DE2547936B2

DE2547936B2 - Verfahren zum pruefen digital arbeitender nachrichtenverbindungen mit zufallsaehnlichen binaerzeichenfolgen

Info

Publication number: DE2547936B2
Application number: DE19752547936
Authority: DE
Inventors: Byrg E Dipl -Ing Durham NH Bonnelycke (VStA)
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-10-25
Filing date: 1975-10-25
Publication date: 1977-08-11
Also published as: DE2547936A1; FR2329117A1; ES452468A1; DE2547936C3; GB1550665A; IT1068786B

Description

Die Erfindung löst die Aufgabe, ein Verfahrer anzugeben, durch das digital arbeitende Nachrichten verbindungen unter möglichst betriebsähnlichen Bedin gungen geprüft werden können. Insbesondere soll da; Verfahren geeignet sein zum Prüfen von im Burstbe trieb arbeitenden Mehrfach-Zugriff-Zeitvielfach (TDMA)Systemen.

In der DT-AS 20 21 098 ist ein Verfahren veröffent licht zum Messen der Bit- und Blockfehlerhäuligkeit be der Übertragung von binärcodierten Datenzeichen indem auf der Sendeseite ein bestimmter Prüftext mi festgelegter Textzykluslänge ausgesendet wird und au der Empfangsseite die Fehlermessung erfolgt. Die hiei vorgeschlagene Lösung ist für Burst-Betrieb nich geeignet, dazu müßten nämlich die bekannten Text generatorschaltungen auf der Sendeseite wesentlicr verändert werden.

Das Prüfen unter betriebsähnlichen Bedingunger erfordert zumindest bei langen Übertragungsstrecken wie zum Beispiel beim Betrieb über Satelitten, eine vor Burst zu Burst sich ändernde Prüfzeichenfolge.

Das in der deutschen Patentanmeldung Aktenzeicher P24 51 794,0 vorgeschlagene Verfahren zur Lösung dei genannten Aufgabe erfordert auf der Sende- und auf dei Empfangsseite je zwei rückgekoppelte Schieberegistei und bedingt, was durch die Aufgabe nicht gefordert ist die Übertragung eines Rahmensynchronisierzeichen! und ein starres Verhältnis der Burstlänge zur Rahmen länge.

Es ergab sich die Aufgabe, ein Verfahren zum Prüfer digital arbeitender Nachrichtenverbindungen, insbeson dere von Mehrfachzugriff-Zeitvielfach-fTDMA-JSyste men, mittels zufallsähnlichen Impulsfolgen anzugeben das beliebige Burst- und Rahmenlängen erlaubt, keir zusätzliches Rahmensynchronisierzeichen erfordert unc das mit einfachen Mitteln und damit in wirtschaftlichei Weise, z. B. mit nur je einem zum Erzeugen dei zufallsähnlichen Impulsfolgen dienenden rückgekoppel ten Schieberegister, durchgeführt werden kann.

Das diese Aufgabe lösende Verfahren ist im Ansprucr 1 beschrieben; die weiteren Ansprüche enthalter fallweise zweckmäßige Einzelheiten des beschriebener Verfahrens.

Erfindungswesentlich ist die Art und Weise dei Synchronisierung der Rahmen und Bursts bei fortlau

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fend geändertem Burslinhalt zwischen dem Sende- und dem Empfungsteil unter Berücksichtigung möglicherweise, d. h. vor allern beim Betrieb über Satelliten, sehr großer Laufzeiten zwischen dem Sende- und dem Empfangsteil.

Das beschriebene Verfahren wird nachstehend anhand von Übersichtsstromläufen einer beispielhaften Anordnung zum Durchführen des Verfahrens niiher erläutert.

Hierzu zeigt die Fig. 1 den sendeseitigen und die Fig.2 den empfangsseitigen Teil der Anordnung. Wirkungsgleiche Baugruppen im Sende- und im Empfangsteil sind gleich bezeichnet, unterschieden durch einen nachgesetzten Strich bei den Baugruppen im Empfangsteil.

