DE2547936C3 - Verfahren zum Prüfen digital arbeitender Nachrichtenverbindungen mit zufallsähnlichen Binärzeichenfolgen - Google Patents

Description

Die Erfindung löst die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, durch das digital arbeitende Nachrichtenverbindungen unter möglichst betriebsähnlichen Bedingungen geprüft werden können. Insbesondere soll das Verfahren geeignet .sein zum Prüfen von im Burstbetrieb arbeitenden Mehrfach-Zugriff-Zeitvielfach-(TDMA-)Systemen.

In der DT-AS 20 21 098 ist ein Verfahren veröffentlicht zum Messen der Bit- und Blockfehlerhäufigkeit bei der Übertragung von binärcodierten Datenzeichen, indem auf der Sendeseite ein bestimmter Prüftext mit festgelegter Textzykluslänge ausgesendet wird und auf der Empfangsseite die Fehlermessung erfolgt Die hier vorgeschlagene Lösung ist für Burst-Betrieb nicht geeignet dazu müßten nämlich die bekannten Textgeneratorschaltungen auf der Sendeseite wesentlich verändert werden.

Das Prüfen unter betriebsähnlichen Bedingungen erfordert zumindest bei langen Übertragungsstrecken, wie zum Beispiel beim Betrieb Ober Satelliten, eine von Burst zu Burst sich ändernde Priifzeichenfolge.

Das in der deutschen Patentanmeldung Aktenzeichen P24 51 794,0 vorgeschlagene Verfahren zur Lösung der genannten Aufgabe erfordert auf der Sende- und auf der Empfangsseite je zwei rückgekoppelte Schieberegister und bedingt, was durch die Aufgabe nicht gefordert ist, die Übertragung eines Rahmensynchronisierzeichens und ein starres Verhältnis der Burstlänge zur Rahmenlänge.

Es ergab sich die Aufgabe, ein Verfahren zum Prüfen digital arbeitender Nachrichtenverbindungen, insbesondere von Mehrfachzugriff-Zeitvielfach-tTDMA-JSystemen, mittels zufallsähnlichen Impulsfolgen anzugeben, das beliebige Burst- und Rahmenlängen erlaubt, kein zusätzliches Rahmensynchronisierzeichen erfordert und das mit einfachen Mitteln und damit in wirtschaftlicher Weise, z.B. mit nur je einem zum Erzeugen der zufallsähnlichen Impulsfolgen dienenden rückgekoppelten Schieberegister, durchgeführt werden kann.

Das diese Aufgabe lösende Verfahren ist im Anspruch 1 beschrieben; die weiteren Ansprüche enthalten fallweise zweckmäßige Einzelheiten des beschriebenen Verfahrens.

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

fenci geändertem Burstinhalt zwischen dem Sende' und dem Empfangstej! unter Berücksichtigung möglicherweise, d. h, vor allem beim Betrieb fiber 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 näher erläutert

Hierzu zeigt die Pig. 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 zufallsähnüchen Impulsfolge, eine einen bestimmten Inhalt des Schieberegisters feststellende UND-Schaltung U1, zwei Zähler Z1 und Z2, eine durch die Zähler in den ersten oder zweiten Zustand umschaltbare, getaktete bistabile Kippschaltung KS 2 und eine UND-Schaltung t/2, die abhängig vom Scha'^ustaiid einer getakteten bistabilen Kippschaltung KSX das Ausgangssignal der UND-Schaltung UX sperrt oder durchschaltet Das Ausgangssignal der UND-Schaltung U 2 setzt zumindest den Zähler ZX auf eine vorgegebene Anfangsstellung.

Die Schieberegister SR und die Zähler ZX und ZI 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 Z1 bestimmt entweder die Länge eines Impulsrahmens oder, wie im gezeigten Beispiel, die Länge der Pause zwischen zwei Bursts, der Zähler Z2 die Länge ein^s Bursts.

Weitere, im Sende- und Empfangsteil unterschiedliche Bestandteile sind in tier 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 (/.-^Signal, das durch den Inverter 11 zu einem hohen (H') Signal wird und die bistabile Kippschaltung KSi in ihren ersten Schaltzustand steuert, die dann über ihren ersten Ausgang und die ODER-Schaltung 0X die UND-Schaltung U3 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 .f ^'gelieferten Impulsfolge bei jeder Bitstelle und liefert bei gleichwertigen Bitstellen ein H', bei ungleichwertigen ein /«-Signal,

