NL9000204A - Televisie-overdrachtsysteem van het mac/packet type. - Google Patents

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.Televisie-overdrachtsysteem van het MAC/packet type.

A. Achtergrond van de uitvindingA(1) Gebied van de uitvinding·

De uitvinding heeft in zijn algemeenheid betrekking opeen televisie-overdrachtsysteem van het MAC-packet type (MAC =multiplexed analog components), alsmede op een zender en een ontvangervoor toepassing in zo een systeem. De uitvinding heeft meer in hetbijzonder betrekking op een foutencorrigerende kodering van de digitaleinformatie in zogenaamde datapakketten.

A(2) Beschrijving van de stand van de techniek

De televisie-overdrachtsystemen van de MAC-packet familiezijn gespecificeerd in de uitgebreide specificatie die in paragraaf Cals referentie 1 is aangegeven. Een meer toegankelijke beschrijving vaneen dergelijk systeem is te vinden in referentie 2.

Kenmerkend voor een dergelijk televisie-overdrachtsysteemis dat voor elke beeldlijn het analoge helderheidssignaal en het analogekleursignaal in een tijdmultiplex formaat worden overgedragen, enbegeleidende overige signalen, digitaal en meestal in een pakketmultiplex formaat. In een pakket multiplex formaat worden bijvoorbeeldovergedragen audiosignalen afkomstig van verschillende audiobronnen,én een aantal datasignalen, afkomstig van verschillende databronnen.

In het thans gespecificeerde MAC-packet overdrachtsysteemomvat een dergelijk pakket in totaal N = 751 symbolen en is hijopgedeeld in een etiket (packet header) van H = 31 symbolen dat deherkomst van het pakket aangeeft en een dataveld van N-H =720 symbolendat de nuttige informatie bevat. Is deze nuttige informatie afkomstigvan een digitale audiobron, dan wordt wel van een audiopakket gesproken;is hij afkomstig van een databron, dan wordt wel van een datapakketgesproken. De symbolen van een pakket zijn alle binair en zullen in het hiernavolgende bits genoemd worden. Zij zullen respektievelijk wordenaangeduid met d^, d2, d^, ... d^g, d^. De eerste 31 bits(d^r d2, <^3, ... <33^) vormen het etiket. Om het effect van meer-bits transmissiefouten te minimaliseren, worden de bits van een pakketovergedragen in de volgorde die wordt verkregen als de in figuur 1aangegeven matrix van bits rij voor rij, van links naar rechts, debovenste rij eerst, wordt afgetast. Deze overdrachtsvolgorde wordt welbit-vervlechting (bit-interleaving) genoemd en het is daarbijgebruikelijk te spreken van de vervlechtingsdiepte D; dat is het aantalkolommen van de in figuur 1 aangegeven matrix (in dit geval acht).

De aldus verkregen bitreeks wordt onderworpen aan eenkanaalkodering en wel in het bijzonder aan een duobinaire kodering envervolgens op geschikte wijze op een draaggolfsignaal gemoduleerd enovergedragen naar een MAC-packet ontvanger.

In het MAC-packet overdrachtsysteem worden deaudiosignalen beschouwd als de belangrijkste digitale signalen. Redenwaarom in genoemde specificatie een aantal methoden zijn aangegeven omzoveel mogelijk transmissiefouten die in audiopakketten kunnen optredente kunnen corrigeren. Deze methoden bestaan in hun algemeenheid uit hettoevoegen van grote aantallen foutcorrectiebits (ook wel parity bitsgenoemd) aan elk individueel audiosample; bijvoorbeeld door middel vanHammingkodering.

Van datapakketten worden de 720 informatiebits in hetdataveld niet tegen transmissiefouten beschermd. Het effect vantransmissiefouten in data afkomstig van bepaalde bronnen wordt hiergeminimaliseerd door elk datapakket dat data van die bron bevatverschillende malen over te dragen. De correcte data kan dan wordenverkregen door middel van een meerderheidsbeslissing.

Een dergelijke herhaling van datapakketten kan echterniet altijd worden gerealiseerd; bijvoorbeeld als zo een datapakketadditionele beeldinformatie bevat zoals bewegingsvectoren diebijvoorbeeld in hoge definitie televisie systemen worden opgewekt, endie in real time ter beschikking moeten staan. Dergelijke pakkettenzullen HDTV-datapakketten worden genoemd. Fouten in dergelijkeadditionele beeldinformatie data blijken in de praktijk signifikanteartefakten tot gevolg te hebben in het gereconstrueerde beeld. Extrabescherming van dit type data is dan ook geen overbodige luxe. Gelet op de hoeveelheid data van deze soort die per beeld moet wordenovergedragen en de beschikbare bitsnelheid (20 Mb/sec) is er echterweinig ruimte voor het toevoegen van foutcorrectiebits.

B. Doelstelling en samenvatting van de uitvinding

De uitvinding stelt zich ten doel een optimale, aan destructuur van de datapakketten aangepaste foutencorrigerende koderingvan de bits in deze datapakketten aan te geven.

