 24-6-1980

"Verfahren zum Detektieren eines digitalen Kodewortes und Kodedetektor zum Durchführen des Verfahrens."

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Detektieren einer Nachricht in Form eines digitalen Kodewortes, wobei das Kodewort eine gegebene Anzahl von Bits enthält und mehrere Male unmittelbar aufeinanderfolgend in einem seriellen Bitstrom auftritt sowie einen Kodedetektor zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren ist aus der französischen Patentschrift 2309101 bekannt. Dieses Verfahren dient zum Detektieren digitaler Kodeworte, die zu Signalierungszwecken in einem PCM-Fernsprechsystem übertragen werden. Die Kodeworte bestehen aus zwei Bitgruppen: einer ersten Gruppe (die Bits 1-4), die für alle Kodeworte gleich ist, das sogenannte Prefix, und einer zweiten Gruppe (die Bits 5-10), die für alle Kodeworte verschieden ist. Mit dem Prefix wird festgestellt, wo der abweichende Teil des Kodewortes anfängt. Das Prefix dient also der Synchronisation mit dem Kodewort.

In Fernsprechsystemen, deren Signalierung entsprechend einer vorgegebenen Gebeprozedur arbeitet, wird ein Vorwärtssignal erst beendet nach Empfang eines Rückwärtssignals, das an sich nach Feststellung des Verschwin— dens des Vorwärtssignals beendet wird. Damit wird die Möglichkeit, dass das wiederholt gleich empfangene Kodewort das gemeinte Kodewort ist, wesentlich vergrössert.

in manchen digitalen Fernsprechsystemen wird Deltamodulation als Kodierungsmethode für Sprache benutzt. Gründe dafür sind, dass bei einer relativ niedrigen Bitgeschwindigkeit (i6 bis 32KBit/s) eine bessere Wiedergabe erhalten wird als mit PCM und dass auf die mit dieser Methode kodierte Sprache eine hohe Bitfehlerrate weniger Einfluss hat. Ein weiterer Grund ist, dass ein einfacher Kanal keine Vortsynchronisation braucht. Die festgelegte Signalierung in diesen Systemen erfolgt ebenfalls in Form

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von Kodeworten. Typische Anforderungen, die man an die Detektion der Kodeworte in einem derartigen System mit einer hohen Bitfehlerrate stellt, lauten: für die Signalierung in der Aufbauphase:

- wenn ein Bitstrom angeboten wird mit 0$> Bitfehlerrate BER, muss ein Kodewort nach Empfang von höchstens 10 (gleichen)Kodeworten detektiert sein;

- wenn ein Bitstrom angeboten wird mit 10$ BER, muss ein Kodewort mit 99>99$ Sicherheit nach Empfang von höchstens Gh Kodeworten detektiert sein.

Zur Signalierung in der Verkehrsphase sind die Anforderungen schwerer, weil die Signalierungsinformation mitten in der Sprach- oder Dateninformation übertragen wird. Dabei tritt das Problem auf, dass durch diese Information ein Kodewort nachgeahmt werden kann. Eine Anforderung ist, dass ein Random-Bitmuster am Eingang des Detektors den Detektor höchstens einmal je 7j7 x 10 Bit ansprechen lassen kann. Die weiteren Anforderungen der Verkehrsphase sind, dass bei Ofo' BER nach höchstens kO Kodeworten und bei 10$ BER nach höchstens 256 Kodeworten mit 99,99$ Sicherheit das Kodewort detektiert sein muss.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, mit dem auf einfache Weise ohne Wortsynchronisation auf zuverlässige Weise Kodeworte detektiert werden, die in einem Bitstrom mit einer hohen Bitfehlerrate auftreten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, dass

- der Bitstrom auf beliebige Weise in Datenblöcke einer Anzahl Bits gleich der Anzahl Bits des Kodewortes aufgeteilt wird;

- je Bitstelle in dem Datenblock der digitale Bitzustand bestimmt und auf gez ei clone t wird;

- die Aufzeichnungen je Bitstelle über ein Vielfaches auf-« einanderfolgender Datenblöcke akkumuliert werden; - der akkumulierte Wert je Bitstelle in dem Datenblock mit einem Schwellenwert verglichen wird;

- mindestens beim Erreichen des Schwellenwertes für jede Bitstelle in dem Datenblock aus dem digitalen Zustand

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der akkumulierten Yerte das Kodewort detektiert wird.

N Mit Kodeworten von N Bits können im Grunde 2

Nachrichten kodiert werden. Dadurch, dass einem Kodewort uiid allen durch zyklische Permutation der Bits dieses

b Kodewortes abgeleiteten Kodeworten dieselbe Nachricht zugeordnet wird, werden Gruppen von Kodeworten erhalten, die ohne ¥ortsynchronisation detektierbar sind. Mit N = 8, d.h. mit 36 Nachrichten aus 256 Kodeworten, von denen der grösste Teil in 8 Gestalten auftreten kann, kann man für die meisten Fernsprechsysteme das Bedürfnis an Signalisierungs- und Schaltzeichen durchaus erfüllen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens ist, dass dieses auf einfache ¥eise in universellen sequentiellen programmierbaren Logikschaltungen verwirklicht werden kann, wie in handelsüblichen Mikroprozessoren mit zugeordneten Speichern und Peripheriegeräten.

