DE2643135C3 - Verfahren zur Fehlerratenennittlung bei mehrstufigen digitalen Signalen und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Fehlerrate von einzelnen Signalstufen eines mehrstufigen digitalten Signals in einem digitalen Übertragungssystem mit hoher Bitrate und Anordnungen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Zur Übertragung größerer Datenmengen werden in zunehmendem Maße digitale Übertragungssysteme mit hoher Bitrate oder solche mit mehrstufigen Signalen eingesetzt. Bei der Übertragung sehr hoher Datenmengen ist es notwendig, beide Verfahren zu kombinieren und mehrstufige digitale Signale mit hoher Bitrate zu übertragen. Bei der Übertragung digitaler Signale entstehen neben den durch Störungen verursachten Fehlern dadurch weitere Fehler, daß die einzelnen Systemteile ungenau arbeiten und daß sich systembedingte kleiner Fehler über die Übertragungsstrecken addieren. So kann beispielsweise durch eine fehlerhaft eingestellte Entscheiderschwelle in einem Amplitudenentscheider bei bestimmten übertragenen Signalen ein Fehler auftreten, es kann auch durch die Akkumulation des Phasenjitters über die Übertragungsstrecke zu Fehlern im Amplituoenentscheider kommen. Von der Qualität der übertragenen Signale läßt sich also auf die Güte des Übertragungssystems schließen.

Die Qualität der übertragenen Signale kann, sofern diese Signale nur zwei Amplitudenstufen aufweisen, mittels eines bekannten Fehlerratenmeßplatzes festgestellt werden. Verfahren zur Fehlerratenmessung sind aus IEEE Transactions on Communications, Jan. 1966, Seite 144 bis 146 bekannt. Bei diesen Signalen und auch bei mehrstufigen Signalen ist außerdem eine optische Qualitätskontrolle mittels eines Oszillographen und der sogenannten »Augendiagramme« möglich. Ein derartiges Augendiagramm zeigt die Fig. 1. Die »Augen« ergeben sich dabei in bekannter Weise durch Triggerüng eines Oszillographen mit der Bitfolgefrequenz der digitalen Signale und phasenrichtiges Übereinanderschreiben aller innerhalb einer Bitperiode möglichen Übergänge zwischen benachbarten Bits,

Im Falle des Augendiagramms der Fig. 1 handelt es sich um ein solches mit drei Entscheiderschwellen. Die

Entscheiderschwellen befinden sich jeweils in den Mitten der einzelnen Augen, also zwischen den Amplitudenstufen 1, 2, 3 und 4. Die im mittleren Auge liegende Entscheidersehwelle 2,5 ist in der Zeichnung als waagerechte Achse dargestellt Der Abstand der Kurven, also des Augenrandes von der Entscheiderschwelle, gibt dabei die Sicherheit wieder, mit der bei den einzelnen Entscheiderscnweilen eine Amplitudenentscheidung für die ankommenden möglichen Signalformen durchgeführt werden kann. Derartige Auswertungen von Augendtagrammen geben einen schnellen Oberblick über möglicherweise auftretende Fehler, die Genauigkeit der optischen Auswertung ist allerdings mit der eines Fehlerratenmeflplatzes nicht vergleichbar. Da bei den bekannten Fehlerratenmeßplätzen die Fehlerrate durch biiweisen Signalvergleich zwischen zweistufigen Signalen ermittelt wird, ist es mit diesen Anordnungen nicht möglich, die Fehlerrate für die einzelnen Stufen eines mehrstufigen digitalen Signals und damit für die einzelnen Entscheiderschwellen getrennt festzustellen. Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, eine Möglichkeit anzugehen, die einzelnen Stufen mehrstufiger digitaler Signale mittels der bekannten Fehlerratenmeßplätze mit einer gegenüber der optischen Auswertung höheren Genauigkeit zu untersuchen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das übertragene mehrstufige Signal mit /v"-Stufen in N- 1 binäre Teilsignale umgeformt wird, so daß jedes der binären Teilsignale einem Übergang zwischen zwei Stufen des mehrstufigen Signals entspricht, daß N- 1 binäre Prüfsignal örtlich erzeugt werden, die die binären Teilsignale im fehlerfreien Zustand darstellen, und daß mindestens eines, einem zu untersuchenden Stufenübergang entsprechendes binäres Teilsignal und außerdem die den anderen Stufenübergängen entsprechenden örtlich erzeugten Prüfsignale miteinander kombiniert einer Fehlerratenmeßanordnung zugeführt werden, in der in an sich bekannter Weise ein bitweiser Signalvergleich mittels modulo-2-Addition vorgenommen wird und daß dabei die betrachtete Entscheiderschwelle auf einen vorbestimmten Wert eingestellt ist. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß die zu untersuchenden mehrstufigen Signale durch binäre Teilsignale dargestell t werden können und daß jedes der Teilsignale ninem bestimmten Stuf>. nübergang des mehrstufigen Signals; entspricht und damit eine bestimmte Entscheiderschwelle kennzeichnet. Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in dem vergleichsweise gerir-^en Aufwand bei völligem Verzicht auf Auswertung von Augendiagrammen und darin, daß der optimale Wert jeder Entscheiderschwelle mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann.