Overeenkomstig de uitvinding wordt daartoe een door eendatabron geleverde bitstroom opgedeeld in datablokken die elk k bitsomvatten. Door middel van een Fire-kodering wordt aan elk zo eendatablok P foutcorrectiebits toegevoegd. De lengte van de datablokken(k bits) alsmede het aantal toegevoegde foutcorrectiebits (P) wordtdaarbij zodanig gekozen dat het quotiënt (N-H)/(k+P) tussen het aantaldatabits (720) in het dataveld en de som van het aantal databits in hetdatablok en het aantal daaraan toegevoegde foutcorrectiebits, gelijk isaan de vervlechtingsdiepte D (= 8).

Opgemerkt zij dat in het hiernavolgende het met defoutcorrectiebits aangevulde datablok, Fire-kodewoord zal wordengenoemd. Zo een kodewoord zal dus in het praktische geval 720/8 = 90bits bevatten.

Door toepassing van de maatregelen volgens de uitvindingworden gelijktijdig een aantal zeer wezenlijke effekten bereikt. Op deeerste plaats wordt door de genoemde opdeling van de bitstroom bereiktdat in de bit-vervlochten bitstroom telkens D (= 8) opeenvolgende bitstot verschillende Fire-kodewoorden behoren. Dit heeft tot gevolg datwanneer er een burstfout optreedt waardoor D {= 8) bits vervalst worden,D opeenvolgende Fire-kodewoorden elk slechts één bitfout vertonendie door de toegevoegde foutcorrectiebits corrigeerbaar is. Met anderewoorden door deze opdeling wordt een bestendigheid gerealiseerd tegenburstfouten met een lengte van D bits. Op de tweede plaats wordt door deFire-kodering bereikt dat elk Fire-kodewoord een minimaal aantalfoutcorrectiebits bevat, zodat een efficiënte overdracht van databits(dat wil zeggen aantal nuttige databits per seconde) wordt verkregen,terwijl zonder ernstige aantasting van deze efficiënte op eenvoudigewijze een zeer hoge bestendigheid wordt verkregen tegen zeer langeburstfouten, dat wil zeggen langer dan D = 8 bits. Deze eigenschap is voor het beschreven televisie-overdrachtsysteem van zeer essentieelbelang. In de ontvanger van dit systeem wordt namelijk voor hetdecoderen van het duobinaire datasignaal steeds vaker een zogenaamde"Viterbi"-decoder gebruikt. Deze heeft een eigenschap die uitermate goedvan pas komt bij overdracht van duobinaire signalen via satellieten. Hijzet namelijk niet alleen een duobinair signaal om in een binair signaal,maar heeft tevens foutcorrigerende eigenschappen, in die zin, dat dekans dat er een fout aanwezig is in zijn uitgangssignaal, vele malenkleiner is dan de kans dat een fout is geïntroduceerd in hetduobinaire signaal. Zo is bijvoorbeeld in een satellietkanaal defoutenkans 10 terwijl de kans dat in de uitgangsbitstroom van de"Viterbi"-decoder een fout aanwezig is kan afnemen tot 10“8. Uitonderzoekingen is echter gebleken dat deze "Viterbi"-decoder een zeersignifikante nadelige eigenschap bezit. Als hij namelijk aan zijnuitgang een bitfout levert, is de kans dat er in een nabijgelegenvolgende bitpositie een fout optreedt, zeer hoog. Is meer in hetbijzonder het rangnummer van een bit volgend op een vervalst bit gelijkaan q, dan is de kans dat dit ook vervalst is gelijk aan 2“g. Metandere woorden, aan de uitgang van een "Viterbi"-decoder treden foutenmeestal in paren op, waarbij de afstand tussen twee fouten van een paarklein is, maar de afstand tussen twee opeenvolgende paren groot. Alsde afstand tussen twee fouten in een paar niet groter is dan D(= 8),zijn deze fouten eenvoudig corrigeerbaar. De kans echter dat die afstandgelijk is aan D(= 8) is nu gelijk aan 1/28 = 1/256, zodat de kans dater in één kodewoord twee opeenvolgende bits fout zijn zeer groot is.Kortom als zich aan de uitgang van de Viterbi-decoder een nietcorrigeerbare fout manifesteert, is de kans zeer groot dat zich in hetbetreffende kodewoord een burstfout zal manifesteren. In de praktijkblijkt deze zelden langer dan twee bits te zijn. Deze situatie, foutenin hoofdzaak als burstfout in een en hetzelfde kodewoord is nu bijuitstek geschikt voor toepassing van Fire-kodering. Namelijk is dezecodering in het bijzonder in staat om burstfouten te corrigeren, is hetaantal foutcorrectiebits dat daarvoor nodig is minimaal, en is zowel dekodeer- als de dekodeerschakeling eenvoudig van uitvoering.

