DE2705951C3

DE2705951C3 - Procedure and arrangement for secure data transmission

Info

Publication number: DE2705951C3
Application number: DE19772705951
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl.-Ing. 7900 Ulm Engel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1977-02-12
Filing date: 1977-02-12
Publication date: 1985-06-20
Also published as: DE2705951A1; DE2705951B2

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gesicherten Datenübertragung mit Takt- und Blocksynchronisation, gegebenenfalls mit Redundanzprüfung, sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for secure data transmission with clock and block synchronization, if necessary with redundancy check, as well as an arrangement for the implementation of the procedure.

Es ist bereits bekannt, zur Sicherung der Datenübertragung die Informationsfreigabe vom Ergebnis einer Redundanzprüfung abhängig zu machen. Die Freigabe der Information lediglich aufgrund einer Redundanzprüfung ist jedoch mit einem gewissen Fehlerrisiko verbunden, da durch die Kodesicherung nicht alle Störungen — insbesondere gilt dieses für Bündelstörungen — erfaßt werden können.It is already known, to secure the data transmission, the release of information from the result of a To make redundancy check dependent. The release of the information only on the basis of a redundancy check is associated with a certain risk of errors, however, as not all of them are protected by the code Faults - this applies in particular to bundle faults - can be recorded.

Aus der Literaturstelle AEÜ, 1967, Heft 9, Seiten 487 bis 492, ist es schon bekannt, zusätzlich zur Redundanzprüfung einen Stördetektor zu verwenden.From the literature AEÜ, 1967, No. 9, pages 487 to 492, it is already known, in addition to the redundancy check to use a disturbance detector.

Diese Maßnahme wird ebenfalls vorgeschlagen in Telefunken Zeitung 1967, S. 76-85. Ähnlich wird in Nachrichtentechnische Fachberichte NTF 19, I960, S. 63-69 vorgeschlagen, zusätzlich zu einem Fehlererkennungsoder Fehlerkorrekturverfahren einen Störerkennungskanal vorzusehen. Es wird eine Wiederholung einer gestörten Sendung angefordert, »sobald die im Störerkennungskanal angezeigte Störung einen bestimmten vorgegebenen Schwellenwert überschreitet Die Wiederholung erfolgt gewissermaßen »auf Verdachfc, unabhängig davon, ob das empfangene Zeichen gerade gestört war oder nicht«This measure is also proposed in Telefunken Zeitung 1967, pp. 76-85. Similar is used in communications Technical reports NTF 19, 1960, pp. 63-69 proposed, in addition to an error detection or Error correction method to provide an interference detection channel. It becomes a repetition of a disturbed one Shipment requested »as soon as the malfunction displayed in the malfunction detection channel exceeds a certain specified Threshold exceeded The repetition is carried out to a certain extent »on suspicion, independently whether the received character was disturbed or not «

Diese bekannte Art der Datensicherung hat den Nachteil, daß bei ihr bereits bei Feststellung eines einzigen gestörten Bits durch den Stördetektor das betreffende Datentelegramm verworfen wird, wobei die empfangsseitige Auswerteeinrichtung jeweils in ihre Ausgangsstellung zurückgesetzt und die Takt- und Blocksynchronisation neu eingeleitet wird. Hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit vergrößert, daß unnötig Information verloren geht Außerdem erhöht der verbleibende Teil des verworfenen Datentelegramms die Möglichkeit einer Fehlsynchronisation.This known type of data backup has the disadvantage that when you detect a single disturbed bits by the disturbance detector the relevant data telegram is discarded, whereby the The evaluation device at the receiving end is reset to its initial position and the clock and Block synchronization is re-initiated. This increases the likelihood of doing that unnecessarily Information is lost In addition, the remaining part of the discarded data telegram increases the possibility of incorrect synchronization.

Aus der DE-OS 23 32 458 ist eine Einrichtung zum Erkennen und Ausblenden von Störsignalen im Nutzimpulskanal des Empfangszweiges eines Abfragegerätes bekannt. Das Abfragegerät sendet ein periodisch durchgestimmtes Frequenzband aus und empfängt einen Code von zurückgestrahlten Antwortfrequenzen. Dabei ist parallel zum Nutzimpulskanal ein Stönmpulskanal vorgesehen mit einem Stördetektor, der das einfallende Frequenzspektrum überwacht. Während jeweils zeitlich etwa der Länge eines Nutzimpulses (also eines Bits) werden im Störimpulskanal die Störimpulse gezählt, und bei Überschreiten einer gewissen Anzahl wird der Nutzimpulskanal gesperrt.DE-OS 23 32 458 discloses a device for detecting and suppressing interference signals in the useful pulse channel of the receiving branch of an interrogator known. The interrogator sends a periodically voted Frequency band and receives a code of returned response frequencies. It is Parallel to the useful pulse channel, a disturbance pulse channel is provided with an interference detector that detects the incident Frequency spectrum monitored. During each time approximately the length of a useful pulse (i.e. one bit) the glitch pulses are counted in the glitch channel, and when a certain number is exceeded, the Useful pulse channel blocked.

