DE2515595A1

DE2515595A1 - Verfahren und anordnung zur kontinuierlichen oder intermittierenden messung der bitfehlerproportion digitaler uebertragungen ueber fernmeldeleitungen zum qualifizieren der uebertragungsguete

Info

Publication number: DE2515595A1
Application number: DE19752515595
Authority: DE
Inventors: Pal Almasi; Istvan Frigyes; Elemer Otto
Original assignee: ORION RADIO
Current assignee: ORION RADIO
Priority date: 1974-04-24
Filing date: 1975-04-10
Publication date: 1975-11-13
Also published as: DD116726A5; FR2280266A1; FR2280266B3; HU170878B; IT1034104B

Description

HOFFMANN EITLE & PARTNER

PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFFMAN N · DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMAN N · D1PL.-ING. W. LEH N D-8000 MDNCHEN 81 · ARABELLASTRASS E 4 (STERN H AU S) · TELEFON (089) 9Π087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

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Orion Radio es Villamossägi Vällalat, Budapest /Ungarn

Verfahren und Anordnung zur kontinuierlichen oder intermittierenden Messung der Bitfehlerproportion digitaler Übertragungen über Fernmeldeleitungen zum Qualifizieren der Übertragungsgüte

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur kontinuierlichen oder intermittierenden Messung von Bitfehlerproportionen digitaler Übertragungen über Fernmeldeleitungen während des Betriebs zum Qualifizieren der Übertragungsgüte.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Verfahrens und einer Anordnung die zur Messung der Fehlerproportion digitaler Übertragungen über Fernmeldeleitungen zum Qualifizieren der Übertragungsgüte einerseits und andererseits zur Messung der übertragenen Information während des Betriebs, ohne daß die Information tragende digitale Zeichenfolge und das Codierungssystem bekannt wären.

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Betreffs der Parameter der über Fernmeldeleitungen übertragenen Informationen sind in den letzten Jahren wesentliche Fortschritte bemerkbar. Die Übertragung der Information in Form von digitalen Impulsfolgen hat sich besonders bei der Übertragung über Satelliten-Telegraph- und Tonübertragungsanlagen mehrkanaliger Systeme, bei Übertragung von TV-Zeichen, bei Fernmessungen usw. weitgehend bewährt.

Digitale Impulsfolgen werden mit zwei an sich bekannten Verfahren erzeugt. Gemäß einem der bekannten Verfahren wird die Information von analoger Form durch Codierung, z.B. durch Deltamodulation oder durch Impulscodemodulation (PCM) verschlüsselt. Bei dem anderen bekannten Verfahren erscheinen die Informationen oder die Daten in Rechenanlagen unmittelbar in digitaler Form. So kann je eine Bitgruppe in je einer digitalen Zeichenfolge dem numerischen Wert eines analogen Spannungsmusters oder einem Programmbefehl entsprechen, immer in Abhängigkeit von der Art der Information. Die Übertragung über Fernmeldeleitungen der auf diese Weise erzeugten digitalen Impulsfolgen kann mittels zweier bekannter Verfahren vorgenommen werden, d.h. entweder unmittelbar oder durch Phasenoder Frequenzmodulation eines kontinuierlichen Sinuszeichens.

Zu dem Nutzzeichen ergeben sich in den Übertragungseinrichtungen und während der Übertragung Geräusche, und auch die Wellenform kann verzerrt werden. Zur Beseitigung dieser Erscheinungen werden die abgegebenen digitalen Zeichen des Senders auf der Empfangsseite regeneriert, weil, wie bereits erwähnt, in der Zeichenfolge auf der Empfangsseite Geräusche auftreten und die Zeichenfolge im Vergleich mit den ursprünglichen Zeichen verzerrter ist. Zur Regenerierung wird zuerst eine sogenannte Taktimpulsfolge erzeugt, deren Frequenz zwischen vorgegebenen Toleranzgrenzen mit der Folgefrequenz auf der Senderseite übereinstimmt, wobei die Übergänge (z.B. im steigenden Sinne) mit der Ausgangszeichenfolge des Empfängers in solcher Beziehung stehen,daß sie mit dem zeitlichen Mittelpunkt je eines Bits - welcher Zeitpunkt als Entscheidungsmoment

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bezeichnet wird - zeitlich übereinstimmen. In diesen Momenten wird die AusgangsZeichenfolge des Empfängers durch einen Regenerierungsstromkreis untersucht. Als Ergebnis dieser Untersuchung erscheint am logischen Ausgang ein Zeichen "0" oder "1". Als Ergebnis der Untersuchung wird weiter festgestellt, ob dieses Zeichen im Vergleich mit einem vorgegebenen Pegelwert größer oder kleiner ist.

