DE4203298C1

DE4203298C1 -

Info

Publication number: DE4203298C1
Application number: DE4203298A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr.-Ing. 1000 Berlin De Wolf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 1993-08-19
Anticipated expiration: 2012-02-01
Also published as: WO1993015575A1; NO942802D0; NO942802L; AU3343993A; CA2129224A1; EP0624295A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Wiedergewinnen von über eine Übertragungsstrecke für digitale Datenströme mit Zellenstruktur vom sendeseitigen zum empfangsseitigen Ende übertragenen Testdaten am empfangsseitigen Ende,

- bei dem die verschiedenen Testdaten am sendeseitigen Ende der Übertragungsstrecke mittels eines binären Kodewortes, das autokorreliert einen Dirac-Impuls ergibt, und mittels aus dem Kodewort durch zyklisches Verschieben des Kodewortes erzeugten weiteren binären Kodewörtern kodiert werden und
- bei dem auf der Empfangsseite der Übertragungsstrecke zur Dekodierung eine Kreuzkorrelation des jeweils empfangenen Kodewortes unter Auswertung des Hauptmaximums der jeweiligen Kreuzkorrelationsfunktion zum Wiedergewinnen der Testdaten vorgenommen wird. Ein solches Verfahren wird vor allem in der Meßtechnik für die Breitband-ISDN-Übertragungstechnik eingesetzt.

Ein bekanntes Verfahren dieser Art ist in der DE 40 12 850 A1 beschrieben. Bei diesem bekannten Verfahren zum Ermitteln von Qualitätsparametern einer Übertragungsstrecke für digitale Datenströme werden Nummern von in den Datenstrom eingeschleusten Testzellen am sendeseitigen Ende der Übertragungsstrecke mit einem Kodewort kodiert, das autokorreliert einen Dirac-Impuls ergibt; ein derartiges Kodewort ist beispielsweise eine m-Sequenz oder ein Kodewort aus dem Kodewortvorrat des Barker-Kode. Außerdem wird sendeseitig im Rahmen der Kodierung das Kodewort von Testzelle zu Testzelle um jeweils einen gleichen Abstand verschoben. Dies bedeutet, daß weitere Kode wörter durch zyklisches Verschieben des einen Kodewortes ge bildet sind. Am empfangsseitigen Ende der Übertragungsstrecke ist einem Empfänger ein Korrelator nachgeordnet, der eine Kreuzkorrelation des jeweils empfangenen Kodewortes durchführt. Aus der Höhe der Hauptmaxima der so gebildeten Kreuzkorrelationsfunktionen wird auf die Bitfehlerrate zurückgeschlossen, während die relative zeitliche Lage der Hauptmaxima eine Aussage über die Testzellennummer erlaubt, wodurch die sendeseitigen Testdaten wiedergewinnbar sind. Dies geschieht bei dem bekannten Verfahren sehr zuverlässig, da es auch bei einer hohen Bitfehlerrate noch genau arbeitet; bei einer 2⁵-m-Sequenz beispielsweise als Kodewort können bis zu 7 Bitfehlern auftreten, ohne die Zuverlässigkeit des Verfahrens zu beeinträchtigen.

Das bekannte Verfahren ist auch in der Zeitschrift "telcom report" 14 (1991) Heft 2, Seiten 104 bis 107, beschrieben. Bei der hier dargestellten Ausführungsform sind sämtliche weiteren binären Kodewörter durch zyklisches Verschieben aus dem einen Kodewort gebildet.

