DE2756923C2 - Anordnung zur Daten- und Nachrichtenübertragung - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Anordnung zur Nachrichten- bzw. Datenübertragung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.

Bei der Datenübertragung über gestörte Kanäle werden Datensicherungsverfahren verwendet, durch welche die Daten in Abschnitte oder Blöcke unterteilt werden, die ihrerseits mit Redundanz zur Fehlererkennung oder -korrektur versehen werden. Um auf der Empfangsseite die gesichert übertragenen Daten decodieren zu können, muß die Abschnitts- oder Blocksynchronisation bekannt sein. Außerdem muß der Startzeitpunkt im Empfänger bekannt sein, zu dem eine gesicherte Datenübertragung beginnt

Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem Synchronisierzeichen oder -blöcke von der Empfangsseite nach ihrer Erkennung quittiert werden. Aus dem Empfang der Quittung wird auf der Sendeseite geschlossen, daß die Übertragung richtig begonnen wurde. Solange die Quittung im Sender nicht angetroffen ist, wird die Aussendung der Synchronisierzeichen oder -blöcke in ununterbrochener oder zwangloser Folge oder in äquidistanten Abständen wiederholt. Nachteil dieses Verfahrens ist, daß die Synchronisierzeit aufgrund der durch Kanalstörungen bedingten Wiederholungen sehr groß werden kann. Bei einem anderen Verfahren wird eine Folge von unterschiedlichen Sync-Zeichen ausgesendet, die jeweils die gleiche Information, nämlich den Synchronisations- bzw. Startzeitpunkt, beinhalten. Die Folge wird ineinander verschachtelt oder unmittelbar aufeinanderfolgend ausgesendet. Durch eine Maximai-Entscheidung wird im Empfänger der Synchronisationsbzw. Startzeitpunkt bestimmt. Auch hier werden große Synchronisationszeuen benötigt, da jeweils die ganze Folge von Synchronisationszeichen im Empfänger eingetroffen sein muß, bevor dieser seine Entscheidung treffen kann. Das ist insbesondere dann störend, wenn anschließend nur kurze Nachrichten zu übertragen sind.

Mit der Deutschen Patentschrift 1183119 ^!st ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem die aus mehreren Einzelzeichen bestehenden Synchronisiersignale auf mehrere Gruppen aufgeteilt werden und empfangsseitig bei Erkennung einer solchen Gruppe mit ihrem Abstand des Informationsblockes entsprechender Verzögerung ein Startzeichen für die Informationserkennung ausgelöst wird. Dieses Verfahren läßt zum einen eine verzögerungsfreie Auslösung des Startzeichens für die Informationserkennung zu, wenn die letzte Gruppe des Synchronisierzeichens erkannt ist, hat aber den Nachteil, daß Falschauslösungen vorkommen können. Um diese Wahrscheinlichkeit einer falschen Auslösung des Startzeichens zur Informationserkennung noch weiter zu verringern, gibt das Verfahren zum anderen an, daß mehrere von verschiedenen Gruppen erzeugte Startzeichen erforderlich sind, die mit einem empfangsseitig gespeicherten Programm verglichen werden, wobei nur bei einer gewissen Übereinstimmung das Startzeichen ausgelöst wird. Nachteilig ist hier, daß der Synchronisationszeitpunkt um die durch das Vergleichsprogramm bedingte Rechenzeit verzögert wird

Die genannten Nachteile werden bei der Erfindung vermieden, die sich zur Aufgabe gestellt hat, den Startbzw. Synchronisationszeitpunkt sicher und schnell zu

to übermitteln.

Die Lösung der Erfindung erfolgt nach den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln.
Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß der Aufwand zur Erkennung der relativen kleinen Muster in jeder Stufe sehr klein ist Dadurch ergeben sich auch sehr kleine Erkennungszeiten. Da die Erkennung schrittweise mit den einzelnen eintreffenden Synchronisationsmustern erfolgt, kann die Synchronisation praktisch verzugslos nach Eintreffen des letzten Musters ausgelöst werden.

Optimale Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die Unteransprüche.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung zeigt sich darin,

daß im Synchronisationsmuster auftretende Übertragungsfehler durch entsprechende Wahl der zugelassenen Fehlergrenzen korrigiert werden können. Diese Korrekturfähigkeit ist in jeder Stufe vorhanden und richtet sich nach dem jeweils verwendeten Muster in dieser Stufe. Dabei kann in einer niederen Stufe das Muster durchaus so kurz gewählt werden, daß Fehlentscheidungen hervorgehen können. Durch entsprechende Wahl der Muster in den höheren Stufen können die Fehlentscheidungen der vorhergehenden niederen Stufen mit hinreichend großer Sicherheit korrigiert werden. Weiterhin bietet die Erfindung den Vorteil gegenüber anderen Verfahren, daß bei gleich hoher Wahrscheinlichkeit der richtigen Synchronisationsauslösung ein wesentlich kürzeres Synchronisationszeichen verwendet werden kann.

