DE2819881A1

DE2819881A1 - Vorrichtung zur schaetzung bzw. messung der fehlerrate von binaerelementen einer numerischen schaltung

Info

Publication number: DE2819881A1
Application number: DE19782819881
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Raymond Poitevin
Original assignee: POITEVIN JEAN PIERRE RAYMOND
Current assignee: POITEVIN JEAN PIERRE RAYMOND
Priority date: 1977-05-06
Filing date: 1978-05-05
Publication date: 1978-11-09
Also published as: JPS615304B2; IT7883369A0; FR2390052B1; GB1603041A; IT1104973B; DE2819881C2; US4200838A; JPS53138608A; FR2390052A1

Description

Vorrichtung zur Schätzung bzw. Messung der Fehlerrate von Binärelementen einer numerischen Schaltung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schätzen der Fehlerrate von Binärelementen, die nach einer Hehrstufenmodulation über eine numerische Eingangsschaltung anliegen. Die Schätzung erfolgt während des Normalbetriebs der Schaltung.

Seit langem begnügt man sich bei der Bewertung der Güte einer Leitungsverbindung damit,daß man über die Leitungsverbindung Binärelementgruppen von bekannter Art und Weise leitet, was jedoch als Nachteile eine Betriebsunterbrechung mit sich bringt, um die Folgen bzw. Gruppen durchzuleiten bzw. zt übertragen. Auch hat man die Redodanz von im Normalbetrieb übertragenen Binärelementblöcken ausgenutzt. Wenn jedoch die Fehlerrate der Binärelemente (TEEB) klein ist, wird die Messung langsam, und man erhält nur nach einer langen Zeit ein mittelmäßiges Ergebnis, während der sich kurze Schwankungen bilden können.

In der Praxis ist es wichtig, die Güte einer numerischen Schaltung bzw. Leitung sozusagen augenblicklich erfassen zu können. Zur Verwirklichung dieses Ziels wurdenvielfach Anstrengungen unternommen, die beispielsweise in dem wissenschaftlichen Artikel in der amerikanischen Zeitschrift "IEEE Transactions on Communication Technology", Bd. COM-16, Nr. 3> Juni 1968, beschrieben sind, der von D.J.Gooding ver aßt ist und den Titel "Performance Monitor Techniques for Digital Receivers Based on Extrapolation of Error Rate" trägt. Ein weiterer wissenschaftlicher Artikel ist in der amerikanischen Zeitschrift "IEEE Transactions on Communi-

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cations", Bd. COM-2^, Nr. 5, Mai 1975» erschienen, der von B.J.Leon et al verfaßt ist und den Titel "A Bit Error Rate Monitor for Digital PSK Links"trägt.Bei der ersten Veröffentlichung wird eine Extrapolationptechnik abgehandelt, wobei der Begriff "Pseudofehler" verwendet wird, ju-ei dem zweiten dieser Artikel sind theoretische Erwägungen hinsichtlich der Extrapolationstechnik dargelegt.

In der französischen Patentanmeldung 76 08288 vom 17.März 1976 mit der Bezeichnung "Dispositifs des mesure du taux d'erreur sur les elements binaires d'une liaison numerique" sind Vorrichtungen beschrieben, die zwei Demodulatoren aufweisen, deren Eingänge parallel zu dem aufnahmeseitigen Ende der nume-

ischen Eingangsschaltung geschaltet sind. Die beiden Demodulatoren weisen einen identischen Aufbau auf, während einer der beiden Demodulatoren korrekt geregelt wird,während der zweite derart gestört wird, daß man Pseudofehler erhält. Die Ausgänge der beiden Demodulatoren sind mit den Eingängen eines Binäraddierers gekoppelt, dessen Ausgang mit einem Zähler gekoppelt ist, der den ermittelten Meßwert bzw. Schätzwert anzeigt. Der zweite Demodulator kann gestört werden, indem man beispielsweise an Eingang einen nicht optimalen Filter vorsieht, so daß eine Verknüpfung mit einem Rauschen erfolgt, was auch mit Hilfe eines Störträgers bzw. einer Rauschträgers ermöglicht wird, oder indem man den Takt oder die Regenerierungsschwellen verschiebt usw.

Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß bei den in der oben genannten französischen Patentanmeldung beschriebenen Vorrichtungen der Binäradiierer in Wirklichkeit einen Vergleich von Binärelement mit Binärelement vornimmt, und die entsprechender, von dem ersten Demodulator oder dem Hauptdemodulator oder von iem zweite»: Demodulator oder dem Hilfsdemodulator abgebetenen cienale verarbeitet werien.