Bei mehrstufigen digitalen Signalen mit einer größeren Anzahl a.i Stufen ist der Einsatz einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßig, bei der die binären Teilsignale aus Mehrbitwörtern erzeugt werden. Dies kann in bekannter Weise mit Hilfe eines Umcodierers geschehen, der die Zuordnung zwischen pinem bestimmten Mehrbitwort und einer bestimmten Stufe durchführt.

Um mit Sicherheil jeden möglichen Bitübergang zu erfassen, ist eine bevorzugte Variante nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die übertragenen mehrstufigen digitalen Signale Pseudozufallsfolgen entsprechen.

Sofern die erfindiingsgemäßen Verfahren in einer räumlich entfernten Empfangsstelle durchgeführt werden, ist eine Variante zweckmäßig, bei der die binären Prüfsignale in einem vom Sender synchronisierten Pseudozufallagenerator örtlich erzeugt werden.

Bei der Prüfung von Teilen von Übertragungssystemen im Kurzschlußbetrieb stehen die Sendesignale am Prüfplatz unmittelbar zur Verfügung. In diesem Fall ist eine Variante des Verfahrens nach der Erfindung zweckmäßig, bei der die binären Prüfsignale durch eine Anordnung aus mehreren Verzögerungsleitungen aus den ursprünglichen Signalen örtlich erzeugt werden.

Der größte Entscheidungsbereich und damit άίε geringste Fehlerrate ergibt sich in der Mitte der sogenannten Augen. Zur Ermittlung dieser Fehlerrate ist also eine Variante des Verfahrens nach der Erfindung zweckmäßig, bei der die Fehlerrate jeweils in der Mitte der Bitperiode gemessen wird.

Eine genaue Ausmessung des sogenannten Auges, mittels der sich Linien gleicher Fehlerrate ermitteln lassen, wird durch eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht bei der die Pehlerrate an verschiedenen Punkten der Bitperiode gemessen wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt F i g. 1 das Augendiagramm eines mehrstufigen digitalen Signals,

Fig.2 v-ine Anordnung zur Fehlerratenermittlung in einer Empfangsstelle und

F i g. 3 eine im Kurzschlußbetrieb arbeitende Anordnung zur Fehlerratenermittlung.

JO Auf die F i g. 1 ist bei der Beschreibung des Standes der Technik bereits eingegangen worden, so daß an dieser Stelle auf weitere Ausführungen verzichtet wird.

Die in der Fig. 2 dargestellte Anordnung enthält einen ersten Generator G 1. der die binären Signale CX ... Ca... CN- 1 an einen ersten Mehrstufenwandler VVl abgibt. Der Generator GX wird mittels ausreichend langer Pseudozufallsfolgen gesteuert, die im Generator selbst erzeugt werden. Im Wandler Wl wird aus den N-1 binären Signalen ein N stuhges digitales Signal erzeugt und dieses an eine erste Lesung LI, beispielsweise eine Kabel-Übertragungsstrecke, abgegeben. An die erste Leitung L 1 schließt sich ein erster Verzweiger Vl an, der aus dem ΛΖ-stufigen digitalen Signal durch Amplitudenentscheidung N— 1 binäre Teilsignale erzeugt und diese an die Knotenpunkte KX... Ka... KN- 1 abgibt. Mit jedem der Knoten ist ein Eingang einer Anordnung Dec verbunden, die einen Decodierer, einen Pseudozufallsgenerator und einen Codierer enthält. Außerdem ist mit jedem der Knotenpunkte KX... KN- 1 der eine Eingang jeweils eines der Schalter S1... 5a... SN- 1 verbunden. In der Anordnung Dec werden die ankommenden binären Teilsignale decodiert und zur Synchronisation eines Pse.:dOi.ufallsgenerators verwendet. Der Pseudozufallsgenerator entspricht dabei genau dem im Steuergenerator G X eingesetzten Pseudozufallsgenerator. Von der Schaltungsanordnung Dec werden deshalb binäre Teilsignale erzeugt, die genau den binären Teilsignalen Cl ... OV- I des ersten Generators G X entsprechen

