DE2629799A1 - Anordnung zum uebertragen digitaler informationen - Google Patents

Description

N.V. Philips'Gloeilampenfabrieken, Eindhoven/Niederlande

"Anordnung zum Übertragen digitaler Informationen"

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Übertragen binärer Datenelemente über ein Medium bzw. zum Speichern binärer Datenelemente in einem Medium mittels einer zweiwertigen Zustandsgröße dieses Mediums, welche Datenelemente in einer Bitzellenfolge an einem Eingang eines vorhandenen Coders frei empfangbar sind, aus welchen empfangenen Datenelementen sich jeweils Gruppen alternativ mindestens zwei verschiedener Anzahlen von Datenelementen (Datenwörter) und daraus vom Coder Gruppen jeweils einem Datenwort entsprechender, jedoch größerer Anzahlen von Codeelementen (Codewörter) in einer Folge von Kanalsymbolen bilden lassen, und wobei ein Codeelement einem möglicherweise auftretenden Übergang zwischen den beiden Werten der Zustandsgröße entspricht. Das Medium kann ein magnet!sierbares Band sein, das längs einem Lese- und/oder Schreibkopf antreibbar ist. Es kann sich auch um einen Kanal für Datenübertragung handeln. Die Datenelemente können uneingeschränkt den Wert "0" oder "1" haben, so daß die Datenquelle der Codierung keine weiteren Beschränkungen auferlegt. Die Datenelemente müssen nur die geeigneten Längen haben und synchron auftreten. Die Datenelemente treten jeweils in Bitzellen auf, die Zeitintervalle fester Länge sind, in denen ein Datenelement (Datenbit) möglicherweise auftritt. Bei Nichtauftreten ist die Bitzelle leer. Weiter gibt es keine Beschränkungen in der Erscheinungsform der Datenelementes so daß sie ein Signal-

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pegel, ein mögliches Auftreten eines Überganges, eine Impulsform bestimmter Richtung, und dies gemäß bekannten Techniken sein kann.

Die Codeelemente treten in einer Kanalsymbolfolge auf, wobei ein Kanalsymbol ein Zeitintervall fester Länge ist, in dem ein Zustandsübergang möglicherweise auftreten kann. In bezug auf das Medium ist es erwünscht, Taktimpulsinformationen einzubauen: in solchem Fall ist dafür keine gesonderte Spur oder kein gesonderter Kanal erforderlich. Vorzugsweise ist die benötigte Bandbreite klein. Die bekannten Zweiphasen- und Doppelfrequenzcodes enthalten höchsten zwei und mindestens einen Übergang zwischen den beiden Werten der Zustandsgröße je Bitzelle. Derartige Codes erfordern verhältnismäßig viele Taktimpulsinformationen, wodurch die Kapazität des Mediums beschränkt wird. Es sind Codes mit weniger Übergängen, beispielsweise mit höchstens einem Übergang je Bitzelle, bekannt. So gibt die US-PS 3 108 261 den sogenannten "delay"-Code an. In diesem Code enthalten zwei aufeinanderfolgende Bitzellen höchstens zwei und mindestens einen Übergang der erwähnten ZustandsgröiBe. Diesem Code gemäß ergibt eine Bitzelle mit der Information "0", gefolgt von einer Bitzelle mit der Information "1", keinen Übergang. Zwei aufeinanderfolgende Informationen "0" werden durch einen Übergang getrennt. Die Information "1" erzeugt einen Übergang in der Mitte der betreffenden Bitzelle. Also liegen aufeinanderfolgende Übergänge um mindestens eine Bitzelle und um höchstens zwei Bitzellen auseinander.

Obige Codierung kann als die Bildung von Gruppen von Codeelementen (Codewörter) aus ihnen entsprechenden Gruppen von Datenelementen (Datenwörter) betrachtet werden. Die Datenelemente können beliebige physikalische Erscheinungsformen besitzen. Nachstehend wird hinsichtlich des Zustandes des

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Mediums angenommen, daß ein Codeelement "1" eine Signaländerung oder einen Übergang enthält (beispielsweise am Anfang dieses Codeelements); ein Codeelement "0" enthält dabei keinen Übergang. Die umgekehrte Konvention liefert entsprechende Ergebnisse. Solange die Codeelemente noch nicht im Medium angebracht sind, und auch nach dem Lesen der Codeelemente aus dem Medium, können sie wiederum unterschiedliche physikalische Erscheinungsform haben. Nach der bekannten Technik kann die Codierung durch folgendes, aus Codewörtern bestehendes "Code-Alphabet" verwirklicht werden, in das die Gruppen von Datenelementen oder Datenwörtern umgesetzt werden:

Datenwörter Codewörter 1 01

01 0001

00 0010

So werden zwischen aufeinanderfolgende Kanalsymbole oder Codeelemente 1 jeweils ein oder mehrere Codeelemente 0 eingefügt. Dies verringert die Symbolinterferenz im Kanal. Es gibt weiter nur drei Codewörter, was die Implementierung stark vereinfacht. Zum anderen ist der Wirkungsgrad beschränkt. Er wird als die mittlere Anzahl von Datenbits pro Kanalsymbol definiert und beträgt also in diesem Fall nur 50?ί. Weiterhin können die Zustandsängerungen verhältnismäßig dicht gedrängt auftreten, nämlich bei einer Eingangsinformation 1111, wobei dann stets ein Übergang Je Datenbit auftritt.

Dagegen strebt die Erfindung ein System mit einem großen Wirkungsgrad zusammen mit einer hohen Übertragungsgeschwindigkeit an, wodurch die Kanalkapazität besser ausgenutzt wird und die Zustandsänderungen ausreichend voneinander getrennt sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache An-

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Ordnung mit einem kurzen Code-Alphabet mit einem festen Längenverhältnis zwischen Datenwörtern und Codewörtern für eine gleichmäßige Datenübertragungsgeschwindigkeit zu schaffen, die die selbstsvnchronisierenden Eigenschaften der über das Medium zu übertragenden bzw. im Medium anzubringenden Codeelemente aufrechterhält und in der bei deia Coder das Intervall keine Obergrenze zwischen zwei aufeinanderfolgenden Codeelementen hat, die ohne weitere Maßnahmen einen Übergang der erwähnten Züstandsgrcße zur Folge haben wurden. Die Erfindung ist für dia Verwirklichung der Aufgaben dadurch gekennzeichnet, daß der Coder aufeinanderfolgende Codeelemente eines ersten ¥sz*teS; die einen 'Übergang in der erwähnten Zustandsgröße "bewirken würden, durch mindestens ein Codeelement vom anderen Wert trennt, ohne dai3 das aufeinanderfolgend geschlossene Auftreten einer Codeelementfolge dieses anderen ¥ertes eine Obergrenze hat₃ daß weiter der Ausgang des Coders mit einem Eingang einer Verschlüsselungseinrichtung verbunden ist, die zur Vermeidung von Folgen aufeinanderfolgender übergangsloser Codeelemente die Anzahl mit einem Übergang versehener C^deelemente dann vergrößert, ohne daß direkt aufeinanderfolgende Codeelemente beide -einen Übergang in der- erii-äl^itsii Zustandsgröße aufweisen^

Die Anordnung enthält also als Grundbausteine einen Coder, der die Codewörter "bildet_s und eine Verschlüsselungseinrichtung, wodurch die Möglichkeit langer übergangsloser Codeelementfolgen im Medium stark herabgesetzt wird. So erfolgt die Datenumsetzung gleichsam in zwei Schritten, wobei die Schritte einander angeglichen werden können, so daß sich eine optimal arbeitende und dennoch unkomplizierte Anordnung ergibt. Im Prinzip wird die Aufgabe der Erfindung also einerseits durch Änderung von Codeelementen und zum anderen durch Hinzufügen von Codeelementen gelöst.