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Diese Vorrichtungen ermöglichen eine beträchtliche Verbesserung bei der Abschätzung der Fehlerrate für Binärelemente, da eine Abschätzung durchführbar ist, ohne daß man den Betrieb der numerischen Eingangsschaltung unterbrechen oder stören muß. Wenn man jedoch Schaltungen betrachtet, die numerische Informationen in Mehrstufen-modulierter Form weiterleiten, wird der Hauptdemodulator kompliziert und teuer, und durch das zusätzliche Vorsehen eines Hilfsdemodulators mit demselben Aufbau, wie der Hauptdemodulator ergeben sich nahezu unvertretbare Kosten für die Anlage.

Es wird daran erinnert, daß bei numerischen Übertragungssystemen mit Mehrstufenmodulation System bekannt geworden sind, die eine Weiterleitung einer numerischen Information gestatten, deren Werte sukzessiv jeweils einen Wert von den M-möglichen Werten einnehmen können, indem jedem Wert ein Zustand oder eine Zustandsänderung zugeordnet wird, der von einer Amplitude und/oder Phase eines Trägers bzw. einer Trägerwelle dargestellt wird, der N verschiedene Zustände annehmen kann, wobei N selbstverständlich größer oder gleich M ist.

Insbesondere weiß man, wie man eine Binärinformation in zwei möglichen Zuständen überträgt, indem man aufeinanderfolgende Binärelemente in Gruppen zu η Binärelementen unterteilt, und indem man den Wert jeder Gruppe zu 2ⁿ möglichaiZuständen zuordnet, wobei ein Zustand oder eine Zustandsänderung des Trägers vorgesehen ist, dessen Amplitude und/oder Phase 2 verschiedene Zustände definieren können. Somit kennt man an sich übliche Systeme mit Phasensprüngen, die unter der Bezeichnung 2-Phasen-Modulation oder MDP2 bekannt sind (was im Englischen dem 2PSK-System entspricht), sowie Systeme mit vier Zustünden oder MDP4 (oder 4PSK) mit acht Zuständen oder MDP8 (oder 8PSK) usw., oder auch Systeme mit Amplitudensprüngen mit 2,4,8 Zuständen, oder auch schließlich hybride

Modulationssysteme mit Phasensprüngen und Amplitudensprüngen,

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wie z.B. das unter der Bezeichnung QAM bekannte Modulationssystem. Wenn bei diesen an sich üblichen Systemen mit T die Zeit eines Binärelementes und η die Anzahl der Binärelemente in einer Gruppe bezeichnet, beläuft sich die Zeit für einen Modulationszustand auf nT.

Bei dem Mehrstufenmodulationssystem mit verschobenen Sprüngen, das in der französischen Patentanmeldung 77 11008 vom 6.April 1977 beschrieben ist, ist eine Folge von Binärelementen vorgesehen, die einen Träger derart modulieren, daß Jedes Binärelement entsprechend seinem Wert 1 oder 0 den durch die Binärelementen definierten Phasen- und Amplitudenzustand modifiziert oder nicht (oder umgekehrt), wobei die Binärelemente den Amplituden- oder Phasensprung vorgeschaltet sind, der den Anteil bestimmt. Dieser Anteil kann direkt oder gemäß einer Übergangskodierung definiert werden. Weiter ist in derselben Patentanmeldung der Fall einer gemischten Modulierung beschrieben, d.h. der Fall, der eine ansich übliche Modulation und eine Modulation mit veFschobenen Sprüngen umfaßt, bei dem eine Gruppe in aufeinanderfolgende Untergruppen unterteilt wird, die einer Untergruppe zugeordneten Binärelemente auf an sich übliche Art und Weise moduliert werden, indem man ihre entsprechenden Anteile simultan anwendet, während jede Untergruppe zeitverschoben ihren Beitrag leistet. Aus verständlichen Gründen ist die Anzahl m der Binärelemente in einer Untergruppe wenigstens beim Großteil der Anwendungsfälle ein Vielfaches der Anzahl η der Binärelemente der Gruppe, was zur Folge hat, daß die Untergruppen alle die gleiche Länge haben. Demzufolge hat man vorgeschlagen, ganz allgemein mit "Gruppe" entweder eine Gruppe bzw. ein Motiv einer an sich bekannten Mehrstufenmodulation oder eine Untergruppe einer Mehrstufenmodulation mit verschobenen Sprüngen zu bezeichnen. Hieraus ergibt sich, daß man nur Gruppen mit m Binärelementen betrachtet.