Im idealen und rauschlosen Fall erscheinen die Zeichen der Ausgangszeichenfolge des Regenerators mit konstanter Zeitverschiebung im Vergleich mit den senderseitigen Zeichen, wobei die beiden Zeichenfolgen spiegelbildlich zueinander sind. In dem Falle, daß die übertragene Information Geräusch enthält, tritt im Entscheidungsmoment die algebraische Summe des Geräusches und des Momentanwertes der rauschlosen Zeichenfolge am Ausgang des Empfängers auf, und wenn das Geräusch mit entgegengesetztem Vorzeichen erscheint und seine Amplitude die Größe der geräuscharmen Zeichenfolge übersteigt, stellt der Regenerator den logischen Wert falsch wieder her, wodurch ein Fehler entsteht.

Die Bitfehler erscheinen nach Erzeugung der analogen Information als Geräusche, im Falle von Dateninformation als falsche Codekombination. Die an sich bekannten Fehlererkennungsverfahren bzw. Fehlerkorrekturverfahren bieten die Möglichkeit zur Erkennung und Korrektur der Bitfehler in Abhängigkeit der Effektivität des in Frage stehenden Verfahrens. In dieser Beziehung wird gefordert, daß das Übertragungssystem eine solche Information gibt, welche entsprechend der Informationsbearbeitung der Qualität der übertragenen digitalen Information entspricht, d.h. die Übertragungsgüte entsprechend charakterisiert. Als Beispiel kann eine Radiorelaisverbindung erwähnt werden, bei welcher die empfangene digitale Zeichenfolge automatisch von der die Information bearbeitenden Einrichtung abgetrennt wird, falls die Fehlergröße einen vorherbestimmten Wert überschritt.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines leicht verwendbaren Verfahrens und einer Anordnung zur Messung der Bitfehlerproportion

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χη Fernmeldeübertragungsleitungen, bei welcher die Kenntnis des Informationsinhalts der digitalen Zeichenfolge, bzw. des Codierungssystems, sogar eine teilweise Kenntnis desselben unnötig ist, wobei Verfahren und Anordnung leicht den Parametern der Übertragungsleitung anpaßbar sind und betreffs der Geschwindigkeit des Verfahrens die erreichbare maximale Geschwindigkeit ohne Informationsverlust gewährleistet werden kann und das System darüber hinaus der qualifizierenden Messung der digitalen Zeichenübertragung in der Fernmeldeleitung dient. Weiter soll zur Bestimmung der Fehlerproportion auch im Betriebszustand eine kontinuierliche Messung der Übertragung ohne Unterbrechung der Übertragung möglich sein, und zwar derart, daß die Nachteile und Schwierigkeiten, die mit bekannten Lösungen verbunden sind, nicht mehr auftreten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß aus der von einem Empfänger abgegebenen digitalen Zeichenfolge in an sich bekannter Weise eine phasenrichtige Taktimpulsfolge erzeugt wird, mittels welcher im Bereich des Entscheidungsmomentes ein Zeitintervall 2At gewählt wird, wobei Δ t z.B. einem Anteil von 10% der Bitlaufzeit entspricht, und danach in vorgegebenen Zeitintervallen diejenigen Übergänge, die in der digitalen Zeichenfolge vorkommen, gezählt werden, und nach Ablauf dieser Zeit die Zählung erneut angefangen sowie in Abhängigkeit vom Ergebnis der Zählung ein logischer Zustand hervorgerufen wird.

Gemäß der Erfindung wird also vor der Regenerierung der digitalen Zeichenfolge mit Hilfe von synchron laufenden Taktimpulsen eine Rauschanalyse vorgenommen, und aufgrund dieser Analyse wird das Ergebnis im Vergleich mit einem vorhergegebenen nominellen Wert als größer oder kleiner zu diesem gewertet.