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Vorteilhaft ist dabei, wenn die Verschlüsselungseinrichtung einen Verwürfler enthält, der Codeelemente seriell empfängt und zur Vermeidung von Folgen aufeinanderfolgender übergangsloser Codeelemente den Wert der Codeelemente ändert, ohne daß direkt aufeinanderfolgende Codeelemente beide einen Übergang bedeuten, von welchem Verwürfler ein Eingangsschieberegister von einer Taktimpulsfolge eines Taktgebers gesteuert wird, mit dem darin empfangene Codeelemente isochron sind, wobei ein Ausgang des Schieberegisters mit einem Eingang eines Verwürfelungselements verbunden ist. und wobei die Informationen des Eingangsschieberegisters eine Sperrschaltung aktiviert, um nur einen Teil der erwähnten Taktimpulse zum Verwürfelungselement durchzulassen, wobei ein Ausgang des Verwürfelungselements mit dem Medium verbunden ist. So werden nur Codeelemente geändert, wodurch sich der Wirkungsgrad aufrecht erhält.

Es ist dabei vorteilhaft, daß der Coder impulsförmige Signale liefert und zwischen dem Coder und einem Eingang des Verwürflers ein Zweiteiler geschaltet ist, und daß das Verwürfelungselement statische Signale abgibt und über einen Zustandsänderungsindikator (change-of-state-coder) mit dem Medium verbunden ist. Durch Hinzufügen dieser weiteren Teile und ihre gegenseitige Abstimmung ergibt sich ein sehr vorteilhaftes System, bei dem Codeelemente mit einer Zustandsänderung stets durch ein oder mehrere Codeelemente ohne Zustandsänderung voneinander getrennt werden, wobei die Möglichkeit von übergangslosen Sequenzen vieler Codeelemente sehr gering ist. Die erwähnte Trennung ermöglicht die Vergrößerung der Übermittlungsgeschwindigkeit im Kanal bei unverändertem Frequenzgang (oder der Schreibdichte in einem " magnetisierbaren Medium). Dies bietet im Bereich der physikalischen Eigenschaften des Mediums eine Möglichkeit zur besseren Ausnutzung der Kapazität.

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Hinsichtlich des Standes der Technik beschreibt die USA-Patentschrift 3 647 964 einen Coder, in dessen Code-Alphabet eine unbeschränkte Folge von Codeelementen "Ο" zulässig ist und bei dem aufeinanderfolgende Elemente ^B1ⁿ stets durch mindestens ein Codeelement "0™ voneinander getrennt sind. Letzteres gilt jedoch nicht zwischen aufeinanderfolgenden Codewörtern, so daß hier Kombination eines einfachen, kurzen Alphabets, eines hohen Wirkungsgrades und des Vermeidens direkt aufeinanderfolgender Codeelemente mit Übergang, wobei die Möglichkeit langer Sequenzen übergangsloser Codeelemente gering ist, nicht erreicht wird. Gemäß vorgenannter USA-Patentschrift haben außerdem alle Codewörter gleiche Länge, so daß ein großes Code-Alphabet (viele Wörter) erforderlich ist. Dies führt selbstverständlich zu einem komplizierten Coder.

Weiter gibt die USA-Patentschrift 3 685 033 eine Codeumsetzung an, die kürzere Code-Alphabete ermöglicht; jedoch können auch wieder zwei Codeelemente "1; direkt aufeinander folgen, so daß die Informationsdichte nicht vergrößert werden kann. Außerdem ist der Anzahl aufeinanderfolgender Codeelemente "0™ eine Obergrenze gesetzt; dadurch werden die Codewörter verhältnismäßig lang.

An sich sind Verwürfler aus der sich auf ein Prioritätsdatum vom 8. Februar 1964 beziehenden USA-Patentschrift 3 421 146 und aus einem vor kurzem veröffentlichten Artikel von D.J. Leeper, ¹¹A universal digital data scrambler", Bell System Technical Journal, Band 52, Nr. 10, Dezember 1973, Seiten 1851 ..... 1865, bekannt. Aber die Maßnahmen nach der Erfindung liefern die vorteilhafte Kombination folgender zweckmäßiger E igenschaften:

a. Es gibt mindestens zwei verschiedene Codewortlängen;

b. Am Ausgang des Coders ist eine unbeschränkte Anzahl auf-

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einanderfolgender Codeeiemente ⁶¹O" zugelassen?

c. Nach einem ersten Ausführungsbeispiel sind zwei aufeinanderfolgende Codeelemente ⁵¹I" dabei durch mindestens ein Oodeelement "0" und nach einem zweiten Ausfiihrungsbeispiel durch mindestens zwei Codeelemente ⁸¹O" voneinander getrennt?

d. Zum Neusynchronisieren wird eine ¥erwürfelungseinrichtung angewandt.

Unter ^isochron" sei jene Eigenschaft einer sich wiederholenden Erscheinung verstanden, bei der das Zeitintervall zwischen zwei bedeutsamen Augenblicken theoretisch gleich einem als solches definierten Einheitsintervall oder einem ganzzahligen Vielfachen dieses Einheitsintervalls ist.

Es ist vorteilhaft, daß ein Ausgangselement des Mediums über einen Zweiteiler mit einem Eingang eines dem erwähnten Verwürfler zugehörigen Entwurflers verbunden ist, von dem ein Ausgang mit einem Eingang eines dem erwähnten Coder zugehörigen Decoders verbunden ist, am Ausgang die am Eingang des Coders empfangenen Datenelemente wiederherstellt und der Entwürfler statische Signale abgibt und über einen Zustands-änderungsindikator mit einem Eingang des Decoders verbunden ist. Auf diese Weise läßt sich die ursprüngliche Information mit Hilfe einer mit der Eingangsanordnung weitgehend symmetrischen Einrichtung zurückgewinnen.

Es ist vorteilhaft, daß sich die in Elementanzahlen ausgedrückten Längen der Gruppen von Datenelementen und der ihnen jeweils entsprechenden Gruppen von Codeelementen nur wie 2 : verhalten, daß die erwähnte Taktfrequenz der Wiederholungsfrequenz im erwähnten Eingangsschieberegister empfangener Codeelemente entspricht und daß unter der Steuerung des Dateninhalts zweier aufeinanderfolgender Stufen des Eingangsschiebe-

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registers eine Sperreinheit jeweils mindestens einen Taktimpuls sua erwähnten "/erwürfelungselement sperrt. So kann ein einfaches Code-Alphabet verwirklicht werden, wobei auch der Verwürfler einfach 'jnd der Wirkungsgrad größer ist als gemäß dem Gekannten Stand der Technik.

2s ist vorteilhaft, daß unter der Steuerung des Dateninhalts Ier erwähnten zwei aufeinanderfolgenden Schieberegisterstufen die Sperreinheit bei einem Zustandsunterschied jeweils zwei Taktimpulse blockiert und andernfalls jeweils einen Taktimpuls blockiert. Auf diese Weise ist das Verwürfelungselement auf einfache Weise steuerbar.