Der Sende- und der Empfangsteil enthalten beide je ein rückgekoppeltes Schieberegister SR zum Erzeugen einer zufallsähnlichen Impulsfolge, eine einen bestimmten Inhalt des Schieberegisters feststellende UND-Schaltung UX, zwei Zähler ZX und Z 2, eine durch die Zähler in den ersten oder zweiten Zustand umschaltbare, getaktete bistabile Kippschaltung KS 2 und eine UND-Schaltung L/2, die abhängig vom Schaltzustand einer getakteten bistabilen Kippschaltung KSl das Ausgangssignal der UND-Schaltung UX sperrt oder durchschaltet. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung Ul setzt zumindest den Zähler ZX auf eine vorgegebene Anfangsstellung.

Die Schieberegister SR und die Zähler ZX und Zl werden fortlaufend getaktet, die sendeseitigen durch einen Sendetakt ST, der beispielsweise durch die zu prüfende Anlage geliefert werden kann, die empfangsseitigen durch einen von einem Taktgeber TG gelieferten Takt ET, der während des Empfangs aus den über den Empfänger E' empfangenen Signalen abgeleitet und in Empfangspausen mit gleichbleibender Frequenz erzeugt wird.

Der Zähler ZX bestimmt entweder die Länge eines Impulsrahmens oder, wie im gezeigten Beispiel, die Länge der Pause zwischen zwei Bursts, der Zähler Z2 die Länge eines Bursts.

Weitere, im Sende- und Empfangsteil unterschiedliche Bestandteile sind in der weiteren Beschreibung genannt. Dabei wird zunächst die einfachere Anordnung beschrieben, die vorteilhaft ist, wenn Sende- und Empfangsteil nahe beieinander stehen. Nur für diesen Fall herzustellende Verbindungen sind in den Figuren durch gestrichelte Linien gekennzeichnet. Die weitere Beschreibung betrifft ergänzend eine allgemeine, d. h. auch bei weit voneinander getrennten Sende- und Empfangsteilen verwendbare Anordnung. Die für diesen Fall herzustellenden Verbindungen sind durch strichpunktierte Linien, die ergänzenden Baugruppen durch einen Strich-Zwei-Punkt-Rahmen gekennzeichnet.

Vor dem Beginn der eigentlichen Prüfung ist der Empfänger nicht auf den Sender synchronisiert; der Rückkanal RK vom Empfänger zum Sender bringt ein niedriges (L-) Signal, das durch den Inverter /1 zu einem hohen (H-) Signal wird und die bistabile Kippschaltung KS3 in ihren ersten Schaltzustand steuert, die dann über ihren ersten Ausgang und die ODER-Schaltung Oi die UND-Schaltung L/3 durchschaltet, so daß die vom Schieberegister SR gelieferte Impulsfolge zunächst fortlaufend zum Sender Sgelangt und übertragen wird.

Auf der Empfangsseite vergleicht die Äquivalenz-Schaltung A die über den Empfänger E' einlaufende mit der vom Schieberegister SÄ'gelieferten Impulsfolge bei jeder Bitstelle und liefert bei gleichwertigen Bitsiellen ein /-/-, bei ungleichwertigen ein L-Signal.

Der fortlaufend getaktete Zähler ZV setzt in seiner Endstellung den Zähler Zl' in dessen Anfangsstellung und steuert gleichzeitig die bistabile Kippschaltung KST in den Schaltzustand, in dem ihr Ausgang an die UND-Schaltung L/4 ein /-/-Signal liefert. Nach der duich den Zähler ZT bestimmten Anzahl von Takten, gleich der Dauer zunächst einer Vergleichsperiode, beim Prüfen dann eines Bursts, setzt das Ausgangssignal des Zählers Z2' die Kippschaltung KST wieder in ihren Ausgangszustand, so daß die UND-Schaltung U4 sperrt. Somit läßt die UND-Schaltung L/4 in periodischen Abständen jeweils eine größere Anzahl von Ausgangssignalen der Äquivalenz-Schaltung A an den Gleichheitsbewerter GB gelangen. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Zähler mit einer nachgeschalteten bistabilen Kippschaltung und gibt ein andauerndes //-Signal ab, wenn während einer Vergleichsperiode die Anzahl der ihm von der Äquivalenz-Schaltung A zugeführten //-wertigen Bits einen vorgegebenen Wert erreicht oder überschreitet, dagegen ein L-Signal, wenn dieser Wert nicht erreicht wird. Letzteres ist der Fall bei fehlendem Synchronismus. Das Ausgangssignal des Gleichheitsbewerters GB gelangt über den Rückkanal RK zum Sender, wobei der Rückkanal im zunächst betrachteten Fall eine physikalische Leitung sein kann.