Die Verwirklichung des Verfahrens erfolgt in folgender Weise: Die phasenrichtige Impulsfolge wird in an sich bekannter Weise durch die senderseitig abgegebene digitale Zeichenfolge erzeugt. Die Übergänge, z.B. im steigenden Sinne werden, wie schon erwähnt,

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im Entscheidungsmoment hervorgerufen. In der Nähe dieses Entscheidungsmoments wird ein Zeitintervall + Λ t gewählt, wobei ^A t z.B. ein Zeitanteil von 10% einer Bitzeit sein kann. Hierauf wird untersucht, ob in diesem Zeitintervall 2At die von dem Empfänger erzeugten digitalen Zeichen wenigstens einen Übergang aufweisen. Bei rauschlos und noch mit annehmbarer Verzerrung arbeitenden Telegraphiekanälen erscheint in diesem Intervall kein Übergang. Im Hinblick auf die Telegraphieverzerrung sind die Kanäle als zulässig qualifiziert, wenn der Momentanwert der Verzerrung kleiner als eine halbe Bit- Δ t-Zeit ist. Falls ein Übergang auftritt, ist das die Folge des Kanalrauschens, und die Anzahl der Übergänge ist immer proportional der Anzahl der Bitfehler.

Der Proportionalitätsfaktor kann beliebig durch Messung oder Rechnung mit entsprechender Genauigkeit bestimmt werden. Der Proportionalitätsfaktor ist eigentlich für die statistischen Eigenschaften der Übertragungsleitung charakteristisch. Durch Zählung dieser an unzulässigen Stellen erscheinenden Übergänge kann die Zahl der Bitfehler bestimmt werden.

Wenn diese Zählung während einer vorgegebenen Zeit erfolgt, kann die Fehlerproportion in dem gegebenen Zeitraum festgestellt werden, Mit Hilfe der auf diese Weise festgestellten Fehlerproportion läßt sich entscheiden, ob der Fehler im Vergleich mit einem zulässigen Fehler geringer oder größer ist.

In gewissen Fällen muß man mehrere Fehlerproportionsgebiete voneinander unterscheiden, was aufgrund der Erfindung ebenfalls möglich ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt die Einzelheiten der Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, und

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Fig. 2 zeigt die charakteristischen Zeichenformen der Einrichtung nach Fig. 1.

Eine digitale Folge von Zeichen 15 eines Empfängers,wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, wird auf einen Eingang 1 eines bitsynchronisierenden Stromkreises 2 gegeben, wobei am Ausgang 3 eine Taktimpulszeichenfolge erscheint. Diese Taktimpulszeichenfolge gelangt an einen Eingang 4 eines zeitbestimmenden Stromkreises 5, der die Aufgabe hat, einerseits den Taktimpulsen in Funktion der Übergänge (z.B. im steigenden Sinne) ein Intervall + /\ t zuzuordnen und andererseits eine entsprechende Torimpulsfolge zu erzeugen, die an einem Ausgang 6 erscheint.

Die digitale Zeichenfolge wird außerdem auf einen Eingang 7 eines Rauschdetektors 8 gegeben. Der Rauschdetektor 8 läßt an seinem Ausgang 10 je einen Impuls erscheinen, wenn die digitale Zeichenfolge einen Übergang in denjenigen Zeitintervallen hat, die durch den zeitbestimmenden Stromkreis 5 vorgegeben sind. Diese Impulsfolge von unregelmäßiger Folgefrequenz und die Taktimpulse gelangen an Eingänge 11 bzw. 13 eines Fehleranalysators 12, welche mit Hilfe der Taktimpulse einen oder mehrere Zeitintervalle bestimmen. Die eintreffenden Impulse werden in diesen Zeitintervallen gezählt. Das Ergebnis der Zählung bzw. die Zahl entspricht der Bitfehlerproportion·

Der Fehleranalysator 12 hat überdies die folgende Wirkung: Er stellt fest, daß die Fehlerproportion am Ende der einzelnen Zeitintervalle im Vergleich mit vorgegebenen Pegeln größer oder kleiner ist. Diese Feststellung wird bis zum Ablauf des nächsten Zeitintervalls gespeichert. Wenn die Fehlerzahl vor Ablauf des Zeitintervalls den vorbestimmten zulässigen Wert erreichen würde, würde die Zählung erneut anfangen. Der logische Wert der Zeichen am Ausgang 14 des Fehleranalysators 12 zeigt, ob die Bitfehlerproportion im Vergleich mit dem vorgegebenen Wert größer oder kleiner ist.

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Die Ausgangszeichen können einen oder mehrere der folgenden Schaltungsvorgänge auslösen: Einschaltung einer Alarmeinrichtung, Befehlsignalgabe zu einem Umschaltstromkreis eines Ersatζempfangers, ein Negierungsstromkreis kann betätigt werden, der die Aufgabe
hat, die regenerierte Zeichenfolge zu der Informationsbearbeitungseinrichtung (z.B. PCM-Multiplex) oder zu einer Rechenmaschine zu zu negieren und der in diesem Fall eine Zeichenfolge abgibt, die für diesen Zustand charakteristisch ist und einen Stromkreis aktiviert, der den Übertrager als Endstation umschaltet.