Ss ist vorteilhaft, daß der Coder aufeinanderfolgende Codeelemente eines ersten Wertes, die einen Übergang bewirken würden, durch mindestens zwei Codeelemente des anderen Wertes voneinander zu trennen, ohne daß dem hintereinander geschlossenen Auftreten einer Folge von Codeelementen dieses anderen Wertes eine Obergrenze gesetzt ist, daß sich die in Elementan-2shlen ausgedrückten längen der Gruppen von Datenelementen und ier ihnen .jeweils entsprechenden Gruppen von Codeelementen nur ■;fi® "i ι 2 verhalten ₉ daß die erwähnte Taktfrequenz der Wieder-Iiolungsfrequenz im erwähnten Eingangsschieberegister empfangener Codeelemente entspricht und daß unter der Steuerung des Dateninhalts dreier aufeinanderfolgender Stufen des Eingangsschieberegisters eine Sperreinheit jeweils mindestens zwei aufeinanderfolgende Taktimpulse zum erwähnten Verwürfelungselement sperrt. So läßt sich das Code-Alphabet weiter vereinfachen, während der Wirkungsgrad des Mediums weiter gesteigert wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn unter der Steuerung des Dateninhalts der erwähnten drei aufeinanderfolgenden Schieberegisterstufen die Sperreinheit bei einem abweichenden Zustand der ersten Schieberegisterstufe in bezug auf die zwei anderen der erwähnten drei aufeinanderfolgenden Schieberegisterstufen vier, bei einem abweichenden Zustand der dritten Schieberegi-

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sterstufe drei, und andernfalls jeweils zwei Taktimpulse blockiert. Die Steuerung des Verwürfelungselements erfolgt so nur wenig komplizierter als zuvor beschrieben.

Es ist weiter vorteilhaft, wenn die Verschlüsselungseinrichtung eine Ausgabeeinrichtung enthält, die Codeelemente empfängt und zur Vermeidung von Folgen aufeinanderfolgender übergangsloser Codeelemente einer vorbestimmten Anzahl von Codeelementen seriell jeweils direkt aufeinanderfolgend ein Codeelement mit einem Übergang und ein Codeelement ohne Übergang hinzufügt, ohne daß dadurch direkt aufeinanderfolgende Codeelemente beide einen Übergang bedeuten würden. Auf diese Weise werden zu lange Folgen übergangsloser Codeelemente durchaus vermieden. Zwar sinkt der Wirkungsgrad etwas, aber es wird sich zeigen, daß er immer noch hoch genug gewählt werden kann«,

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung in Blockschaltung,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel nach der Erfindimg in Blockschaltung,

Fig. 3 ein Schema eines Coders,

Fig. 4 ein Taktimpulsdiagramm zu Figo 5,

Fig. 5 ein Schema eines Verwürflers zu Fig, 3,

Fig. 6 ein Zeitdiagramm zu Fig„ 5»

Fig. 7 einen Decoder zu Fig«, 3$

Fig. 8 einen zweiten Verwürfler-,

Fige, 9 ®i& ZeiMiagE^asiäi zn Figo S_P

WEM SOSI 6 U 8 H >U / 1 0 I D

Fig. 10 eine Ausgabeeinrichtung,

Fig. 11 ein Datenschema zum Vervrtirfelungselement nach der Fig. 5.

Zunächst wird eine Codierung beschrieben, bei der aufeinanderfolgende Übergänge der erwähnten Zustandsgröße des Mediums in Abständen T, 3/2T, 4/2T, 5/2T ... voneinander auftreten können, so daß die Einheit T/2 die Länge eines Codeelements ist. Es läßt sich nachweisen, daß bei einer unendlichen Höchstlänge der Codewörter (und also bei einem entsprechend komplizierten Coder) eine ¥irkungsgradverbesserung von 38 % in bezug auf die übliche NRZ-1-Codierung erreichbar ist. Nachstehend folgt als Ausführungsbeispiel ein sehr kurzes Code-Alphabet mit einem zugehörigen einfachen Coder₉ wodurch sich bereits ein ungefähr 33 % größerer Wirkungsgrad ergibt: der Wirkungsgrad der Abbildung ist 2/3 (zwei Datenelemente werden auf drei Codeelementen abgebildet), aber im günstigsten Fall kann abhängig von den Kanaleigenschaften die Überaiittlungsgeschwindigk3i"ü dadurch verdoppelt werden, daß nie zwei Codeelemente mit einem Übergang direkt aufeinanderfolgend sein können.

Datenwörter Codewörter

11 000

10 010

01 100

0011 001000

0010 001010

QOGI 101000

0000 101010

DCBA PQMMLK

Die Datenelemente werden in diesere Beispiel in einer von links

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nach rechts gehenden Reihenfolge empfangen. Wenn eines der ersten zwei eine logische "1^M ist, sind die ersten drei Zeilen gültig. Wenn keine logische "1" vorhanden ist, müssen weitere zwei Datenelemente empfangen werden, bevor ein vollständiges Oodewort zusammengesetzt werden kann. Jedes Codewort mit drei oder sechs Codeelementen endet mit einem Codeelement ⁸¹O" (kein übergang), so daß zwischen aufeinanderfolgenden Codeelementen ⁶¹I" stets eines oder mehrere Codeelemente ⁸¹O" auftreten. Da auch das Codewort 000 auftritt, iiat die Anzahl hintereinander geschlossen auftretender Codeelemente "0" keine Obergrenze. Selbstverständlich ist dies nur eines der möglichen Code-Alphabete im Rahmen der Erfindung. So können Codewörter mit gleichen Länge vertauscht sein und sie können auch alle mit einem Codeelement "0" anfangen, statt damit zu enden. Auch kann eine der zwei Spalten von rechts nach links gelesen werden. Die Gruppe von sieben Datenwörtern schließt jedoch alle Möglichkeiten ein.

Nachstehend werden zwei Ausführungen der Erfindung beschrieben, und zwar eine mit einem Verwürfler, bei dem die Informationen von Codeelementen geändert werden, und eine mit einer Einrichtung, bei der zusätzliche Codeelemente mit einem Übergang zugeordnet werden.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Blockschaltung zur Verwendung bei einem Datenspeichersystem mit einem Magnetband. Die Datenelemente gelangen über die Eingangsklemme 70, beispielsweise von einer zentralen Verarbeitungsanordnung für Daten aus, an den Coder 71, der daraus Datenwörter bildet und sie nach dem oben angegebenen Codierungsschema in Codewörter umsetzt. Fürs erste kann dann ein Codeelement "1" durch einen Impuls und ein Codeelement "0" durch das Fehlen des Impulses dargestellt werden. Hierdurch wird die spätere Übertragung durch den Kanal noch nicht beeinflußt. Diese Codeelemente erreichen seriell den Zweiteiler 72. Die

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Ausgangssignale dieses Zweiteilers (z.B. ein Flipflop) gelangen an den Verwürfler 73. Wie später näher beschrieben wird, nimmt er jeweils zwei oder gegebenenfalls drei Kanalsymboizeitintervalle ohne Änderung in der Stellung des Zweiteilers zusammen und erzeugt dafür einen Taktimpuls für ein im Verwürfler vorhandenes Verwürfelungselement, das die Code-Informationen verwürfelt. Die Ausgangssignale des Verwürfelungselements erreichen einen Zustandsänderungsindikator, der eine Verzögerungsleitung 74 mit einer Verzögerungszeit enthält, die der Länge aines Kanalsymbols (WS) entspricht, Die Ausgangssignale des Elements 73 und der Verzögerungsleitung werden dem Exklusiv ODER-Gatter (Modulo-2-Addierer) 75 zugeführt, wodurch die Elemente 74 und 75 zusammen nur dann ein Signal abgeben, wenn bei ihrem Eingangssignal eine Zustandsänderung auftritt. Das Ausgangssignal des Gatters 75 gelangt über einen Schreibverstärker 76 an das Magnetband 77 und wird im Magnetband 77 gespeichert. Die im Magnetband gespeicherten Codeelemente können vom Lesekopf und dem damit verbundenen Verstärker 78 gelesen werden, der im allgemeinen eine differenzierende Wirkung hat, so daß impulsförmige Ausgangssignale auftreten, die dem Zweiteiler 79 zugeführt werden. Die Ausgangssignale des Zweiteilers gelangen an den Entwurfler 80, der im Hinblick auf den Verwürfler 73 ausgeführt ist, so daß die durch den Verwürfelungsvorgang eingeführten änderungen rückgängig gemacht werden können. Die Ausgangssignale des Entwürflers gelangen an die Elemente 81 und 82, die baulich und funktionell den Elementen 74 und 75 entsprechen können und auf diese Weise einen Zustandsänderungsindikator bilden. Die Ausgangssignale des Gatters 82 gelangen an den Decoder 83, der in Verbindung mit dem Coder 71 ausgeführt ist, so daß die ursprünglichen Datenelemente an der Ausgangsklemme 84 wiederherstellbar sind, beispielsweise zur Verwendung in der erwähnten zentralen Datenverarbeitungsanlage oder in einer anderen Benutzeranordnung. Die Magnetbandeinrichtung 77 kann auf entsprechende Weise durch eine Leitungsverbindung mit Sende- und Empfangsverstärkern 76 und 78 ersetzt