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Die Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung zum Abschätzen bzw. Ermitteln der Fehlerrate zu schaffen, die wie die französischen Patentanmeldung 76 08288 einen Hauptdemodulator und einen Hilfsderaodulator aufweist, deren an den Ausgängen anliegenden Signale verglichen werden, wobei jedoch der Hilfsdemodulator hinsichtlich seines Aufbaus im Vergleich zu dem Hauptdemodulator wesentlich einfacher ausgebildet sein soll. Hierdurch lassen sich die Kosten für die anlagen bzw. Vorrichtungen, insbesondere bei numerischen Übertragungssystemen bei einer viele Stufen umfassenden Mehrstufenmodulation, beträchtlich senken.

Erfindungsgemäß zeichnet sich eine Vorrichtung zum Abschätzen der Fehlerrate bei Binärelementen , die bei einer Mehrstufenmodulation über eine numerische Eingangsschaltung anliegen, mit einem Hauptdemodulator und einem Hilfsderaodulator, deren Eingänge parallel zu dem eintrittsseitigen Ende e'er numerischen Eingangsschaltung geschaltet sind, bei der die über die numerische Eingangsschaltung gelieferte Signalstärke auf vorgestimmte Anteile unter den Eingängen des Hauptdemodulators und des Hilfsdemodulators aufgeteilt wird und bei der der Hauptmodulator ein korrekt geregeltes Ausgangssignal abgibt,

der
während' Hilfsdemodulator gestört werden kann, dadurch aus, daß der Ausgang des Hauptdemodulators mit dem Eingang einer Vergleichsschaltung gekoppelt ist, die die m Binärelemente einer Grupps mit m Binärelementen einer vorausgehenden (kuppe ver -

abgibt, wenn gleicht und ein Signal 1 oder 0 ^.,- dxe über den Hauptdemodulator anliegenden Binärelemente zwei identischen aufeinanderfolgenden Gruppen zugeordnet sind sowie andernfalls ein Signalö oder •1,daß der Hilf sdemodulator Vergleivhseinrichtungoiaufweist,die ein Vergleichen jedes Modulationszustandes des Signals ermöglichen, das im vorhergehenden Modulationszustand empfangen worden ist, und die bei Gleichheit ein Signal 1 oder 0 oder sonst

G oder 1

ein bignal^abgebenj und daß der Ausgang der Vergleichsschaltung und der Ausgang des Hilfsdemodulators entsprechend mit

a / κ /1 η ß ^ci

U (j J f J \3 Ö t*

den Eingängen eines Binäraddierers verbunden sind, dessen Ausgang an einem Zähler anlje gt, der die Schützung anzeigt.

Eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erindung für eine Modulation mir ^oergangskodierung zeichnet sich dadurch aus, daß die Vergleichsschaltung die m Binärelemente einer Gruppe mit m Binärelementen einer vorherbestimmten Gruppe vergleicht, die der Modulation mit identischem Zustand entspricht, die den Vergleich mit m Binärelementen einer vorhergehenden Gruppe ersetzt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Vergleichsschaltung, die für die Vorrichtung nach Fig. 1 bestimmt ist;

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Hilfsdemodulators, der für die Vorrichtung in Fig. 1 bestimmt ist;

Fig. h ein Vektordiagramm in einer komplexen Ebene, das einen Ausnahmefall der Arbeitsweise wiedergibt; und

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer abgewandelten Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 1.

Nach Fig. 1 ist das Ende einer numerischen Eingangsschaltung 1 mit dem Eingang eines Abschwächers 2, wie z.B. einer Syn-

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chronisierungseinrichtung mit 3 dB verbunden, dessen beide Ausgänge entsprechend mit dem Eingang 3 eines Hauptdemodulators

4 und mit dem Eingang 5 eines Hilfsdemodulators 6 verbunden sind. Die numerische Eingangsschaltung 1 überträgt eine numerische Information in mehrstufenmodulierter Form, die zuvor oben definiert worden ist, wobei Jeder Modulationszustand einer Gruppe oder einer Untergruppe der m Binärelemente entspricht. Wenn mit T die Zeit für ein Binärelement bezeichnet ist, kommt jedem Modulationszustand eine Zeit von mT zu.