Ter vergelijking zij opgemerkt dat een Fire-kodewoord van90 bits niet meer dan P = 7 foutcorrectiebits hoeft te bevatten oméén-bits fouten in dat kodewoord te kunnen corrigeren. Om bovendien twee opeenvolgende bitfouten te kunnen corrigeren zijn slechts P = 8foutcorrectiebits nodig. Zou in plaats van Fire-kodering, BCH-koderingzijn toegepast, dan zou het aantal foutcorrectiebits groter dan 15moeten zijn gekozen om twee opeenvolgende bitfouten in een kodewoord tekunnen corrigeren. In dit geval zijn er per datablok minder dan 75databits beschikbaar tegen 82 in geval van Fire-kodering.

Voor uitgebreide informatie omtrent Fire-kodering zijverwezen naar referentie 3 in de hierna volgende paragraaf C.

C. Referenties 1. Specification of the systems of the MAC/packet family;Technical specification 3258-E October 1986;

European Broadcasting Union, technical centre - Brussels; pagina's 12-16, 30-32, 87-90.

2. The C-MAC/packet system for direct satellite television; H. Mertens, D. Wood; EBU Technical Review, No. 200, August 1983, pagina's 172-185.

3. Theory and practice of error control codes; R.E. Blahut;Addison-Wesley publishing company 1983; pagina's 112-119 and 130-158.

4. The Viterbi Algorithm; G.D. Forney Jr;

Proceedings of the IEEE, Vol. 61, No. 3, March 1973, pagina's 268-278.

D. Korte beschrijving van de figuren

Figuur 1 toont de bit-vervlechting van de bits in hetdataveld van een datapakket.

Figuur 2 toont schematisch de algemene opbouw van eenMAC/packet overdrachtsysteem.

Figuur 3 toont schematisch de signalen gedurende eentelevisiebeeldlijn in een MAC/packet overdrachtsysteem.

Figuur 4 toont de algemene uitvoeringsvorm van eendelerschakeling voor het delen van een polynoom door een vast polynoom.Figuren 5 en 6 tonen respektievelijk een aantal polynomen.

Figuur 7 toont een uitvoeringsvoorbeeld van eenfoutencorrigerende kodeerschakeling voor toepassing in het televisie-overdrachtsysteem van figuur 2.

Figuur 8 toont een uitvoeringsvoorbeeld van eenfoutencorrigerende dekodeerschakeling voor toepassing in het televisie-overdrachtsysteem van figuur 2.

Figuur 9 toont een uitvoeringsvoorbeeld van eendetectieschakeling voor toepassing in de foutencorrigerendedekodeerschakeling van figuur 8.

E. Toelichting op de uitvinding E(1) Algemene opbouw van het MAC/packet overdrachtsysteem

Zoals in figuur 2 schematisch is aangegeven omvat eenoverdrachtsysteem van de MAC/packet familie in zijn algemeenheid eenzender TR en een ontvanger REC. De zender is voorzien van een aantalinformatiesignaalbronnen, zoals een bron 1 die een analooghelderheidssignaal Y voor een televisiebeeld levert, een bron 2 die hetbijbehorende analoge kleursignaal CHR levert, een bron 3 die een bij hetprogramma behorend audiosignaal, in digitaal formaat, levert en een bron4 die een datasignaal levert. Dit datasignaal kan verschillende soorteninformatie bevatten; bijvoorbeeld service-informatie voor hetbetreffende programma, maar ook conditional access informatieenzovoorts. In het hierna volgende zal worden verondersteld dat de doorbron 4 geleverde informatie betrekking heeft op het videosignaal zoalsdat geleverd wordt door de bronnen 1 en 2. Meer in het bijzonder zalworden verondersteld dat het de bewegingsvektoren en andere data omvatdie ten behoeve van hoge definitie televisie van de zender naar deontvanger wordt overgedragen. Deze data zal daarom HDTV-data wordengenoemd.

De beide videosignalen Y en CHR worden hier rechtstreekstoegevoerd aan een multiplexschakeling 5 waarin voor elke beeldlijn dezesignalen in een multiplexformaat worden gebracht. De door de bronnen 3en 4 geleverde datastromen worden in respektievelijke foutencorrigerendekodeerschakelingen 6 en 7 onderworpen aan foutcorrigerende koderingen.Pakketvormende schakelingen 8 en 9 ontvangen de bitstromen die door deschakelingen 6 en 7 worden geleverd en zetten telkens groepen van 720opeenvolgende bits om in een audio- respektievelijk datapakket dooraan zo een groep een etiket (packet header) van 31 bits toe te voegen.