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den. In bestimmten Fällen hat das Empfangselement 78 keine differenzierende Wirkung: dann kann auch der Zweiteiler unterbleiben.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in Blockschaltung. Hier werden zusätzliche Codeelemente eingefügt. Die Datenelemente erreichen über die Klemme 70 den Coder 71. Die Ausgangssignale des Coders gelangen an das Pufferregister 85. Wenn das Pufferregister einen bestimmten Füllungsgrad hat, beispielsweise 12 Codeelemente enthält, wird dies detektiert und diese 12 Codeelemente werden auf das Ausgaberegister 87 parallel übertragen, das dabei außerdem aus dem Codegeber 86 ein Codeelement 1 und ein Codeelement empfängt, derart, daß im Endergebnis nie zwei Codeelemente direkt aufeinander folgen. Im früher angegebenen Beispiel eines Code-Alphabets würde das erwähnte Codeelement 1 des Gebers 86 direkt an das beschriebene Codeelement K grenzen. Die Ausgangssignale des Ausgaberegisters 87 gelangen an das Medium 77 (die in Fig. 1 angegebenen Einrichtungen 76 und sind der Einfachheit halber fortgelassen). Die ausgelesenen Signale gelangen an das Register 88. Wenn es seriell 14 Codeelemente empfangen hat, wird dies detektiert und die Codeelemente werden parallel dem Register 90 und der beispielsweise als Register arbeitenden Schlußanordnung 89 zugeführt, wobei die (vom Element 86) zugeführten unbedeutsamen Codeelemente an diese Schlußanordnung gelangen und nicht weiter verwendet werden. Die Signale des Registers 90 erreichen über den Decoder 83 die Ausgangsklemme 84. Durch das Hinzufügen der beiden zusätzlichen Codeelemente sinkt der Wirkungsgrad um den Faktor 12/14 ab, aber bei der um den Faktor 2 erhöhten Übertragungsgeschwindigkeit der Kanalsymbole ist dennoch eine Verbesserung erreicht worden. Außerdem können nie mehr als 13 aufeinanderfolgende Codaslemente 0 geschlossen auftreten. Für eine geeignete Synchronisation wird diese Anzahl im allgemeinen nicht zu hoch sein. In anderen Fällen

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wird es vorteilhaft sein, die Register 85 und 90 eine andere Kapazität zu geben, beispielsweise von 9 oder 15 Bits.

Fig. 3 zeigt ein Schema eines Coders, der eine Dateneingangsklemme 1, ein Schieberegister 2 mit Stufen 3, 4, 5 und 6, einen Taktgeber 7, zwei Zweiteiler 8 und 9, zwei logische UND-Gatter 10 und 11, drei logische ODER-Gatter 12, 13, 251, ein Verzögerungselement 25, ein Schieberegister 14 mit Stufen 15, 16, 17, 18, 19 und 20 und eine Datenausgangsklemme 21 enthält. Fig. 4 zeigt auf drei Zeilen 22, 23 und 24 die in der Schaltung nach Fig. 3 benutzten Taktimpulsfolgen.

An der Klemme 1 werden die Datenelemente gemäß der oben beschriebenen Organisation empfangen. Das Schieberegister 2 wird von den Takt impulsen nach Fig. 4, Zeile 22, gesteuert. Der Zweiteiler 8 empfängt die Taktimpulse nach Fig. 4, Zeile

Nach dem ersten Taktimpuls auf der Zeile 22 enthält die Stufe das erste Datenelement. Nach dem ersten Taktimpuls auf der Zeile 23 schaltet der bistabile Zweiteiler 8 in die "1"-Stellung. Nach dem zweiten Taktimpuls auf der Zeile 22 enthalten die Stufen 3, 4 die ersten zwei Datenelemente. Wenn wenigstens eines dieser zwei eine logische "1" ist, ist der entsprechende "1"-Ausgang aktiviert und das ODER-Gatter 12 liefert ein logisches "1"-Signal, um anzugeben, daß das erste zu bildende Codewort nur drei Kanalsymbole enthält. In diesem FaI enthält die Stufe 3 das Datenelement A und die Stufe 4 das Datenelement B des früher beschriebenen Umcodierungsbeispiels, Der nächste Taktimpuls auf der Zeile 23 setzt den Zweiteiler 8 in die Nullstellung zurück und leitet ein Übertragsausgangssignal an den Zweiteiler 9, der dadurch in die "1"-Stellung schaltet, und gleichfalls (etwas später) an das logische UND-Gatter 10 weiter, wodurch die Gatter 11 und 13 eine logische "1" empfangen. Das Ausgangssignal des Gatters 10 bringt auch den Zweiteiler 9 in die Nullstellung

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Über das ODER-Gatter 13 werden die Schieberegisterstufen 15» 16 und 17 aktiviert, um Eingangsinformationen zu übernehmen, wobei folgende Funktionen implementiert werden:

IC (Stufe 15) : =0 (durch eine Singangsklemme auf festem

Potential)

L (Stufe 16) : = S (Stufe 3)
M (Stufe 17) : = S (Stufe 4).

Hierbei bedeutet das Symbol : = auf bekannte Weise das Durchführen einer Datenänderung. Wenn keine der Stufen 3 und 4 nach dem zweiten Schiebeimpuls ein Datenelement "1" enthält, geschieht jedoch nichts, denn in diesem Fall hat das zu bildende Datenwort eine Länge von vier Bits. Dabei bleibt auch der Zweiteiler 9 in der "1"-Stellung. Nach dem folgenden dritten Taktimpuls auf der Zeile 23 schaltet der Zweiteiler 8 in die »1"-Stellung. Nach dem vierten Taktimpuls auf der Zeile enthalten die Stufen 3» 4, 5 und 6 die Datenelemente A, B, C bzw. D. Nach dem vierten Taktimpuls auf der Zeile 23 schaltet der Zweiteiler 9 wieder in die Nullstellung und gibt dabei ein Ubertragsausgangssignal ab, wodurch direkt die Schieberegisterstufen 18, 19 und 20 und über das ODSR-Gatter 13 die Schieberegisterstufen 15» 16 und 17 zum Übernehmen von Eingangsinformationen aktiviert werden. Dieser Impuls wird über das Verzögerungselement 25 weiter noch dem Rückstelleingang der Stufe 17 zugeführt, wodurch sie in die Nullstellung zurückkehrt, auch wenn eine der Stufen 3 und 4 ein Datenelement "1" enthalten hätte. In einem anderen Fall würde das Ausgangssignal des Elements 25 direkt zum betreffenden RücksteXeingang führen. So werden folgende Funktionen implementiert:

K (Stufe 15) := 0

L (Stufe 16) := 5 (Stufe 3)

M (Stufe 17) := 0

N (Stufe 18) := 1

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O (Stufe 19) ί= Ο

P (Stufe 20) := S (Stufe 4)