Die Erfindung hat wedterhin zur Aufgabe, einen Kodedetektor zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens zu schaffen, wobei der Kodedetektor ein Schieberegister enthält mit einer Anzahl Teile, die der Anzahl Bits (n) des Kodewortes entspricht. Der erfindungsgemässe Kodedetektor weist dazu das Kennzeichen auf, dass jeder Teil des Schieberegisters mit einem Ausgang versehen ist, dass der Kodedetektor Mittel enthält zum beliebigen Aufteilen des Bitstromes in Datenblöcke von N Bits, die einem Eingang des Schieberegisters zugeführt werden, dass jeder der Ausgänge der Teile mit zugeordneten Zähler zum Ermitteln der Anzahl Male, die in einem Vielfachen von Datenblöcken ein gleicher digitaler Zustand des Bits in jedem Teil aufgetreten ist gekoppelt ist, dass der Kodedetektor weiterhin Schwellenanordnungen enthält mit je einem ersten Eingang zum Zuführen eines Schwellenwertes, einem zweiten Eingang, der an den zugeordneten Zähler angeschlossen ist, und mit einem Ausgang, und dass beim Ueberschreiten des Schwellenwertes jeder Schwellenanordnung an den Ausgängen der Schwellenanordnungen Signalwerte verfügbar sind, die eine Darstellung des Kodewortes bilden»

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der

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Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Darstellung einer Reihe unmittelbar aufeinanderfolgender einander entsprechender Kodeworte, die in der Aufbau- bzw. Verkehrsphase liegen;

Flg. 2 eine Nachricht, die durch ein Kodewort dargestellt wird, und die zyklischen Permutationen dieses Kodewortes zum Gebrauch nach der Erfindung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines Kodedetektors zum Detektieren von Kodeworten von dem in Fig. 2 dargestellten Typ zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens,

Fig. h ein Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, Fig. 5 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausfuhrungsform des Kodedetektors zum Detektieren von Kodeworten von dem in Fig. 2 dargestellten Typ zum Durchfuhren des erfindungsgemässen Verfahrens,

Fig. 6 ein Flussdiagramm einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens.

In Fernmeldesystemen sollen oft ausser der Information selbst auch Sonderzeichen oder -nachrichten übertragen werden. Diese Nachrichten können der Information vorangehen, derselben folgen oder mitten in der Information liegen. In Fernsprechsystemen geht dem Informationsaustausch das Uebertragen von ¥ahlziffern, Besetzzeichen, Prüfzeichen und anderen Zeichen voran, die die Uebertragungsstrecke und den Schaltzustand kennzeichnen. Die Registerzurückrufsignale werden beispielsweise mitten in der Information übertragen. Ein digitaler Bitstrom, wie dieser in einem digitalen Fernmeldesystem auftreten kann, ist in Fig. 1 dargestellt. Die zu übertragende Information ist durch SP bezeichnet, und die Sonderzeichen oder -nachrichten in Form digital kodierter Worte - die Kodeworte - sind durch CW bezeichnet. Die Kodeworte CW werden wiederholt übertragen um in dem Fall, dass durch Störung ein Kodewort verstümmelt wird, durch eine Mehrhextsentscheidung das einwandfreie Kodewort zu ermitteln. In Fernsprechsystemen, die entsprech-

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end der festgelegten Gebeprozedur funktionieren, wird das Kodewort solange übertragen, bis von dem Empfänger die Detektion des Kodewortes gemeldet wird (Quittung). Erst danach wird ein folgendes Kodewort oder die Information übertragen. Im allgemeinen ist es daher so, dass es bei einer grösseren Bitfehlerrate länger dauert, bevor das Kodewort erkannt werden kann. Aus den Anforderungen für die Anzahl Kodeworte, die maximal benötigt ist, um mit gegebener ¥ahrscheinlichkeit das einwandfreie Kodewort zu ermitteln, geht dies ebenfalls hervor.

Tabelle I
Maximale Anzahl Kodeworte

O^c/o BER IO96 BER Aufbau 10 64

Verkehr 4θ 256

In der Tabelle I ist ein Beispiel von Anforderungen dargestellt, die in der Praxis an ein Fernsprechsystem gestellt werden. In der Aufbauphase soll bei einer Bitfehlerrate von O°/o nach maximal 10 Kodeworten das Kodewort mit Gewisshext detektiert sein, und bei einer Bitfehlerrate von 10^ soll nach maximal 64 Kodeworten mit 99,99$ Chance das Kodewort detektiert sein. In der Verkehrsphase während der Uebertragung von Information sind diese Anzahlen 4θ bzw. 256 Kodeworte. Ausserdem wird gefordert, dass mit Hilfe von randomverteiltem Rauschen erzeugte Bitmuster, die dem Eingang des Detektors angeboten werden, höchstens 1 Mal in 7»7 x 10 Bits den Detektor ansprechen lassen.

In manchen digitalen Fernsprechsystemen wird Deltamodulation als Kodierungsmethode für die Sprache benutzt.

in derartigen Systemen braucht der einfache Kanal keine (¥ort) Synchronisation für die Sprachübertragung. Für die Kodeworte ist die Situation anders. Dadurch, dass das Kodewort wiederholt übertragen wird, wird bei mangelnder Synchronisation zwischen dem Empfänger und dem Sender ein fehlerhaftes Kodewort empfangen. Um ¥ortsynchronisation für die Kodeworte zu vermeiden, wird den Kodeworten, die durch zyklische Permutation voneinander abgeleitet werden können, inhaltlich dieselbe Nachricht zugeordnet. Mit Kodeworten

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N
von N Bits können im Grunde 2 Nachrichten kodiert werden.