Op deze wijze worden pakket verkregen van 751 bits die successievelijkmet d.j, &2> ^3» ·· ^750' ^751 zuHen worden aangeduid. Dealdus verkregen pakketten worden toegevoerd aan vervlechtingsschakelingen 10 en 11 die de volgorde waarin de bits wordenontvangen verandert. Meer in het bijzonder treden aan de uitgang van devervlechtingsschakelingen de bits van de pakketten op in de volgorde diewordt verkregen door de in figuur 1 aangegeven matrix rij voor rij vanlinks naar rechts, te beginnen met de bovenste rij af te tasten. In dealdus verkregen volgorde worden deze bits verder toegevoerd aankanaalcoders 12, 13 die, overeenkomstig de MAC/packet standaard, alszogenaamde duobinaire coders zijn uitgevoerd. Zij leveren derespektievelijk signalen A (audio) en D (HDTV-data) die evenals devideosignalen Y en CHR worden toegevoerd aan de multiplexerschakeling 5die verder nog een synchronisatiesignaal SNC en een clamping signaal CLPontvangt. Deze multiplexschakeling levert elke 64 psec, dat wil zeggenvoor elke beeldlijn van het televisiebeeld een multiplexblok dat de infiguur 3 schematisch aangegeven algemene opbouw heeft. Elk multiplexblokbestaat uit een aantal (7) synchronisatiebits SNC, een aantal bits(bijvoorbeeld 199) van een audiopakket A, een aantal(15) clamp bits CLP en een videosignaalperiode VSP. Voor elke actievebeeldlijn van een veld omvat deze periode VSP in tijdmultiplex hetanaloge chrominantiesignaal CHR en het analoge helderheidssignaal Y vande betreffende actieve beeldlijn. Voor elke niet-actieve beeldlijn vaneen veld (dat zijn de beeldlijnen die optreden tijdens derasterterugslagperioden) omvat deze periode VSP 1061 bits afkomstig vanopeenvolgende HDTV-datapakketten.

Deze multiplexblokken worden in een modulatieschakeling 14 op geschiktewijze op een draaggolfsignaal gemoduleerd en via een up-converter 15toegevoerd aan een zendantenne 16.

Aan de ontvangzijde wordt het uitgezonden signaalopgevangen door een antenne 17 en via een down converter 18 toegevoerdaan een demodulatieschakeling 19 van een ontvanger die wederom gedurendeelke 64 psec het in figuur 3 aangegeven multiplexblok levert dat aan eendemultiplexerschakeling 20 wordt toegevoerd. Deze levert weer aanrespektievelijke uitgangen de synchronisatiebits SNC, de clamping bitsCLP, het luminantiesignaal Y, het chrominantiesignaal CHR, het digitaleaudiosignaal A, het datasignaal D. De luminantie- en chrominantiesignalen worden toegevoerd aan eenvideosignaalverwerkingsschakeling 21 die aan zijn uitgang de drieelementaire kleursignalen levert voor weergave op een monitor 22.

Het digitale audiosignaal A wordt toegevoerd aan een duo-binaire dekodeerschakeling 23 die de duo-binaire symbolen omzet inbinaire symbolen (bits). De telkens tot een pakket behorende bits wordenin een ontvlechtingsschakeling 24 weer in de oorspronkelijke volgordegeplaatst, in een uitpakschakeling 24 wordt elk pakket ontdaan van zijnetiket, de resterende audio-informatiebits worden via eenfoutencorrectieschakeling toegevoerd aan een audiosignaalverwerkingsschakeling 27 die audiosignalen levert aanluidsprekers 28(1) en 28(2).

Het datasignaal D wordt toegevoerd aan een Viterbi-dekodeerschakeling 29 (voor meer informatie hierover zie bijvoorbeeldreferentie 4) die evenals de duo-binaire dekodeerschakeling 23 deontvangen duo-binaire symbolen omzet in binaire symbolen (bits). Detelkens tot een pakket behorende bits worden eveneens in eenontvlechtingsschakeling 30 in de oorspronkelijke volgorde geplaatst. Ineen uitpakschakeling 31 worden ook hier de etiketten van de pakkettenverwijderd en de resterende nuttige HDTV-data toegevoerd aan eenfoutencorrigerende dekodeerschakeling 32 waarvan in dit geval hetuitgangssignaal wordt toegevoerd aan de videosignaalverwerkingsschakeling21.

E(2) De foutencorrigerende kodeer- en dekodeerschakeling E(2.1) Theoretische achtergrond '

Zoals algemeen bekend wordt een reeks bits van eindigelengte tegen transmissiefouten beschermd door toevoeging van eengeschikt aantal foutcorrectiebits. In het hierna volgende zal wordenverondersteld dat deze bitreeks uit k bits bestaat die door toevoegingvan foutcorrectiebits wordt omgezet in een codewoord van n bits. Eenbijzonder algorithme om deze foutcorrectiebits te bepalen is decyclische kodering. Daarbij wordt de genoemde bitreeks beschouwd als eenpolynoom waarvan de coëfficiënten overeenkomen met de waarden van de bits in de bitreeks. Stel dat een bitreeks D wordt gevormd door de bitsdfc-ii ... d2, d1f dQ waarin dj_ = 1 of 0 voor i = 0, 1, 2, 3, k-1. Deze bitreeks kan dan worden beschouwd als een polynoom D(x)van de graad k-1 overeenkomstig de uitdrukking