Aus der DE-PS 15 91 595 ist eine ähnliche Einrichtung bekannt. Bei dieser Einrichtung werden Frequenzverschiebungen der Antwortfrequenzen (die durch Wärmeeinwirkung entstehen können) ermittelt und im Abfragegerät bei der Auswertung berücksichtigt.A similar device is known from DE-PS 15 91 595. With this device there are frequency shifts the response frequencies (which can arise due to the effects of heat) are determined and in the interrogation device taken into account in the evaluation.

In Proceedings of the 1967 National Telemetering Conference NTC 67, May 67, S. 113-119 ist ein Synchronisierverfahren beschrieben, bei welchem ein einlaufender Datenstrom mit einem Korrektor auf ein vorgegebenes Synchronisationsmuster abgefragt wird. Der Korrelator gibt eine Fehlerspannung ab, solange das erwartete Synchronisationsmuster nicht vorliegt. Eine Überprüfung normaler Datenbits auf Störungen hin ist damit nicht möglich.In Proceedings of the 1967 National Telemetering Conference NTC 67, May 67, pp. 113-119, there is a synchronization method described in which an incoming data stream with a corrector on a predetermined Synchronization pattern is queried. The correlator outputs an error voltage as long as that The expected synchronization pattern is not available. A check of normal data bits for malfunctions is not possible with it.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, mit deren Hilfe möglichst viele mit einer Redundanzprüfung nicht erfaßbare Fehler erkennbar sind, bei denen die Wahrscheinlichkeit einer Fehlsynchronisation durch verbleibende Teile eines verworfenen Datentelegramms reduziert ist und bei denen der störungsbedingte Zeit- und Informationsverlust möglichst gering ist.The invention is based on the object of a method and an arrangement of the type mentioned at the beginning with the help of which as many errors as possible that cannot be detected with a redundancy check can be identified are where the likelihood of mis-synchronization due to remaining parts of a discarded Data telegram is reduced and where the malfunction-related loss of time and information is possible is low.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während der Informationsauswertung verschiedene Störkriterien aus dem Abweichen der Puls- bzw. Bit-Parameter wie Amplitude, zeitlicher Verlauf, Frequenzspektrum und Energieinhalt vom erwarteten Muster abgeleitet werden, daß die Anzahl gestörter Bits fortlaufend aufsummiert und gespeichert wird und daß im Falle, daß die gespeicherte Summe gestörter Bits einen vorgebbaren Wert erreicht oder überschreitet, die Freigabe der Information gesperrt wird.According to the invention, this object is achieved in that various Interference criteria from the deviation of the pulse or bit parameters such as amplitude, temporal progression, frequency spectrum and energy content can be derived from the expected pattern that the number of disturbed bits is consecutive is summed up and stored and that in the event that the stored sum of disturbed bits is a reaches or exceeds a predefinable value, the release of the information is blocked.

Der vorgebbare Wert wird dabei vorzugsweise in Abhängigkeit von der verwendeten Kodesicherung gewähltThe predeterminable value is preferably dependent on the code security used chosen

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildungsform wird ein die Datenauswertung steuernder Taktzähler bei fal- -, schem Blocksynchronisationsmuster mit dem letzten Bit der Blocksynchronisation in seine Ausgangsstellung zurückgesetztAccording to an advantageous embodiment, a cycle counter that controls the data evaluation is Schem block synchronization pattern with the last bit of the block synchronization in its starting position reset

Eine günstige Ausgestaltungsform für stärker gestörte Übertragungskanäle besteht darin, daß die Takv- m synchronisation eines empfangsseitigen Taktoszillators durch das Empfangssignal mit dem Auftreten eines Startbitkriteriums oder nach einwandfreier Blocksynchronisation aufgehoben wird, wobei die Taktsynchronisation jeweils mir dem Rücksetzen des besagten Taktzählers neu eingeleitet wird.A favorable embodiment for more disturbed transmission channels is that the Takv- m synchronization of a receiving-side clock oscillator by the received signal with the occurrence of a Start bit criterion or after perfect block synchronization is canceled, whereby the clock synchronization is initiated anew with the resetting of the said cycle counter.

Zweckmäßigerweise enthält die auszuwertende Information Prüf bits für die Redundanzprüfung.The information to be evaluated expediently contains test bits for the redundancy test.