Der Hauptdemodulator 4 wird von einem an sich üblichen Demodulator gebildet, der zur Modulierung der numerischen Eingangsschaltung 1 bestimmt ist. Er wird korrekt geregelt und beliefert über seinen Signalausgang 7 eine Folge von Binärelementen, die im Prinzip identisch mit den Binärelementen sind, die zur Modulierung des Trägers bzw. der Trägerwelle der Eingangsschaltung 1 gedient haben, und das Signal wird zu einer an sich üblichen Arbeitsschaltung 8 weitergegeben. Andererseits gibt der Demodulator 4 ebenfalls, wie an sich üblich, über seinen Ausgang 9 ein Synchronisierungstaktsignal für die Binärelemente zur Schaltung 8 und an seinem Ausgang 10 ein-Gruppensynohronisierungssignal ab, dessen Periode tatsächlich m-mal größer als die Periode des Signals am Ausgang 9 ist.

Der Hilfsdemodulator 6 wird von einer Schaltung gebildet, deren Aufgabe darin besteht, unter Speicherung die an seinem Ausgang

5 anliegenden Signale während der Periode eines Motivs zu begleiten, um dieses mit dem folgenden Signal zu vergleichen. Hierzu kann, wie in Fig. 1 beispielsweise gezeigt, der Hilfsdemodulator 6 einen Leistungsdividierer 11 für die Division durch 2 aufweisen, dessen erster Ausgang mit einem Eingang einer Verzögerungsleitung 12 verbunden ist, deren Verzögerung mT beträgt, und dessen zweiter Ausgang mit dem ersten Eingang eines iComparators 13 verbunden ist. Der Ausgang der Verzögerungsleitung 12 ist mit einem zweiten Eingang des Komparators

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13 verbunden. Der Konparator 13 liefert ein logisches Signal 1, v/enn die an den beiden Eingängen anliegenden Signale identisch .rind und anderenfalls ein logisches Signal 0. Der Komparator 13 wird mit Hilfe eines Signals gesteuert, das vom Ausgang 10 des Hauptdemodulators 4 abgenommen ist.

Die Vorrichtung nach der Erfindung weist ferner einen Komparator 14 auf, dessen Signaleingang mit dem Ausgang 7 von 4, dessen Takteingang für die Binärelemente mit dem Ausgang 9 und dessen Takteingang für die Gruppe mit dem Ausgang 10 verbunden ist. Der Komparator 14 verfolgt den Zweck, die über den Demodulator 4 versorgten m Binärelemente einer Gruppe mit den m Binärelementen der folgenden Gruppe zu vergleichen. An seinem Ausgang 15 gibt der Komparator 14 ein logisches Signal 1 ab, wenn die m Binärelemente zweier aufeinanderfolgender Gruppen identisch sind, und anderenfalls ein logisches Signal 0.

Der ausgang 15 des Komparators 14 ist mit dem ersten Eingang eines Binäraddierers 1b verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang 17 des Hilfsdemoduiators 6 verbunden ist. Der Ausgang des Binäraddierers Io ist mit dem Eingang eines Zählers 18 verbunden, der die Fehlerrate anzeigt.

Im Gegensatz zu Vorrichtungen beim Stand der Technik, bei denen die Ausgänge des Hauptdemodulators und des Hilfsdemoduiators in der Reihenfolge Binärelement nach Binärelement verglichen werden, werden bei der Vorrichtung nach der Erfindung die Ausgänge einerseits gruppenweise und andererseits der Modulationszustand pro Modulationszustand verglichen, und somit erhält man Jedesmal dann einen Impuls, wenn sich das Veröle ichsergebnis bei den beiden Demodulatoren 4 und 6 unterscheidet, und dieser Impuls wird im Zähler 18 erfaßt bzw. gezählt.

.venn man sich auf Fehlerraten der ersten Ordnung, d.h. auf

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auf Fehl erraten T , wie z.B. mT^<1 beschränkt, und bei der Zählung mit Hilfe des Zähler? 18 aufeinanderfolgende identische Gruppen und die Gruppen mitwirken, die sich nur um ein Binärelement bei den m Binärelementen unterscheiden, bildet gerade dieses Element den Gegenstand einer Fehlerentscheidung in einem der beiden Demodulatoren 4 und 6.

Bei der Fehlerrate erster Ordnung sind zwei Gruppen mit m Binärelementen für einen Demodulator als identisch zu betrachten, und sie unterscheiden sich beim anderen Demodulator durch die zwei folgenden Fälle:

- Die beiden Gruppen sind effektiv identisch, während einer der beiden Demodulatoren für eines der m Binärelemente fehlerhaft ist. Die Wahrscheinlichkeit hierfür ist gleich der Wahrscheinlichkeit, zwei identische Gruppen zu haben, die —— ist,multipliziert mit der Fehlerwahrscheinlichkeit bei 2m Binärelementen des einen .-der anderen Demodulators, die mit 2m (7~1 +T2) anzunehmen ist. Somit ergibt sich insgesamt

^x 2m(Ti + T2), (1)

wobei mit Γ1 die tatsächliche Fehlerrate am Ausgang des Hauptdemodulators 4 und mit T 2 die tatsächliche Fehlerrate am Ausgang des Hilfsdemodulators 6 bezeichnet ist.