Der Synchronismus zwischen den empfangenen und den empfangsseitig erzeugten Impulsfolgen kann in bekannter Weise dadurch erreicht werden, daß vorübergehend durch einen Umschalter US der Rückkopplungskreis des empfangsseitigen Schieberegisters SR' aufgetrennt und die empfangene Impulsfolge in das Schieberegister eingespeist wird. Der Umschalter US wird umgesteuert durch das Ausgangssignal der UND-Schaltung L/7 bei fehlendem Synchronismus durch das Ausgangssignal des Gleichheitsbewerters GB über einen invertierenden Eingang der UND-Schaltung L/7 und bei gleichzeitigem Auftreten eines den Zeitpunkt und die Dauer des Umschaltens bestimmenden Ausgangssignals einer bistabilen Kippschaltung KS4, die ihrerseits umgeschaltet wird über ausgewählte Abgriffe an. einzelnen Zählerstufen des Zählers ZV. Es wird dann der Umschalter US umgeschaltet zwischen zwei Vergleichsperioden, so daß während der nächsten Vergleichsperiode der Synchronismus, wie beschrieben, festgestellt werden kann.

Das bei Synchronismus zwischen der empfangenen und der im Empfangsteil erzeugten Impulsfolge über den Rückkanal zum Sendeteil kommende /-/-Signal bewirkt erstens über den Inverter /1 ein L-Signal an der bistabilen Kippschaltung KS3, ohne diese zu beeinflussen, und zweitens über eine Triggerschaltung TS ein ausreichend langes //-Signal an der Kippschaltung KSX, so daß diese beim nächsten Takt in ihren zweiten Schaltzustand umschalten kann. Dann kann, wie schon beschrieben, die nächstfolgende Zeitmarke zumindest den Zähler Z1 auf eine Anfangsstellung setzen.

Die am Ausgang der UND-Schaltung U2 auftretende Zeitmarke setzt weiterhin die bistabile Kippschaltung KSX zurück in ihren ersten Schaltzustand, so daß die UND-Schaltung Ul sperrt und weitere Zeitmarken nicht mehr weitergegeben werden, und die bistabile Kippschaltung KS3 in ihren zweiten Schaltzustand, so daß über die ODER-Schaltung OI die UND-Schaltung L/3 gesperrt und das fortlaufende Aussenden der zufallsähnlichen Impulsfolge unterbrochen wird. Außerdem kann insbesondere bei benachbartem Sende- und

Empfangsteil die einzige am Ausgang der UND-Schaltung U2 auftretende Zeitmarke über einen Vorwärtskanal VK zum Empfangsteil übertragen werden.

Auf der Empfangsseitc setzt die über den Vorwärtskanal VK empfangene Zeitmarke der Sendeseite die bistabile Kippschaltung KS V in ihren zweiten Schaltzustand, so daß nun eine auftretende empfangsseitige Zeilmarke über die UND-Schaltung 1)7! zumindest den Zähler ZV in die Anfangsstellung und zugleich die bistabile Kippschaltung KSV wieder zurück in ihren ersten Schaltzustand setzen kann.

In Verbindung mit dem Auftreten der Zeitmarken bestimmen die Zähler nun nicht nur Dauer und Zeiten der Bursts, sondern auch das Zuordnen bestimmter Ausschnitte aus der zufallsähnlichen Impulsfolge zu den einzelnen Bursts. Dabei ist zu beachten, daß die Periodendauer der von den Schieberegistern gelieferten Impulsfolgen und damit die Abstände der Zeitmarken wesentlich, vorteilhaft um ein nicht ganzzahliges Vielfaches größer als die durch die Zähler Z1 bzw. ZV, gegebenenfalls in Verbindung mit den Zählern Z 2 bzw. Zl' gegebene Rahmenlänge ist.