Die Inversion wird durch eine Verbindung mit dem invertierten Ausgang der Stufen 3 und 4 erreicht. Die Konstantsignaleingangsklemmen für die Stufen 15» 13 und 19 sind mit nicht dargestellten, unveränderlichen Signalquellen verbunden. Das Schieberegister 14 empfängt die Taktimpulse auf der Zeile 24 mit einer um 50 % höheren Rückkehrfrequenz als auf der Zeile Also werden stets drei Stufen des Schieberegisters 14 zum Aufnehmen von zwei Datenelemente im Schieberegister 2 entsprechenden Codeelementen geleert. Die Verzögerung durch das Element 25 kann 1/3 Taktimpulsintervall auf der Zeile 23 entsprechen. Die Stufen 5 und 6 können gegebenenfalls entfallen. Der beschriebene Coder dient nur als Beispiel des Elements 71 in Fig. 1, 2. Es ist weiter möglich, eine ausschließlich kombinatorische Schaltung zu verwenden. Auf der anderen Seite kann die Codierung auch mit einer dauernd, beispielsweise in einem Festwertspeicher, gespeicherten Tabelle erfolgen.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Verwürflers zur Verwendung bei einer Anordnung nach Fig. 3 mit einem Taktgeber 7 (siehe Fig. 3), einer Quelle für Codeelemente 210, einem Schieberegister 26 mit Stufen 27, 28, 29, 30, einem Exklusiv-ODER-Gatter 31, einer Umkehrstufe 32, vier logischen UND-Gattern 33, 34, 39, 40, einem logischen ODER-Gatter 41, zwei Verzögerungselementen 35 und 36, einem Verwürfelungselement 42 und einer Ausgangsklemme 43. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 6 ein Zeitdiagramm, in dem die Zeile 63 die Folge der aus dem Coder 71 herrührenden Signalelemente angibt, bei denen wie zuvor angenommen nie zwei Elemente mit dem Wert "1" innerhalb einer elementaren Zeiteinheit T zusammen auftreten können. In diesem Fall werden Signalelemente der Zeile 63 mit dem Wert "1" durch einen Impuls (Zeile 63A), Signalelemente "0" durch das Fehlen eines Impulses dargestellt.

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Die Zeile 64 zeigt dabei den Ausgangspegel der Signale des Zweiteilers 72, wobei (Zeile 44) die Konvention im Gegensatz zur Zeile 63(A) derart lautet, daß ein "1"-Element einem hohen Signal und ein "O^lt-Element einem niedrigen Signal entspricht. Der Taktgeber 7 kann dem Taktgeber 7 nach Fig. 3 entsprechen und steuert also die Quelle für Codeelemente mit einer Taktimpulsfolge mit einer Frequenz nach Fig. 4, Zeile 24. Das Element 210 ist also in diesem Fall eine symbolische Darstellung für den Zweiteiler 72. Das Schieberegister 26 empfängt diese Taktimpulse beispielsweise nach Fig. 6, Zeile 49. Es sei jetzt angenommen, daß eines der Gatter 39 oder 40 einen Taktimpuls zum Ausgang des ODER-Gatters 41 durchläßt. Wenn die Stufen 27 und 28 die gleichen Informationen enthalten, gibt das Exklusiv-ODER-Gatter 31 ein logisches "O"-Signal, die Umkehrstufe 32 eine logische "1", so daß das UND-Gatter 34 durchlässig ist und das Verzögerungselement 36 startet. Dieses Element leitet die an seinem Eingang empfangenen Signale formgetreu an seinen Ausgang mit einer Verzögerungszeit weiter, die der Länge zweier Taktimpulsintervalle auf der Zeile 49 entspricht, so daß dabei der nächste Taktimpuls abgeblockt und erst der folgende zweite vom Gatter 40 durchgelassen wird. Wenn die Stufen 27 und jedoch verschiedene Informationen enthalten, gibt das

Exklusiv ODER-Gatter 31 ein logisches "1"-Signal, so daß

das UND-Gatter 33 durchlässig ist und das Verzögerungselement 35 gestartet wird. Dieses Element leitet an seinem Eingang empfangene Signale forragetreu an seinen Ausgang mit einer Verzögerungszeit weiter, die der Länge dreier Taktimpulsperioden auf der Zeile 49 entspricht, so daß dabei die nächsten zwei Taktimpulse abgeblockt und erst der folgende dritte Taktimpuls vom Gatter 39 durchgelassen wird. Die Ausgangsimpulse der Gatter 39 und 40 steuern über das ODER-Gatter das Verwürfelungselement 42 an. Dieses Verwürfelungselement entspricht größtenteils der Beschreibung im herangezogenen Artikel von Leeper. Es enthält zwei Exklusiv-ODER-Gatter oder

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Modulo-2-Addierer 421 und 422 und in diesem einfachen Fall fünf Schieberegisterelemente 423...427, deren Informationen jeweils unter der Steuerung des Gatters 41 um eine Stelle weitergeschoben werden kann. Die Modulo-2-Addierer sorgen für eine Rückkopplung. Wenn die Eingangsinformation vom Modulo-2-Addierer 421 weitergeleitet wird, erscheint sie am Ausgang 43.

Fig. 6 stellt ein Zeitdiagramm der obigen Beschreibung dar. Die Zeile 47 zeigt die gespeicherten Codeelemente in der Stufe 27, die Zeilen 46, 45, 44 die gespeicherten Codeelemente für die Stufen 28, 29 bzw. 30. Die Zeile 49 gibt den Taktimpuls , mit dem die Erscheinungen auf den Zeilen 44 ... 48 isochron sind: eine Signaländerung auf diesen Zeilen tritt immer koinzident mit einer ansteigenden Taktimpulsflanke auf. Die Zeile 48 gibt das Ausgangssignal des Gatters 31. Auf der Zeile 50 wird angenommen, daß der erste Taktimpuls durchgelassen wird, was selbstverständlich durch die Vorgeschichte bestimmt wird. Die Zeile 48 ist dabei niedrig, weil die Zeilen und 47 beide ein hohes Signal angeben. Dadurch ist das Gatter 34 durchlässig, und nur ein Taktimpuls wird abgeblockt. Auf der Zeile 51 wird auf gleiche Weise angenommen, daß der erste Taktimpuls abgeblockt wird. Beim folgenden Taktimpuls haben die Elemente 27 und 28 verschiedene Informationen, so daß das Element 35 zwei Taktimpulse abblockt. Ab diesem Augenblick sind die Zeilen 50 und 51 identisch. Hieraus geht hervor, daß das weiterhin möglicherweise Durchlassen von Taktimpulse ausschließlich von der dabei empfangenen Information abhängt und ebenfalls nicht mehr von oben erwähnter Vorgeschichte.

Fig. 11 zeigt ein Informationsschema beim Verwürfelungselement 42 nach Fig. 5. Die Spalten 30, 423, 424, 426 und 427 geben die Ausgangsinformationen der Elemente aus der Schaltung nach Fig. 5 mit den gleichen Bezugsziffern. Die erste Zeile enthält eine beliebige Anfangsstellung. Die Eingangsinforma-

