DE2510278C2

DE2510278C2 - Pseudozufalls-Wortgenerator

Info

Publication number: DE2510278C2
Application number: DE2510278A
Authority: DE
Inventors: Dorrel Roosevelt Staten Islands N.J. Shirley; Gilbert Johnson Wayside N.J. Stiles sen.
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1974-03-11
Filing date: 1975-03-08
Publication date: 1983-06-01
Also published as: FR2264429B1; FR2264429A1; SE401302B; ES435285A1; JPS50122855A; US3920894A; JPS5642184B2; SE7502401L; GB1495426A; DE2510278A1; CA1036279A; BE826504A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Pseudozufalls-Wortgenerator zur Verwürfelung binärer Datensignale aus einer Vielzahl von Datenquellen auf pseudo-zufällige Weise mit einem rückgekoppelten Netzwerk aus η-Zellen und wenigstens einem Modulo-2-Addierer im Rückkopplungsweg.

Versuche haben gezeigt, daß die Fehlergüte von digitalen Datenübertragungsanlagen vom Eingangssignalmuster abhängt. Das beruht im wesentlichen auf der unbefriedigenden Art der statistischen Eigenschaften der digitalen Datensignale selbst, Beispielsweise treten häufig mehr oder weniger kontinuierliche Signalmuster (d. h., kontinuierlich binäre 1 - oder 0-Werte) in digitalen Datensignalen auf, insbesondere unter Ruhebedingungen. Dadurch ergibt sich eine unerwünschte Gleichstromverschiebung in dem Datenbitstrom und als Folge davon eine Verschlechterung der Gesamt-Fehlergüte des Systems. Zur Verbesserung der erwähnten statistischen Signaleigenschaften und demgemäß der Fehlergüte einer digitalen Datenübertragungsanlage ist es jetzt allgemein üblich, die digitalen Datensignale vor der Übertragung zu verwürfein. (Vergleiche US-PS 36 49 915,)

Die Verwürfelung der digitalen Daten erfolgt entweder dadurch, daß die Daten selbst einem Verwürfeier zugeführt werden (US-PS 36 49 915) oder, häufiger, indem die digitalen Daten zu einem Pseudozufallswort modulo-2-addiert werden, das von einem Pseudozufalls-Wortgenerator erzeugt wird. In beiden Fällen enthält der Verwürfler oder der Wortgenerator ein serielles rückgekoppeltes Schieberegister mit wenigstens einem Modulo-2-Addierer im Rückkopplungsweg.

Serielle Wortgeneratoren haben sich in der Vergangenheit als sehr brauchbar erwiesen. Mit fortschreitendem Ansteigen der Übertragungsgeschwindigkeiten wird jedoch die Auslegung eines seriellen Wortgenerators kritisch. Beispielsweise ist das sogenannte Beil-System T-4 Trägersystem so aufgebaut, daß es Digitaldaten mit einer Frequenz von 274,176 Megabit pro Sekunde (Mb/s) übertrag»- Ein serieller Wortgenerator zur Verwendung in diesem System muß mit der halben Übertragungsfrequenz betrieben werden. Die Konstruktion eines Pseudozufalls-Serienwortgenerators, der fehlerfrei bei einer Frequenz von etwa 137 MHz betrieben werden kann, ist schwierig. Die bei einer so hohen Frequenz auftretenden Probleme bei der Auslegung der Schaltung sind kritisch und machen die Verwendung von teueren integrierten Schaltungen höherer Leistung erforderlich.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu beseitigen. Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Pseudozufalls-Wortgenerator der eingangs genannten Art und ist dadurch gekennzeichnet, daß die /7-Zellen des Netzwerkes so geschaltet sind, daß sie einen Pseudozufalls-Parallelwortgenerator mit /n-gleisigem Ausgang bilden, daß eine Vielzahl von Modulo-2-Addierern zwischen gewählte Zellen des Parallelwortgeneratore geschaltet ist, daß die /!-Zellen an eine Quelle für Taktimpulse angekoppelt sind, die mit einer Frequenz auftreten, welche im Normalfall gleich l/m mal der Frequenz ist, mit der einem Serienwortgenerator Taktimpulse zugeführt werden, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die den Parallelwortgenerator veranlassen, nach Zuführung einer vorgewählten Anzahl von Taktimpulsen eine normale Taktimpulsperiode auszulassen und alternativ das periodische Pseudozufalls-Ausgangssignal des Parallelwortgenerators um einen gegebenen zusätzlichen Betrag vorzuschieben.