Das Signal am Ausgang des Zählers ZX bzw. des Zählers ZV setzt die bistabile Kippschaltung KS2 bzw. die bistabile Kippschaltung KS2' in ihren zweiten Schaltzustand und zugleich den Zähler Z2 bzw. den Zähler Z2' in eine Anfangsstellung. Das Signal am Ausgang des Zählers Z2 bzw. des Zählers Z2' beim Erreichen der vorgegebenen Zählerendstellung bringt die bistabile Kippschaltung KS2 bzw. die bistabile Kippschaltung KS2' zurück in ihren ersten Schaltzustand. Die Laufzeit der Zähler Z2 und Z2' und damit auch die Dauer der Verweilzeit der bistabilen Kippschaltungen KS2 und KS2' in ihrem zweiten Schaltzustand ist gleich einer Burstlänge. Das //-Signal der sendeseitigen bistabilen Kippschaltung KS2 in deren zweitem Schaltzustand steuert über die ODER-Schaltung OX die UND-Schaltung (73 leitend und bewirkt damit das Aussenden einer bestimmten Anzahl von Binärzeichen aus der zufallsähnlichcn Impulsfolge.

Das //-Signal am Ausgang der cmpfangsscitigcn bistabilen Kippschaltung KS2' in deren zweitem Schaltzustand wird erstens, wie schon beschrieben, der UND-Schaltung L/4, zweitens der UND-Schaltung (75 und drittens der UND-Schaltung (76 zugeführt. Über die UND-Schaltung U4, der zugleich die Ausgnngssignalc der Äquivalenz-Schaltung A zugeführt werden, wird in Verbindung mit dem Gleichhcitsbcwerter GB während jedes Bursts geprüft, ob noch Synchronismus vorhanden ist und, falls erforderlich, ein neuer Synchronisiervorgang eingeleitet. Den UND-Schaltungen (75 und L/6 wird ferner dauernd der Empfangstakt Er zugeführt, Damit zahlt der der UND-Schaltung (76 nuchgcschaltcte Zähler TZ die gesamte Anzahl der während der Prüfzeit über mehrere Bursts aufgetretenen Takte und damit auch die Anzahl dor verglichenen Binilrstcllen, Einem dritten Eingang der UND-Schaltung (73 wird das durch den Inverter /2 invertierte Ausgangssignal der Äquivulcnz-Schultung zugeführt, Dieses der UND-Schaltung L/S zugeführte Signal hat den Wert H, wenn die verglichenen Blnürzelchcn nicht UbeHnslimuXVt. Dur der UND-Schaltung Ui nach»«.·.. schaltete ZHhler /¹ZzIIhIt somit die Anzahl der während der Prüfzeit fehlerhaft empfangenen Binärzelchcn. Das Verhältnis der Anzeigen des Fehlerzählers FZ und des Taktzahlcrs TZergibt die Bitfehlerrate.

Dei entfernt voneinander stehenden Sende- und Empfnngstellcn der Prüfanordnung wird zwar immer ein Rückwärtskanal, in den Figuren durch einen sendeseitigen Empfänger fund einen empfangsseitigen Sender 5' angedeutet, nicht jedoch in allen Fällen ein Vorwärts-(Hilfs-)Kanal zur Verfügung stehen. Es muß dann ein Kennzeichen dafür, daß im Sendeteil eine Zeitmarke weitergegeben wurde und den Zähler Z1 auf eine Anfangsstellung gesetzt hat, über die normale Betriebsverbindung zum Empfänger gegeben werden. Als dafür geeignetes Kennzeichen kann beispielsweise die sendeseitig erzeugte Impulsfolge invertiert übertragen werden und die Empfangsseite dafür eingerichtet sein, daß sie zwischen der nichtinvertierten und der invertierten Impulsfolge unterscheiden kann. Die eigentliche Prüfung erfolgt dann mit der invertierten Impulsfolge.