Eine Fortentwicklung des obenbeschriebenen, bekannten Verfahrens ist in der DE 40 14 766 A1 dargelegt. Danach werden die Testzellen vor dem Durchlaufen der Übertragungsstrecke in einem weiteren Teil ihrer Nutzfelder mit einem weiteren Test muster belegt. Die Lage der weiteren Testmuster im weiteren Teil der Nutzfelder wird verändert, wenn die wiederholungs freie Variation der Lage des einen Testmusters nach dem oben beschriebenen Verfahren in dem einen Teil der Nutzfelder in der Folge der Testzellen erschöpft ist. Nach dem Durchlaufen der Übertragungsstrecke wird jede Zelle des Datenstromes mit einem Testmuster korreliert, das mit dem weiteren Testmuster identisch oder invers ist. Die Auswertung der erhaltenen Kreuzkorrelationsfunktion erfolgt wie bei dem eingangs beschriebenen Verfahren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Ver fahren so weiterzuentwickeln, daß es ein sicheres Wieder gewinnen einer größeren Anzahl von sendeseitig vorliegenden Testdaten auf der Empfangsseite ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß

- sendeseitig dem binären Kodewort durch zyklisches Verschieben des Kodewortes weitere binäre Kodewörter und ein binäres Nullwort hinzugefügt und die verschiedenen Testdaten den verschiedenen Kodewörtern und dem Nullwort zugeordnet und
- auf der Empfangsseite der Übertragungsstrecke zur Dekodierung zusätzlich zur Kreuzkorrelation eine Quersummenbildung der empfangenen Kodewörter und des Kodewortes vorgenommen, wobei
- - oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegende Hauptmaxima der Kreuzkorrelationsfunktion übertragene Kodewörter kenn zeichnen und zum Wiedergewinnen der zugeordneten Testdaten herangezogen werden oder
- - eine unterhalb eines vorgegebenen weiteren Wertes liegende Quersumme das übertragene Nullwort kennzeichnet und zum Wiedergewinnen eines dem Nullwert zugeordneten Testdatums herangezogen wird.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be steht darin, daß durch das Verwenden des Nullwortes (bei diesem Wort weisen alle Binärstellen eine "0" auf) der Vorrat an zur Verfügung stehenden Verschlüsselungswörtern um ein Wort erweitert ist. Bei Verwendung beispielsweise einer 2⁵-m-Sequenz führt die Erfindung zu einem Vorrat an insgesamt 32 Ver schlüsselungswörtern. Dadurch ist es möglich, insgesamt 32 verschiedene, (also über eine Länge von 5 Bit jeweils variierende) zu übertragene Testdaten zu kodieren und auf der Empfangsseite sicher wieder zu gewinnen.

Der Vorrat an Verschlüsselungswörtern auf der Sendeseite läßt sich bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver fahrens in vorteilhafter Weise dadurch verdoppeln, daß

- sendeseitig aus den binären Kodewörtern durch Invertieren inverse, binäre Kodewörter gebildet werden und diesen inversen Kodewörtern ein binäres Einswort hinzugefügt wird und weitere Testdaten den inversen Kodewörtern und dem Einswort zugeordnet werden,
- auf der Empfangsseite oberhalb eines vorgegebenen unteren Wertes betragsmäßig liegende Hauptmaxima der Kreuzkorrelation übertragene Kodewörter kennzeichnen und zum Wiedergewinnen der zugeordneten Testdaten unter Berücksichtigung der Vor zeichen der Hauptmaxima herangezogen werden oder
- eine unterhalb eines vorgegebenen weiteren Wertes liegende Quersumme das übertragene Nullwort kennzeichnet und zum Wiedergewinnen eines dem Nullwort zugeordneten Testdatums herangezogen wird oder
- eine oberhalb eines zusätzlichen vorgegebenen Wertes liegen de Quersumme ein Einswort kennzeichnet und zum Wiedergewinnen eines dem Einswort zugeordneten Testdatums herangezogen wird. Selbstverständlich kann die Erfassung von Hauptmaxima unterschiedlicher Art auch dadurch erfolgen, daß der Werte bereich der Kreuzkorrelationsfunktionen um einen derartigen Wert verschoben wird, daß die Werte der Hauptmaxima unter schiedlicher Art stets im positiven Bereich liegen.

Die von der Sendeseite her übertragenen, auf der Empfangsseite wiedergewonnenen Testdaten können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in unterschiedlicher Weise weiterverarbeitet werden.