Eine vorteilhafte Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist beispielsweise da- jo durch gegeben, daß das Störkriterium hinsichtlich des Frequenzspektrums mittels einer Rauschsperre, in bezug auf Amplituden- und Zeitverlaufabweichungen mittels eines Stördetektors und bezüglich Abweichungen der Pulsform von der Pulsform des gewählten j-, Modulationsverfahrens mit Hilfe eines Demodulators ableitbar ist und daß zur Störungsauswertung ein Auswerter mit einem Fehlerzähler vorgesehen istAn advantageous arrangement for carrying out the method according to the invention is, for example, there given that the interference criterion with regard to the frequency spectrum by means of a squelch, in with regard to amplitude and time course deviations by means of a disturbance detector and with regard to deviations the pulse shape from the pulse shape of the selected j, modulation method with the help of a demodulator can be derived and that an evaluator with an error counter is provided for fault evaluation

Das Wesen der Erfindung besteht insbesondere darin, daß während der Informationsauswertung fortlaufend «1 die Anzahl gestörter Bits mit vermittels einer Redundanzprüfung nicht erfaßbaren Störungen ermittelt wird und daß die Informationsfreigabe jeweils nur dann gesperrt wird, falls die ermittelte Anzahl gestörter Bits eine vorgegebene Fehleranzahl erreicht oder über- π schreitet, die in Abhängigkeit von der jeweiligen Kodesicherung in der Weise festgelegt wird, daß aufgrund des verwendeten Kodes eine einwandfreie Fehlerkorrektur rröglich ist Durch dieses Vorgehen wird vorteilhafterweise zum einen der störungsbedingte Informationsverlust und zum andern die Wahrscheinlichkeit von Fehlsynchronisationen beträchtlich reduziert. The essence of the invention is, in particular, that during the information evaluation continuously «1 the number of faulty bits with faults that cannot be detected by means of a redundancy check is determined and that the release of information is only blocked if the determined number of disturbed bits A predetermined number of errors is reached or exceeded π, which depends on the respective Code security is determined in such a way that, based on the code used, a faultless one Error correction is possible. This procedure advantageously eliminates the problem caused by the fault Loss of information and, on the other hand, the probability of incorrect synchronization is considerably reduced.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below explained.

F i g. 1 zeigt ein Beispiel für den Aufbau eines Datentelegramms mit einem Vorlauf V für die Taktsynchronisation, einem Abschnitt SS zur Blocksynchronisation, einer Adresse A DR, einem eigentlichen -,<i Informationsteil INF, einem Redundanzteil RED und einem Schlußbit 5. Zwischen dem Vorlauf und der Blocksynchronisation liegt ein Startkriterium für die Blocksynchronisation beispielsweise in Form eines 1/0-Überganges. Die auszuwertende Information bcsteht in diesem Fall aus der Adresse ADR, dem eigentlichen Informationsteil INFund dem Redundanzteil RED. Die Prüfbits können auch, anstatt wie hier in einem besonderen Redundanzteil vereint zu sein, über die gesamte auszuwertende Information verteilt sein. boF i g. 1 shows an example of the structure of a data telegram with a lead V for clock synchronization, a section SS for block synchronization, an address A DR, an actual -, <i information part INF, a redundancy part RED and a tail bit 5 Block synchronization is a start criterion for block synchronization, for example in the form of a 1/0 transition. In this case, the information to be evaluated consists of the address ADR, the actual information part INF and the redundancy part RED. Instead of being combined in a special redundancy part, as is the case here, the check bits can also be distributed over the entire information to be evaluated. bo