Die für die genannte Art der Kennzeichenübertragung zusätzlich zu den genannten und beschriebenen erforderlichen Baugruppen sind auf der Sendeseite eine zwischen den Ausgang des rückgekoppelten Schieberegisters SR und die UND-Schaltung (73 mit nachgeschaltctcm Sender 5 eingefügte Exklusiv-ODER-Schaltung EO und auf der Empfangsseite eine UND-Schaltung (78, ein ebenso wie der Glcichheitsbewerter GB aufgebauter und wirkender Ungleichheitsbcwertcr UB und eine die Ausgangssignale des Gleichheits- und des Unglcichhcitsbewertcrs zusammenfassende ODER-Schaltung O 2.

Auf der Sendeseite hatte, wie beschrieben, die bistabile Kippschaltung KS3 bei fehlendem Synchronisicrzcichcn auf dem Rückkanal ihren ersten Schaltzustand eingenommen, in dem sie übrer ihren ersten Ausgang ein //-Signal an die ODER-Schaltung O X lieferte. Ihr zweiter Ausgang gibt im selben Zustand ein L-Signal ab, das der Exklusiv-ODER-Schaltung EO zugeführt, die vom Schieberegister SR gelieferte Impulsfolge unverändert zum Sender S gelangen läßt.

Wenn, wie ebenfalls schon beschrieben, auf der

Empfangsscitc der Gleichhcitsbcwerter GB nach erreichtem Synchronismus der empfangenen und der örtlich erzeugten Impulsfolge ein Signal, nun über die ODER-Schaltung O2 zum Rückkanal RK und zum

Sendeteil gibt und dann im Scn'dcieil eine Zeitmarke am Ausgang der UND-Schaltung (72 auftritt, wobei diese Zcitmurkc unter anderem die bistabile Kippschaltung KS3 in ihren zweiten Schaltzustand schaltet, so gibt diese über ihren zweiten Ausgang ein //-Signal an die Exklusiv-ODER-Schaltung EO mit der Folge, daß nun die vom Schieberegister SR gelieferte Impulsfolge durch die Exklusiv-ODER-Schaltung invertiert zum

so Sunder S und über die Verbindungsstücke zum

Empfänger E'gclungt.

Auf der Empfangsscitc hut daü Ausgangssignal des Glcichhcitsbcwertcrs GB das Umschalten der getakteten bistabilen Kippschaltung KSV eingeleitet, so daG SS nach dem nächsten Takt auftretende Zeitmarken der Zähler ZV in seine Anfungsstcllung zurücksetzen. Dies kann bei längerer Laufzeit zwischen Sende- und Empfangsteil, ohne den gewünschten Ablauf zu stören mehrmals geschehen.

Die Äquivalenz-Schaltung A liefert bei Synchron!«·

mus der Impulsfolgen und einwandfrei empfangener

.„.,,. nlehtinvcrticrtcr Impulsfolge ein dauerndes /-/-Signal

bei einwandfrei empfangener, invertierter Impulsfolge

ein dauerndes L-Slgnul, Dos nach der Inversion det

fts Impulsfolge auf der Sendeselto am Ausgang dei

Äquivalenz-Schaltung A dauernd auftretende L-Slgna

wird durch den Inverter /2 zum /7-Slgnul, das über die

UND-Schaltung L/8, solange ihr von der bistabile!

Kippschaltung KST ein //-Signal zugeführt wird, zum Ungleichheitsbewerter UB gelangt, der nun an Stelle des Gleichheitsbewerters G/?über die ODER-Schaltung Ol das Synchronisierkennzeichen zum Rückkanal liefert und ferner die bistabile Kippschaltung KSV in ihren ersten Schaltzustand zurücksetzt. Die letzte der weitergegebenen, den Zähler Z' auf seine Anfangsstellung setzende Zeitmarke ist bestimmend für den

Burstsynchronismus.