Erfindungsgemäß wird ein Parallelwortgenerator kleiner Geschwindigkeit durch eine neue Zusammenschaltung der Zellen eines seriellen Pseudozufalls-Wortgenerators gebildet, der aus einem rückgekoppelten Schieberegister mit η-Zellen und wenigstens einem Modulo-2-Addierer im Rückkopplungsweg besteht. Genauer gesagt, sind die /j-Zellen des Schieberegisters so geschaltet, daß sie eine parallele m-gleisige Abwandlung des seriellen Wortgenerators bilden. Das /n-gleisige Ausgangssignal weist eine Pseudozufalls-Binärfolge auf, die normalerweise die gleiche ist, wie die Pseudozufalls-Ausgangsfolge des in Serie geschalteten Wortgenerators. Die Mittel zur Neuzusammenschaltung beinhalten eine Vielzahl von Modulo-2-Addierern, die selektiv zwischen vorbestimmte Zellen des Parallelwortgenerators geschaltet sind. An Jede der Zellen werden Taktimpulse mit einer Frequenz angelegt, die normalerweise l/m

mal der Frequenz ist, mit der der Serienwortgenerator getaktet wird. Periodisch wird nach einer vorgewählten Anzahl von Eingangstaktimpulsen eine Unterdrükkungs-Arbeitsweise hergestellt, um den Parallelwortgenerator zu veranlassen, eine normale Taktimpulsperiode auszulassen oder alternativ die parallele Pseudozufalls-Binärfolge um einen vorbestimmten zusätzlichen Betrag vorzuschieben. Dieser zusätzliche Betrag entspricht dem Schiebebetrag, der beim seriellen Wortgenerator durch einen einzigen Eingangstaktimpuls erzeugt wird. Nach dem Vorschieben oder Auslassen wird dann wieder die normale Betriebsweise aufgenommen.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild für einen Teil eines als Beispiel gewählten Digitaldaten-Übertragungssystem mit einem seriellen Wortgenerator,

F i g. 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild des gleichen Datenübertragungssystems wie in Fig. 1, das zur Aufnahme des Parallelwortgenerators nach der Erfindung abgeändert ist,

F i g. 3 den Datcnbätstrom, der von den in den Fig.! und 2 dargestellten Systemen übertragen wird,

F i g. 4 das Schaltbild eines bekannten seriellen Wortgenerators,

Fig. 5 das Schaltbild eines Parallelwortgenerators nach der Erfindung,

Fig.6, 7 und 8 Tabellen zur Erläuterung der Erfindung.

F i g. 1 ist ein Teil einer digitalen Datenübertragungsanlage mit einer Verwürfelungseinrichtung. Das System entspricht dem sogenannten Bell System T-4 Trägersystem. Der Multiplexer 10 kombiniert bis zu sechs Digitalsignale mit 44,736 Mb/s zu einem zweistufigen T-4-Signal mit 274,176 Mb/s zwecks Übertragung über ein Koaxialkabel, einen Hohlleiter oder eine Richtfunkstrecke. Die sechs Digitaldatensignale kommen aus den Datenquellen 11 — 1 bis 11—6 und jedes Datensignal kann eine PCM-Sprach- oder Fernsehinformation, Digitaldaten aus einem Datengerät, usw. darstellen. Der Multiplexer IC bewirkt das Multiplexen der Daten aus den Datenquellen durch vollständiges Ineinanderschieben. Außerdem fügt er periodisch ein Paar Steuerbus in den T-4-Bitstrom auf eine noch zu beschreibende Weise ein. Der Multiplexer 10 liefert zwei getrennte Bitströme an die Verwürfler 12 bzw. 14, wobei jeder Bitstrom eine Frequenz νου etwa 137 MHz besitzt, d. h., die Hälfte der Τ-4-Signalfrequenz. Die Datenverwürfler stellensicher, daß der T-4-Bitstrom gleiche Dichte für die logischen 1- und 0-Werte besitzt. Dadurch werden die statistischen Eigenschaften des Signals verbessert und die Wiedergewinnung der Zeitsteuerungsinformation wird erleichtert.

Der Serienwortgenerator 16, der nachfolgend genauer beschrieben werden soll, erzeugt eine Pseudozufalls-Binärsignalfolge. Die oben erwähnten Steuerbits werden nach jeder Gruppe von 96 Multiplex-Informationsbits ausgesendet. Zwischen der Aussendung dieser Steuerbits wird jedes Bit der Pseudozufalls-Signalfolge sowie sein Komplement zur Verwürfelung von zwei T-4-Informationsbits verwendet. Diejenigen Pseudozufallsbits, die während der Steuerbit-Intervalle auftreten, werden nicht beachtet (d. h., die Steuerbits werden nicht verwürfelt). Diese Verwendung jedes Pseudozufallsbits und seines Komplements macht es erforderlich, daß der Wortgenerator 16 njr bei 137 MHz, d.h., der halben Frequenz des Τ-4-Signals betrieben werden muß. Die Verwürfler 12 und 14 führen eine Modulo-2-Addition durch. Die Pseudozufallsfolge mit 137 MHz aus dem Serienwortgenerator 16 wird zu denjenigen T-4-Bits modulo-2-addiert, die den geraden Kanälen (2, 4 und 6> entsprechen, während das Komplement zu den T-4-Bits modulo-2-addiert wird, die den ungeraden Kanälen (1,3 und 5) entsprechen. Die Ausgangssignale der Verwürfler 12 und 14 werden dann in der Kombinierschaltung 18 zusammengeführt, die eine ODER-Funktion durchführt Das Ausgangssignal der Kombinierschaltung 18 weist

ίο das in F i g. 3 dargestellte Signalformat auf.

