DE19954067B4

DE19954067B4 - Verfahren zum Messen der empfangsseitigen Bitfehlerrate eines DVB-Übertragungssystems

Info

Publication number: DE19954067B4
Application number: DE19954067A
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Zimmermann; Josef Handl
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 1999-11-10
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2019-11-11
Also published as: DE19954067A1

Abstract

Verfahren zum Messen der empfangsseitigen Bitfehlerrate der Übertragungsstrecke eines DVB-Übertragungssystems, bei dem der zu übertragende Datenstrom senderseitig mittels eines Reed-Solomon-Coders kanalcodiert und empfangsseitig mittels eines entsprechenden Reed-Solomon-Decoders kanaldecodiert wird und bei dem den zu übertragenden, durch Identifikationsdaten unterschiedlich gekennzeichneten Nutzdatenpaketen zur Erzeugung einer konstanten Datenrate senderseitig vor dem Reed-Solomon-Coder entsprechend gekennzeichnete Nulldatenpakete hinzugefügt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Reed-Solomon-Coder bei als Nulldatenpakete erkannten Datenpaketen abgeschaltet wird und mit diesem unkorrigierbaren Datenstrom der Nulldatenpakete empfangsseitig am Ausgang des Decoders in bekannter Weise die Bitfehlerrate bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der empfangsseitigen Bitfehlerrate der Übertragungsstrecke (Kabel, Satellit oder terrestrisch) eines DVB-(Digital-Video Broadcast)-Übertragungssystems laut Oberbegriff des Hauptanspruches.
Bei dem zwischenzeitlich durch Normung eingeführten DVB-Übertragungssystem über Kabel (DVB-C), Satellit (DVB-S) bzw. über terrestrische Sender (DVB-T) wird gemäß der Figur der zu übertragende Datenstrom im genormten Datenformat MPEG2 einem Kanalcodierer in Form eines sogenannten Reed-Solomon-Coders zugeführt, die im Kanalcodierer erzeugten I- und Q-Komponenten werden nach Durchlaufen eines Filters und eines IQ-Modulators aus der Zwischenfrequenz in die Hochfrequenzlage umgesetzt und dann über Kabel, Satellit oder terrestrische Sender als Übertragungsstrecke zum Empfänger übertragen, in welchem in umgekehrter Reihenfolge nach Umsetzung in die Zwischenfrequenz sowie Filterung und IQ-Demodulation die Daten wieder durch einen Reed-Solomon-Decoder decodiert werden. Der so wieder rückgewonnene Datenstrom MPEG2 wird dann in einem MPEG2-Decoder decodiert und als Video- und Audio-Signal weiter verarbeitet.
Dieses DVB-Übertragungssystem mit seinen verschiedenen Komponenten ist bekannt und näher beschrieben in der DVB-Norm ETS300429, ETS 300421 und ETS 300744 bzw. Reimers U.: Digitale Fernsehtechnik, Springer 1997.
Auch die dabei verwendeten Reed-Solomon-Coder und Decoder sind bekannt und werden beschrieben bei Reimers U.: Digitale Fernsehtechnik, Springer 1997 und und Lin S., Costello D. J. Error Control Coding, Prentice-Hall 1983.
Die JP 04-192637 A beschreibt ein Verfahren zur Fehlererkennung in einer übertragenen Nachricht, wobei dort Nulldaten (dummy bit, blocks by a stuff bit) senderseitig in den Datenstrom eingefügt werden, ohne dabei die Effektivität der Übertragung zu verschlechtern. Auf der Empfängerseite erfolgt dann bezogen auf diese Nulldaten (stuff bit) eine blockweise vergleichende Fehlerauswertung. Die Verwendung einer Reed-Solomon Fehlerkorrektur bzw. einer FEC allgemein sowie deren sender-/empfangsseitige Abschaltung bzgl. der Nulldaten wird dort jedoch nicht genannt.
Die US 3 824 548 A1 beschreibt ein Verfahren zur empfangsseitigen Bestimmung der Bitfehlerrate mittels einer Zufallsdatensequenz. Die Verwendung einer Reed-Solomon Fehlerkorrektur bzw. einer FEC allgemein sowie deren sender-/empfangsseitige Abschaltung bzgl. der Nulldaten wird jedoch hier nicht genannt.
In der EP 0 752 769 A1 ist beschrieben, dass eine Bitfehlerrate aus einer Symbolfehlerrate berechnet werden kann, welche vor dem Reed-Solomon-Dekoder bestimmt wurde. Eine sender-/empfangsseitige Abschaltung der RS-Fehlerkorrektur bzgl. einer Testsequenz (Nulldaten) wird dort jedoch nicht genannt.
Ein wichtiges Kriterium für die Übertragungsqualität eines solchen DVB-Übertragungssystems ist die im Empfänger festgestellte Bitfehlerrate vor dem empfangsseitig vorgesehenen Reed-Solomon-Decoder. Bei einer Bestimmung der Bitfehlerrate nach dem Reed-Solomon-Decoder ist wegen der dort vorgenommenen Fehlerkorrektur die Bitfehlerrate so gering, daß sie nicht mehr als Kriterium für die Übertragungsstrecke geeignet ist. Außerdem wäre dazu eine Meßzeit von mehreren Stunden oder Tagen notwendig. Vor dem Reed-Solomon-Decoder wird eine Bitfehlerrate von 2 × 10^–4 noch als QEF (quasi error free) bezeichnet.