Kodeworten, die durch zyklische Permutation aus anderen Kodeworten abgeleitet werden können, wird dieselbe Nachricht zugeordnet. Dadurch ist Wortsynchronisation für die

Kodeworte überflüssig. Mit N = 8, d.h. mit 2 = 256 Kodeworten, werden 36 Kodeworte erhalten, die nicht durch zyklische Permutation voneinander abgeleitet werden können. Das Kodewort 11111111 eignet sich weniger, weil Kurzschluss in der Uebertragungsstrecke dieses Kodewort simulieren kann. Auf gleiche Veise kann das Kodewort 00000000 durch eine Unterbrechung der Uebertragungsstrecke erzeugt werden. Weiterhin werden auch die Kodeworte 10000000 rand 01111111 (und jede ihrer 7 zyklischen Permutationen) nicht benutzt. Damit bleiben 32 einzigartige Kodeworte übrig, eine Anzahl mit der das Bedürfnis nach Signalierungszeichen in Fernsprechsystemen weitgehend erfüllt werden kann. 28 dieser 32 Kodeworte treten in acht Gestalten auf, wie beispielsweise das in Fig. 2a dargestellte Kodewort. Drei Kodeworte (IIIOIIIO, 11001100 und IOOOIOOO)treten in vier Gestalten auf, und ein Kodewort (IOIOIOIO) umfasst nur 2 zyklische Permutationen. Wird nun das Kodewort, wie dies in Fig. 2a dargestellt ist, übertragen, so wird bei Wortsynchronisation auch das Kodewort nach Fig. 2a empfangen. Aber bei mangelnder Synchronisation wird das Kodewort nach Fig. 2b empfangen, wenn der Empfanger 7 Bitstellen gegenüber dem Sender "nacheilt", das Kodewort nach Fig. 2c bei 6 Bitstellen usw. Dadurch, dass all diesen Kodeworten dieselbe Nachricht zugeordnet wird, ist eine Synchronisation überflüssig.

Das weitere Verfahren zum Detektieren der Kodeworte wird nun an Hand der Figuren 3 t>i^s 6 näher erläutert.

Fig. 3 zeigt eine erste Ausfuhrungsform eines Kodedetektors. Ein Schieberegister 2 enthält N Teile 2-1, 2-2, ... 2-N, wobei jeder Teil mit Ausgängen versehen ist. Dem Eingang des Schieberegisters 2 wird ein binärer Bitstrom zugeführt. Der Bitstrom wird in beliebige Datenblöcke von N Bits aufgeteilt. Die Anzahl Bits jedes Datenblocks wird durch einen mit dem Eingang 1 verbundenen Bitzähler 3, beispielsweise einen Modulo-N-Zähler, gezählt.. Die Anzahl

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Datenblöcke wird durch, einen an den Ausgang des Modulo-N-Zählers 3 angeschlossenen rückstellbaren Wortzähler 4 gezählt. Nachdem ein ¥ort von N Bits in das Schieberegister 2 eingegeben worden ist, wird auf bekannte ¥eise je Bitstelle i (i = 1, 2, ...N) ermittelt, ob die Bitstelle einen logischen ¥ert eines ersten Typs, beispielsweise eine "1" oder einen logischen ¥ert eines zweiten Typs, beispielsweise eine "0" enthält. Der Kodedetektor enthält zwei Gruppen von Zählern 5-1, 5-2 ... bis 5-N und 6-1, 6-2 ... 6-N. Jeder der Zähler 5-1 toi^s 5-N und 6-1 bis 6-N ist an den zugeordneten Teil 2-1 bis 2-N des Schieberegisters 2 angeschlossen. Die Zähler 5 werden um eins erhöht, wenn in dem zugeordneten Teil des Schieberegisters 2 eine "1" ermittelt wird, während die Zähler 6 um eins erhöht werden wenn in dem zugeordneten Teil eine "0" ermittelt ist. Danach wird das nachfolgende ¥ort von N Bits in das Schieberegister eingegeben, der ¥ortzähler h wird dadurch um 1 erhöht, und es wird abermals ermittelt, welcher logische ¥ert in jedem Teil gespeichert ist, und abhängig davon werden die Zähler 5 oder 6 erhöht. Ein Ausgang jedes der Zähler 5-1 bis 5-N ist an eine zugeordnete Schwellenanordnung 7-1 bis 7—N angeschlossen. Auf gleiche ¥else ist ein Ausgang jedes der Zähler 5-1 bis 5-N an eine zugeordnete Schwelleanordnung 8-1 bis 8-N angeschlossen. ¥eitere Eingänge jeder der Schwellenanordnungen 7 bzw. 8 sind an einen Schwellenwertgenerator 9 bzw. 10 und an einen Ausgang der Schwellenanordnung 37 angeschlossen. Der Schwellenwert, der von dem Schwellenwert— generator 9 bzw. 10 den Schwellenanordnungen 7 bzw. 8 angeboten wird, wird mit einem dem Steuereingang 11 bzw. 12 der Schwellenwertgeneratoren 9 und 10 zugeführten Steuersignal eingestellt. Venn der Zählerwert eines der Zähler 5 und 6 den Schwellenwert überschreitet und die Schwellenanordnung 37 eine logische "1" liefert, wird an dem Ausgang der zugeordneten Schwellenanordnungen 7 und8 ein Sig-

^ nal abgegeben, beispielsweise in Form einer logischen "1". Die Ausgänge der Schwellenanordnungen 7 und 8 werden paarweise kombiniert Exklusiv-Oder-Schaltungen 32-1 bis 32-N zugeführt, wobei der Ausgang der Schwellenanordnung 7—1 und

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8-1 an Eingänge der Exklusiv-Oder-Schaltung 32-1 angeschlossen ist, der Ausgang der Schwellenanordnung 7-2 und 8-2 an Eingänge der Exklusiv-Oder-Schaltung 32-2 usw. Jeder der Ausgänge der Exklusiv-Oder-Schaltungen 32-1 bis 32-N ist mit einem zugeordneten von N Eingängen einer UND-Schaltung 13 verbunden, wobei die Exklusiv-Oder-Schaltung 32-1 an den Eingang 13-1 angeschlossen ist, die Exklusiv-Oder-Schaltung 32-2 an den Eingang 13-2 usw. Wenn N der 2N Zähler 5 und 6 den Schwellenwert überschreiten und zwar von jedem Paar 5-1/6-1, 5-2/6-2 ... einer, wird der Ausgang des UND-Tores 13 umgeschaltet.