F i g. 3 zeigt einen sogenannten Oberrahmen des T-4-Signalformats. Im Τ-4-Signal wird ein Paar Steuerbits nach jeder Gruppe von 96 Datenbits ausgesendet Jede Gruppe von 96 Datenbits ist aus 16 Gruppen von je

sechs verwürfelten Bits zusammengesetzt (jeweils ein Bit von jedem Kanal nacheinander). Die »fa-Steuerbits liefern eine Paritätsinformation. Die »A«-Bits stellen die Signalinformation dar. Die »C«-Bits sind Stopfbits, Steuerbits usw. Die »M<-Bits dienen der Anzeige für den

Anfang eines Überrahmens und jeder Überrahmen ist aus 24 Rahmen zusammengesetzt Im - erliegenden Zusammenhang kann der Zweck und d*o A.ufgabe der Steuerbits übergangen werden. Wichtig ist nur, daß ein Paar Steuerbits nach jedem Block von 96 Datenbits ausgesendet wird und daß die Steuerbits nicht verwürfelt werden. Demgemäß werden die Pseudozufallsbits aus dem Generator 16, die während der Steuerbit-Intervalle auftreten, nicht beachtet. Dies läßt sich leicht durch Sperrschaltungen (nicht gezeigt) in jedem Verwürfler erreichen, die diejenigen Pseudozufallsbits sperren, die während Steuerbit-Intervalle auftreten.

F i g. 2 zeigt das System nach F i g. 1 in abgeänderter Form zur Aufnahme des Parallelwortgenerators nach der Erfindung. Die sechs Datenquellen 21-1 bis 21-6 und der Multiplexer 20 entsprechen den gleich bezeichneten Einheiten in F i g. 1. Bei dem System nach F i g. 2 werden die Datenbits jedoch vor Zuführung zum Multiplexer 20 verwürfelt. Außerdem kann die Kombinier-Operation der Schaltung 18 in F i g. 1 im Multiplexer 20 vorgenommen werden, so daß an dessen Ausgang ein einziger T-4-Bitstrom mit 274,176 Mb/s abgegeben wird. Die Verwürfler 22-1 bis 22-6 enthalten Modulo-2-Addierer und der Parallelwortgenerator 26 liefert Pseudozufailsbits an jeden der Verwürfler. Wie später noch genauer erläutert wird, kann der erfindungsgemäß aufgebaute Parallelwortgenerator die gleiche Pseuuozufalls-Ausgangsfolge wie der Serienwortgenerator 16 in Fig. 1 erzeugen. Das heißt, der Parallelwortgenerator ist kompatibel mit dem Serienwortgenerator. Dies ist wichtig, weil möglicherweise beide Generatortypen in einem T-4-Nachrichlenübertragungssystem verwendet werden.

Der Parallelwortgenerator nach der Erfindung gibt die Möglichkeit, die Verwürfelung vor dem Multiplex-

punkt durchzuführen. Mit Ausnahme dieser Änderung stellt jedoch das Digitaldaten-Übertragi-ngssystem selbst nicht Teil der Erfindung dar.

Für den Fachmann dürfte klar sein, daß die Empfangseinrichtung am anderen Ende der Übertragungsstrecke im wesentlichen komplementär zur Sendeeinrichtung gemäß Fig. 1 oder 2 aufgebaut ist, so daß ein Blockschaltbild für die Empfangseinrichtung nicht erforderlich sein dürfte. Für das Übertragungssystem nach Fig. 2 werden die Datenverwürfler auf der Empfangsseite zwischen dem Demultiplexer und die Datenempfänger eingefügt.