- Die beiden Gruppen unterscheiden sich durch ein Binärelement bei den m Elementen einer Gruppe, und einer der beiden Demodulatoren arbeitet exakt für dieses Element in einem der beiden aufeinanderfolgenden Gruppen fehlerhaft. Die Wahrscheinlichkeit hierfür ist gleich der

-1

durch ein Element unterscheiden, die ^- beträgt,

Wahrscheinlichkeit, zwei Gruppen zu haben, die sich nur

-1

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multipliziert mit der Anzahl der Elemente einer Gruppe, die gleich m ist, und multipliziert mit der Fehlerwahrscheinlichkeit für ein Element einer der beiden Gruppen in einem der beiden Demodulatoren, die sich auf 2 ( "M + <- 2) beläuft. Insgesamt ergibt sich

1- χ m χ 2 ( M + t2) (2)

2^m

Bei der Verknüpfung der Gleichung (1) und (2) erhält man die Zählerfehlerwahrscheinlichkeit des Zählers 18 für die zwei m Binärelemente der beiden Gruppen zu:

oder für ein Binärelement beträgt die Schätzung der Fehlerraten der Binärelemente (TEEB als Abkürzung für "taux d'erreur sur les elements binäres):

(3)

Wenn m bekannt ist, kann man, ausgehend von der Zählung des Zählers 18,ΊΓ 1 + t- 2 bestimmen.

Wenn man einen Vergleich von Binärelement mit Binärelement vornimmt, wie sie in der französischen Patentanmeldung 76 08288 beschrieben ist, erhält man direkt t 1 + ^2. Es ergibt sich jedoch, daß die Vorrichtung nach der Erfindung nur diesen Wert mit dem R_eduktionsfaktorTi dividiert durch 2^m wiedergibt. Wie in der wissenschaftlichen Veröffentlichung von B.J.Leon et al, die in der Beschreibungseinleitung genannt ist, dargelegt, ist es möglich, TT1 mit tT2 zu verknüpfen, indem man

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den Hilfsdemodulator 6 entsprechend stört, und man weiß auch nach der zuvor genannten FR-Patentanmeldung, wie man einen Verstärkungseffekt bei den zu schätzenden Fehlerraten L1 erhält, der wie oben eine Kompensierung des vorgenannten Reduktionsfaktors ermöglicht.

Wie beim Vergleich der Gruppen aus m Binärelementen,die sukzessiv die Modulationszustände einnehmen, ermöglicht die Vorrichtung nach der Erfindung die Ausbildung eines Hilfsdemodulators mit sehr einfachem Aufbau, der im Vergleich zu den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik einen überzeugenden Vorteil mit sich bringt.

In Fig. 3 ist in einem Blockdiagramm eine Ausführungsform eines Komparators 14 in Fig. 1 gezeigt. Er umfaßt einen Demultiplexer 19, der die Ausgänge 20.1 bis 20.m der Binärelemente verteilt, die an diesem, beginnend mit 7, in Serienschaltung anliegen. Wie an sich üblich, wird die Funktionsweise des Demultiplexers 19 durch über 9 anliegende Taktsignale der Binärelemente und über 10 anliegende Synchronisierungssignale für die Gruppe gesteuert. Die Ausgänge 20.1 bis 2O.m-1 des Demultiplexers 19 sind jeweils mit den Signaleingängen der Schaltungen "Punkt D" 21.1 bis 21.m-1 verbunden. Die Steuereingänge der Schaltungen 21.1 bis 21.m-1 sind mit der Leitung 10 und die entsprechenden Ausgänge einerseits mit den ersten Eingängen der an sich üblichen logischen Schaltungen 22.1 bis 22m-1 und andererseits mit den Signaleingängen der Schaltungen "Punkt D" 23.1 bis 23.m-1 verbunden. Der Ausgang 20.m des Demultiplexers 19 ist einerseits mit dem ersten Eingang einer logischen Schaltung 22»mund andererseits mit dem Eingang einer Schaltung "Punkt D" 23.m verbunden. Die Ausgänge der Schaltungen 23.1 bis 23.m sind entsprechend mit den zweiten Eingängen der logischen Schaltungen 22.1 bis 22.m verbunden, deren Ausgänge mit den m Eingängen eines UND-Elementes 24 verbunden sind. Die Befehlseingänge der Schaltungen 23·1 bis 23. m sind mit der

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Leitung 10 verbunden.