Die Ausgänge der Schwellenanordnungen 7 und 8 sind weiterhin paarweise mit UND-Toren i4-1 bis 14-N verbunden. Die UND-Tore 14-1 bis 14-N haben je einen invertierenden und einen nicht-invertierenden Eingang. Die Schwellenanordnungen 7 werden mit den nicht-invertierenden und die Schwellenanordnungen 8 werden mit den invertierenden Eingängen verbunden. Die Ausgänge der UND-Tore 14 sind mit einem zugeordneten Teil eines Registers I5 verbunden.

Wenn der Schwellenwert der Schwelleanordnung 7-1 überschritten wird und daher der Schwellenwert der Schwellenanordnung 8-1 nicht, wird der Ausgang des an die Ausgänge dieser Schwelleanordnungen angeschlossenen UND-Tores 14-1 umgeschaltet werden. Sollte dagegen der Schwellenwert der Schwellenanordnung 8-1 überschritten werden (und folglich der Schwellenwert von 7-1 nicht), so wird der Ausgang des UND-Tores nicht umgeschaltet. Die Aus gangssignale der Tore 14-1 bis 14-N werden in einem Register 15 zu einem Zeitpunkt, der durch das Umschalten des UND-Tores 13 gegeben wird, gespeichert. Dazu ist der Ausgang des UND-Tores I3 mit einem Steuereingang 16 des Registers 15 verbunden. Das Register 15 enthält nun die Bitwerte des Kodewortes. Die Ausgänge des Registers 15 sind mit einer Speicheranordnung 33 zum Adressieren einer dem Kodewort entsprechenden Speicherstelle, die eine der Nachrichten enthält, verbunden. In dem bereits angegebenen Be.ispiel, und zwar N=S, enthält die Speicheranordnung 33 insgesamt 256 Adressen, an denen eine der 32 Nachrichten gefunden werden kann. An.einem

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Ausgang 2>h der Speicheranordnung 33 ist nach. Detektion des Kodewortes die diesem entsprechende Nachricht verfügbar. Nach der Detektion des Kodewortes wird der Wortzähler h rtickgesteilt. Dazu ist der Ausgang des UND-Tores 13 ebenfalls mit einem Rückstelleingang des Wortzählers 4 verbunden. Dex" Ausgang des UND-Tores 13 ist ebenfalls mit Rückstelleingänge der Zähler 5-I bis 5-N und 6-1 bis 6-N zum Rückstellen dieser Zähler bei Detektion des Kodewortes verbunden. Weiterhin ist der Ausgang des Wortzählers h an ein Schwellenelement 35 angeschlossen, um beim Ueberschreiten eines einem Eingang 36 zugeführten Schwellenwertes einen Rückstellimpuls den mit dem Ausgang des Schwellenelementes 35 verbundenen RUckstelleingängen der Zähler 5-I bis 5-N und 6-1 bis 6-N zuzuführen. Weiterhin ist der Ausgang von Wortzähler K an eine Schwellenanordnung 37 angeschlossen, die wenn ein an einen Eingang 38 zugeführte Schwellenwert überschritten wird, ein logisches "1" Signal zu den Schwellenanordnungen 7 und 8 zuführt.

Die Wirkungsweise des Kodedetektors nach Fig. 3 in beispielsweise einem Fernsprechsystem ist wie folgt. In der Aufbau-ZSignalierungsphase wird, wenn die Anforderungen nach der Tabelle I angewandt werden, der von den Schwellenwertgeneratoren 9 und 10 erzeugte Schwellenwert auf 5 gebracht. Der Schwellenwert des Schwellenelementes 35 wird auf 32 eingestellt. Der Bitstrom, der dem Eingang 1 zugeführt wird, wird in Gruppen zu je N Bits dem Register 2 zugeführt. Es wird nun vorausgesetzt, dass N=8 und das Kodewort durch Fig. 2a gegeben ist. Nachdem fünf aufeinanderfolgende Worte in dem Register 2 gewesen sind und die Anzahl "1"en und "0"en in den zugeordneten Zählern aufgezeichnet ist, werden wenn keine Bitfehler aufgetreten sind, beispielsweise die Zähler 5-1, 6-2, 6-3, 6-4, 5-5, 6-6, 6-7 und 5-8 eine Zählerstellung erreicht haben, die dem Schwellenwert 5 entspricht. Die acht Eingänge des UND-Tores 13 werden dann alle umgeschaltet, und im Register 15 wird über die UND-Tore 14 das Kodewort bestimmt. So ist der mit der Schwellenanordiiung 7-1 verbundene Eingang des UND Tores 14-1 hoch und der mit der Schwellenanordnung 8-1.verbundene

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invertierende Eingang des UND-Tores 1^-1 niedrig. An dem Ausgang des UND-Tores 14-1 ist daher ein logischer Vert 1 verfügbar, der in das Register 15-1 eingeschrieben wird. Auf gleiche ¥eise ergibt UND-Tor i4-2 in dem Register 15 eine Null. Das Kodewort ist damit dekodiert und der ¥ortzähler h und die Zähler 5 und 6 werden ruckgestellt.