(1) ....D(x) = + ... + d2x^+d^x+dQ

Verder wordt een geschikt gekozen zogenaamd generatorpolynoom G(x)gedefinieerd van de graad n-k overeenkomstig de uitdrukking (2) —G(x) = gn_kxn_k + ... + g2x2+g.,x+g0waarin voor de coëfficiënten gj geldt: gj = 0 of 1 voor j = 0, 1, 2, 3, ... n-k-1 en 9n_k = 1

τι-V

Door nu het produktpolynoom x D(x) te delen door G(x) wordt eenrestpolynoom R(x) verkregen waarvan de coëfficiënten rp defoutcorrectiebits voorstellen die aan de oorspronkelijke bitreeks wordentoegevoegd om een uitgangscodewoord van de foutencorrigerendekodeerschakeling voor die bitreeks te vormen.

Een mogelijke uitvoeringsvorm van een schakeling om * i n “Ir het polynoom D(x) te vermenigvuldigen met x en het produktpolynoomte delen door een polynoom G(x) is voor de in uitdrukking (2) aangegevenalgemene vorm van het generatorpolynoom weergegeven in figuur 4 (zie ookreferentie 3 figuur 6.10 en figuur 6.11) en aldaar aangeduid met hetreferentiecijfer 40. Deze schakeling 40 is voorzien van een ingang 41,een uitgang 42 en een schuifregister bestaande uit n-kschuifregisterelementen 43(.), waarbij tussen telkens twee opeenvolgendeschuifregisterelementen een modulo-2-opteller 44(.) is opgenomen. Deuitgang van dit schuifregister is aangesloten op de ingang van eentweestandenschakelaar 45 die een terugkoppelstand FBP en eenuitgangsstand 0ΤΡ heeft en die wordt gestuurd door een stuursignaalCNTRL. In de terugkoppelstand FBP, die in de figuur is aangegeven, is deuitgang van het schuifregister via een verdere modulo-2-opteller 47 envia constante faktorvermenigvuldigers 46(.) aangesloten op ingangen vande modulo-2-optellers 44(.). De vermenigvuldigfaktor van de i-de constante faktorvermenigvuldiger 46(i) is gelijk aan de i-decoëfficiënt g^ van het generatorpolynoom G(x). Een verdere ingangvan modulo-2-opteller 47 is aangesloten op de uitgang van eentweestandenschakelaar 48 die een ingangspositie IPP en een constantefaktorpositie CFP heeft en die wordt bestuurd door het stuursignaalCNTRL. In de figuur staat deze tweestandenschakelaar in deingangspositie, dat wil zeggen dat de verdere ingang van modulo-2-opteller 47 nu verbonden is met de ingang 41. De coëfficiëntenvan het polynoom D(x) (dat wil zeggen de bits van de pulsreeks) wordennu in de volgorde dk-1, dj^, d2, d1f dQ via de ingang 41aan modulo-2-opteller 47 toegevoerd. Nadat dQ via modulo-2-opteller 47en constante faktorvermenigvuldigers 46(.) in het schuifregister isingeschreven worden schakelaars 45 en 48 in de niet getekendeuitgangsstand OTP respektievelijk constante faktorpositie CFP gezetwaarna aan de verdere ingang van modulo-2-opteller 47 de logische waarde"0" wordt toegevoerd en de inhoud van het schuifregister (n-k bits) naarde uitgang 42 wordt doorgeschoven. Deze n-k bits stellen nu de gezochtefoutcorrectiebits voor.

In het hierna volgende zullen de bits die op een bepaaldmoment in de respektievelijke schuifregisterelementen 43(0), 43(1),43(2), ... 43(n-1) zijn opgeslagen, worden beschouwd als een groep enhet daarin voorkomende patroon van 0 en 1 bits zal bitpatroon wordengenoemd. Hoewel met een groep van n-k bits in principe 2n-^-1bitpatronen mogelijk zijn, wordt het aantal bitpatronen dat in deschakeling van figuur 4 kan optreden beperkt door het geïmplementeerdegeneratorpolynoom.

In het geval van een MAC/packet overdrachtsysteem waarinacht opeenvolgende bits aan de uitgang van de vervlechtingsschakeling 11tot verschillende kodewoorden moeten behoren geldt dat zo eenkodewoord ten hoogste 94 bits mag omvatten. Een onder de gegevenomstandigheden uiterst gunstig generatorpolynoom is die voor de Fire-kode. Dit generatorpolynoom heeft voor uitsluitend binaire symbolen degedaante (3)----G(x) = (x2t"1+1)p(x)

Hierin stelt t de lengte voor van de burstfouten die gecorrigeerd moeten kunnen worden en is p(x) een polynoom waarvan de graad niet lageris dan t, dat niet in faktoren te ontbinden is en waardoor x2t-1+1 ookniet deelbaar is.