Wie bei dem eingangs beschriebenen bekannten Verfahren ermöglicht auch das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur das Wiederge winnen der Testdaten auf der Empfangsseite, sondern unter Aus wertung der Höhe der Hauptmaxima der Kreuzkorrelationsfunktionen der Kodewörter eine Aussage über über die Anzahl der Bitfehler; eine solche Aussage ist auch hinsichtlich des Nullwortes bzw. des Einswortes möglich, weil aus der Quersumme die Anzahl der Bitfehler bestimmbar ist.

Zur Erläuterung der Erfindung zeigt

Fig. 1 als Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine Aufstellung der Verschlüsselungswörter,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Kodierers einer An ordnung für eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der Empfangsseite derselben Anordnung zur Durchführung dieser weiteren Aus führungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel enthält eingangsseitig einen Verschlüsselungs-Generator 1, der beispielsweise aus einem adressierbaren Speicher besteht. Dieser Speicher enthält in dem dargestellten Beispiel an der Stelle St=2 (vgl. Fig. 2) ein 31 Bit langes Kodewort, das einer 2⁵-m-Sequenz entspricht. An den weiteren Stellen 3 bis 31 sind weitere 31 Bit lange Kodewörter abgelegt, die durch zyklisches Verschieben der 2⁵-m-Sequenz entstanden sind; in der 2. Spalte der Fig. 2 sind die sich dadurch ergebenden Phasen s der Kodewörter angegeben. In der Stelle St=1 des Speichers ist ein 31 Bit langes Nullwort gespeichert, das - wie Fig. 2 erkennen läßt - durchgängig aus Nullen besteht.

Insgesamt sind somit 32 Verschlüsselungswörter vorhanden. Dem zufolge lassen sich 32 verschiedene Testdaten kodieren, die sich über jeweils eine Länge von 5 Bit in jeweils einem Bit voneinander unterscheiden. In einem Block 2 der Fig. 1 ist demzufolge nur ein unkodiertes, 5 Bit langes Datenwort als ein Testdatum eingetragen.

Die mittels des Verschlüsselungswort-Generators 1 erzeugten, kodierten Testdaten (Block 3 in Fig. 1) werden über eine Übertragungsstrecke 4 übertragen und gelangen als kodierte Testdaten mehr oder weniger verfälscht (Block 5 in Fig. 1) zur Empfangsseite 6, wo ihre Dekodierung erfolgt. Dies ge schieht unter anderem dadurch, daß in einem Kreuzkorrelator 7 eine Kreuzkorrelation der übertragenen Testdaten mit Referenzdaten, beispielsweise einer m-Sequenz m_o (Block 8 in Fig. 1) erfolgt. Die sich ergebenden Kreuzkorrelations funktionen, die im wesentlichen so aussehen, wie es in der eingangs erwähnten DE 40 12 850 A1 dargestellt ist, werden in einem Baustein 9 auf die Lage der Hauptmaxima untersucht. Die relative zeitliche Lage des Hauptmaximums der jeweiligen Kreuzkorrelationsfunktion enthält die Information über das jeweils übertragene Testdatum, so daß über einen weiteren, nicht dargestellten Speicher auf der Empfangsseite 6 aus der ermittelten relativen zeitlichen Lage des jeweiligen Haupt maximums das übertragene Testdatum gewonnen werden kann; auf diese Weise sind aber nur 31 verschiedene Testdaten auf der Empfangsseite wiedergewinnbar.

Die Erkennung des Nullwortes erfolgt im Block 10 und geschieht in der Weise, daß hier eine Quersummenbildung erfolgt. Liegt die Quersumme unterhalb eines vorgegebenen Wertes, beispiels weise bei einer 2⁵-m-Sequenz unterhalb des Wertes 8, dann ist dies ein Anzeichen dafür, daß es sich bei dem übertragenen, kodierten Datum um das Nullwort handelt. Dementsprechend läßt sich dann im Rahmen der Dekodierung mittels des nicht darge stellten Speichers das zugeordnete Testdatum wiedergewinnen (Block 11 in Fig. 1).