Die ¥ahl des Schwellenwertes ist auf die Hälfte der maximal erlaubten Anzahl von 10 bestimmt, um die Gewissheit zu schaffen, dass innerhalb von 10 Kodeworten das Kodewort detektiert ist. Sollte nämlich das erste ¥ort von 8 Bits, das in das Schieberegister eingeschrieben wird, zum Teil aus dem vorhergehenden Kodewort bestehen und zum Teil aus dem neuen, noch zu detektierenden Kodewort, so könnte, wenn der Schwellenwert 10 ist, das Kodewort nicht innerhalb der erforderlichen Anzahl von 10, sondern erst nach 20 Kodeworten detektiert werden. ¥enn der Schwellenwert dagegen 5 ist und das Kodewort beispielsweise aus dem obengenannten Grund nicht nach fünf Kodeworten detektiert wird, wird das Kodewort mit Gewissheit im nachfolgenden Zyklus von 5 wiedererkannt und ist dann nach 9 Kodeworten detektiert.

Wenn die Bitfehlerrate in dem eintreffenden Bitstrom nicht gleich Null ist, wird infolge der Bitfehler das Kodewort verstümmelt werden, wodurch mehr ¥orte notwendig sind, um zu ermitteln, welches Kodewort ausgesant wurde. ¥egen der in der Tabelle I gegebenen Anforderung wird von 32 aufeinanderfolgenden Kodeworten untersucht, welches Kodewort fünf Mal auftritt. ¥ird das Kodewort detektiert, so werden durch ein von dem UND-Tor 13 abgegebenes Signal der ¥ortzähler k und die Zähler 5 und 6 rückgestellt. Ist das Kodewort dagegen nach 32 ¥orten nicht detektiert, so wird durch den ¥ortzähler k der Schwellenwert des Schwellenelementes 35 überschritten, und die Zähler 5 und 6 werden rückgestellt.

In der Verkehrsphase werden entsprechend der Spezifikation der Tabelle I die von den Schwellenwertgeneratoren 9 und 10 erzeugten Schwellenwerte auf 20 eingestellt, und der Schwellenwert des Schwellenelementes 35

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wird auf 128 eingestellt. Die Wirkungsweise des Kodedetektors in der Verkehrsphase entspricht der beschriebenen Wirkungsweise in der Aufbau-Zsignalierungsphase.

Eine erste Ausftthrungsform des Verfahrens zum Detektieren von Kodeworten ist in dem Flussdiagramm in Fig. h dargestellt.

Zu den Beschriftungen der geometrischen Figuren, die die Funktionenund die Zustände des Verfahrens zum Detektieren von Kodeworten in Zeitfolge erläutern, gehören die nachfolgenden Erläuterungstexte. Es sei bemerkt, dass eine derartige Zeitfolge von Funktionen und zugeordneten Zuständen des Verfahrens zum Detektieren von Kodeworten im universellen sequentiellen programmierbaren Logikschaltungen wie in handelsüblichen Mikroprozessoren mit zugeordneten Speichern und Peripheriegeräten verwirklicht werden kann (beispielsweise von dem Type CDP 18O4 von RCA) . Be s chriftung Ums chreibung

-1- STRT Start

-2- T₁=T₂=...T_2n=K:=0 Registern T₁, T₂, ... T₃^. wird ein Wert Null eingeschrieben. Die Worte

in die der Bitstrom aufgeteilt wird werden in einem Register K gezählt dem der Wert Null eingeschrieben wird.

-3- CW Ein Wort von N Bits wird eingelesen

-h- K:=K+1 Register K wird um eins erhöht.

-5-T.:=T.+1(b.=1) Je Bitstelle i (i=1,2,...N) wird T. ^:=T. _M+i(b.=o) der Inhalt b. von CW untersucht.

Hat b. einen Wert 1, so wird das Register T. um eins erhöht; hat

dagegen b. einen Wert O soicwird T. _ΛΤ um eins erhöht. -7-Τ_±/Τ_±+Ν > η? Die Register T₁ , T₃. . .T^ werden

mit einem Wert η verglichen. Wenn von jedem Paar Τ_±/τ. (i=1,2,...Ν)

ein Register den Wert η erreicht hzw. überschreitet, wird der Schritt -8- durchgeführt. Wenn

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dies nicht der Fall ist, wird auf Schritt -2- übergegangen. -6- K = m? Die Anzahl Worte K wird mit einem

vorgestimmten ¥ert m verglichen. Wenn K gleich m ist, wird mit

Schritt -7- fortgefahren. Wenn dies nicht der Fall ist, wird mit dem Schritt -3- fortgefahren.