Der fortlaufend getaktete Zahler ZV setzt in seiner Endstellujig den Zähler ZV in dessen Anfangsstellung und steuert gleichzeitig die bistabile Kippschaltung KS2' in den Schaltzustand, in dem ihr Ausgang an die UND-Schaltung U4 ein //-Signal liefert Nach der durch den Zähler Z2' bestimmten Anzahl von Takten, gleich der Dauer zunächst einer Vergleichsperiode, beim !Prüfen dann eines Bursts, setzt das Ausgangssignal des Zahlers Z2' die Kippschaltung KS2' wieder in ihren Ausgangszustand, so daß die UND-Schaltung UA sperrt Somit läßt die UND-Schaltung UA 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 gib¹; 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 /,-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 i/7 bei fehlendem Synchronismus durch das Ausgangssignal des Gleichheitsbewerters GB über einen invertierenden Eingang der UND-Schaltung Ul 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 Vergleichiperiode 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 Δ-Signal an der bistabilen Kippschaltung KS3, ohne diese zu beeinflussen, und zweitens über eine Triggerschaltung TS eiii ausreichend langes //-Signal an der Kippschaltung KSX, so daß diese beim nächsten Takt in ihren zweiten Schaltzustand umschalten kann. Dann kann, wie sei ion beschrieben, die nächstfolgende Zeitmarke zumindest den Zähler Z X auf eine Anfangsstellung setzen.

Die am Ausgang der UND-Schaltung L/2 auftretende Zeitmarke setzt weiterhin die bistabile Kippschaltung KS 1 zurtlck in ihren ersten Schaltzustand, so daß die UND-Schaltung Ul sperrt und weitere Zeitmarken nicht mehr weitergegeben werden, und die bistabile Kippschaltung KS 3 in ihren zweiten Schaltzustand, so daß über die ODER-Schaltung 01 die UND-Schaltung U3 gesperrt und !as fortlaufende Aussenden der zufallsähnlichen Impulsfolge unterbrochen wird. Außerdem kann insbesondere bei benachbartem Sende- und

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

Auf der Empfangsseite setzt die über den Vorwärtskanal VK empfangene Zeitmarke der Sendeseite die bistabile Kippschaltung KSVm ihren zweiten Schaltzustand, so daß nun eine auftretende empfangsseilige Zeitmarke über die UND-Schaltung U2' zumindest den Zähler ZV in die Anfangsstellung und zugleich die bistabile Kippschaltung KSV wieder zurück in ihren erSien 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 zufallsähnlichcn 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 Z2 bzw. Z 2' gegebene Rahmenlänge ist.

Das Signal am Ausgang des Zählers ZX bzw. des Zählers Z V setzt die bistabile Kippschaltung KS2 bzw. die bistabile Kippschaltung KST in ihren zweiten Schaltzustand und zugleich den Zähler Zl bzw. den Zähler Z2' in eine Anfangsstellung. Das Signal am Ausgang des Zählers Z 2 bzw. des Zählers Z 2' beim Erreichen der vorgegebenen Zählerendstellung bringt die bistabile Kippschaltung KS 2 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 Oi die UND-Schaltung U3 leitend und bewirkt damit das Aussenden einer bestimmten Anzahl von Binärzeichen aus der zufallsähnlichen Impulsfolge.

Das //-Signal am Ausgang der empfangsseitigen bistabilen Kippschaltung KS 2' in deren zweitem Schaltzustand wird erstens, wie schon beschrieben, der UND-Schaltung t/4, zweitens der UND-Schaltung US und drittens der UND-Schaltung t/6 zugeführt. Über die UND-Schaltung U4, der zugleich die Ausgangssignale der Äquivalenz-Schaltung A zugeführt werden, wird in Verbindung mit dem Gleichheitsbewerter GB während jedes Bursts geprüft, ob noch Synchronismus vorhanden ist und, falls erforderlich, ein neuer Synchronisiervorgang eingeleitet. Den UND-Schaltungen US und U6 wira ferner dauernd der Empfangstakt £Tzugeführt. Damit zählt der der UND-Schaltung (76 nachgeschaltete Zähler TZ die gesamte Anzahl der während der Prüfzeit fiber mehrere Bursts aufgetretenen Takte und damit auch die Anzahl der verglichenen Binärstellen. Einem dritten Eingang der UND-Schaltung US wird das durch den Inverter /2 invertierte Ausgangssignal der Äquivalenz-Schaltung zugeführt Dieses der UND-Schaltung US zugeführte Signal hat den Wert H, wenn die verglichenen Binärzeichen nicht übereinstimmen. Der der UND-Schaltung US nachgeschaltete Zähler FZzählt somit die Anzahl der während der Prüfzeit fehlerhaft empfangenen Binärzeichen. Das Verhältnis der Anzeigen des Fehlerzählers FZ und des Taktzählers 7Zergibtdie Bitfehlerrate.