Die Schaltungen "Punkt D" speichern die an ihnen anliegenden Signale, um diese abzugeben, wenn ihre Befehlseingänge aktiviert sind. Die logischen Schaltungen 22.1 bis 22.m ermitteln die symmetrische Differenz der an ihren Eingängen anliegenden Signale zusammen mit einer Inversion derselben.

Wenn man die über 7 an dem Demultiplexer anliegenden Binärelemente einer Gruppe betrachtet, wobei der Demultiplexer die Ausgänge verteilt, werden die Signale hintereinander mit Ausnahme des m-ten Binärelementes entsprechend den Schaltungen 21.1 bis 21.m-1 gespeichert. Zum Zeitpunkt mT der Gruppe werden die Binärelemente der Gruppe gleichzeitig über diese Schaltungen übergeben, das m-te Binärelement liegt an dem Ausgang 20.m an, wird dann gleichzeitig an die ersten Eingänge der Schaltungen 22.1 bis 22.m und an die Schaltungen 23.1 bis 23·m angelegt, die zum gleichen Zeitpunkt die Binärelemente übergeben, die im Speicher sind, d.h. die Binärelemente der vorausgehenden Gruppe. Somit werden in jeder Schaltung 22.1 bis 22.m die Binärelememte der beiden aufeinanderfolgenden Gruppen zweierweise verglichen, und jede der Schaltungen gibt ein logisches Signal 1 ab, wenn die beiden daran anliegenden Binärlemente identisch sind, und anderenfalls ein logisches Signal 0. Das UND-Element 24 liefert eine 1, wenn alle seine Eingänge 1 sind, d.h. wenn die aufeinanderfolgenden Gruppen identisch sind, und es gibt in anderen Fällen eine 0 ab.

In der Fig. 3 ist eine Ausführungsform eines Demodulators 6 nach Fig. 1 gezeigt. Wie in Fig. 1 versorgt der Eingang 5 einen Leistungsdividierer 11, dessen einer Ausgang mit dem Eingang einer Verzögerungsleitung 25 und dessen anderer Ausgang mit einem Eingang eines Ringmodulators 26 verbunden ist, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang der Verzögerungsleitung 25 verbunden ist. Der Ausgang des Ringmodulators 26 ist

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mit dem Eingang einer Schwellenregenerierungseinrichtung 27 verbunden, die über das Gruppensynchronisierungssignal mT gesteuert wird, die über 10 anliegt. Der Ausgang von 27 bildet den Ausgang 17 des Demodulators. Die Verzögerungsleitung 25 besitzt eine Verzögerung von mT mit einer gleichzeitigen Phasenverschiebung von kTT des Modulationsträgers der Eingangsschaltung 1.

Wenn somit zwei aufeinanderfolgende Modulationszustände identisch sind, sind die Eingangssignale des Ringmodulators in Phase oder in Gegenphase gemäß der Parität von k, die mit Hilfe eines von 0 abweichenden Amplitudensignals oder eines

0 betragenden Amplitudensignals zum Ausgang von 26 übertragen wird. Entsprechend dem Anwendungsfall übergibt die Schwellenregenerierungseinrichtung bei einem anliegenden Amplitudensignal größer oder kleiner als die Schwelle ein logisches Signal 1 an 17· Wenn die beiden aufeinanderfolgenden Modulationszustände nicht identisch sind, sind die Eingangssignale des Modulators 26 phasenverschoben und/oder in der Amplitude verschieden. Der Ausgang von 26 übermittelt somit ein Amplitudensignal, das weder maximal noch 0 ist, das jedoch gleich k sein kann, was die Regenerierungseinrichtung 27 als eine 0 interpretiert. Das Vektordiagramm in Pig. 4 zeigt, wie das zuletzt genannte Resultat zu einem Fehler führen kann, wenn sich ein gemischter Modulationsänderungszustand durch eine Verschiebung des mit a2 bezeichneten Vektorendes auf der Normalen des Vektors, ausgehend von al, übertragen kann. Wenn die Amplitude gleich k sein sollte, gibt die Regenerierungseinrichtung 27 trotzdem wie bei zwei identischen Zuständen eine