6fl und an den jeweils anderen Eingang eines der Schalter S1... Sa... SN-1 abgegeben werden. Mit dem Ausgang dieser Schalter ist jeweils ein Eingang eines ersten Fehlerratenmeßplatzes FR X verbunden. Die Untersuchung einer Entscheiderschwelle bzw. des entsprechenden Slv.fenüberganges des Mehrstufensignals geht nun so vor sich, daß das entsprechende Teilsignal, beispielsweise D 3, über den Knotenpunkt K 3 und den Schalter 53 zum Eingang des Fehlerraten-

meßplatzes FR 1 geleitet wird, Den anderen Eingängen dieses Fehlerratenmeßplatzes werden die als Vergleichssignale erzeugten Prüfsignale CX ...CN— 1 der Schaltungsanordnung Dec zugeführt. Durch Wahl der anderen binären Teilsignale D1, D 2 oder D 3 können in entsprechender Weise die Fehlerraten der anderen Stufenübergänge des mehrstufigen Signals und damit der anderen Entscheiderschwellen der Schaltungsanordnung ermittelt v/erden, ohne daß es zu einer gegenseitigen Beeinflussung der einzelnen Teile des Mehrstufensignals und damit der Entscheiderschwellen kommt. Durch langsames Veränderung der betrachteten Entscheiderschwelle kann nun in Abhängigkeit von :der auftretenden Fehlerrate der optimale Entscheiderschwellenwert ermittelt werden, Auch kann durch Veränderung des Vergleichszeitpunktes innerhalb der Bitpefiode das Auge in der horizontalen Richtung ausgemessen werden.

In der Fig.3 ist eine Anordnung zur Fehlerratenermittlung bei mehrstufigen digitalen Signalen im Kurzschlußbetrieb dargestellt Bei derartigen Untersuchungen im Kurzschlußbetrieb stehen die fehlerfreien binären Teilsignale am Orte des Fehlerratenmeßplatzes zur Verfügung, In diesem Falle ist es deshalb unnötig, einen örtlichen Pseudozufallsgenerator vorzusehen, der durch die ankommenden binären Teilsignale synchronisiert wird. Es genügt in diesem Falle, eine Anordnung aus einzelnen Verzögerungsleitungen vorzusehen, durch die der Laufzeitunterschied über die zu untersuchende Anordnung ausgeglichen werden kann. Die Anordnung nach der F i g. 3 enthält deshalb neben einem dem Generator Cl der Fig.2 entsprechenden Generator G V₁ einem zweiten Mehrstufenwandler W2, einem zweiten Vefzweiger V2 und einem zweiten Fehlerratenmeßplatz FR 2 nur die Anordnung VL 1 aus mehreren Verzögerungsleitungen.

Die einzelnen binären Teilsignale Cl ... Ca ... CN— 1 werden ebenfalls getrennt an einzelne Knotenpunkte K' 1... K'a... K'N— 1 abgegeben, von denen sie jeweils getrennt zu einzelnen Eingängen des zweiten

ίο Mehrstufenwandlers W2 und der Verzögerungsleitungsanordnung VL1 geleitet werden, Über die Leitungsnachbildung L 2 gelangt das erzeugte AAstufige digitale Signal zum zweiten Verzweiger V2. Von diesem werden aus dem N-stufigen digitalen Signal N— 1 binäre Teilsignale erzeugt. Eines dieser Teilsignale, das der zu untersuchenden Schwelle bzw. dem zu Untersuchenden Stufenübergang entspricht, kann mit tels der Schalter S'\ ...S'a. . S'N-1 ausgewählt und zu einem der Eingänge des zweiten Fehlerratenmeßplatzes FR 2 geleitet werden. Den anderen Eingängen dieses Fehlerratenmeßplatzes werden als Prüfsignal die fehlerfreien Vergleichssignale mit einer der Laufzeit über den zweiten Wandler, die zweite Leitung und den zweiten Verzweiger entsprechenden Verzögerungszeit zugeführt.