Anhand der Figuren erfolgt nun die Beschreibung der Erfindung. Die F i g. 1 zeigt die Aufteilung des Synchronisationszeichens in mehrere Stufen.
In Fig.2 ist die Schaltungsanordnung für die einzelnen Stufen sowie deren Hintereinanderschaltung ersichtlich.

In F i g. 3 schließlich wird der Vergleichsvorgang zur Erkennung der Muster dargestellt.
In F i g. 1 ist die hierarchische Gliederung des Synchronisationszeichens in einzelne Stufen erkennbar. Jeder der k Stufen wurde eine Zeile zugeordnet. Inder Stufe 1 sind die Zeichenfolgen Mi(F) bzw. MX(F) erkenntlich. Jede dieser Zeichenfolgen besteht aus 4 Grundmustern Mo(F) bzw. Mo(F), beispielsweise besteht die Zeichenfolge der ersten Art Af IfW aus den z/= 4 Grundmustern in der Folge Mo(F), Mo(F), Mo(F), Mo(F) und die komplementäre Zeichenfpjj
besteht aus der Grundmusterfolge Mo(F),i^^ Mo(F). Die Zeichenfolge M 2(F) bzw. M 2(F) in der

ω nächsthöheren Stufe Si 2 bestehen aus z2 = 3 Mustern Mi(F) und Mi(F), wobei die Zeichenfolge der ersten Art M2(F)durch die Musterfolge M IfF;, Mi(F), M i(F) bestein und djedazu komplementäre Zeichenfolge der zweiten Art M2(F) aus der Musterfolge Mi(F), Mi(F), M l(F)besteht. Entsprechend dem Aufbau des Synchronisationszeichens in k Stufen erfolgt die Decodierung auf der Empfangsseite ebenfalls in k Stufen, wobei das Ergebnis jeder Stufe jeweils von der nachfolgenden

Stufe weiterverarbeitet wird. Die Verarbeitung besteht darin, daß die Differenz zwischen Eingangssignal Und ι Vergleichsmuster gebildet wird, deren Höhe darüber entscheidet, ob ein richtiges Muster vorliegt oder nicht liegt eine Null-Differenz vor, so handelt es sich um ein Muster der ersten Art Hegt dagegen eine maximale Differenz vor, so ist ein dazu komplementäres Muster eingelaufen.

Die Fiji-2 zeigt die Schaltungsanordnung blockschaltbildmäßig. In der Stufe 1 übernimmt ein Register R1 die vom Kanal empfangenen Grundmusterfolgen. Das Differenzglied D\ bildet die Differenz zwischen denselben und den von einem Generator G1 erzeugten Vergleichsmustern. Die Differenz wird einem Komparator K ί zur Entscheidung vorgelegt Bei Unterschreiten einer Schwelle 511 erkennt der Komparator K1 ein Muster der ersten Art bei Überschreiten einer zweiten Schwelle 521 wird das dazu komplementäre Muster der zweiten Art erkannt Der Komparator liefert seine Ergebnisse an das Register der nächsthöheren Stufe ab. Die gleichartige Schaltungsanordnung findet sich in jeder Stufe. Am Ausgang E des Komparators K der letzten Stufe Stk wird das Ergebnis der Erkennungseinrichtung zur Angabe des Synchronisationszeitpunktes ausgegeben.

In Fig. 3 schließlich ist ein Vergleichsvorgang in einer Stufe Sti dargestellt In einer oberen Zeile ist eine Folge von Mustern Mi-1 (F) bzw. Mi- \(F) als Binärzeichenfolgen dargestellt Jeweils eine Anzahl von zi= 7 dieser Binärzeichen bilden eine Zeichenfolge der ersten Art Mi(F)** \ 110010 bzw. der zweiten Art i. Verglichen wird mit der Vergleichszei-