Om een volledige correctie te kunnen realiseren van alleburstfouten tot en met lengte t, moet in de schuifregisterelementen43(.) van schakeling 40 voor een burstfout van bepaalde lengtetenminste zoveel verschillende bitpatronen kunnen optreden alscorrespondeert met het aantal mogelijke plaatsen van die burstfout inhet uitgangskodewoord. Uit de theorie van de Fire-kodes is bekend datbij gebruik van het in uitdrukking (3) gegeven generatorpolynoom hettotale aantal onderling verschillende bitpatronen (voor een burstfout)gelijk is aan het product van het aantal bitpatronen dat door het 04-_1 polynoom x u '+1 kan worden opgewekt en het aantal dat door hetpolynoom p(x) kan worden opgewekt. In het geval dat t = 2 is x L '+1 = o 9 x +1 = (x+1)(x -x+1). Het aantal bitpatronen dat met behulp van het , <1 polynoom x+1 wordt verkregen is 2-1 = 1, het aantal dat met behulp9 9 van het polynoom x -x+1 kan worden verkregen is 2-1 = 3 zodat dit

O

polynoom x+1 in totaal 1*3 = 3 bitpatronen kan opleveren. Nu door hetgeneratorpolynoom tenminste 94 verschillende bitpatronen moeten kunnenworden gegenereerd zal de graad van p(x) mede gelet op het feit datp(x) door geen ander polynoom deelbaar mag zijn, tenminste gelijk moetenzijn aan 6. In dat geval immers kan dat polynoom 2^-1 = 63verschillende bitpatronen genereren, wat het totale aantal brengt op3*63 = 189 hetgeen ruim voldoende is. In dit geval zou een kodewoord van94 bits negen foutcorrectiebits omvatten.

Het genoemde aantal van 189 verschillende bitpatronen isruim tweemaal zo groot als strikt noodzakelijk. Aanzienlijkefficiënter is het om een dataveld van een datapakket op te bouwen uitkodewoorden van zodanige lengte dat er precies een geheel aantal vandergelijke kodewoorden in een dataveld passen. In de praktijk blijkt eenkodewoord van 90 bits een optimale keuze te zijn. In dat geval kan bijt = 2 de graad van p(x) gelijk worden gekozen aan 5. Het aantal verschillende bitpatronen dat nu door het generatorpolynoom kan worden . 5 ...

opgewekt is 3*(2-1) = 93 en het aantal foutcorrectiebits m elk kodewoord is acht, zodat een dataveld nu in totaal niet meer dan 8*8 = 64 foutcorrectiebits omvat.

Zou het dataveld van het datapakket worden opgedeeld in bijvoorbeeld 24 kodewoorden van elk 30 bits, dan zou p(x) van de graad 4kunnen worden genomen, zodat voor elk kodewoord zeven foutcorrectiebitsnodig zijn, wat het totale aantal foutcorrectiebits per dataveld zoubrengen op 168.

De optimale kodewoordlengte blijkt gelijk te zijn aan hetaantal bits in een dataveld (nu 720) gedeeld door de gekozenvervlechtingsdiepte D (nu acht). Bij gebruik van de Fire-koderingvervullen een minimaal aantal bits van zo een kodewoord de funktie vanfoutcorrectiebit (in het hier beschouwde geval acht).

Voor het voor de kodewoordlengte van 90 bits bruikbarepolynoom p(x) van de graad vijf, kan nu een keuze worden gemaakt uit dezes polynomen die in figuur 5 zijn aangegeven. De bijbehorende .generatorpolynomen G(x) zijn aangegeven in figuur 6. Gelet op dehoeveelheid hardware die voor implementatie van de foutcorrigerendekodeerschakeling 7 en de foutcorrigerende dekodeerschakeling 32 nodigis, is bij t = 2 het generatorpolynoom G^x) de beste keuze.

Volledigheidshalve zij opgemerkt dat indien t = 4 eenpolynoom p(x) van de graad vier kan worden genomen hetgeen danresulteert in 11 foutcorrectiebits per codewoord van 90 bits.

