DE2925761C2

DE2925761C2 - Verfahren zur Fehlerratenmessung an Übertragungseinrichtungen für mehrstufige digitale Signale und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2925761C2
Application number: DE19792925761
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr.-Ing. 8032 Graefelfing Meyer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-06-26
Filing date: 1979-06-26
Publication date: 1981-09-17
Also published as: DE2925761B1

Description

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei binäre Quasifzufaüsfoigen gebildet werden und diese zu einem quaternären Übertragungssignal zusammengefaßt werden.

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das quaternäre Übertragungssignal dadurch gebildet w^:rd, daß bei gleichzeitigem Auftreten des Amplitudenwertes (0) in beiden binären Quasizufallsfolgen das quaternäre Übertragungssignal den Amplitudenwert (A) hat, daß bei Auftreten des Amplitudenwertes (0) in der ersten binärer. Quasizufallsfolge und des Amplitudenwertes (1) in der zweiten binden Quasizufallsfoige der Amplitudenwert (ßJdes quaternären Signals erzeugt wird, daß bei Auftreten dr> Amplitudenwertes 1 in der ersten binären Quasizufallsfolge und des Amplitudenwertes (0) in der zweiten binären Quasizufallsfolge der Amplitudenwert (C) des quaternären Übertragungssignals erzeugt wird und daß bei Auftreten der Amplitudenwerte (1) in beiden binären Quasizufallsfolgen der Amplitudenwert (D) des quaternären Übertragungssignals erzeugt wird. ,

4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig zur Erzeugung der weiteren Quasizufallsfolge die erste Quasizufallsfolge um wenigstens zwei Schritte verschoben wird.

5. Anordnung zur Durchführung der Verfahren nach Patentansprüchen 1 bis 4 mit einem Sendeteil und einem Empfangsteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeteil (St) einen Generator (G) für binäre Quasizufallsfolgen enthält, dessen Ausgang direkt mit einem ersten Eingang eines Binär-Quaternär-Codierers (Cod) und außerdem über eine erste Verzögerungsleitung (Vl1) mit dem zweiten Eingang des Binär-Quaternär-Codierers verbunden ist und daß der Ausgang dieses Codierers den Ausgang des Sendeteils darstellt, an den die zu prüfende Übertragungseinrichtung angeschlossen ist, daß der Empfangsteil eingangsseitig einen Entzerrer-Vcrsiärker (V) aufweist, dessen Eingang mit dem Ausgang der zu prüfenden Übertragungseinrichtung verbunden ist und dessen Ausgang mit dem Eingang eines Quaternär Binär Decodieren (Dccod) varbiin Jen ist. daß der erste Ausgang des Decodieren über eine /weite Verzögerungsleitung (VI2) mit dem ersten Eingang eines Vergleichers (Dis) verbunden ist. daß der zweite Ausgang des Decodieren direkt mit einem /weiten Eingang des Vergleichers verbunden ist und daß an den Ausgang des Vergleichers der Eingang eines Zählers (Z) mit Indikatoreinrichtung angeschlossen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung der Fehlerrate eines über Übertragungsein-

ID richtungen für digitale Signale mit 2n Amplicudenstufen übertragenen Quasizufallssignals durch schrittweisen Vergleich mit einem Referenzsignal, und auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein wesentliches Qualitätsmerkmal eines Übertra-ι gungssystems für digitale Signale ist die Fehlerrate, die den Grad der Verfälschung der digitalen Signale während der Übertragung kennzeichnet. Im Hinblick auf die Übertragung digitaler Signale über weite Strecken werden dabei für einen Repeaterabschnitt Fehlerraten von etwa 10-¹⁰ Fehler pro übertragenes Bit gefordert.