In Fig.2 ist blockschaltbildmäßig ein besonders einfaches Beispiel einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt Das empfangsseitige NF-Signal wird einerseits einem Stördetektor 2 und andererseits über einen Signalfor- « mer 1 einem Demodulator 3 zugeführt. Ein Ausgangssignal des Demodulators 3 dient der Taktsynchronisierune eines Taktoszillators 5. der den Bittakt für die Datenauswertung liefert Der Bktakt wird u.a. einem die Datenauswertung steuernden Taktzähler 6 zugeleitet Der Datenausgang des Demodulators 3 ist mit einer Einrichtung zur Erkennung des Startkriteriums 7, die mit dem Auftreten des Startkriteriums die Taktsynchronisation des Taktoszillators 5 durch das Empfangssignal beendet und den Taktzähler 6 freigibt, sowie mit einer Einrichtung zur Blocksynchronisationserkennung 8 und einer Einrichtung zur Redundanzprüfung 9 verbunden. Der Taktzähler 6 wird bei gestörtem oder falschem Synchronisationsmuster mit dem letzten Bit der Blocksynchronisation und sonst mit dem Schlußbit des Datentelegramms in die Ausgangsstellung zurückgesetzt Die Einrichtung zur Redunanzprüfung 9 gibt nur bei positivem Ergebnis der Redundanzprüfung ein Freigabesignal für die Information ab. Zur Erkennung und Auswertung von Störungen, die mittels einer Redundanzprüfung nicht erfaßbar sind, ist ein Störungsauswerter mit Fehlerzähler 4 vorgesehen, dem im Falle, daß das empfangene Signal in Amplitude oder im zeitlichen Verlauf vom vorgegebenen Puls- bzw. Bitmuster abweicht, von dem Stördetektor 4 im Falle, daß die Puls- bzw. Bitform von der Puls- bzw. Bitform des gewählten Modulationsverfahrens abweicht, von dem Demodulator 3 sowie des weiteren von einer Rauschsperre Störsignale zuführbar sind. Der Störungsauswerter 4 ermittelt jeweils während der Auswertung der Information eines Datentelegramms fortlaufend die Anzahl gestörter Bits und hält die aktuelle Summe der Fehlerbits in einem Fehlerzähier fest (die Information besteht — wie bereits erwähnt — aus Adresse, dem eigentlichen Informationsteil und den Prüfbits). Erreicht oder überschreitet die im Fehlerzähler festgehaltene Anzahl von Bitfehlern eine vorzugsweise in Abhängigkeit von der Mindest-Hammingdistanz der verwendeten Kodesicherung vorgebbare Zahl, so gibt der Störungsauswerter 4 ein Sperrsignal ab, und die Information, die sonst bei positivem Ergebnis der Redundanzprüfung mit dem Ende des betreffenden Datentelegramms freigegeben würde, wird gesperrt. Der Fehlerzähler wird jeweils mit dem Telegrammende gelöscht, d. h. in seine Ausgangsstellung zurückgesetzt.FIG. 2 shows a particularly simple example of an arrangement for implementation in terms of a block diagram of the method according to the invention shown The receiving-side LF signal is on the one hand a Disturbance detector 2 and, on the other hand, fed to a demodulator 3 via a signal former 1. An output signal of the demodulator 3 is used for the clock synchronization of a clock oscillator 5. The bit clock for the Data evaluation delivers The clock cycle is, among other things, sent to a cycle counter 6 that controls the data evaluation The data output of the demodulator 3 is provided with a device for recognizing the start criterion 7, the when the start criterion occurs, the clock synchronization of the clock oscillator 5 terminated by the received signal and the clock counter 6 releases, as well as with a Device for block synchronization detection 8 and a device for redundancy check 9 connected. The clock counter 6 is with a disturbed or incorrect synchronization pattern with the last bit of Block synchronization and otherwise reset to the starting position with the final bit of the data telegram The device for redundancy check 9 only inputs if the redundancy check is positive Release signal for the information. For the detection and evaluation of malfunctions caused by a Redundancy check are not detectable, is a fault evaluator provided with error counter 4, in the event that the received signal in amplitude or in the time course deviates from the predetermined pulse or bit pattern, from the interference detector 4 in the event that that the pulse or bit shape differs from the pulse or bit shape of the selected modulation method, from the demodulator 3 and also interference signals can be fed from a squelch. The fault evaluator 4 continuously determines the Number of faulty bits and records the current sum of the error bits in an error counter (the information consists - as already mentioned - of the address, the actual information part and the check bits). Achieved or if the number of bit errors recorded in the error counter exceeds a preferably dependent the number that can be specified by the minimum Hamming distance of the code protection used, the fault evaluator gives 4 a blocking signal and the information that would otherwise be included in the event of a positive result of the redundancy check would be released at the end of the relevant data telegram is blocked. The error counter is respectively deleted at the end of the telegram, d. H. reset to its original position.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Procedure for secure data transmission with clock and block synchronization, if necessary with redundancy check, characterized in that during the information evaluation various interference criteria from the deviation of the pulse or bit parameters such as amplitude, temporal Course, frequency spectrum and energy content are derived from the expected pattern that the Number of disturbed bits is continuously added up and stored and that in the event that the stored The sum of disturbed bits reaches or exceeds a predefinable value, the release of the Information is blocked.

2. The method according to claim 1, characterized in that the predeterminable value as a function is selected by the code security used

3. The method according to claims 1 or 2, characterized in that a data evaluation Controlling clock counter in the event of an incorrect block synchronization pattern with the last bit of the block synchronization is reset to its original position.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the clock synchronization a clock oscillator on the receiving side by the received signal with the occurrence of the start bit criterion or is canceled after perfect block synchronization.

5. The method according to claim 4, characterized in that the clock synchronization with each the resetting of the cycle counter is initiated again.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the to be evaluated information contains check bits.

7. Arrangement for performing the method according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the interference criterion with regard to the frequency spectrum by means of a squelch, with respect to amplitude and time course deviations by means of a disturbance detector and with respect to Deviations of the pulse shape from the pulse shape of the selected modulation method with the help of a Demodulator can be derived and that for fault evaluation an evaluator with an error counter is provided