Die über die UND-Schaltung i/5 durch den Fehlerzähler FZ zu zählenden Fehler treten nun als gleichwertige Bitstellen in den empfangenen und den örtlich erzeugten Bitstellen auf, so daß der Ausgang der Äquivalenz-Schaltung A unmittelbar mit dem dritten Eingang der UND-Schaltung U5 verbunden sein muß.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

70S B32/460

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Prüfen digital arbeitender Nachrichtenverbindungen, insbesondere von Mehrfachzugriff-Zeitvielfach-iJOMA-JSystemen, mittels zufallsähnlichen, auf der Sende- und auf der Empfangsseite in mit gleichem Inhalt erzeugten Impulsfolgen, wobei die empfangene und die empfangsseitig erzeugte Impulsfolge bitweise miteinander verglichen und das Vergleichsergebnis ausgewertet wird, wobei die Impulsfolgen auf der Sende- und auf der Eimpfangsseite durch je ein rückgekoppeltes Schieberegister erzeugt werden, die sende- bzw. empfangsseitigen Schieberegister untereinander gleich aufgebaut sind, das empfangsseitige Schieberegister durch eine auf die empfangene Impulsfolge synchronisierte Taktfolge getaktet wird und bei fehlendem Synchronismus zwischen der empfangenen und der empfangsseitig erzeugten impulsfolge der Rückkcipplungspfad des empfangsseitigen Schieberegisters aufgetrennt und dann die empfangene Impulsfolge in das Schieberegister eingegeben werden kann, wobei in beiden Schieberegistern das Auftreten eines bestimmten, für beide Register gleichen Regbsterinhaltes festgestellt und eine diesen Zustand zeitlich festlegende Zeitmarke erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die sendeseitig erzeugte Impulsfolge bei fehlendem Synchronismus fortlaufend, bei Synchronismus für die Dauer einer Meßperiode, entsprechend der Dauer eines Bursts ausgesandt und über die Dauer der um die Dauer eines Bursts verminderten Rahmenlänge unterbrochen wird, daß bei erreichtem und durch eine Vergleichsschaltung festgestelltem Synchronismus der durch den Empfänger empfangenen und der im Empfänger erzeugten Impulsfolge über einen Rückkanal ein den Synchronismus kennzeichnendes Dauersignal zur Sendeseite gegeben wird, daß das auf der Sendeseite empfangene Synchronisierzeichen des Empfängers erstens das bei fehlendem Synchronismus fortlaufende Aussenden der sendeseitig erzeugten Impulsfolge unterbricht, zweitens mit seinem Beginn einen die Weitergabe einer vom sendeseitigen Schieberegister gelieferten Zeitmarke vorbereitenden Impuls liefert, und drittens durch ein zum Empfänger gegebenes Kennzeichen die Weitergabe einer vom empfangsseitigen Schieberegister gelieferten Zeitmarke vorbereitet, daß sende- und empfangsseitig die Dauer eines Impulsrahmens und der Beginn und das Ende eines Bursts innerhalb jedes Impulsrahmen durch je einen ersten und einen zweiten fortlaufend getakteten Zähler bestimmt werden, daß sende- und empfangsseitig die weitergegebenen Zeitmarken die Zähler auf eine Anfangsütellung setzen, wobei durch das Zusammenwirken von Zeitmarken und Zählern die während der einzelnen Bursts ausgesandten bzw. empfangsseitig zu vergleichenden Ausschnitte aus der zufallsähnlichen Impulsfolge bestimmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erreichen der vollständigen Synchronisation der Takte, der Rahmen und der Bursts auf der Sende- und auf der Empfangsseite die Weitergabe der Zeitmarken an die Zähler unterbrochen wird.

3. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß als Kennzeichen vom Sender zum Empfänger die im Sender weitergegebene Zeitmsr kc über einen getrennten Hilfskanal zum Empfänge übertragen wird.

4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekenn zeichnet, daß als Kennzeichen vom Sender zun Empfänger die vom Sender ausgesandte zufallsähn liehe Impulsfolge invertiert wird, und daß dei Empfänger sowohl die nichtinvertierte als auch di< invertierte empfangene Impulsfolge mit der örtlicl erzeugten Impulsfolge auf Gleichheit bzw. Ungleich heil vergleichen und zwischen den zwei Arten dei empfangenen Impulsfolgen unterscheiden kann.

ii. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfangsseiu nach erreichtem Synchronismus zwischen der örtlicl erzeugten und der empfangenen, nichtinvertierter Impulsfolge die Weitergabe der Zeitmarken einge leitet und mit dem Empfang der invertierter Impulsfolge unterbrochen wird.