Der Serienwortgenerator 16 in F i g. 1 kann entsprechend der Darstellung in F i g. 4 aufgebaut sein. Er weist

■ 'in Schieberegister mit einer Rückkopplung über die maximale Länge auf. wobei ein Modul(>-2-Addierer in dem Riickkoppplungsweg gf-duiltet ist. Das nickgekoppelte Schieberegister mit sieben Zellen erzeugt eine Pseudozufalls-Binärsignalfolge mit einer Periode von > 2' - I = 127 Bits. Die Zellen 41 bis 47 des Schieberegi sters werden mit einer F requenz von 1J7 MH/. getaktet und die sich ergebende Pseudozufalls-Ausgangsfolge mit 137 MHz wird an der sechsten Zelle in der f'olge abgenommen. Diese Folge und ihr Komplement werden den Verwürflern 12 und 14 in F i g. 1 zugeführt. Nach F\rzeugung einer Folge mit 127 Bits kehrt der Generator zyklisch sofort zur Erzeugung der nächsten Pscudozufallsfolge mit 127 Bits zurück und so weiter. Der Vorgang läuft zyklisch weiter, bis ein neuer Liberrahmen ii beginnt. Dieser wird durch die Markier-(oder Rahmenbildungs-)-Bits M signalisiert. Am Beginn jedes llberrahmens des T-4-Bitstroms werden die Zellen des Serienwortgenerators in ihren I-Zustand eingestellt (S) mit Ausnahme der /eile Ci. die in den 0-/.tistand einge- >o stellt wird. Fine F'olge mit 127 Bits beginnt dann mit dem F intreffen des nächstfolgenden Taktinipulses. Alle Bits jeder Pscudozufallsfolg ■ mit 127 Bits und deren Komplemente werden den V erwürflern 12 bzw. 14 zugeführt, wobei aber diejenigen Bits, die während der Steuerbit- >ί Intervalle auftreten, entsprechend der obigen Erläuterung gesperrt werden.

Die sieben Zellen des rückgekoppelten Schieberegisters können unter Verwendung von handelsüblichen D-Flipflops aufgebaut sein. Beim Anlegen eines Taktimpulses an ein D-Flipflop werden die Daten am Eingangsanschluß D zum Ausgangsanschluß Q übertragen. Ein an den Einsteüanschluß 5 des Fiipflops angelegtes Einstellsignal geht jedoch einem Taktimpuls vor. Der Serienwortgenerator nach Fig. 4 sowie der Parallelwortgenerator nach Fi g. 5 sind jedoch i:i keiner Weise auf die Verwendung von D-Flipflops eingeschränkt. Es können auch andere bekannte Flipflops in beiden Wortgeneratoren benutzt werden.

Die sieben Zellen des Pseudozufalls-Parallelwortge- -to neracors nach F i g. 5 sind so zusammengeschaltet, daß sie eine dreigleisige Abwandlung eines über die maximaie Länge rückgekoppelten Schieberegisters mit einer Pseudozufalls-Binärfolge einer Länge von 2⁷-1 = 127 Bits bilden. Anders gesagt, der Parallelwortgenerator nach F i g. 5 wird durch eine Neuzusammenschaltung der sieben Zellen des Serienwortgenerators nach F i g. 5 gebildet, derart, daß eine bezüglich des Ausgangs dreigleisige Abw andlung des Seriengenerators entsteht. Jedes Ausgangswort (mit drei Bits) der Pseudozufallsfolge ν. iid zusammen mit seinem Komplement zur Verwürfelung von sechs Τ-4-Informationsbits verwendet. Der Parallelwortgenerator arbeitet demgemäß mit einem Sechstel der Τ-4-Signalfrequenz, d. h., mit etwa 45 Mb/s. Das Ausgangssignal wird von drei Zellen (D. E F) gleichzeitig abgenommen. Die Ausgangssignale dieser drei Zellen werden mit denjenigen T-4-Bits modulo- 2-addiert, die den geraden Kanälen (2,4,6) entsprechen, und die Komplemente werden zu denjenigen T-4-Bits modulo-2-addiert. welche den geraden Kanälen (1, 3, 5) entsprechen, und zwar auf die folgende Weise:

Tabelle 1

(I oriselzung)

Zelle

Kanäle

i: η η

K.It I₁)ic

3 4

65

F F

Die parallele V ei bindung oder Neu/usammenschal-UJNi! der Zellen des S'.-ricnecncrators führ' /svar /u einer komplizierte, η Scnaluing. gibt aber üic Möglichkeit, daß der Parallelgenerator mit einem Drittel der Geschwindigkeit des .icneiivvort^uiiCiaOi-> Ix-1 l.i/eiigung der gleichen AuigangsiolgL .uixnet. Uioi in. zwei Hauptvorteile. Zum einen werden die kritiscncii KonstruktionsprobVme vermieden. ii,c mu hoherirequenten Schaltungen verbunden sind, und zum anderen wird du. Verwendung von integrieren Schaltungen μιμμιμιί Leistung und daher niedrigerer Kosten möglich.