Zur Bestimmung der Bitfehler werden die Hauptmaxima der Kreuz korrelationsfunktionen auf ihre Höhe untersucht. Dabei ist dafür gesorgt, daß dies nur bei solchen Hauptmaxima geschieht, deren Höhe oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegt; bei einer 2⁵-m-Sequenz erfolgt eine Auswertung nur der Hauptmaxima, deren Wert über der Zahl 16 liegt. Damit ist sichergestellt, daß nicht ein auf das Nullwort zurückgehendes Hauptmaximum erfaßt wird. Aus oberhalb des Wertes 16 in ihrer Höhe liegenden Haupt maxima erfolgt die Bestimmung der Bitfehler (Block 12 in Fig. 1).

Zur Bestimmung der Anzahl der Bitfehler mittels des Nullwortes wird die Quersumme untersucht; deren Höhe ist ein direktes Maß für die Anzahl der Bitfehler.

Ergänzend ist noch darauf hinzuweisen, daß das erfindungsge mäße Verfahren nicht an die Verwendung einer 2⁵-m-Sequenz (mit deren zyklischen Verschiebungen) gebunden ist, sondern sich auch mit anderen m-Sequenzen durchführen läßt. Auch ist eine Anwendung des Barker-Kode, der Cordon, Mills und Welch-Sequenz oder des Gold-Kodes möglich.

In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel für einen Ver schlüsselungswort-Generator auf der Sendeseite einer hier nicht gezeigten Übertragungsstrecke dargestellt für den Fall, daß Testdaten kodiert werden sollen, die über eine Länge von 6 Bit variieren, also ein 6 Bit langes Datenwort D(x) aufweisen. Der Generator weist hier ein rückgekoppeltes Schieberegister 20 mit mehreren Stufen 21 bis 24 und Exklusiv-ODER-Gliedern 25 und 26 auf. Dem Schieberegister 20 ist ein weiteres Exklusiv-ODER-Glied 27 nachgeordnet, indem es mit einem Eingang 28 direkt an den Ausgang des Exklusiv-ODER-Gliedes 26 angeschlossen ist und über einen Umschaltkontakt 29 in dessen Stellung a mit dem Ausgang der Stufe 24 verbindbar ist. In der Stellung b des Umschaltkontaktes 29 ist der eine Eingang 28 mit den Signalen der unteren fünf Stellen d₁ bis d₅ des Daten wortes D(x) beaufschlagt. Der weitere Eingang 30 des weiteren Exklusiv-ODER-Gliedes 27 ist mit dem Signal der obersten (sechsten) Stelle des Datenwortes D(x) beaufschlagt. Die sechste Stelle steuert die Invertierung, so daß in Abweichung von dem Verfahren nach den Fig. 1 und 2 hier 64 verschiedene Ver schlüsselungswörter zur Verfügung stehen, wenn von einer 2⁵-m-Sequenz als Beispiel ausgegangen wird.

Am Ausgang 31 des weiteren Exklusiv-ODER-Gliedes 27 treten somit entsprechend den zu übertragenden Testdaten mit den Datenwörtern D(x) kodierte Daten C(x) auf, die - beispiels weise neben einer 2⁵-m-Sequenz als "Grundkodewort" - 30 durch zyklische Verschiebung gewonnene binäre Kodewörter, 31 durch Invertieren daraus gebildete weitere Kodewörter, das Nullwort und das Einswort enthalten können.

Diese kodierten Daten C(x) werden über eine nicht gezeigte Übertragungsstrecke übertragen und gelangen zur Empfangsseite, deren Ausgestaltung in Fig. 4 dargestellt ist. Hier wird ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 in einem Block 40 eine Quersummenbildung der übertragenen, kodierten Daten C(x) vorgenommen. Diese Quersumme wird in einem nachgeordneten Block 42 wiederum darauf untersucht, ob sie kleiner als 8 ist. Trifft dies zu, dann ist das über tragene Testdatum als Nullwort detektiert. Ist die Quersumme größer als 23, handelt es sich um ein binäres Einswort (alle Binärstellen weisen eine "1" auf).