Zusätzlich zur Kombination aus dem Wandler, der Leitung und dem Verzweiger können in beiden Fällen auch weitere Schalturtgsanordnungen zwischen Wandler und Verzweiger, beispielsweise Regeneratoren oder Entzerrer, eingefügt und untersucht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ermittlung der Fehlerrate von einzelnen Signalstufen eines mehrstufigen digitalen Signals in einem digitalen Übertragungssystem mit hoher Bitrate, dadurch gekennzeichnet, daß das übertragene Signal mit JV-Stufen in /V—1 binäre Teilsignale umgeformt wird, so daß jedes der binären Teilsignale einem Obergang zwischen zwei Stufen des mehrstufigen Signals entspricht, daß JV- 1 binäre Prüfsignale örtiich erzeugt werden, die die binären Teilsignale im fehlerfreien Zustand darstellen, und daß mindestens eines, einem zu untersuchenden Stufenübergang entsprechendes binäres Teilsignal und außerdem die den anderen Stufenübergängen entsprechenden örtlich erzeugten Prüfsignale miteinander kombiniert einer Fehlerratemeßanordnung zugeführt werden, in der in an sich bekannw Weise ein bitweiser Signalvergleich mittels modu'o-2-Addition vorgenommen wird und daß dabei die betrachtete Entscheiderschwelle auf einen vorbestimmten Wert eingestellt ist.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die binären Teilsignale aus Mehrbitwörtern erzeugt werden.

3. Verfahren nach Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragenen mehrstufigen digitalen Signale Pseudozufallsfolgen entsprechen.

4. Verfahren nach Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die binären Prüfsignale in einem von Sender syiuhronis jrten Pseudozufallsgenerator örtlich erzeugt ./erden.

5. Verfarhen nach Patentan.· irüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die binären Prüfsignale durch eine Anordnung aus mehreren Verzögerungsleitungen aus den ursprünglichen Signalen örtlich erzeugt werden.

6. Verfahren nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlerrate jeweils in der Mitte der Bitperiode gemessen wird.

7. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlerrate an verschiedenen Punkten der Bitperiode gemessen wird.

8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem ersten Verzweiger (Vl) aufgenommenen Mehrstufensignale in binäre Teilsignale umgeformt werden und diese sowohl einer Anordnung (Dec) zugeführt werden, die einen Decodierer, einen Pseudozufallsgenerator und einen Codierer enthält, als auch den einen Eingängen von /V- 1 Schaltern (S 1, 52 ... Sa ... SN- 1) zugeführt werden, und einer dieser Schalter (S3) das zi'geführte Teilsignal an den einen Eingang eines ersten Fehlerratenmeßplatzes (FR 1) abgibt, daß in der Anordnung (Dec) binäre Teilsignale örtlich erzeugt werden, die durch die empfangenen Teilsignale synchronisiert sind, und daß die örtlich erzeugten Teilsignäle Ci ... Cn) an die anderen Eingänge der Schalter (Si .,. SN-2) abgegeben und diese Schalter die örtlich erzeugten Teilsignale dem ersten Fehlerrateririlcßplatz (FR 1) zuleiten bis auf den Schalter (S3), der das empfangene Teilsignal an den Fehlerratenmeßplatz abgibt

9. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Generator (GV) vorgesehen ist, der eine Anzahl JV-1 binäre Teilsignale abgibt, die sowohl einer Verzögerungsleitungsanordnung (VL 1) als auch einem zweiten Binär-JV-Stufenwandler (W2) zugeführt werden, daß dieser über eine zweite Leitung (L 2) mit einem zweiten Verzweiger (V2) verbunden ist, der JV-1 Teilsignale erzeugt und diese getrennt jeweils dem einem Schaltereingang von JV-1 Schaltern (S' 1... S'a... S'N-1) zuführt, daß dem anderen Schaltereingang dieser Schalter die Ausgangssignale der Verzögerungsleitungsanordnung (VL 1) zugeführt werden, daß mit den Schalterausgängen getrennt die Eingänge eines zweiten Fehlerratennxßplatzes (FR 2) verbunden sind und daß die Schalter die Ausgangssignale der Verzögerungsleitung an den zweiten Fehlerratenmeßplaiz (FR 2) abgeben bis auf einen Schalter (S3), dessen Schalterstellung so gewählt ist, daß die Verbindung zwischen der Verzögerungsleitungsanordnung dem zweiten Fehlerratenmeßplatz (FR2) unterbrochen und die Verbindung zwischen zweitem Verzweiger (V2) und zweiten Fehlerratenmeßplatz (FR 2) geschlossen ist.