Die sieben Registerzellen des Kiralieiwoi igenei ators mn ii F ι g. 5 tragen die gleiche Hudistabenbczeichnuiig (A -Cj)und die gleichen liezugszeichen (41 —47) wie die entsprechenden Zellen ir¹ F ι g. 4. Die Pseudozulalls-Ausgangsfolge wird am Ausgang der Zellen D. £und / entnommen. Deren Komplemente stehen am Ausgang der Inverter 51, 52 und 53 zur Verfügung. Die Zellen 41 -4ί in Fig. 5 werden normalerweise mit einer Frequenz getaktet, die gleich einem Drittel der Taktfrequenz für die Serienschaltung gemäß F i g. 4 ist. Am Beginn jedes Überrühmens wird jede Zelle des Parallelwortgenerators in den I-Zustand mit Ausnahme der G-ZeIIe 47 eingestellt, die auf 0 zurückgestellt wird. Die Schaltung gemäß F i g. 5 weist kein exaktes Äquivalent für den Modulo-2-Addierer 48 in F i g. 4 auf. Statt dessen sind vier Modulo-2-Addierer auf die dargestellte Weise vorgesehen. Der Grund für die Einschaltung dieser Modulo-2-Addierer und deren Zusammenschaltung mit den Zellen 41 —47 sollen im folgenden erläutert werden.

Der Wortgenerator gemäß F i g. 5 muß in zwei unterschiedlichen Betriebsweisen arbeiten können, nämlich einer normalen Betriebsweise und einer »Auslaß«- (skip)-Betriebsweise. Aus diesem Grund sind die logischen UND/ODER-Schaltungen vorgesehen, die vor den Eingang jeder der Zellen -.'1-47 geschaltet sind. Während der normalen Betriebsweise sind die mit N bezeichneten UND-Gatter betätigt, und die Schaltung arbeitet auf die übliche Weise. Während der Auslaß-Betriebsweise sind die mit S bezeichneten UND-Gatter betätigt und die normale Taktgabe wird so geändert, daß die Ausgangsbinärfoige um einen festen Betrag vorgeschoben wird. Diese beiden alternativen Betriebsweisen der Schaltung sollen weiter unten genauer erläutert werden.

Der Parallelwortgenerator läßt sich ais volles funktionelles Äquivalent des Serienwortgenerators ansehen, wenn er so ausgebildet werden kann, daß er die gleiche Pseudozufallsfolge erzeugt, die der Serienwortgenerator liefert. Unter Beachtung dieses Ziels kann eine geeignete Auslegung auf die folgende Weise erreicht werden.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt f sei der Inhalt der Registerzelisn A, B, C... in F i g. 4 gleich a,b,c... Wenn t+ τ Taktimpulse nach dem Zeitpunkt t darstellt, erkennt man, daß der Inhalt der Registerzeüen als Funktion der Zeit der Darstellung in der folgenden Tabelle 2 entspricht

Fabel Ic 2	Λ iisg	■ing jeder Kent-
Kegisiei
/ι.'.Ie¹I	ί	al

Λ	h	;ί
η	C	h
C	J	C
	C	d
F.	r	C
/-		f
r;

. /L¹IIC IM Γ Γ] IL¹UCiIl I .1K (IiIl[UiK

c - t

*I T*	d	f j- -3	/ 4- ,j
	oe	b.t)c
	./"	cff)d	thf'i
C Λ		r/ee	c *-'\·
		eg/"	./ >Γ.
;ί		f®g	ei/
		,j	/.^
	ft	.,

t^ ld r.) ι Mt π mil einet μ cttt/.i- .?<> iiiifJiiiSC it

Das Symbole gibt eine Modulo-2-Addition an. Im ein/einen wird nach drei Taktimpulsperioden der Inhalt der !-.'.-BisterZcllen der Angabc in der Spalte t ± i entsprechen. Diis ylciciie r.i ili l
gen Taktimpulssignal (verringerter Impulsfrequen/.) erreichen, wenn die Verbindungen /wischen den Reeistcrzellen so abgeändert werden, daß sie unmittelbar die in der Spalte ι+ J gezeigten logischen Werte erzeugen. F.ine geeignete Schaltung ist in F i g. 5 dargestellt. Dort sind die Ausgangszustände der Registerzellen F. fund Dzu den Zeitpunkten r, i + 3... .gleich f. eund d:c, bund a:... Die Schaltung nach F i g. 5 arbeitet während dieser Zeiten in ihrer normalen Betriebsweise, d. h., die UND-Gatter /Vsind betätigt. Man erkennt, daß die Ausgangszustände der Registerzellen F, E und D in F i g. 5

zii den Zeitpunkten /. f + J die gleichen sind wie die

Ausgangszustände der Registerzelle Fin Fig.4 für die Zeitpunkte i.t+\.l + 2 ...