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- Λβ -

-tion ist die der Zeile 64 in Fig. 6 (auch Zeile 44), wobei jeweils an der Stelle eines Punktes durch einen Taktimpuls auf der Zeile 50 nach Fig. 6 ein Einschnitt gemycht wird: so werden jeweils zwei oder drei Bits mit dem gleichen Dateninhalt auf der Zeile 64 zusammengenommen. Die Exklusiv-ODER-Gatter 421 und 422 bestimmen direkt die Ausgangsinformation, die mit der hier in der Spalte 423 dargestellten Ausgangsinformation übereinstimmt. In der zweiten Zeile nach Fig. 11 wird dies also: (1 + 1 + 0)Mod 2 = O. In der dritten Zeile: (0 + 0 + 1)Mod 2=1, während die gebildeten Informationen jeweils um eine Spaltenstelle weiterrücken. Diese Ausgangsinformationen sind auf der Zeile 65 in Fig. 6 abgebildet. Die Elemente 74 und 75 (Zustandsänderungsindikator) nach Fig. 1 bilden weiter bei jeder Signaländerung auf der Zeile 65 ein Godeelement 1 auf der Zeile 66, mit dem der Schreibverstärker 76 gesteuert wird, um die Magnetisierungsrichtung im Band 77 umzukehren. Wenn das zu übertragende Signal einen Signalpegel betrifft, können die Elemente 74 und 75 unterbleiben. So treten auf der Zeile 66 zwei aufeinanderfolgende Codeelemente 1 nicht auf, während die Wahrscheinlichkeit für eine lange Folge aufeinanderfolgender Codeelemente 0 stark herabgesetzt ist, siehe den letzten Teil der Zeile 64, der dennoch Übergänge in der Zeile 66 veranlaßt. Indem eine genübend lange Folge der rückgekoppelten Elemente 423...427 in das Verwürfelungselement aufgenommen wird, kann die Möglichkeit einer langen Folge übergangsloser Codeelemente nach Bedarf verkleinert werden. Das Element 79 ist analog dem Element 72, so daß aus dem gelesenen Signal (Zeile 66) wieder das Signal der Zeile 65 gebildet wird. Die spezifischen Eigenschaften der Elemente 76, 77 und 78 stellen keine Beschränkung der Erfindung dar und werden nicht näher beschrieben. Das Element 80 ist ein mit dem Element 73 gekoppelter Entwurfler. Dies bedeutet, daß das Verwürfelungselement abweichend aufgebaut ist (siehe den Artikel von Leeper), aber das weiter die Elemente nach Fig. 5 in gleicher Ausführung und Konfiguration aufgenommen sein können, wobei das Element 210 dem Zweiteiler 79 entspricht.

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Hinsichtlich des Verwürfelungselementes gibt es gleichfalls wieder eine Kette von fünf Schiebeelementen₉ von denen die Ausgänge des dritten und fünften für ein Modulo-2-Gatter rückgekoppelt sind, dessen Ausgang nach einen weiteren Modulo 2 gekoppelt ist, der auch, das Eingangssignal empfängt und das Ausgangssignal liefert« Zum anderen ist jedoch das Eingangssignal dem ersten Schiebeelement direkt zugeführt. Im allgemeinen müssen die Ausführungen des Verwürfelungs- und Entwürfelungselements einander angepaßt sein. Das Durchlassen und Blockieren von Taktimpulsen erfolgt auf gleiche Weise wie in Fig. 5. Die Elemente 31/82 entsprechen den Elementen 74/75. So wird die Information der Fig. 6, Zeile 63, wiederhergestellt.

ig. 7 zeigt einen Decoder zu Fig, 3, der eine Singangsklemme ein Schieberegister 92 mit Stufen 93...98, einen Singangszähler 99 mit Stufen 100...106, ein Verzögerungselement 107, einen Taktgeber 109, logische GDSR-Gatter 108, 11 und 113, logische UND-Gatter 110, 112, 114 und 115 sowie ein Schieberegister 116 mit Stufen 117...120 und eine Ausgangsklemme 121 enthält.

Die Codeelemente (siehe weiter Fig. 6, 1. Zeile, erreichen die Singangsklemme 91 in einer Reihenfolge, die in der früher angegebenen Tabelle einer Richtung von links nach rechts entspricht. Das Weiterschieben im Schieberegister 92 erfolgt unter der Steuerung des Taktgebers 109 von den gleichen Taktimpulsen, die auch über das ODER-Gatter 108 den Ringzähler weiterschalten. Von diesem Ringzähler gibt stets nur eine Stufe ein logisches "1"-Signal ab. In der Anfangsstellung ist es die Stufe 100. Unter der Steuerung des ersten Taktimpulses wird das erste Codeelement in die Stufe 93 aufgenommen, und die Stufe 101 schaltet in die "1»-Stellung. Unter der Steuerung der zweiten und dritten Taktimpulse wird die Eingangszählerstufe 103 in die "1"-Stellung gebracht, wobei die ersten drei Codeelemente die Stufen 95, 94 bzw. 93 bele-

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gen. Wenn dann die Stufe 93 ein Codeelement 0 enthält, empfängt das UND-Gatter 110 zwei logische "1"-Signale und gibt damit an, daß es sich um eine der ersten drei Zelen der erwähnten Tabelle handelt: Element K=O. Folgende logische Funktionen werden dabei ausgeführt:

A (Stufe 117) := L (Stufe 94) B (Stufe 118) := S (Stufe 95)

Über das Gatter 111 wird das Gatter 112 zum Füllen der Stufe 117 mit der invertierten Information (Ausgang 0) der Stufe durchlässig gemacht, as Gatter 114 wird zum Füllen der Stufe 118 mit der invertierten Information der Stufe 95 über das Gatter 113 durchlässig gemacht. Außerdem setzt das Ausgangssignal des Gatters 110 über die Leitung 122 den Ringzähler 99 in die Nullstellung zurück, gegebenenfalls mit einer geringen Verzögerung, so daß der Prozess neu gestartet werden kann. Wenn das erwähnte Gatter 110 jedoch keine zwei logischen "1"-Signale empfängt, handelt es sich um eine der vier letzten Zeilen der betreffenden Tabelle, und das entsprechende Codewort enthält sechs Bits. Es geschieht einstweilen nichts, aber durch die nächsten drei Taktimpulse gibt schließlich die Stufe 106 eine logische ;1" ab, während die Codeelemente nacheinander die Stufen 98...93 belegen»

In diesem Augenblick werden folgende logische Funktionen durchgeführt:

A (Stufe 117) := L (Stufe 94)

B (Stufe 118) := P (Stufe 98)

C (Stufe 119) 5= 0

D (Stufe 120) := 0.

Darauf wird über das Gatter 111 das Gatter 112 auf gleiche

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S Λ Ci ^f-1 Q / / ^ ¹I / Ί U υ O O 4 / ! iJ "■'. "J

Weise wie zuvor beschrieben durchlässig gemacht. Weiter wird das Gatter 115 zum Füllen der Stufe 118 mit der invertierten Information der Stufe 98 über das Gatter 113 durchlässig gemacht. Die Stufen 119 und 120 v/erden nicht speziell gesteuert und können gegebenenfalls fortgelassen werden. Es sei angenommen, daß die Stufen 117...120 mit einem Taktimpuls aus dem Taktgeber 109 gesteuert werden, welcher Taktimpuls Zweidrittel der Frequenz des dem Schieberegister 92 zugeführten Taktimpulses entspricht, ohne daß Taktimpulse auf analoge Weise, wie bei den Fig. 3 und 4 beschrieben, störend aufeinander einwirken. Dabei wird jeweils die Stufe 117 mit der Information 0 gefüllt, während die Stufen 117 und 118 nachher notwendigerweise von den Gattern 112 und 113 aus mit der Information 1 überschrieben werden können. Die Datenelemente sind am Ausgang 121 wiederhergestellt; dieser Aushang kann beispielsweise mit dem Ausgang 84 nach Fig. 1 direkt übereinstimmen. Das Ausgangssignal der Stufe 106 wird mit geringer Verzögerungszeit über das Element 107 und das Gatter 108 dem Ringzähler 99 zugeführt, wodurch er in die Nullstellung zurückgestellt wird.

Darauf wird eina Codierung beschrieben, bei der aufeinanderfolgende Übergänge der Zustandsgröße des Mediums in Abständen T, 4/3T, 5/3T, 6/3T ... voneinander auftreten können, wobei 1/3T die Länge eines Codeelements ist. Nachstehend ist ein besonders kurzes Code-Alphabet gegeben, wodurch bereits eine beträchtliche Verbesserung des Wirkungsgrades erreicht wird.