Zum Messen der empfangsseitigen Bitfehlerrate vor dem Reed-Solomon-Decoder wurde auch schon vorgeschlagen, senderseitig einen speziellen Test-Datenstrom anstelle des Nutz-Datenstroms einzuspeisen und den Reed-Solomon-Coder abzuschalten, so daß der empfangsseitige Decoder unkorrigierbare Fehler erkennt und damit den Test-Datenstrom unkorrigiert zum Ausgang des Decoders durchläßt; mit diesem unkorrigierten Test-Datenstrom am Ausgang des Decoders kann dann in bekannter Weise die Bitfehlerrate bestimmt werden (ältere Patentanmeldung DE 199 19 900 A1 der Firma Rohde & Schwarz). Ein Nachteil dieses älteren Vorschlages ist, daß die laufende Übertragung von Nutzdaten bei der Messung unterbrochen werden muß bzw. die Nutzdaten gestört werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Messen der empfangsseitigen Bitfehlerrate der Übertragungsstrecke eines DVB-Übertragungssystems vor dem Reed-Solomon-Decoder aufzuzeigen, bei dem die laufende Nutzdatenübertragung nicht gestört oder unterbrochen wird.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei der Erfindung wird die bekannte Verfahrensweise bei solchen DVB-Übertragungssystemen ausgenutzt, nämlich die erzeugten Nutzdaten vor dem Coder senderseitig auf die für das Übertragungsverfahren benötigte Bitrate aufzufüllen, so daß eine konstante Datenrate über den Sender übertragen wird. Dazu werden die Nutzdatenpakte, die im Header entsprechend den unterschiedlichen übertragenen DVB-Programmen (Video oder Audio) durch entsprechende PID(Programm Identification)-Daten gekennzeichnet sind, mit sogenannten Nulldatenpakete ergänzt, die als solche ebenfalls mit einer definierten PID-Kennung gekennzeichnet sind, im allgemeinen mit einer Datenfolge 1FFF hex. Diese nur zum Auffüllen dienende Nulldatenpakete werden im Decoder nicht weiter ausgewertet, sondern verworfen.
Gemäß der Erfindung werden diese Nulldatenpakete für die Bitfehlerratenmessung ausgenutzt, indem sie mit einer Folge von unkorrelierten Testdaten gefüllt werden, beispielsweise mit einer Datenfolge 111..., vorzugsweise jedoch mit einer bekannten Zufallsdatenfolge PRBS (Pseudo Random Bitsequenz). Im Coder befindet sich senderseitig ein PID-Filter, welches erkennt, ob es sich um ein zu codierendes Nutzdatenpaket oder um ein Nulldatenpaket handelt. Wird ein Nulldatenpaket erkannt, wird der Reed-Solomon-Coder für dieses Nulldatenpaket abgeschaltet. Der Reed-Solomon-Decoder auf der Empfangsseite erkennt dann alle diese Nulldatenpakete als mit unkorrigierbaren Fehlern behaftet und läßt sie deshalb unverändert passieren, so daß an ihnen am Ausgang des Decoders in bekannter Weise die Bitfehlerrate bestimmt werden kann. Nur bei empfangenen Nutzdatenpaketen werden eventuelle Fehler vor dem Reed-Solomon-Decoder von letzterem korrigiert und damit bleibt für die Nutzdatenpakete eine optimale Übertragung gewährleistet, die nicht durch die Testdatenfolge gestört werden. Bei abgeschaltetem Reed-Solomon-Coder werden senderseitig nicht mehr wie im Normalbetrieb jeweils an die 188 Bytes des eingangsseitigen Datenstroms MPEG2 die vom genormten Coder erzeugten 16 Korrekturbytes angehängt, sondern es werden 16 Bytes erzeugt, welche zu den 16 Korrekturbytes des Coders unkorreliert sind und eine statistische Verteilung von Nullen und Einsen aufweisen. Für die Messung der Bitfehlerrate ist jedes übliche bekannte Verfahren geeignet, beispielsweise das im Buch von Reimers U: Digitale Fernsehtechnik, Springer Verlag 1997 beschriebene.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der MPEG2-genormte Nutzdatenstrom wird senderseitig in einem Reed-Solomon-Coder kanalcodiert, die I/Q-Komponenten werden in einem I/Q-Modulator auf eine Zwischenfrequenz moduliert und dann nach Umsetzung in die Hochfrequenzlage zum Empfänger übertragen und dort in umgekehrter Reihenfolge umgesetzt und in einem Reed-Solomon-Decoder decodiert. Der so rückgewonnene MPEG2-Datenstrom wird dann einer Einrichtung zur Bestimmung der empfangsseitigen Bitfehlerrate ausgewertet, das Ergebnis kann zur Senderseite rückübertragen werden.
Im Sender ist PID-Filter vorgesehen, das die dem Eingangsdatenstrom zugesetzten Nulldatenpakete als solche erkennt und dann den Reed-Solomon-Coder abschaltet. In der empfangsseitigen Anordnung zur Bitfehlerraten-Bestimmung ist ebenfalls ein entsprechendes PID-Filter vorgesehen, so daß nur solche unkorregierten Nulldatenpakete ausgewertet werden.