Die Spalte / + 3 der Tabelle 2 definiert die Verbindungen zwischen den Registerzellen gemäß Fig. 5 für die normale Betriebsweise. Es sei beispielsweise angenommen, daß der Inhalt der Zellen A. B. C... in F i g. 5 gleich a. b. c... zum Zeitpunkt t ist. Dann muß mit dem Auftreten des nächsten Eingangstaktimpulses für die Schaltung in Fig. 5 zum Zeitpunkt f + 3 der Ausgangszustand jeder Zelle der Angabe in Spalte i + 3 der Tabelle 2 entsprechen. Zu diesem Zweck ist die Zelle Dnormalerweise so geschaltet, daß sie den Inhalt (a) der Zelle A aufnimmt. Die Zelle £ erhält normalerweise den Inhalt (b) der Zelle B. Die Zelle F erhält den Inhalt (c) der Zelle C. Die Zelle G erhält den Inhalt (d) der Zelle D. Die Zelle A wird entsprechend der Modulo-2-Addition des Inhaltes der Zellen D und E (d®e) eingestellt. Die Zelle B wird entsprechend der Modulo-2-Addition des Inhaltes der Zellen Eund F(e®f) eingestellt. Die Zelle C wird entsprechend der Modulo-2-Addition des Inhaltes der Zellen Fund C ('/'©^eingestellt Diese Modulo-2-Additionen werden durch die Modulo-2-Addierer 56,55 bzw. 54 durchgeführt

Wie oben angegeben, werden diejenigen Pseudozufallsbits des Serienwortgenerators 16, die während der Steuerbit-Intervalle auftreten, nicht beachtet (d. h. gesperrt), um zu verhindern, daß sie die Steuerbits verändern. Der dazu erforderliche Sperrvorgang ist periodisch und tritt während der Bits 49, 98, 147... des Pseudozufalls-Serienwortes auf. Um das gleiche Ergebnis für den Parallelwortgenerator zu erreichen, muß die Verbindung zwischen den Registerzellen periodisch so abgeändert werden, daß unmittelbar die in Spalte t + 4 der Tabelle 2 dargestellten logischen Werte erzeugt werden. Diese abgeänderten Verbindungen der Registerzellen sind jedoch nur für ein Eingangstaktimpuls- Intervall alle sechzehn Taktimpulsc des l'seiidozu fülls-Parailelwortgeneraiors erforderlicn. lür tile ersü-n fünfzehn Taktimpulse jeder Gruppe von sechzehn ί akt-

IMILMIl I

30 der Parallelwortgenerator in der normalen Betriebsweise. Die UND-Gatter N sind betätigt, (ur den letzten Taktimpuls jeder Gruppe von 16 Taktimpulsen wird eine logische Umschaltung vorgenommen, damit die Schaltung gemäß F i g. 5 in der Auslaß-Betnebsweist arbeitet. Zu diesem Zweck werden die UND-Gatter N abgeschaltet und dafür die UND-Gatter Fbetätigt. Tabelle 3 zeigt die Verbindungen des Generators während der zwei Betriebsweisen.

Tabelle 3

Parallel wortgenerator-Verbindungen
Während der normalen Betriebsweise

35

40

45

50

55

60

65 Zelle

Zelle

1©7

1®2

2®3

steuerten
steuert an
steuerten
steuert an
steuert an
steuert an 6
steuert an 7

während der Auslaßbetriebsweise

5
6

steuert an 1

steuert an 2

steuert an 3

steuerten 4

steuert an 5

steuert an 6

steuert an 7

Hinweis: In F i g. 5 sowie auch in F i g. 4 haben die Registerzelle sowohl eine in Klammern gesetzte Ziffernbezeichnung (1 bis 7) sowie auch eine Buchstabenbezeichnung.

Im folgenden werden die unterschiedlichen Betriebsweisen genauer betrachtet Zunächst sei die normale Betriebsweise eriäutert Die Tabelle in F i g. 6 zeigt die Ausgangsfolge für einen Zyklus oder eine Periode (127 Bits) des Serienwortgenerators. Dessen Ausgangsimpulse treten seriell mit etwa 137 MHz auf, in der Tabelle sind sie aber in Dreiergruppen je Zeile geordnet um den Vergleich mit dem Ausgangssignal des Parallelwortgenerators zu erleichtern. Die Ausgangsimpulse lauten al-

so 1.1.1.1.1,1.1.0.0,0...

Beim Parallelwortgenerator sind die Zellen 1, 2 und 3 in Fig. 7 als Ausgangszellen bezeichnet. Jede der aufeinanderfolgenden Zeilen in der Tabelle 6 gibt die richtigen dreigleisigen Ausgangszustände für jeden der an den Parallelwort£eT^rator mrh Fig. 5 angelegten Taktimpulssignale an. Dies zeigt sich anhand eines zeilenweisen Vergleichs der F i g. 6 mil den Spalten 1 bis 3 der Fi g. 7.