E(2.2) Practische implementaties

Een uitvoeringsvoorbeeld van de foutencorrigerendekodeerschakeling 7 is voor het geval t = 2 weergegeven in figuur 7. Hijis voorzien van een data-ingang 70 die de databits ontvangt van databron4 (zie figuur 2). Via deze data-ingang worden de databits toegevoerd aaneen meer-bitsgeheugen 71 bijvoorbeeld een acht-bits fifo. Opgemerkt zijdat de lengte van dit geheugen (nu acht bits) overeenkomt met het aantalfoutcorrectiebits in elk kodewoord. Dit fifo 71 wordt bestuurd door eenbinair stuursignaal CNTRL^. Als dit stuursignaal de logische waarde"1" heeft worden de in dit fifo opgeslagen databits aan zijn uitgangtoegevoerd. Als het stuursignaal de logische waarde *0" heeft worden weldatabits in het fifo ingeschreven en opgeslagen, maar verschijnen ergeen aan zijn uitgang. Hierdoor wordt de bitstroom die aan de data-ingang 70 verschijnt en door databron 40 wordt geleverd, opgedeeld indatablokken. De uitgang van dit fifo 71 is enerzijds aangesloten op eeningang A van een multiplexerschakeling 72 en anderzijds op de ingang 41(A) van een schakeling 40(A) waarvan de struktuur correspondeert metde in figuur 4 aangegeven schakeling, maar waarbij nu hetgeneratorpolynoom (x) is geïmplementeerd zodat g-j = g4 = g5= gg = <2η = 0 en de daarbij behorende constante faktorvermenigvuldigers alsmede de bijbehorende modulo-2-optellers zijnweggelaten. De uitgang 42(A) van deze schakeling 40(A) is aangesloten opeen ingang B van de multiplexerschakeling 72. De werking van dezefoutencorrigerende kodeerschakeling 7 is nu als volgt. Zodra hetstuursignaal CNTRL^ de logische waarde "1" heeft worden de in het fifo71 opgeslagen databits een voor een met een snelheid 1/T^ toegevoerdaan de ingang A van de multiplexerschakeling 72 en direct doorgesluisdnaar zijn uitgang 73. Tevens worden deze databits toegevoerd aan deschakeling 40(A) waarvan schakelaar 48 door het stuursignaal CNTRL1 inde ingangspositie IPP is gezet en schakelaar 45 in de terugkoppelstandFBP. Nadat het stuursignaal CNTRL^ gedurende 82 klokpulsperiodende logische waarde "1" heeft gehad, neemt hij gedurende 8klokpulsperioden de logische waarde "0" aan. Daardoor wordtschakelaar 48 in de constante faktorpositie CFP gezet en schakelaar 45in de uitgangsstand OTP. Uitgang 73 van multiplexerschakeling 72 wordtverbonden met zijn B-ingang, zodat de acht bits in het schuifregistervan schakeling 40(A) nu na elkaar aan het datablok van 82 databitstoegevoegd worden, waardoor het gewenste 90-bits Fire-kodewoord wordtverkregen.

Een foutencorrigerende dekodeerschakeling 32 isweergegeven in figuur 8. Hij omvat een ingang 32(0) en een uitgang32(1). De aan de ingang 32(0) optredende 90 databits van een Fire-kodewoord worden rechtstreeks toegevoerd aan een schuifregister 32(2)dat een lengte heeft van 90 bits en van daar aan een eerste ingang vaneen modulo-2-opteller 32(3). Tevens worden opeenvolgende Fire-kodewoorden door middel van een schakelaar 32(4) afwisselend toegevoerdaan een eerste en een tweede detectieschakeling 32(5,A) respektievelijk32(5,B). Deze schakelaar 32(4) wordt daartoe gestuurd door eenstuursignaal CNTRL2 dat afwisselend eerst gedurende 90 opeenvolgendeklokpulsperioden T^ de logische waarde "1" en dan gedurende 90opeenvolgende klokpulsperioden T^ de logische waarde "0" heeft. Dedetectieschakelingen 32(5,A) en 32(5,B) leveren de respektievelijkecheckbits I(A) en I(B) die via een selektieschakeling 32(6) worden toegevoerd aan een tweede ingang van de modulo-2-opteller 32(3). Dezeselektieschakeling wordt daartoe gestuurd door het stuursignaalCNTRL2. Aan de uitgang van modulo-2-opteller 32(3) treden nu degewenste, eventueel gecorrigeerde, bits op van een datablok, gevolgddoor de foutcorrectiebits. Correctie van een eventueel vervalst databitvindt plaats doordat op het moment dat zo een vervalst bit optreedt aande uitgang van schuifregister 32(2), tevens door de op dat momentaktieve detectieschakeling 32(5,.) een checkbit I(.) wordt gegenereerdmet de logische waarde "Γ dat via de selektieschakeling 32(6) eveneensaan de modulo-2-opteller 32(3) wordt· toegevoerd. De door modulo-2-opteller 32(3) geleverde bits worden toegevoerd aan eenscheidingscircuit 32(7) waarin de foutcorrectiebits worden onderdrukt endie uitsluitend de nuttige databits toevoert aan een buffer 32(8)waarvan de inhoud met constante snelheid wordt toegevoerd aan de uitgang32(1).