-8- CWN Aus den N Registern, in denen der

Wert η überschritten ist, wird das Kodewort gebildet, wobei die Register T. einen Wert 1 und die Register T. ^. einen Wert O darstellen.
_9_ STP Stop

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform des Kodedetektors zum Detektieren von Kodeworten. Der Eingang T zum Zuführen eines binären digitalen Bitstromes ist mit dem Eingang eines Schieberegisters 2, das N Teile enthält, verbunden. Die Bits werden durch einen mit dem Eingang 1 verbundenen Zähler 3> beispielsweise ein Modulο-N-Zähler, gezählt. An einen Ausgang des Zählers 3 ist ein rückstellbarer Wortzähler h zum Aufzeichnen der Anzahl Male, die eine Gruppe von N Bits in das Schieberegister 2 eingeschrieben ist, angeschlossen. An dem Ausgang des letzten Teils des Schieberegisters 2 ist ein zweites Schieberegister I9 angeschlossen. Das Schieberegister 19 enthält, ebenso wie das Schieberegister 2, N Teile. Die Teile des Schieberegisters 2 und 19 mit derselben Rangordnung, d.h. der Teil 2-1 und 19-1, 2-2 und I9-2 ... bis 2-N und 19-N, sind je an Exklusiv-Oder-Schaltungen 20-1, 20-2 bis 20-N angeschlossen. Wenn die Bitwerte an entsprechenden Stellen in den Schieberegistern 2 und I9 gleich sind, werden die Ausgänge der Exklusiv-Oder-Schaltungen umgeschaltet. Die Ausgänge sind mit den gleich vielen Eingängen einer NAND-Schaltung 21 verbunden. Der Ausgang der NAND-Schaltung 21 ist mit einem Eingang eines rückstellbaren Zählers 23 mit einem Rucksteileingang des

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Zählers 22 verbunden. Jeweils wenn bitweise Uebereinstimmung durch die Exklusiv-Oder-Schaltungen festgestellt worden ist, wird Zähler 22 um eins erhöht. Bei mangelnder Uebereinstimmung wird über das invertierende Tor 23 der Zähler 22 rückgestellt. Der Ausgang des Zählers 22 wird einem ersten Eingang eines Schwellenelementes 2h zugeführt. Einem zweiten Eingang wird ein Schwellenwert zugeführt.

Ein weiterer Ausgang jedes der Teile des Schieberegisters 2 ist mit entsprechenden Zählern 25-1 bis 25-N verbunden. Die Zähler 25 eignen sich zum Vorwärts/Rückwärts zählen. ¥enn in dem Bitteil, an den der Zähler angeschlossen ist, eine "1" auftritt, wird der Zählerwert um eins erhöht, und beim Auftritt einer "O" wird der Zählerwert um eins herabgesetzt. An den Ausgang jedes Zählers 25 ist eine zugeordnete Schwellenanordnung 2.6 angeschlossen, die beim Ueberschreiten des von einem Schwellenwertgenerator 27 erzeugten und einem weiteren Eingang der Schwellenanordnungen zugeführten Schwellenwertes einen Ausgang der Schwellenanordnung 26 umschaltet. Der Ausgang von dem Wortzähler h ist weiterhin an die Schwellenanordnung 37 angeschlossen um beim Ueberschreiten eines einem Eingang zugeführten Schwellenwertes eine logische 71" zu den Schwellenanordnungen 26 zuzuführen. Der Ausgang jeder Schwellenanordnung 26 ist an einen der N Eingänge der UND-Schaltung 29 angeschlossen. Die Schwellenanordnungen 26 sind derart eingerichtet, dass nur der Absolutwert des Zählerinhaltes der Zähler 25 mit dem Schwellenwert verglichen wird.

Die Ausgänge der Zähler 25 sind weiterhin mit einer Vorzeichenermittlungsanordnung 30 verbunden. Der Ausgang der UND-Schaltung 29 ist mit einem Steuereingang 31 der Vorzeichenermittlungsanordnung 30 verbunden. Venn der Ausgang der UND-Torschaltung 29 umgeschaltet wird, wird von der Vorzeichenermittlungsanordnung 30 das Vor-

³^ zeichen des Zählerwertes jedes der Zähler 25 ermittelt. An dem Ausgang 18 der Anordnung 30 ist dann das Kodewort verfügbar. Der Ausgang des Schwellenelementes 2k ist dazu ebenfalls mit dem Eingang 3I der Vorζ e ichenermi 11lungs an-

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Ordnung 30 verbunden. Der Ausgang der UND-Schaltung 29 und des Schwellenelementes 2k sind weiterhin an einen Rückstelleingang des Zählers 22, des Wortzählers k und die Rucksteileingänge des Zählers 25 zum Rückstellen des Zählers 22, des "Wort Zählers k und der Vorwärts/Rückwärtszähler 25 nach dem Detektieren des Kodewortes verbunden. Ein Ausgang des Wortzählers k ist an ein Schwellenelement 35 angeschlossen um beim Ueberschreiten des einem weiteren Eingang 36 des Schwellenelementes 35 zugeführten Wertes Rttckstellsignale zu den Ruckstelleingängen der Zähler 25 zuzuführen.

Die Wirkungsweise des Kodedetektors nach Fig. 5 in beispielsweise einem Fernsprechsystem mit einer Spezifikation, wie in der Tabelle I dargestellt, ist wie folgt.

Dem Schwellenelement 2k wird ein Schwellenwert 9 (Aufbau) oder 39 (Verkehr) zugeführt; dem Schwellenelement 35 wird ein Schwellenwert 32 in der Aufbauphase und ein Schwellenwert 128 in der Verkehrsphase zugeführt. Der Schwellenwertgenerator 27 erzeugt einen Schwellenwert 6 in der Aufbauphase und einen Schwellenwert Gk in der Verkehrsphase. Der Bitstrom, der dem Eingang 1 zugeführt wird, wird in Gruppen zu je 8 Bits aufgeteilt. Die Anzahl Gruppen wird in dem Zähler k gezählt. Eine Gruppe von 8 Bits wird in dem Schieberegister 2 aufgenommen. Je Teil wird ermittelt, ob eine "1" oder "0" vorhanden ist. Bei einer "1" wird der zugeordnete Zähler 25 um eins erhöht, bei einer "0" wird der Zähler um eins herabgesetzt. Danach wird eine nachfolgende Gruppe von 8 Bits in dem Schieberegister 2 aufgenommen usw. Wenn der Absolutwert aller Zähler 25-1 bis 25-N den Schwellenwert überschreitet (6 in der Aufbaubzw. 6k in der Verkehrsphase) word von der mit den Ausgängen der Schwellenanordnungen 26 verbundenen UND-Schaltung 29 die Vorzeichenermittlungsanordnung 30 durch ein Signal über den Eingang 3I erregt. Das Vorzeichen der Zählerwerte des betreffenden Zählers wird durch die Anordnung 30 in einen logischen Wert umgesetzt. Die logischen Werte an dem Parallelausgang 18 bilden das zu detektierende Kodewort. Ist das Kodewort nach 32 (Aufbau) oder 128