Die Arbeitsweise des Hilfsdemodulators in Fig. 4 läßt sich zur "Verstärkung" der gemessenen Fehlerrate stören, und zwar indem man den Leistungsanteil zwischen den beiden Zweigleitungen durch eine Einwirkung auf die Synchronisierungseinrichtung

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11 verschiebt bzw. verändert, oder indem man die über die Leitung 25 eingeleitete Phasenverschiebung um k/Tverschiebt, oder indem man das Taktsignal mT verschiebt, oder die Schwelle der Regenerierungseinrichtung 27 konstant oder periodisch, beispielsweise dadurch verändert, daß man den Eingang von 27 mit einem «echselsignalgenerator 28 verbindet, oder indem man den Eingang 5 mit einem Rauschen oder mit einem Störträger verknüpft, der von einem Generator 29 geliefert wird.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform des Hilfsdemodulators nach Fig. 3 hat für dieselbe Verzögerung mT die Leitung 25 eine Phasenverschiebung von N/2 χ k/T , und die übrigen Schaltungen sind unverändert. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform ist es möglich, alle Zustandsänderungen mit Ausnahme derjenigen nachzuweisen, für die die Phase um k/| nacheilt. Diese Ausführungsform ist trotzdem zur Modulierung von reinen Phasen mit versetzten Phasensprüngen oder nicht, jedoch nicht für eine reine Amplitudenmodulation verwendbar. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Demodulator gemäß dieser abgewandelten Ausführungsform in seiner Funktionweise, wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform gestört werden kann.

Bei einer zweiten Ausführungsform des Hilfsdemodulators nach Fig. 3 mit einer Phasenverschiebung in der Leitung 25 von 7Γ + 2 k It kann man den Ringmodulator durch einen Summierer ersetzen, wie z.B. ein Verknüpfungsglied mit 3 dB, an das sich ein Detektor anstelle der Regenerierungseinrichtung anschließt. Somit bewirkt der Demodulator die Subtraktion der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Modulationszuständen modulierten Welle, und er kann jede Phasenzustandsänderung und/oder jede Amplitudenzustandsanderung sowie die Modulation mit versetzten Phasensprüngen oder ohne dieselben nachweisen. Der Hilfsdemodulator kann somit bei jeder Modulationsart verwendet werden.

Bei der Anwendung der Vorrichtung nach der Erfindung wählt man

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nach der Bestimmung des für die Modulierung der Eingangsschaltung 1 günstigsten Hilfsdemodulators eventuell eine geeignete Störungsweise und zeichnet dann ein Liniendiagramm auf, das eine Verknüpfung der Fehlerrate 'V 2 des Hilfsdemodulators mit der Fehlerrate T" 1 des Hauptdemodulators gestattet, die sich dann derart regulieren läßt, daß man von der Fehleranzeige des Zählers 18 die Fehlerrate ΤΊ der Binärelemente ableiten kann.

Aufgrund seines sehr einfachen Aufbaus kann der Hilfsdemodulator insbesondere aufgrund der Tatsache, daß er wahlweise gestört werden kann, eine im Vergleich zu der Fehlerrate £Ί sehr große Fehlerrate X2 baben, wobei dennoch eine Verstärkungswirkung bei der zu schätzenden Fehlerrate £Ί möglich ist.

In Fig. 5 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 1 gezeigt, bei der der Hauptdemodulator von einem differentiellen Demodulator gebildet wird. Der Hauptdemodulator nach Fig. 5 ist bei der dargestellten Ausführungsform für eine Modulation mit 16 Zuständen bzw. 16 Stufen bestimmt, was Gruppen zu 4 Binärelementen entspricht. Die Vorrichtung umfaßt einen Demultiplexer 30 mit drei Ausgängen 31.1 bis 31.4, die entsprechend über an sich übliche Regenerierungseinrichtungen 32.1 bis 32.4 versorgt werden, deren Ausgänge mit vier Eingängen einer an sich üblichen logischen Schaltung 33 verbunden sind, die das Ausgangssignal in Abhängigkeit mit dem Schaltungsergebnis bei Jeder der Regenerierungseinrichtungen 32.1 bis 32.4 und in Abhängigkeit des angewendeten Modulationsgesetzes regeneriert.