Een uitvoeringsvoorbeeld van de detectieschakeling32(5,.) is weergegeven in figuur 9. Hij komt verregaand overeen met dein figuur 7 aangegeven foutencorrigerende kodeerschakeling, maarverschilt daarvan op de volgende punten. Tussen deschuifregisterelementen 43(2) en 43(3), tussen deschuifregisterelementen 43(4) en 43(5), alsmede tussen deschuifregisterelementen 43(5) en 43(6) zijn verdere modulo-2-optellers32(8), 32(9) en 32(10) opgenomen die tevens de bits van de ontvangenFire-kodewoorden ontvangen. Op uitgangen van geselekteerdeschuifregisterelementen is een dekodeernetwerk aangesloten bestaande uiteen aantal OF-poorten 32(11) - 32(15), een aantal EN-poorten 32(16),32(17) en een invertor 32(18). EN-poort 32(17) wordt gestuurd door eenstuursignaal CNTRL 3(.). Dit stuursignaal heeft de logische waarde "0"zolang er bits van het 90-bit lange Fire-kodewoord aan dedetektieschakeling worden toegevoerd. Ontvangt de detektieschakelinggeen bits meer, dan neemt dit stuursignaal de logische waarde "1" aan.

In dat geval levert EN-poort 32(17) de checkbits I(.) die aan deselektieschakeling 32(5) en tevens aan een ingang van modulo-2-opteller44(0) worden toegevoerd. De werking van deze detectieschakeling is nuals volgt. De 90 bits van het Fire-kodewoord worden één voor éénaan de verschillende modulo-2-optellers 32(8) - 32(10) toegevoerdwaardoor de initiële inhoud van de schuifregisterelementen 43(3), 43(5) en 43(6) telkens verandert. Nadat alle 90 databits van een Fire-kodewoord in het schuifregister 32(2) (zie figuur 8) zijn ingeschrevenen verwerkt in de detectieschakeling 32(5,.), ontvangt dezedetectieschakeling geen verdere databits meer. De detectieschakeling32(5,.) wordt nu aan zichzelf overgelaten en genereert daardoor 90checkbits I(.), voor elk databit dat aan de modulo-2-opteller 32(3)wordt toegevoerd één. Als dit databit niet is vervalst zal hetbijbehorende checkbit de logische waarde "0" hebben, anders de logischewaarde "1". Nadat 90 checkbits zijn gegenereerd worden deschuifregisterelementen 43(.) gereset.

Claims (5)

1. Televisie-overdrachtsysteem van het type waarin eendatasignaal afkomstig van een databron tezamen met een videosignaal ineen tijdmultiplexformaat van een zender naar een ontvanger wordtovergedragen, welk datasignaal daartoe is ondergebracht in dataveldenvan datapakketten, waarbij elk datapakket N datasymbolen en elk dataveldN-H datasymbolen omvat, en de N datasymbolen van zo een datapakketsymboolgewijs in elkaar zijn gevlochten tot een diepte D, met hetkenmerk, dat de zender van dit overdrachtsysteem is ingericht om hetdatasignaal op te delen in datablokken van elk k datasymbolen, om elkdatablok om te zetten in een Fire-kodewoord bestaande uit n = k+Pdatasymbolen, waarin P het aantal foutcorrectie symbolen voorstelt enwaarin het aantal datasymbolen van elk blok voldoet aan de betrekking (N-H)/(k+P)=D - de ontvanger is ingericht om voor elk datasymbool van een datablok eencorresponderend checksymbool op te wekken en om een datasymbool tecorrigeren als het corresponderende checksymbool afwijkt van een voorafbepaald symbool.

2. Zender geschikt voor toepassing in een overdrachtsysteemvolgens conclusie 1 , waarin een datasignaal afkomstig van een databrontezamen met een videosignaal in een tijdmultiplexformaat wordtovergedragen naar een ontvanger, waartoe dat datasignaal isondergebracht in datavelden van datapakketten, waarbij elk datapakket Ndatasymbolen en elk dataveld N-H datasymbolen omvat en de N datasymbolenvan een datapakket symboolgewijs in elkaar zijn vervlochten tot eendiepte D, met het kenmerk, dat deze zender is ingericht om hetdatasignaal dat door de databron wordt geleverd op te delen indatablokken van elk k datasymbolen, om elk datablok om te zetten in eenFire-kodewoord bestaande uit n = k+P datasymbolen, waarin P het aantalfoutcorrectiesymbolen voorstelt en waarin het aantal datasymbolen k vanelk datablok voldoet aan de betrekking (N-H)/(k+P)=D

3. Zender volgens conclusie 2 waarin het generatorpolynoomvoor het Fire-kodewoord gelijk is aan (x2t_1+1) p(x) met het kenmerk dat p(x) = x^+x^+l en t geligk is aan twee.

4. Zender volgens conclusie 2 waarin het aantal datasymbolen(N-H) van een dataveld gelijk is aan 720, de vervlechtingsdiepte D gelijk is aan acht, met het kenmerk dat het aantal datasymbolen k vanelk datablok gelijk is aan tweeentachtig.

5. Ontvanger geschikt voor toepassing in een overdrachtsysteem volgens conclusie 1 en geschikt voor ontvangst vandatablokken die zijn uitgezonden door een zender volgens één van deconclusies 2, 3 of 4, met het kenmerk dat hij is ingericht om voor elkdatasymbool van een datablok een corresponderend checksymbool op tewekken en om een datasymbool te corrigeren als het corresponderendechecksymbool afwijkt van een vooraf bepaald symbool.