Die Messung der Fehlerratc erfolgt in der Rege! durch Vergleich des übertragenen Signals mit einem Referenzsignal. Um alle Kombinationsmöglichkeiten erfassen zu können, wird eine Quasizufallsfolge ausreichender Länge über die jeweilige Übertragungseinrichtung übertragen. Bei einem üblichen Verfahren zur Messung der Fehlerrate befinden sich die Übertragungseinrichtungen an einem Ort, so daß zum Vergleich

ίο die ursprünglich ausgesendete Quasizufallsfolge dem Empfänger iro Kurzschlußverfahren zugeführt wird und dort als Referenzsignal zur Verfügung steht. Bei diesem Meßverfahren ist es zwar möglich, verschieden lange Teile der Übertragungsstrecke und damit verschiedene

Ii Kabellängen zu erfassen, im Empfänger ist aber dabei stets ein neuer zeitraubender und unpraktischer Phasenabgleich erforderlich.

Aus der US-PS 40 99 121 ist bereits ein Verfahren zur Fehlerkontrolle von zu übertragenden digitalen Signalen bekannt. Bei diesem Vtfahren wird von der Methode der Zeit-Diversity Gebrauch gemacht, wobei dieselbe Nachricht durch einen Sender zweimal übertragen wird, um eventuelle Fehler feststellen zu können.

■Γι Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der Fehlerrate besteht darin, eine genau bekannte Quasizufallsfolge zu übertragen, die im Empfänger automatisch mit der erforderlichen Phasenlage als Referenzsignal erzeugt wird. Dieses Verfahren wird insbesondere bei

■in digitalen Übertragungssignalen mit hohen Schrittgeschwindigkeiten von mehreren lOOMbit/s aufwendig, da in diesem Fall zusätzlich zu dem zweiten Quasizufallsfolgengenerator in der Empfangsstelle auch eine entsprechend aufwendige Synchronisiereinrichtung cr-

v> forderlich ist.

Die Aufgabe der Erfindung besieht also darin, eine Möglichkeit zur Fehlerratenmessung anzugeben, die insbesondere bei hohen Schrittgeschwindigkeiten mit wenig Aufwand realisierbar ist.

ho Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sendeseitig eine erste Quasizufallsfolge erzeugt wird und diese ein erstes «-stufiges Signal bildet, daß durch Phasenverschiebung aus der ersten eine weitere Quasizufallsfolge gebildet wird, und diese ein /weites

h·. «-stufiges Signal bildet, cl.iß anschließend beide «-stufigen Signale unter Bildung eines Signals mit 2n Amplituclenslufen miteinander kombiniert werden, dull empfangsseitig tins Pberiragiingssignal in die Aus-

gangssignale aufgeteilt und diese nach Ausgleich der sendeseitig angewandten Phasenverschiebung miteinander verglichen werden und daß π> 2 ist.

Der besondere Vorteil dieses erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es im Empfangsteil keinerlei Synchronisationseinrichtungen benötigt und dadurch neben dem geringen Aufwand auch die Möglichkeit der Meßverfälschung durch Synchronisationsstörungen weggefallen ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich dadurch, daß zwei binäre Quasizufailsfolgen gebildet werden und diese zu einem quaternären Übertragungssignal zusammengefaßt werden.

Eine weitere zweckmäßige Varinnte des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich dadurch, daß das quaternäre Übertragungssignal dadurch gebildet wird, daß bei gleichzeitigem Auftreten des Amplitudenwertes 0 in beiden binären Quasizufailsfolgen das quaternäre Übertragungssignal den Amplitudenwert A hat, daß bei Auftreten des Amplitudenwertes 0 in der ersten binären Quasizufallsfolge und des Amplitudenwertes 1 in der zweiten binären Quasizufallsfolge der Ampl'tudenwert B des quaternären Signals erzeugt wird, daß bei Auftreten des Amplitudenwertes 1 iin der ersten binären Quasizufallsfolge und des Amplituidenwerles 0 in der zweiten binären Quasizufallsfolge der Amplitudenwert C des quaternären Übertragungssignals erzeugt wird und daß bei Auftreten der Ampiitudenwerte 1 in beiden binären Quasizufalisfolgen der Amplitudenwert D des quaternären Übertragungssignals erzeugt wird.