Datenelemente	Codeelemente
(Wörter)	(Wörter)
0	00
10	0100
11	1000

UT UXWV

6 0 9 3 8 4/ 1 υ -k ü

Jede Gruppe von zwei bzw. vier Codeelementen endet mit zwei Codeelementen ¹¹CO" (keine Übergänge)., so daß zwischen aufeinanderfolgenden Codeelementen ^5I1^!I stets zwei oder mehr Codeelemente "0ⁿ auftreten. Da auch das Codewort ^M00" auftritt, hat die Anzahl hintereinander geschlossen auftretender Codeelemente ^M0" keine Obergrenze. Auch dies ist wiederum nur eines der möglichen Alphabete im Rahmen der Erfindung. Der Coder kann hinsichtlich der Struktur analog dem Coder nach Fig. 3 sein, jedoch noch einfacher, weil höchstens zwei Datenelemente zusammen in ein Codewort übersetzt zu werden brauchen. Da jetzt stets zwei Codeelemente zwischen aufeinanderfolgenden Codeelementen 1 auftreten (oder mehr), kann abhängig von den Umständen die Übermittlungsgeschwindigkeit um höchstens den Faktor drei erhöht werden (auch hier beinhalten nur die Codeelemente 1 einen Zustandsübergang). Dadurch wird die Übertragungsgeschwindigkeit der Datenbits um höchstens den Faktor 1^ höher und die Kanalkapazität wird entsprechend besser ausgenutzt.

Der Coder zum Bilden der Codewörter kann auf gleiche Weise wie in Fig. 3 aufgebaut werden, wobei sich selbstverständlich ein einfacherer aufbau ergibt. Die durchzuführenden logischen Funktionen \*erden beim Codieren:

a. erstes empfangenes Datenbit ist Null:

V := 0
W := 0

b. erstes empfangenes Datenbit ist nicht Null: warten, bis das zweite Datenbit verfügbar ist:

V := 0
W := ΟΧ := Ϊ

V := T

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Beim Decodieren läßt sich eine entsprechende, einfache logische Funktion anwenden.

Fig. S zeigt bei diesem Code einen Verwürfler, der großenteils analog dem nach Fig. 5 aufgebaut ist. Die Schaltung enthält einen Taktgeber 7 und eine Quelle für Codeelemente 211, die die oben erwähnten Bedingungen erfüllen, weiter ein Schieberegister 52 mit Stufen 53, 54, 55, 56, 57 und 58, zwei Sxklusiv-ODER-Gatter 61 und 62, ein NI HT-ODKR-Gatter 59, sechs logische UND-Gatter 122, 123, 124, 128, 129, 130, ein Verwürfelungselement 42 mit einem Ausgang 43 (entsprechend Fig. 5), drei Verzögerungselemente 125, 126, 127 und ein logisches ODER-Gatter 60. Die Taktfrequenz ist gleich der ¥iederholungsfrequenz der Codeelemente. Wenn ein Taktimpuls zum Verwürfelungselement 42 durchgelassen ist und die Schieberegisterelemente 53, 54, 55 alle die gleichen Informationen enthalten, gibt keines der Exklusiv-ODER-Gatter 61 und 62 eine logische "1" ab, so daß das logische NICHT-ODER-Gatter 59 durch das Abgeben einer logischen "1" das Gatter 122 durchlässig macht. Das Element 125 leitet den empfangenen Taktimpuls formgetreu und mit einer Verzögerungszeit von drei Taktimpulsperioden an das UND-Gatter 128 weiter, wodurch die zwei nächsten Taktimpulse abgeblockt werden, bevor darauf der dritte durchgelassen wird. Wenn die Information der Stufe abweichend ist (eine "Null" gegenüber zwei "Einsen" bzw. eine "Eins" gegenüber zwei "Nullen"), dabei gibt das logische Sxklusiv-ODER-Gatter 62 eine logische "1" ab, und das Gatter 124 ist für einen Taktimpuls durchlässig. Das Element 127 erzeugt wie Element 125 eine Verzögerung, jedoch von vier Taktimpulsperiden, so daß die nächsten drei Taktimpulse abgeblockt werden und erst der folgende vierte vom UND-Gatter durchgelassen wird. Wenn die Information der Stufe 53 abweichend ist, gibt das Exklusiv-ODER-Gatter 61 eine logische "1" ab, und das Gatter 123 ist durchlässig für einen Taktimpuls, den das Element 126 mit einer Verzögerung von fünf

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Taktimpulsperioden weiterleitet, so daß die nächsten vier Taktimpulse abgeblockt werden und erst der folgende fünfte durchgelassen wird. Es ist nicht möglich, daß mehr als eines der Gatter 59, 61, 62 gleichzeitig ein logisches ⁿ1ⁿ~ Signal abgibt.

Fig. 9 zeigt für die obige Beschreibung ein Zeitdiagramm auf entsprechende Weise wie Fig. 6 für das erste beschriebene Codierungsbeispiel. Die Zeile 131 zeigt die Ausgangssignale des Coders, wobei eine ^M1" ein impulsförmiges Codeelement angibt. Die Zeile 132 gibt die Ausgangssignale des Zweiteilers (vgl. Element 72 in Fig. 1), bei denen also Übergänge zwischen aufeinanderfolgenden Nullen und Einsen auftreten. Die Zeilen 133, 134...138 geben den Informationsinhalt der Elemente 58, 57, 56, 55, 54 bzw. 53. Die Zeile gibt das Ausgangssignal des Gatters 59. Die Zeile 140 gibt das Ausgangssignal des Gatters 61. Die Zeile 141 gibt das Ausgangssignal des Gatters 62. Die Zeile 142 gibt die Taktimpulse des Taktgebers, mit denen die Signale auf den Zeilen 133...141 isochron sind: Elemente 1 auf der Zeile 131 folgen sich mit Intervallen von mindestens drei Taktimpulsperioden. Die Zeilen 143, 144 und 145 geben Beispiele möglicher Konfigurationen der Ausgangstaktimpulse. Auf der Zeile 143 sei angenommen, daß der erste Taktimpuls abhängig von der Vorgeschichte durchgelassen wird. Alle Stufen 53...55 enthalten dabei die Information 0, so daß zwei Taktimpulse unterdrückt v/erden« Beim dritten Taktimpuls gilt dasselbe, so daß dabei wiederum zwei unterdrückt v/erden. Auf der Zeile sei angenommen, daß erst der zweite Taktimpuls durchgelassen wird. Dabei gibt das Gatter 61 eine logische "1" ab, so daß vier Taktimpulse abgeblockt werden. Danach ist die Situation der der Zeile 143 identisch. Auf der Zeile 145 sei angenommen, daß erst der dritte Taktimpuls durchgelassen wird, Dabei gibt das Gatter 62 eine logische "1" ab, so daß drei Taktimpulse abgeblockt werden. Danach ist die Situation

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der der Zeilen 143 und 144 identisch. So genügt also eine einzige Ausgangsleitung, die eine Taktimpulssteuerung gibt, die nach einer kurzen Anlauferseheinung von der Vorgeschichte weiterhin unabhängig ist. Die Zeile 146 gibt danach die Endsignale des Verwürfelungselements 42 nach Fig. 5, das mit dem gleichen Dateninhalt wie nach Fig. 11 gestartet ist. Die Zeile 14? gibt die Ausgangssignale des Zustandsänderungsindikators (beispielsweise die Elemente 74 und 75 in Fig. 1). Hinsichtlich der übrigen Schaltungsabschnitte ist in den Fig. 3 bis 6 ein Beispiel bezüglich des ersten Codes gegeben.