Claims

Verfahren zum Messen der empfangsseitigen Bitfehlerrate der Übertragungsstrecke eines DVB-Übertragungssystems, bei dem der zu übertragende Datenstrom senderseitig mittels eines Reed-Solomon-Coders kanalcodiert und empfangsseitig mittels eines entsprechenden Reed-Solomon-Decoders kanaldecodiert wird und bei dem den zu übertragenden, durch Identifikationsdaten unterschiedlich gekennzeichneten Nutzdatenpaketen zur Erzeugung einer konstanten Datenrate senderseitig vor dem Reed-Solomon-Coder entsprechend gekennzeichnete Nulldatenpakete hinzugefügt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Reed-Solomon-Coder bei als Nulldatenpakete erkannten Datenpaketen abgeschaltet wird und mit diesem unkorrigierbaren Datenstrom der Nulldatenpakete empfangsseitig am Ausgang des Decoders in bekannter Weise die Bitfehlerrate bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Reed-Solomon-Coder ein Identifikationsdaten-Kennungsfilter vorgesehen ist, das bei Erkennung eines Nulldatenpaketes den Reed-Solomon-Coder abschaltet, so daß unkorrigierbare Daten übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig, vor dem Bitfehlerratenmesser, ein entsprechendes Identifikationsdaten-Kennungsfilter vorgesehen ist und zur Bitfehlerratenbestimmung nur die als Nulldatenpakete erkannten Datenpakete ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nulldatenpakete mit einer Datenfolge von unkorrelierten, statistisch verteilten Datenfolge gefüllt sind.