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30 chenfolge Mi*(F)<~ 1110010, im Falle der ersten Stufe St i entspricht dieses Vergleichsmuster dem korrekt gesendeten Und fehlerlos empfangenen Grundmuster der ersten AH Mo(F). Der Vergleich erfolgt schritthaltend mit der am Register einlaufenden und an einer Maske, die durch die Vergleichszeichenfolge Mi*(F) gebildet wird, vorbeilaufenden Information, wobei mit jedem neuen Zeichenschritt die Differenz gebildet wird. In der F i g. 3 ist die relative Fortbewegung der Maske Mi*(F) gegenüber der einlaufenden Information in Form einer gestaffelten Diagonale dargestellt. In der linken Spalte sind jeweils die Differenzen bei den einzelnen Vergleichsschritten festgehalten. In der obersten Vergleichszeile ist beispielsweise eine Differenz Null festzustellen, wodurch das Muster Mi(F) erkannt ist. Dasselbe gilt sieben Zeilen weiter unten. Nach 7 weiteren Schritten ist eine höchstmögliche Differenz von 7 festzustellen, womit ein komplementäres Muster Mi(F) erkannt ist. Während der anderen Vergleichsschritte beträgt die Differenz 3 oder 4. Werden bei diesem beispielsweise einfachen Muster die Entscheidungsschwellen des zugehörigen Komparators Ki auf die Werte S U-1 bzw. S 2i— 6 gelegt, so kann innerhalb einer Zeichenfolge mit einer Anzahl von zi— 7 Mustern ein Fehler korrigiert werden. Werden die Schwellwerte zu 51/= 2 bzw. 5 2/-5 gewählt, so können 2 Fehler korrigiert werden.

Als Musterfolgen werden vorzugsweise quasistatistische Folgen, sogenannte Pseudo-Noise (pn)-Folgen verwendet, die sich mit rückgekoppelten Schieberegistern sehr einfach als Binärzeichenfolgen realisieren lassen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum zeitpunktrichtigen Wirksamschalten einer empfangsseitig angeordneten Informationszeichenerkennungsschaltung mittels jeder Informationszeichenfolge, insbesondere den einzelnen Zeichenblöcken einer blockweise unterteilten Informationszeichenfolge, vorangestellter und aus mehreren Einzelzeichen bestehender Synchronisier-Zeichenfolge in digitalen Fernmelde-, insbesondere Fernschreib- und Datenübertragungsanlagen mit störanfälligen Verbindungswegen, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig vorgesehene Schaltmittel eine stufenweise aus mehreren ihrerseits aus komplementär zueinander aufgebauten Einzelheiten (Mo(F) und Mo(Fj) zusammengesezten und gleichfalls jeweils komplementär zueinander aufgebauten Zeichenfolgen (Mi(F) und Mi(F)) bestehende Synchronisierzeichenfolge (Fig. 1) aussenden, bei der in jeder jeweils höheren Stufe (z. B. /, Sd) (F i g. 2) komplementär zueinander aufgebaute Zeichenfolgen (z. B. Mi(F) und Mi(F)) in vorgegebener Anzahl und Reihenfolge enthalten sind und diese aus gleichfalls komplementär zueinander aufgebauten Zeichenfolgen (z.B. Mi-X(F) und Mi-X(F)) bzw. Einzelzeichen (Mo(F) und Mo(F)) in gleichfalls vorgegebener Anzahl und Reihenfolge bestehen, und daß empfangsseitig vorgesehene Schaltmittel (F i g. 2) stufenweise zunächst die Einzelzeichen (Mo(F) und Mo(F)) und anschließend die aus diesen Einzelzeichen bestehenden jeweils nächsthöheren Zeichenfolgen (Mi(F) und Mi(F)) sowie die aus diesen Zeichenfolgen (Mi(F)wnd Mi(F))bestehenden jeweils nächsthöheren Zeichenfolgen (Mi+1 (F) und Mi+ X(F)) mit jeweils aus gleichfalls komplementär zueinander aufgebauten Vergleichszeichen (Mo(F) und Mo(F))bzw. Vergleichszeichenfolgen (M(T^ und Mi(F)) bestehenden Vergleichszeichenfolgen (Mi*(F) und Mi*(F)) vergleichen und bei zumindest teilweiser Übereinstimmung der Einzelzeichen bzw. der jeweils nächsthöheren Zeichenfolgen innerhalb jeweils zugelassener Fehlergrenzen und völliger Übereinstimmung zumindest der höchsten Zeichenfolgen (Mk(F) und Mk(F)) mit den Vergleichszeichen bzw. Vergleichszeichenfolgen (Mi*(F) und Mi*(F)) die Informationserkennungsschaltung wirksamschalten.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangsseitig vorgesehenen Schaltmitteln (F i g. 2) aus untereinander gleichartigen Stufen (Sf 1 bis Stk) aufgebaut sind, von denen die erste Stufe (St 1) eine die bitweise Übereinstimmung zwischen den jeweils empfangenen Einzelzeichen (über Ri) und einem örtlich erzeugten Einzelzeichen (aus G1) als Vergleichsmuster darstellende Bitfolge als übergeordnetes Muster erzeugt, deren Bitmenge somit gleich der Menge der zu der nächsthöheren Impulsfolge (Mi(F)) gehörenden Einzelzeichen ist und die jeweils nächsthöhere Stufe (z.B. Sf2) eine die bitweise Übereinstimmung zwischen der von der vorhergehenden Stufe (Sf 1) gelieferten Bitfolge (über R 2) und einer örtlich erzeugten Bitfolge (aus G 2) darstellende weitere Bitfolge erzeugt, deren Bitmenge somit gleich der Menge der zu der nächsthöheren Impulsfolge (M 2(F) gehörenden Bitfolgen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn-