Für.den Aufbau eines Fehlerratenmeßplatzes für ein PCM-Übertragungssystem für quaternäre digitale Si gnale mit sehr hoher Schrittgeschwindigkeit ist nur ein vergleichsweise geringer Aufwand nötig. Eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Fehlerratenmessung ist dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig zur Erzeugung der weiteren Quasizufallsfolge die erste Quasizufallsfolge um wenigstens zwei Schritte verschoben wird.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die gewählte Codiervorschrift für das im Ausführungsbeispiel verwendete Übertragungssignal und

Fig.2einen Fehlerratenmeßplatz für ein PCM-Übertragungssystem für quaternäre digiale Signale mit einer Schrittgeschwindigkeit von 565 Mbaud/s.

Im Ausführungsbeispiel wird das in den Patentansprüchen I und 2 geschilderte Verfahren durchgeführt. Zu diesem Zweck wird die ^rste Quasizufallsfolge mit einer Länge von 4 194 303 Bit und einer Bitrate von 565 Mbit's erzeugt. Durch Verschiebung um eine Zeit entsprechend der dreifachen Bitdiiuer wird daraus die zweite Quasizufallsfolge erzeugt, anschließend erfolgt die Kombination beider binärer Quasizufalisfolgen zu einem quaternären Signal, das als eigentliches Mci3signal an die zu prüfende Übertragungseinrichtung abgegeben wird.

In der Fig. I ist das im Au>,führungsbeispiel verwendete Codierschema für die Umsetzung der beiden binären Signale ,V. Vm ein qualerriäres Signal 7 dargestellt. Die einzelnen Amplitudenstufen <!cs quaternären Signals Zsind mit \. Ii. Cund Obezeichnet, wobei der Amplittidenstiifc Λ der Nullpegcl der binären Signale A" und Y entspricht, dem quaternären Pegel Ii entspricht der Nuiipcgcl des ersten binären Signals X und der Finspcgcl <Vs zweiten binären Signals >.

Entsprechend der Fig. I entspricht dem quaternären Pegel Cder binäre Peg^l 1 des ersten binären Signals X und der Pegel 0 des Signals Y, schließlich wird der quaternäre Pegel D erreicht, wenn die Pegel der beiden binären Signale A", Kauf dem Wert logisch 1 sind.

Diese Zuordnungsvorschrift besitzt den Vorteil, daß sie relativ einfach technisch zu realisieren ist und auch die Rückumwandlung, also die Decodierung recht einfach ist. Der Nachteil dieser Codierung ist aber der, daß bei einer Störung, durch die das quaternäre Zeichen von ßnach Coder von Cnach B verändert wird, sowohl im Signal X als auch im Signal Vein Fehler auftritt. In der Praxis ergibt sich, daß ein Drittel aller Übertragungsfehler derartige Doppelfehler verursachen. Wird dies nicht bei der Fehlerauswertung berücksichtigt, dann wird eine entsprechend höhere Fehlerrate festgestellt. Dies ist aber in der Praxis auch nicht kritisch, da hierdurch nur eine geringfügig verschlechterte Übertragungseinrichtung vorgetäuscht würde, wesentlich schwerwiegender wären Fehler, durch die die Qualität der Übertragungseinrichtung besser erscheint als sie ist. Die.Möglichkeit ^es Auftretens von Doppelfehlern ist in der Fig. 1 zwischt.i den Stuten B und Cdes quaternären Signals mit D/'angedeutet.

Wie bereits geschildert, erfolgt die Messung der Fehlerrate so, daß eine erste Quasizufallsfolge erzeugt wird, uie im Ausführungsbeispiel ein zweistufiges, also binäres Signals bilde). Durch eine Phasenverschiebung um 3 Bit wird aus dieser eine weitere binäre Quasizufallsfolge erzeugt, und aus beiden Quasizufailsfolgen das quaternäre Signal. Nach der Übertragung des quaternären Signals erfolgt empfangsseitig eine Aufteilung in die beiden Quasizufailsfolgen, die nach Ausgleich der sendeseitig angewandten Phasenverschiebung miteinander verglichen werden.