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Gruppen von 8 Bits nicht detektiert, so werden die Zähler 25 rückgestellt, und es wird mit einem neuen Zyklus angefangen. Damit bei einer Bitfehlerrate von O^ das Kodewort mit der erforderlichen Geschwindigkeit detektiert wird, ist an den Ausgang des Schieberegisters 2 ein zweites Schieberegister 19 angeschlossen. Nachdem eine Gruppe von 8 Bits in dem Register 2 untersucht worden ist, wird diese Gruppe in dem zweiten Schieberegister I9 aufgenommen, und in dem Schieberegister 2 wird eine neue Gruppe von 8 Bits aufgenommen. Je übereinstimmendem Teil wird verglichen, ob die vorhandenen Bits miteinander übereinstimmen. ¥enn dies für jede Stelle der Fall ist, werden die Ausgänge der Exklusiv-Oder-Schaltungen 20 umgeschaltet, wodurch die NAND-Schaltung 21 umgeschaltet wird und dem Zähler 22 einen Impuls liefert. Bei O"/o BER erreicht nach 9 Kodeworten der Zählerwert des Zählers 22 den Schwellenwert, und das Kodewort ist damit detektiert. Das Kodewort wird beispielsweise dadurch ausgelesen, dass die Vorzeichenermittlungsanordnung 30 erregt wird oder dadurch, dass ein Ausgang 32 des Schieberegisters I9 benutzt wird. Nach dem Erreichen des Schwellenwertes des Schwellenelementes 24 werden die Zähler 25 und die Zähler 22 und 4 rückgestellt.

Eine zweite Ausführungsform des Yerfahrens zum Detektieren der Kodeworten ist in dem Flussdiagramm in Fig. 6 dargestellt zu den Beschriftungen der geometrischen Figuren, die die Funktionen und Zustände des Verfahrens zum Detektieren von Kodeworten in der Zeitfolge erläutert, gehören die nachfolgenden Erläuterungstexte. Beschriftung Ums ehreibung

-1t STRT Start

-2- I:=0 Dem Register I wird ein Wert Null

zugeführt. Das Register I wird dazu benutzt, aufzuzeichnen, wie viele Male zwei aufeinanderfolgende

. Kodeworte einander entsprechen.

-3-T₁=."T_n=K:=0 Den Registern T₁, T₂ ... T_n wird

ein Wert Null zugeführt. DieWorte, in die der Bitstrom aufgeteilt ist,

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werden in einem Register K gezählt, dem der Aus gangswert Null zugeführt wird.
-h- CW Ein Wort von N Bits wird eingelesen.

-5- K:=K+1 Das Register K wird um eins erhöht.

-6- CV=CWO? Das eingelesene Wort CW wird bit

weise mit dem vorhergehenden Kodewort CWO verglichen. Wenn diese miteinander übereinstimmen, vird mit dem folgenden Schritt weitergegangen. Ist dies nicht der Fall, so wird mit dem Schritt -9- fortgefahren.
-7- I:=I+1 Register I wird um eins erhöht.

-8- I=THR? Der Inhalt des Registers I wird

mit einem Schwellenwert THR verglichen. Hat I diesen Wert nicht erreicht, so wird mit dem Schritt -10- fortgefahren. Hat I diesen Wert erreicht, so folgt Schritt

-13-.
-9- I:=0 Dem Register I wird der Wert Null

zugeführt.
-10-T:=T +b Die Registerwerte T , T₂ ... T_n

Τ,.: sT^Hhb^. werden um eins erhöht bzw. um eins

herabgesetzt, je nachdem die zugeordnete Bitstelle b.., b₂ ... b_N einen ersten bzw. zweiten binären Wert aufweist.

-11- K=m? W_enn Register K einen vorbestimm

ten Wert m erreicht hat, wird mit dem Schritt -12- forgefahren; wenn dies nicht der Fall ist, mit dem Schritt -k-.

_₁₂_ T^₁T₂...T^ ^ n? Der Inhalt der Register T ... T_n

wird mit einem Schwellenwert η verglichen. Haben alle Register einen Wert mindestens gleich n, so wird

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mit dem Schritt -13- fortgefahren. Wenn dies nicht der Fall ist, so

folgt Schritt -J-.

-13- CWN" Das ermittelte Kodewort wird aus-

gelesen.

-14- STP Stop.

Ein Vorteil der Ausfuhrungsform des Verfahrens nach Fig. 6 im Vergleich zu der Ausftthrungsform nach Fig. 4 ist, dass bei der erstgenannten nur 8 (+2) Zähler aktualisiert werden müssen, während bei der letztgenannten 16 (+2) aktualisiert werden müssen. Das Vergleichen zweier Datenblöcke von N Bits, was nach Fig. 6 notwendig ist und nach Fig. 4 nicht, ist dagegen nur ein geringer Aufwand, weil dies dadurch erfolgen kann, dass untersucht wird, ob der Unterschied der Kodeworte der Datenblöcke 0 ist.