Die Ausgangszeichen können eine Hystereseform besitzen, so daß
die oben erwähnten Vorgänge in der Zeit von der Zeit, die zum
Auslösen der Vorgänge erforderlich ist, abweichen, oder daß diese Vorgänge mit einer von der vorher erwähnten Fehlerzahl abweichenden Fehlerzahl durchgeführt werden.

In Fig. 2 sind diejenigen Zeichenformen aufgetragen, die den
oben erwähnten Funktionen entsprechen. Ein Zeichen 15 ist das
Zeichen der vom Empfänger abgegebenen Zeichenfolge, die an die
Eingänge 1 und 9 gelangt und mit deren Hilfe eine Taktimpulsfolge 16 durch den bitsynchronisierenden Stromkreis 2 erzeugt wird.
Torimpulse 17 werden durch den zeitbestimmenden Stromkreis 5 in
Funktion der Zeit der Taktimpulsfolge 16 hergestellt. Am Ausgang 10 des Rauschdetektors 8 erscheinen Impulse 18 mit unregelmäßiger Folgefrequenz. Diese werden durch den Fehleranalysator 12 ausgewertet, und an dessen Ausgang 14 oder an mehreren Ausgängen erscheint ein Ausgangszeichen 19.

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Claims

- 8 Patentansprüche

Verfahren zur kontinuierlichen oder intermittierenden Messung von Bitfehlerproportionen digitaler Übertragungen über Fernmeldeleitungen während des Betriebs zum Qualifizieren der Übertragungsgüte, dadurch gekennz ei chnet, daß aus der von einem Empfänger abgegebenen digitalen Zeichenfolge in an sich bekannter Weise eine-phasenrichtige Taktimpulsfolge erzeugt wird, mittels welcher im Bereich des Entscheidungsmomentes ein Zeitintervall 2/>t gewählt wird, wobei At z.B. einem Anteil von 10% der Bitlaufzeit entspricht, und danach in vorgegebenen Zeitintervallen diejenigen Übergänge, die in der digitalen Zeichenfolge vorkommen, gezählt werden, und nach Ablauf dieser Z.e"it die Zählung erneut angefangen sowie in Abhängigkeit vom Ergebnis der Zählung ein logischer Zustand hervorgerufen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net ,daß die Zählung so oft erneut angefangen wird, als die Fehlerzahl einen bestimmten vorgegebenen Wert erreicht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des vom Ergebnis der Zählung abhängigen logischen Zustandes mit einer Zählung von abweichenden Fehlerstellen und/oder abweichender Zeit durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennz ei chnet, daß in Abhängigkeit des Ergebnisses der Zählung eine Codekombination erzeugt wird, welche einen von mehr als zwei möglichen Zuständen aufweist.
5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche .1 bis 5, dadurch gekennzeic hnet, daß die vom Empfänger abgegebenen digitalen Zeichen auf den Eingang

(1) eines bitsynchronisierenden Stromkreises (2) und auf den Eingang (9) eines Rauschdetektors (8) geschaltet sind, und daß die

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an dem Ausgang (3) des bitsynchronisierenden Stromkreises (2) erscheinende Taktimpulsfolge einerseits an den Eingang eines zeitbestimmenden Stromkreises (5) und andererseits an einen Eingang (13) eines Fehleranalysators (12) geführt ist, wobei am Ausgang (6) des zeitbestimmenden Stromkreises (5) erscheinende Torimpulse an den anderen Eingang (7) des Rauschdetektors (8) gelangen, an dessen Ausgang (10) erscheinende Impulsfolgen von unregelmäßiger Folgefrequenz an den anderen Eingang (11) des Fehleranalysators (12) gelangen, und das an dessen Ausgang (14) erscheinende Signal einem logischen Zustand entspricht.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangszeichen des Fehleranalysators (12) einen von möglichen zwei logischen Zuständen darstellen.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangszeichen des Fehleranalysators (12) zu einer Alarmeinrichtung geführt sind.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennz eichnet, daß das Ausgangszeichen oder eines der Ausgangszeichen zu einem Umschaltstromkreis eines Reserveempfängers geführt ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennz ei chnet, daß das Ausgangszeichen zum Eingang eines die regenerierte Zeichenfolge zur Informationsbearbeitenden Einrichtung negierenden Stromkreis geführt ist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennz ei chnet, daß das Ausgangszeichen oder eines der Ausgangszeichen mit einem den Übertrager als Endstelle umstellenden Überschaltungsstromkreis verbunden ist.

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