Die Schaltung eines an sich üblichen differentiellen Demodula-

isis
tors'/durch UND-Verknüpfungsglieder 34 bis 36 vervollständigt, die jeweils zwei Eingänge haben. Der erste Eingang des Verknüpfungsgliedes 34 ist mit dem Ausgang von 32.1 und der zweite Eingang mit dem Ausgang von 32.2 verbunden. Der erste

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Eingang des Verknüpfungsgliedes 35 ist mit dem Ausgang von 32.3 und der zweite Eingang mit dem Ausgang von 32.4 verbunden. Der erste Eingang des Verknüpfungsgliedes 36 ist mit dem Ausgang von 34 und der zweite Eingang mit dem Ausgang von 35 verbunden.

Unter der Annahme, daß die Regenerierungseinrichtungen 32.1 bis 32.4 jeweils ein logisches Signal 1 übertragen, wenn die partielle Demodulierung in zwei aufeinanderfolgenden identischen Zuständen erfolgt, gibt das UND-Verknüpfungsglied 36 in diesem Fall eine 1 ab und eine 0 bei allen anderen Fällen. Somit ist erkenntlich, daß die Verknüpfungsglieder 34 bis 36 den Komparator nach Fig. 3 ersetzen, so daß nur sehr wenige einzelne Bauteile vorhanden sind.

Wenn andererseits die Modulierung der numerischen Eingangsschaltung 1 von einem Modulierungstyp mit Übergangskodierung gebildet wird, vergleicht der Komparator 14 nach Fig. 1 anstelle des Vergleichs der m Binärelemente einer über 4 übertragenen Gruppe mit m Binärelementen der vorhergehenden Gruppe die Binärelemente gruppenweise unter Zuordnung eines identischen Modulationszustandes. Bei der Ausführungsform des Komparators nach Fig. 2 sind die zweiten Eingänge der Schaltungen 22.1 bis 22.m nicht mit den Ausgängen von 23.1 bis 23·m verbunden, sondern mit vorbestimmten Potentialquellen, die einen identischen Zustand darstellen, so daß die Schaltungen 23.1 bis 23.m überflüssig werden.

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Le

erseite

Claims

28 Ί 988 1

··' Patentanwälte
Dipl. Ing. Hans-Jürgen Müller
Dr. rer. nat. Thomas Berendt
Dr.-Ing. Hans Leyh.

Lucile-Grohn-Sfraße 38 D 8 München 80

He/Li A 14 145

Jean-Pierre Raymond POITEVIN, CLAHART Frankreich

PATENTANSPRÜCHE

1/ Vorrichtung zum Abschätzen der Fehlerrate bei Binärelementen, die bei einer Mehrstufenmodulation über eine numerische Eingangsschaltung anliegen, mit einem Hauptdemodulator und einem Hilfsdemodulator, deren Eingänge parallel zu dem eintrittsseitigen Ende der numerischen Eingangsschaltung geschaltet sind, bei der die über die numerische Eingangsschaltung gelieferte Signalstärke auf vorbestimmte Anteile unter den Eingängen des Hauptdemodulators und des Hilfsdemodulators aufgeteil wird und bei der der Hauptdemodulator ein korrekt geregeltes Ausgangssignal abgibt, während der Hilfsdemodulator gestört werden kann,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (7) des Hauptdemodulators (4) mit dem

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Eingang einer Vergleichsschaltung (14) gekoppelt ist, die die m Binärelemente einer Gruppe mit m Binärelementen einer vorausgehenden Gruppe vergleicht und ein Signal (1) (oder 0) abgibt,-enn die über den Hauptdemodu lator (4) anliegenden Binärelemente zwei identischen aufeinanderfolgenden Gruppen zugeordnet sind sowie andernfalls ein Signal(0)(oder 1), daß der Hilfsdemodulator (6) Vergleichseinrichtungen (13) aufweist, die ein Vergleichen ,jedes Hodulationszu:.tandes des Signals ermöglichen, das im vornergehenden i'Iodulationszustand empfangen '.-/orden ist, und die bei Gleichheit ein Sigridi (1) (oder 0) und sonst ein Signal (0) (oder 1) abgeben, und daß der Ausgang M5) der Vergleichsschaltung (14) und der Ausgang (17) des Hilfsdemodulators (6) entsprechend mit den Eingangen eines Binäraddierers (16) verbunden sind, dessen ausgang an einem Zähler (18) anliegt, der die Schätzung anzeigt.

Vorrichtung nach Anspruch 1 für eine Modulation mit Übergangskodierung, dadurch ^ e k e η η -zeichnet, da;3 die Vergleichsschaltung (14) die m- Binärelemente einer Gruppe mit m Binärelementen einer vorherbestimmten Gruppe vergleicht, die der Modulation mit identischem Zustand entspricht, die den Vergleich mit m Binärelementen einer vorhergehenden Gruppe ersetzt.

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