DE19815408C2 - Anordnung zum Optimieren der Datenübertragung eines gedächtnisbehafteten Funkkanals - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft und geht aus von einer Anordnung laut Oberbegriff des Hauptanspruches.

Anordnungen dieser Art sind z. B. aus der DE 40 17 298 A1 oder der DE 36 87 420 T2 bekannt. In der DE 40 17 298 A1 beispielsweise werden empfangsseitig Einrichtungen zur Bestimmung der Bitfehlerrate und senderseitig jeweils Einrichtungen zum Anpassen der Datenübertragungssicherheit an die Kanalqualität verwendet, wobei die Bitfehlerrate zur Sendeseite zurück übermittelt wird um dort zur Erhöhung der Datenübertragungssicherheit die Übertragungsgeschwindigkeit entsprechend anzupassen. Im weiteren wird in der DE 36 87 420 T2 ein Verfahren offenbart, das zur Optimierung der Datenübertragung die Eingabedaten mit einem Fehlererkennungscode versieht um dadurch empfangsseitig die Blockfehlerrate (dort Rahmenfehlerrate benannt) zu ermitteln, wobei diese Blockfehlerrate dann an die Sendeseite zurück übermittelt wird um dort entsprechend die Blocklänge (dort Rahmenlänge benannt) anzupassen. Es ist auch schon bekannt, in Abhängigkeit von der empfangsseitig bestimmten Bitfehlerrate die Redundanz des eingesetzten fehlerkorrigierenden Codes entsprechend zu ändern (Adaptive Control and Channel Encoding in an Automatic HF Communication System, von Hague, Jowett and Darnell, Fourth International Conference on HF Radio Systems and Techniques, 1988 IEE Conference Publication Number 284, Seiten 17 bis 21).

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Sicherheit der Datenübertragung über einen gedächtnisbehafteten bidirektionalen Funkkanal noch weiter zu optimieren.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anordnung laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung wird aus der Bitfehlerrate bzw. Symbolfehlerrate und der Blockfehlerrate empfangsseitig unter Berücksichtigung der Blocklänge der Bündelungsfaktor berechnet, zur Senderseite rückübertragen und dort dann in bekannter Weise zur Erhöhung der Übertragungssicherheit ausgenutzt. Als besonders vorteilhaft hat es sich hierbei erwiesen, die Redundanz der verwendeten Codierung entsprechend zu ändern. Die Erfindung macht sich dabei die Erkenntnis zunutze, daß die bei einem Kurzwellenfunkkanal vorhandene Fehlerbündelung bei gleicher mittlerer Bitfehlerrate die Blockfehlerrate verringert. Wird dies bei der Hinzufügung von Redundanz zur Codierung entsprechend berücksichtigt, kann die durchschnittlich notwendige Redundanzmenge entsprechend reduziert und damit die verfügbare Übertragungskapazität des Kanals für Nutzdaten erhöht werden.

Zur Ermittlung der Bitfehlerrate bzw. Symbolfehlerrate und der Blockfehlerrate werden dem Nutzdatenpaket vorzugsweise definierte zusätzliche Testdaten hinzugefügt, die eine weitergehende Analyse des Kanals hinsichtlich dieser Größen erlauben, als dies allein durch die Auswertung der Redundanzdaten möglich wäre. Zur Übertragung der Daten wie digitalisierte Sprache oder andere digitale Informationen werden diese also nach einem vorgegebenen Datenübertragungsprotokoll in einzelne Datenpakete aufgeteilt und zwar werden zusätzlich zu den Nutzdaten noch die erwähnten Testdaten zusammen mit Redundanzdaten und Kontrolldaten übertragen und jeweils zu einem Datenrahmen zusammengefaßt.

Die Ermittlung der Kanalqualität aus der Bitfehlerrate bzw. Symbolfehlerrate und Blockfehlerrate über die Berechnung des Bündelungsfaktors aus den übertragenen Daten kann durch verschiedene mehr oder weniger aufwendige Algorithmen erfolgen und zwar auf der Basis folgender Zusammenhänge.

Die Fehlerfolgen lassen sich näherungsweise als Gleichung einer Geraden darstellen und zwar in der Form

p_b(n) = p_en^α für n < n₀

mit
p_b(n) Blockfehlerrate
p_e Symbolfehlerrate bzw. Bitfehlerrate
n Blocklänge
α Konstante, O < α ↔ 1
n₀ Grenzwert, bis zu dem der lineare Zusammenhang gilt

Die Konstante α gibt an, wie stark die Blockfehlerrate von der Symbolfehlerrate bzw. Bitfehlerrate abhängt. Wenn α groß ist, sind die Fehler gleichmäßiger verteilt als bei kleinem α, d. h. die Bündelung ist bei großem α geringer.

Der eigentliche Bündelungsfaktor BF ergibt sich daraus wie folgt:

BF = 1 - α = 1 - [logp_b(n) - logp_e]/logn

Bei gleicher Bit- bzw. Symbolfehlerrate kann die Struktur des Fehlermusters sehr unterschiedlich sein. Sind die Fehler rein zufällig verteilt, also sehr gleichmäßig, ist die Übertragungsqualität, die der Nutzer beobachtet, sehr unterschiedlich zu der Übertragungsqualität, die er bei einer Fehlerverteilung mit ausgeprägtem Bündelungscharakter beobachtet, bei welcher die Fehler stark gehäuft auftreten und zwar nach Intervallen, in denen weniger bis keine Fehler beobachtet werden. Die vom Nutzer zu beobachtende Übertragungsqualität ist abhängig von der Art der Codierung. Je nach Art des Codes werden Bündelungsfehler oder zufällige Fehler mehr oder weniger gut erkannt bzw. korrigiert.

Claims (3)

1. Anordnung zum Optimieren der Datenübertragung über einen gedächtnisbehafteten bidirektionalen Funkkanal, bei dem empfangsseitig jeweils Einrichtungen zum Bestimmen der Bitfehlerrate oder Symbolfehlerrate und senderseitig jeweils Einrichtungen zum automatischen Anpassen der Datenübertragungssicherheit an die Kanalqualität vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig jeweils eine Einrichtung zum Bestimmen der Blockfehlerrate der in einzelnen Datenpaketen übertragenen Daten vorgesehen ist und aus dieser Blockfehlerrate und Bitfehlerrate oder Symbolfehlerrate empfangsseitig der Bündelungsfaktor (BF) bestimmt wird, der nach Rückübertragung zur Senderseite dort in der Einrichtung zum automatischen Anpassen der Datenübertragungssicherheit entsprechend berücksichtigt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß senderseitig in Abhängigkeit von dem rückübertragenen Bündelungsfaktor die Redundanz des fehlerkorrigierenden Codes der Datenübertragung entsprechend geändert wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Nutzdatenpaketen Testdatenpakete übertragen werden, an denen die Bitfehlerrate oder Symbolfehlerrate und Blockfehlerrate bestimmt werden.