Man beachte, daß wenn man die Zellen 1, 2 und 3 als die Schieberegisterzellen F, ΕχΜιό Dgemäß F i g. 5 und 7 wählt, und die Zellen 4, 5 und 6 als Zellen C. B und A, dann, da diese letztgenannten Zellen die Zellen 1, 2 und 3 ansteuern, sie immer die Bits in den Spalten 1, 2 und 3 der nächsten Zeile enthalten müssen. Auf entsprechende Weise muß der Inhalt der Zelle 7 (G) immer dem in Spalte 3 der vorhergehenden Zeile dargestellten Wert entsprechen.

Die Tabelle in F i g. 7 gibt an. wie der Pseudozufalls-Parallelwortgenerator arbeiten wurde, wenn er immer im normalen Betriebszusland wäre. Die Spalten 1, 2 und 3 in Fig. 7 sind die gleichen wie die entsprechenden Spalten der Tabelle in Fig. 6. Die Spalten 4. 5 und 6 in F i g. 7 enthalten immer die gleichen Werte wie die Spalten I. 2 und 3 in der nächsten Zeile. Die Spalte 7 enthält den gleichen Wert wie die Spalte 3 in der vorhergehenden Zeile. Wenn man für den Augenblick die Auslaß-Betriebsweise außer acht läßt, so würde der Parallelwortgenerator weiter auf die beschriebene Weise arbeiten und am F.nde einer Periode von 127 Taktimpulsen waren die Zellen in ihren Rückstellzustand zurückgekehrt. Der Zyklus würde sich dauernd auf diese Weise wiederholen, bis er durch das Rückstellen beim nächsten Überrahmen unterbrochen wird. Man beachte, daß c^ei Taktimpulse zur Erzeugung jeder Zeile in F i g. 6 erforuerlich sind, während nur ein einziger Taktimpuls zur Erzeugung jeder Zeile in F i g. 7 benötigt wird. Die Arbeitsgeschwindigkeit der Schaltung nach F i g. 7 ist daher nur ein Bruchteil ('/3) der Arbeitsgeschwindigkeit für die Schaltung in Fi g. 4.

Es sei jetzt zur Auslaß-Betriebsweise übergegangen. Der Zweck dieser Betriebsweise besteht darin, den Parallelwortgenerator funktionell mit seinem Serien-Gegenstück gemäß F i g. 1 und 4 kompatibel zu machen, bei dem nur die Informationsbits verwürfelt werden und das Ausgangssignal des Serienwortgenerators beim Aussenden der Steuerbits nicht beachtet wird. Der Serienwortgenerator läuft durch seinen Zyklus ohne irgendeine Unterbrechung an den Steuerbitstellen. Daher ist ein Bit-intervall alle 48 Bits vorhanden, in welchem Bits aus dem Serienwortgenerator nicht modulo-2 zum Bitstrom addiert v/erden. Zur Erzielung der gleichen Wirkung wird die Betriebsweise des Parallelwortgenerators für ein bestimmtes Bit-Intervall geändert, das alle sechzehn Taktimpulse oder alle sechzehn Gruppen von drei Bits aus dem Wortgenerator auftritt. Das Auslassen wird durch Verwendung der UND/ODER-Gatter am Eingang jeder Zelle in Fig.4 als Umschaltelemente erreicht Die oberen Gatter N sind normalerweise zur Erzielung der normalen Betriebsweise betätigt Periodisch (alle sechzehn Eingangstaktimpulse) werden aber die unteren Gatter S zur Erzielung der Auslaß-Betriebsweise betätigt.

Während der Auslaß-Betriebsweise laufen folgende Vorgänge ab. Das Signal, das normalerweise zur Zelle 2 laufen würde, wird zur Zelle I umgeleitet, wo es zur Verwürfelung des Kanals 2 anstelle des Kanals 4 benutzt wird. Das Eingangssignal der Zelle 3 wird zur Zelle 2 umgeleitet, so daß es zur Verwürfelung des Kanals 4 anstelle des Kanals 6 benutzt wird. Das Eingangssignal der Zelle 3 ergibt sich jetzt aus der Modulo-2-Addition der Zellen 1 und 7 und dient zur Verwürfelung des Kanals 6. Damit der Wortgenerator die richtige Signalfolge erzeugt, müssen die Eingangssignal der Zellen 4, 5 und 6, die die Ausgangszellen ansteuern, ebenfalls geändert werden. Das normale Eingangssignal der Zelle 5 (vom Addierer 55) beaufschlagt jetzt die Zelle 4 und das normale Eingangssignal für die Zelle 6 (vom Addierer 56) treibt jetzt die Zelle 5. Das Eingangssignal für die Zelle C wird aus der Modulo-2-Addition (Addierer 57) des Atisgangssignals der Zellen 3 und 4 gewonnen.