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Leerseite

Claims

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PATENTANSPRUECHE:

Verfahren zum Detektieren einer Nachricht in Form eines digitalen Kodewortes, wobei das Kodewort eine gegebene Anzahl Bits enthält und mehrere Male unmittelbar aufeinanderfolgend in einem seriellen Bitstrom auftritt, dadurch gekennzeichnet, dass

- der Bitstrom beliebig in Datenblöcke einer Anzahl Bits gleich der Anzahl Bits des Kodewortes aufgeteilt wird;

- je Bitstelle in dem Datenblock der digitale Bitzustand ermittelt und aufgezeichnet wird; - die Aufzeichnungen je Bitstelle über ein Vielfaches aufeinanderfolgender Datenblöcke akkumuliert werden;

- der akkumulierte ¥ert je Bitstel.le in dem Datenblock mit einem Schwellenwert verglichen wird;

- mindestens beim Erreichen des Schwellenwertes für jede Bitstelle in dem Datenblock aus dem digitalen Zustand

der akkumulierten Werte das Kodewort detektiert wird.
2. Verfahren zum Detektieren eines digitalen Kodewortes nach Anspruch 1, dadurch gekernizeiciinet, dass das Kodewort und der Bitstrom binäre Daten enthalten.

3. Verfahren zum Detektieren eines digitalen Kodewortes nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl Male, die ein erster digitaler Zustand eines Bits des Datenblocks ermittelt wird, durch einen ersten Akkumulator akkumuliert wird, und dass die Anzahl Male, die ein zweiter digitaler Zustand eines Bits des Datenblocks ermittelt wird, von einem zweiten Akkumulator akkumuliert wird.

h. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster digitaler Zustand eines Bits des Datenblocks mit einem positiven Vorzeichen akkumuliert wird und dass ein zweiter digitaler Zustand eines Bits des Datenblocks mit einem negativen Vorzeichen akkumuliert wird. 5« Verfahren nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet,

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dass ,

- ein Datenblock mit einem vorhergehenden Datenblock verglichen wird;

- die Anzahl Male, die ununterbrochen aufeinanderfolgende Datenblöcke einander entsprechen, akkumuliert wird;

- beim Erreichen eines Schwellenwertes durch den akkumulierten ¥ert das Kodewort gleich dem Datenblock gesetzt wird.

6. Kodedetelctor zum Durchführen des Verfahrens

nach Anspruch 1, wobei der Kodedetektor ein Schieberegister enthält mit einer Anzahl Teile, die der Anzahl Bits (n) des Kodewortes entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teil des Schieberegisters mit einem Ausgang versehen ist, dass der Kodedetektor Mittel enthält zum beliebigen Aufteilen des Bitstromes in Datenblöcke von Έ Bits, die einem Eingang des Schieberegisters zugeführt werden, dass jeder der· Ausgänge der Teile mit zugeordneten Zähler zum Ermitteln der Anzahl Male, die in einem Vielfachen von Datenblöcken ein gleicher digitaler Zustand des Bits in jedem Teil aufgetreten ist, gekoppelt ist, dass der Kodedetektor weiterhin Schwellenanordnungen enthält mit je einem ersten Eingang zum Zuführen eines Schwellenwertes, einem zweiten Eingang, der an den zugeordneten Zähler angeschlossen ist, und einem Ausgang, und dass beim TJeberschreiten des Schwellenwertes jeder Schwellenanordnung an den Ausgängen der Schwellenanordnungen Signalwerte verfügbar sind, die eine Darstellung des Kodewortes bilden.

7. Kodedetektor nach Anspruch 6 zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Zähler eine erste und eine zweite Gruppe von N Zählern enthalten, wobei ein Zähler jeder G-ruppe mit nur einem der Teile des Schieberegisters gekoppelt ist, dass die erste Gruppe von Zählern die Anzahl Male, die der erste digitale Zustand eines Bits des Datenblocks in einer vorbestimmten Anzahl Datenblöcke ermittelt wird, akkumuliert und dass die zweite Gruppe von Zählern die Anzahl Male, die der andere digitale Zustand eines Bits des Datenblocks in der vorbestimmten Anzahl Datenblöcke ermittelt wird,

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akkumuliert.

8. Kodedetektor nach Anspruch 6 zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch K, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähler eine Gruppe von N Zählern enthalten, wobei jeder Teil des Schieberegisters mit dem zugeordneten Zähler gekoppelt ist, und dass die Stellungen der Zähler beim Ermitteitn des ersten digitalen Zustandes um eins erhöht werden und beim Ermitteln des zweiten digitalen Zustandes des Datenblocks um eins herabgesetzt werden.

9· Kodedetektor nach Anspruch 8 zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass der Kodedetektor ein weiteres Schieberegister mit N Teilen enthält, die je einen Ausgang aufweisen, dass die zwei übereinstimmenden Ausgänge der Schieberegister an Exklusiv— ODER-Schaltungen angeschlossen sind zum Ermitteln einer Uebereinstimmung zwischen den Bits in übereinstimmenden Teilen, dass Ausgänge der N Exklusiv-ODER-Schaltungen an Eingänge einer NAND-Schaltung angeschlossen sind und dass ein Ausgang der NAlTD-Schaltung an ein Zählelement zum Akkumulieren der Anzahl Male, die ununterbrochen aufeinanderfolgende Datenblöcke gleich sind, angeschlossen ist.

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