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40 zeichnet, daß jede Stufe (Sti) ein Differenzglied (Di) aufweist, das bitweise die Differenz zwischen den über ein eingangsseitig vorgesehenes Register (Ri) zugeführten und den in einem örtlich vorgesehenen Generator (Gi) erzeugten Einzelzeichen bzw. Bitfolgen (Vergleichszeichenfolge (Mi*(F), Mi*(F/)) an einen nachgeschalteten Komparator (Ki) überträgt, und daß der Komparator (Ki)bci Unterschreiten eines als Schwelle dienenden vorgegebenen Differenzwerts (Sieden einen und bei Überschreiten eines gleichfalls als Schwelle dienenden vorgegebenen weiteren Differenzwerts (S 2i) den anderen der beiden Binärwerte (1 bzw. 0) als Bits der zu erzeugenden Bitfolge abgibt und gegebenenfalls bei Nichtunterschreiten bzw. NichtÜberschreiten des jeweils vorgegebenen Differenzwertes ein Fehlersignal abgibt

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Stufe (Sti) die Distanz zwischen den am Register (Ri) anstehenden Zeichenfolgen (Mi(F), Mi(F)) und den vom Generator (Gi) erzeugten Vergleichszeichenfolgen (Mi*(Fi), Mi*(Fl}) groß ist und in ihrer Höhe gleich bleibt, wenn die am Eingang der Vorstufe (Sti-X) anstehenden Zeichenfolgen (Mi-X(F), Mi-X(F)) zyklisch verschoben werden, bzw. sich nur unwesentlich ändert, wenn zum Vergleich beliebige Teile dieser Muster herangezogen werden.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichenfolgen (Mi-1 (F), Mi- X (F)) durch quasistatistische Folgen von Binärsymbolen gebildet werden.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichenfolgen (Mi- X (F), Mi-X (F)) durch rückgekoppelte Schieberegister mit Maximalperiode erzeugt werden.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils in einer Stufe (Sf/]) nach jedem Vergleich das Muster (Mi- X (F), Mi- X (F)) unter den bisher empfangenen gesucht wird, das mit der Vergleichszeichenfolge (Mi*(F), Mi'(F)) am besten übereinstimmt, wobei jeweils der kleinere Unterschied entscheidet, ob eine Zeichenfolge der ersten Art (Mi(F)) oder ihr Komplement (Mi(F)) erkannt wird.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Stufe (Sti) jeweils die Zeichenfolgen (Mi(F), Mi(F)) nur dann als richtig erkannt werden, wenn sie in Abständen, die durch eine bestimmte Anzahl (zi+ε) ihrer Muster gegeben sind, auftreten, wobei die Anzahl den Wertebereich um die normale Länge (zi) der Zeichenfolge (Mi(F), Mi(F)) vermindert oder vergrößert um eine Schranke (ε) umfaßt.

9. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils in einer Stufe (Sti) die Werte der Differenzwerte (Sl/; S2i) in Abhängigkeit von der Häufigkeit der nicht erkannten Zeichenfolgen (Mi(F), Mi(F)) eingestellt werden.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Häufigen von nicht erkannten Zeichenfolgen (Mi(F)₁ Mi(F)) der erste Differenzwert (SH) erhöht und der zweite (S 2i) erniedrigt wird.

11. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils in einer Stufe (Sf/; die Schranke (e) in Abhängigkeit von der Häufigkeit der nicht erkannten Zeichenfolge (Mi(F), Mi(F)) einge-

stellt wird.

IZ Anordnung nach den Ansprüchen 9,10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Differenzwerte (SH, S2i) bzw. der Schraube (ε) im voraus in Erwartung bestimmter Störungsverhältnisse vorgenommen wird.

13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Störungsdetektor verwendet wird, der die durch Übertraguiyjsf ehler gestörten Zonen des Synchronisationszeichens markiert