Bei entfernt voneinander stehenden Sende- und Empfangsteilen 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

to 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 Schieberegislers SR und die ÜN'D-Schaiiung L/5 mil nachgeschaltetem Sender 5 eingefügte Exklusiv-ODER-Schaltung EO und auf der Empfangsseite eine UND-Schaltung t/8, ein ebenso wie der Gleichheitsbewerter GB aufgebauter und wirkender Ungleichheitsbewerter UB und eine die Ausgangssignale des Gleichheits- und des Ungleichheitsbewerters zusammenfassende ODER-Schaltung O 2.

Auf der Sendeseite hatte, wie beschrieben, die bistabile Kippschaltung KS 3 bei fehlendem Synchronisierzeichen auf dem Rückkanal ihren ersten Schaltzustand eingenommen, in dem sie Obrer ihren ersten Ausgang ein //-Signal an die ODER-Schaltung 01 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 5gelangen läßt.

Wenn, wie ebenfalls schon beschrieben, auf der Empfangsseite der Gleichheitsbewerter GB nach erreichtem Synchronismus der empfangenen und der örtlich erzeugten Impulsfolge ein Signal, nun über die ODER-Schaltung O 2 zum Rückkanal RK und zum Sendeteil gibt und dann im Sendeteil eine Zeitmarke am Ausgang der UND-Schaltung t/2 auftritt, wobei diese Zeitmarke unter anderem die bistabile Kippschaltung KS 3 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 Sender 5 und über die Verbindungsstrecke zum Empfänger fgelangt.

Auf der Empfangsseite hat das Ausgangssignal ües Gleichheitsbewerters GB das Umschalten der getakteten bistabilen Kippschaltung KSV eingeleitet, so daß nach dem nächsten Takt auftretende Zeitmarken den Zähler Z Γ in seine Anfangsstelhmg zurücksetzen. Dies kann bei längerer Laufzeit zwischen Sende- und Empfangsteil, ohne den gewünschten Ablauf zu stören, mehrmals geschehen.

Die Äquivalenz-Schaltung A liefert bei Synchronismus der Impulsfolgen und einwandfrei empfangener, nichtinvertierter Impulsfolge ein dauerndes //-Signal, bei einwandfrei empfangener, invertierter Impulsfolge ein dauerndes L-SignaL Das nach der Inversion der Impulsfolge auf der Sendeseite am Ausgang der Äquivalenz-Schaltung A dauernd auftretende L-Signal wird durch den Inverter /2 zum //-Signal, das über die UND-Schaltung US, solange ihr von der bistabilen

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

Burstsynchronismus.

Die über die UND-Schaltung Ui 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 i/5 verbunden sein muß.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

809 615/451

Claims (5)

1. Patentansprüche;

   1, Verfahren zum Prüfen digital arbeitender Nachrichtenverbindungen, insbesondere von Mehrfaehzugriff-Zeitvielfaeh-CTDMA-JSystemen, mittels zufallsähnliehep, 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 Empfangsseite 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 Rückkopplungspfad 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 Registerinhaltes 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 Rahmenl-Jnge unterbrochen wird, daß bei erreichtem und durch eine Vergleichsschaltung festgestelltem Synchronismus de.- 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 Zeit* marke vorbereitet, daß sende* und empfangsseitig so 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 Anfangsstellung setzen, wobei durch das Zusammenwirken von Zeitmarken und Zählern die während der einzelnen Bursts ausgesandten bzw. empfangsseillg zu vergleichenden Ausschnitte aus der zufallsähnlichen Impulsfolge bestimmt werden.
2. 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 unterbro- 6s chen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Kennzeichen vom Sender zum Empfänger die im Sender weitergegebene Zeitmar* ke über einen getrennten Hilfskanal zum Empfänger übertragen wird,
4. 4, Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Kennzeichen vom Sender zum Empfänger die vom Sender ausgesandte zufallsähnliche Impulsfolge invertiert wird, und daß der Empfänger sowohl die nichtinvertierte als auch die invertierte empfangene Impulsfolge mit der örtlich erzeugten Impulsfolge auf Gleichheit bzw. Ungleichheit vergleichen und zwischen den zwei Arten der empfangenen Impulsfolgen unterscheiden kann.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfangsseite nach erreichtem Synchronismus zwischen der örtlich erzeugten und der empfangenen, nichtinvertierten Impulsfolge die Weitergabe der Zeitmarken eingeleitet und mit dem Empfang der invertierten Impulsfolge unterbrochen wird.