Auf die vorstehend beschrieben«; Weise wiiu iiii jeden sechzehnten Taktimpuls der normale AbUiUf gemäß der Tabelle in F i g. 7 durch die Auslaß-Betriebsweise geändert. Dies ist in Fig. 8 dargesellt, in welcher die ersten sechzehn Zeilen die gleich sind wie diejenigen in Fig. 7. Die Spalten 1, 2 und 3 der siebzehnten Zeile in F i g. 8 müssen jetzt beispielsweise den Inhalt der Spalten 5. 6 und l©7 der vorhergehenden Zeile enthalten. Die Spalte 7 dieser Zeile muß jetzt dasjenige Bit enthalten, was in Spalte 4 der vorhergehenden Zeile gewesen ist. Die normale Betriebsweise der Schaltung nach F i g. 5 wird demgemäß zeitweilig unterbrochen, damit der Harallelwortgenerator einen Betrag ausläßt, der einer Bitposition der Tabelle in F i g. 6 entspricht. Danach wird die Schaltung gemäß Fig. 5 in ihre normale Betriebsweise für weitere fünfzehn normale Taktimpulsperioden zurückgebracht.

Zur Erzielung der Auslaß-Betriebsweise, die jede sechzehnte Taktimpulsperiode auftritt, sind die an die Schaltung nach Fig. 5 gelieferten Taktimpulse aperiodisch. Diese aperiodischen Taktimpulssignale lassen sich leicht aus dem Synthetisierer oder der Zählkette ableiten, die vom Hauptoszillator des T-4-Antes angesteuert wird. Die Gewinnung der Taktimpulse ist nicht dargestellt, da sie nicht Teil der Erfindung bildet und in bekannter Weise leicht erzielt werden kann. Dazu wird auf die US-Patentschrift 34 01 235 hingewiesen.

Die Grundgedanken der Erfindung sind in keiner Weise durch die spezielle Verwirklichung gemäß F i g. 5 eingeschränkt. Beispielsweise kann ein Parallelwortgenerator nach der Erfindung aufgebaut werden, der die Funktion irgendeines Wortgenerators mit einem über die maximale Länge rückgekoppelten Register mit n-Zellen erfüllt. Es kann also entsprechend der Erfindung ein Parallelwortgenerator geschaffen werden, der mit verringerter Betriebsfrequenz eine Pseudozufalls-Ausgangsfolge erzeugt die derjenigen Folge entspricht, die von irgendeinem Serienwortgenerator geliefert wird, sei es nun ein Generator mit einem Register maximaler Länge oder mit mehreren Modulo-2-Addierern im Rückkopplungsweg. Außerdem kann der Parallelwortgenerator so ausgelegt werden, daß er eine Auslaß-Betriebsweise ermöglicht oder nicht

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Pseudozufalls-Wortgenerator zur Verwürfeliing binärer Datensignale aus einer Vielzahl von Datenquellen auf pseudo-zufällige Weise mit einem rückgekoppelten Netzwerk aus η-Zellen und wenigstens einem Modulo-2-Addierer im Rückkopplungsweg, dadurch gekennzeichnet, daß die n-Zellen (F i g. 5; 41 —47) des Netzwerkes so geschaltet sind, daß sie einen Pseudozufalls-Parallelwortgenerator mit m-gleisigem Ausgang bilden,
daß eine Vielzahl von Modulo-2-Addierern (54 bis 57) zwischen gewählte Zellen des Parallelwortgenerators geschaltet ist, daß die /i-Zellen an eine Quelle < für Taktimpulse angekoppelt sind, die mit einer Frequenz auftreten, welche im Normalfall gleich l/m mal der Frequenz ist, mit der einem Serienwortgenerator Taktimpulse zugeführt werden,
und daß Einrichtungen (UND/ODER-Gatter) vorgesehen %iad, die den Parallelwortgenerator veranlassen, nach Zuführung einer vorgewählten Anzahl von Taktimpulsen eine normale Taktimpulsperiode auszulassen und alternativ das periodische Pseudozufalls-Ausgangssignal des Parallelwortgenerators um einen gegebenen zusätzlichen Betrag vorzuschieben.

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (22-1 bis 22-6, F i g. 2) vorgesehen ist, um jedes der m-Ausgangssignale des Parallelwortgenerators und deren Komplemente modulo-2 ί - die Datenquellen anzukoppeln, um diese auf pseudo-zufällige Weis^.zu verwürfein.

3. Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das periodische Pseudozufalls-Ausgangssignal des Parallelwortgenerators durch ein einziges Eingangstaktsignal um einen bestimmten Betrag vorgeschoben wird.

4. Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß η und m ganze Zahlen größer als eins sind und daß η größer als mist.

5. Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallelwortgenerator einen dr<?igleisigen Ausgang besitzt, dessen Zellen so geschaltet sind, daß sie normalerweise drei parallele Schaltungen von in Reihe geschalteten Zellen bilden.