Fig. 10 zeigt als Teil der Schaltung nach Fig. 2 eine Ausgabeanordnung, die bei beiden beschriebenen Codes verwendbar ist, jedoch insbesondere im Zusammenhang mit der Schaltung nach Fig. 3 beschrieben wird. An der Klemme 131 dieser Anordnung werden die Codeelemente, also von der Klemme 21, empfangen. An der Klemme 135 werden die dementsprechenden Taktimpulse empfangen und im Zähler 134 gezählt. Wenn er die Stellung 12 erreicht, werden die Weiterleitungsanordnungen 140 und 139 aktiviert, und die Informationen des Schieberegisters 132 und des Codegebers 100 v/erden im Schieberegister 137 gespeichert. Wenn die letzte Stufe des Schieberegisters 1321 eine logische 1 enthält, wird infolgedessen das Element 139 nicht invertierend gesteuert, so daß die letzten Stufen des Schieberegisters 137 die Informationen 101 enthalten. Wenn sie jedoch eine 0 enthält, wird das Element invertierend gesteuert, so daß die letzten Stufen des Schieberegisters 137 die Informationen 010 enthalten. Diese Steuerung ist deshalb notwendig, weil das zuletzt empfangene Bit sowohl eine "1", dabei ist das Bit "N" aus der früher gegebenen Tabelle, als auch eine "0" betreffen kann, dann ist es also das Bit "K". Es ist nicht möglich, daß also an der Ausgangsklemme 138 zwei Elemente 1 nacheinander erscheinen, während höchstens 13 aufeinanderfolgende Elemente

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erzeugt werden können. Die zusätzlichen Bits können "beim Beginn oder am Ende einer Folge von zwölf DatenMts zugeordnet werden. Der Taktimpulsumsetzer 136 empfängt die Impulse des Taktgebers (Klemme 135) und vervielfacht die Taktfrequenz mit 14/12. An sich sind derartige Elemente bekannt.

PATENTANSPRÜCHE:

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Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE ι

1. Anordnung zum Übertragen binärer Datenelemente über ein Medium bzw. zum Speichern binärer Datenelemente in einem Medium mittels einer zweiwertigen Zustandsgröße dieses Mediums, welche Datenelemente in einer Bitzellenfolge an einem Eingang eines vorhandenen Coders frei empfangbar sind, aus welchen empfangenen Datenelementen sich jeweils Gruppen alternativ mindestens zwei verschiedener Anzahlen von Datenelementen (Datenwörter) und daraus vom Coder Gruppen jeweils einem Datenwort entsprechender, jedoch größerer Anzahlen von Codeelementen (Codewörter) in einer Folge von Kanalsymbolen bilden lassen, und wobei ein Codeelement einem möglicherweise auftretenden Übergang zwischen den beiden Werten der Zustandsgröße entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Coder aufeinanderfolgende Codeelemente eines ersten Wertes, die einen Übergang in der erwähnten Zustandsgröße bewirken wurden, durch mindestens ein Codeelement vom anderen Wert trennt, ohne daß das aufeinanderfolgend geschlossene Auftreten einer Codeelementfolge dieses anderen Wertes eine Obergrenze hat, daß weiter der Ausgang des Coders mit einem Eingang einer Verschlüsselungseinrichtung verbunden ist, die zur Vermeidung von Folgen aufeinanderfolgender übergangsloser Codeelemente die Anzahl mit einem Übergang versehener Codeelemente dann vergrößert, ohne daß direkt aufeinanderfolgende Codeelemente beide einen übergang in der erwähnten Zustandsgröße aufweisen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlüsselungseinrichtung einen Verwürfler enthält, der Codeelemente seriell empfängt und zur Vermeidung von Folgen aufeinanderfolgender übergangsloser Codeelemente den Wert der Codeelemente ändert, ohne daß direkt aufeinanderfolgende Codeelemente beide einen Übergang bedeuten, von welchem Verwürfler ein Eingangsschieberegister von einer ^Takt-

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impulsfolge eines Taktgebers gesteuert wird, mit dem darin empfangene Codeelemente isochron sind, wobei ein Ausgang des Schieberegisters mit einem Eingang eines Verwürfelungselements verbunden ist, und wobei die Informationen des Eingangsschieberegisters eine Sperrschaltung aktiviert, um nur einen Teil der erwähnten Taktimpulse zum Verwürfelungselement durchzulassen, wobei ein Ausgang des Verwürfelungselements mit dem Medium verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Coder impulsförmige Signale liefert und zwischen dem Coder und einem Eingang des Verwürflers ein Zweiteiler geschaltet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verwürfelungselement statische Signale abgibt und über einen Zustandsänderungsindikator (change-of-statecoder) mit dem Medium verbunden ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Medium differenzierend gelesen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangselement des Mediums über einen Zweiteiler mit einem Eingang eines dem erwähnten Verwürfler zugehörigen Entwurflers verbunden ist, von dem ein Ausgang mit einem Eingang eines dem erwähnten Coder zugehörigen Decoders verbunden ist, am Ausg£ing die am Eingang des Coders empfangenen Datenelemente wiederherstellt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwürfler statische Signale abgibt und über einen Zustandsänderungsindikator mit einem Eingang des Decoders verbunden ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6_? dadurch gekennzeichnet, daß sich die in Elementanzahlen ausgedrückten

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Längen der Gruppen von Datenelementen und der ihnen jeweils entsprechenden Gruppen von Codeelementen nur wie 2 : 3 verhalten, daß die erwähnte Taktfrequenz der Wiederholungsfrequenz im erwähnten Eingangsschieberegister empfangener Codeelemente entspricht und daß unter der Steuerung des Dateninhalts zweier aufeinanderfolgender Stufen des Singangsschieberegisters eine Sperreinheit jeweils mindestens einen Taktimpuls zum erwähnten Verwürfelungselement sperrt.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Steuerung des Dateninhalts der erwähnten zwei aufeinanderfolgenden Schieberegisterstufen die Sperreinheit "bei einem Zustandsunterschied jeweils zwei Taktimpulse blokkiert und andernfalls jeweils einen Taktimpuls blockiert.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Coder aufeinanderfolgende Codeelemente eines ersten Wertes, die einen Übergang bewirken wurden, durch mindestens zwei Codeelemente des anderen Wertes voneinander zu trennen, ohne daß dem hintereinander geschlossenen Auftreten einer Folge von Codeelementen dieses anderen Wertes eine Obergrenze gesetzt ist, daß sich die in Elementanzahlen ausgedrückten Längen der Gruppen von Datenelementen und der ihnen jeweils entsprechenden Gruppen von Codeelementen nur wie 1 : 2 verhalten, daß die erwähnte Taktfrequenz der Wiederholungsfrequenz im erwähnten Eingangsschieberegister empfangener Codselemente entspricht und daß unter der Steuerung des Datenj.nhalts dreier aufeinanderfolgender Stufen des Eingangsschieberegisters eine Sperreinheit jeweils mindestens zwei aufeinanderfolgende Taktimpuls© zum erwähnten Verwürfelungselement sperrt.

10. Anordnung nach Anspruch 9_} dadurch gekennzeichnet, daß unter der Steuerung des Dateninhalts der erwähnten drei aufeinanderfolgenden Schieberegisterstufen die Sperreinheit

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bei einem abweichenden Zustand der ersten Schieberegisterstufe in bezug auf die zwei anderen der erwähnten drei aufeinanderfolgenden Schieberegisterstufen vier, bei einem abweichenden Zustand der dritten Schieberegisterstufe drei, und andernfalls jeweils zwei Taktimpulse blockiert,

11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlüsselungseinrichtung eine Ausgabeeinrichtung enthält, die Codeelemente empfängt und zur Vermeidung von Folgen aufeinanderfolgender übergangsloser Codeelemente einer vorbestimmten Anzahl von Codeelementen seriell jeweils direkt aufeinanderfolgend ein Codeelement mit einem Übergang und ein Codeelement ohne Übergang hinzufügt, ohne daß dadurch direkt aufeinanderfolgende Codeelemente beide einen Übergang bedeuten würden.

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