Bei der Kreuzkorrelation der übrigen Kodewörter ergeben inverse Kodewörter in diesem Beispiel negative Hauptmaxima der Kreuzkorrelationsfunktionen; dadurch können die "normalen" Kodewörter von den inversen Kodewörtern beim Dekodieren unterschieden werden. Zur Unterscheidung der übrigen Kodewörter von dem Null- bzw. Einswort wird hier der Betrag der Haupt maxima benutzt; oberhalb eines vorgegebenen unteren Wertes liegenden Beträge der Hauptmaxima kennzeichnen die übrigen Kodewörter. Bei einer 2⁵-m-Sequenz als Grundkodewort beträgt wie beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der untere Wert 16.

Entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 lassen sich so die zu übertragenen Testdaten D(x) auf der Empfangsseite im Block 43 wiedergewinnen.

Im übrigen ist die Empfangsseite nach Fig. 4 so aufgebaut, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Die Bestimmung der Bitfehler erfolgt in entsprechender Weise. Es können auch hier die Kodes Verwendung finden, die oben aufgeführt worden sind.

Claims

1. Verfahren zum Wiedergewinnen von über eine Übertragungs strecke für digitale Datenströme mit Zellenstruktur vom sendeseitigen zum empfangsseitigen Ende übertragenen Testdaten am empfangsseitigen Ende,

- bei dem die verschiedenen Testdaten am sendeseitigen Ende der Übertragungsstrecke mittels eines binären Kodewortes, das autokorreliert einen Dirac-Impuls ergibt, und mittels aus dem Kodewort durch zyklisches Verschieben des Kodewortes erzeugten weiteren binären Kodewörtern kodiert werden und
- bei dem auf der Empfangsseite der Übertragungsstrecke zur Dekodierung eine Kreuzkorrelation des jeweils empfangenen Kodewortes unter Auswertung des Hauptmaximums der jeweiligen Kreuzkorrelationsfunktion zum Wiedergewinnen der Testdaten vorgenommen wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

- sendeseitig den Kodewörtern ein binäres Nullwort (gespeichert bei St=1) hinzugefügt wird und die verschiedenen Testdaten (z. B. 11101) den verschiedenen Kodewörtern und dem Nullwort zugeordnet werden,
- auf der Empfangsseite (6) der Übertragungsstrecke (4) zur Dekodierung zusätzlich zur Kreuzkorrelation eine Quersummen bildung der empfangenen Kodewörter und des Nullwortes vor genommen wird, wobei
- - oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegende Hauptmaxima der Kreuzkorrelationsfunktionen übertragene Kodewörter kennzeichnen und zum Wiedergewinnen der zugeordneten Testdaten (z. B. 11101) herangezogen werden oder
- - eine unterhalb eines vorgegebenen weiteren Wertes liegende Quersumme das übertragene Nullwort kennzeichnet und zum Wiedergewinnen eines dem Nullwort zugeordneten Testdatums herangezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- sendeseitig aus den Kodewörtern durch Invertieren inverse, binäre Kodewörter gebildet werden und diesen inversen Kode wörtern ein binäres Einswort hinzugefügt wird und weitere Testdaten den inversen Kodewörtern und dem Einswort zuge ordnet werden,
- auf der Empfangsseite oberhalb eines vorgegebenen unteren Wertes betragsmäßig liegende Hauptmaxima der Kreuzkorrelations funktionen übertragene Kodewörter kennzeichnen und zum Wieder gewinnen der zugeordneten Testdaten unter Berücksichtigung der Vorzeichen der Hauptmaxima herangezogen werden oder
- eine unterhalb eines vorgegebenen weiteren Wertes liegende Quersumme das übertragene Nullwort kennzeichnet und zum Wiedergewinnen eines dem Nullwort zugeordneten Testdatums herangezogen wird oder
- eine oberhalb eines zusätzlichen vorgegebenen Wertes liegen de Quersumme ein Einswort kennzeichnet und zum Wiedergewinnen eines dem Einswort zugeordneten Testdatums herangezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Hauptmaxima und die Größe der Quersumme als Maß für die Bitfehlerrate ausgewertet werden.