Bei diesen Messungen wird über die Messung der Fehlerrate von übertragenen Signalen die Fehlerwahrscheinlichkeit der Übertragungseinrichtung ermittelt, die ein Maß für die Übertragungsqualität dieser Einrichtung ist. Zur Bereichnung der Fehlerwahrscheinlichkeit wird die durch die Praxis bestätigte Annahme gemacht, daß Rauschstörungen einen gegebenen Amplitudenzustand im quaternären Übertragungssignal nur in einen benachbarten Amplitudenzustand verfälsehen. Unter Verwendung idealer Entzerrer- und Entscheiderschaltungen ergibt sich Hie Fehlerwahrscheinlichkeit p/ für das quaternäre Leitungssignal aus der Fehlerwahrscheinlichkeit ρ eines Binärsignals gleicher Augenhöhe, zu

P/. = ·, P ■

wobei ρ eine Funktion ues Signalrauschverhältnisses am Einging des Amplitudcnentscheiders ist.

Aus der gewählten Codiervorschrift entsprechend der F i ,\ I ergibt sich, daß die Verfäiichung des Ampliuidenzustandcs eines Quatemärzeichens stets einen Fehler im binären Signal Yzur Folge hat. Damit ist die Fehlerwahrscheinlichkeit p_} des V-Signals

Hine Verfälschung des binären Signals A'tritt dagegen nur dann auf. wenn im quaternären Übertragungssignal ein Übergang von der Amplitudenstufe /izur Amplitudenstufe C stattfindet, wenn also ein Doppelfehler

auftritt. Falls alle vier Amplitudensiufen des qiiatemären Übertraglingssignals gleich wahrscheinlich sind, ergibt sich für die F^;ehlerwahrscheinlichkcit />, ties V-Signals. die auch das Auftreten um Doppelfehlern kennzeichnet, der Wen

p, =

I I

3p.- - ₂r-

Bei der Übertragung des Nutzsignals wird die gleiche u Codiervorschrift wie bei der Übertragung des Mcl.ls^; gnals verwendet, /ti Doppelfehler fuhrende Störungen im I Ibcrtragungssignal äußern sich also nach der Decodierung auch in Störungen beider binärer Signale. Fur die Fehlerwahrscheinlichkeit ist deshalb die Summe ■■ der bei beiden Signalen auftretenden Fehler festzustellen. Die Gesaintfchlerwalirschemlichkeit />,. ergibt sich damit /u

P, =

Damit ergibt sieh eine mittlere I ehlerwahrscheinlichkeil pro Signal von p.-— p. Damit ist also zumindest

theoretisch die mittlere I ehlerwahrscl <'inlichkeit hei qiiaternärcm l.eitiingssignal nicht großer als bei der binären Übertragung der Signale Λ und V unter tier \ oraiissctzting gleicher Augenhohe.

Fine zusätzliche Verfälschung des Meßergebmsses konnte sich durch eine Fehlerkompensation ergeben, lime derartige Fehlerkompensation kann auftreten, wenn die bc'dcn binären Signale Λ und Vempfangsseiiig gleichzeitig gestört sind und dadurch beim Vergleich der beiden Signale der fehler nicht erkannt werden kann. Diese Wahrscheinlichkeit der Fehlerkompensation ergibt sich aus dem Produkt der Fehlern ahrschemhchkeitcn des .V 11 nt) des >'-Signals. Daraus ist aber zu erkennen, daß eine derartige Fehlerkompensation keine Rolle spielt, da :lie f ehlerwahrscheinlichkeiten der beulen einzelnen Signale in der Praxis im Bereich \oti 10 ' liegen, so daß sich eine Wahrscheinlichkeit fiir das Auftreten einer solchen fehlerkompensation von etwa ■0 -' eriJihl

In der I ig 2 sind der Sendcteil .Si und der I mpfangstcil /:'/eines Fehlerra'enmeßplatzes nach tier Frfindiing und eine .ingeschlossene I bertragungsleining Γ! mit einem die Strecken-Regenerator ii kennzeichnenden Regenerator R dargestellt. Im Sencle- :e:i S' is· ein Quasizufallsfolgengeperator C) mi· einer Bitr.tic um 5h5 Mbit s enthalten, wie er beispielsweise in Kkr DF-OS 27 Ά 2*2 beschrieben ist Mit dem Ausgang e'n"% derartige. Generators C) ist der eine Fingang eines Dinär-Mchrstufencodierers C'od direkt und der andeie Fingang über eine erste Verzögerungsleitung Vl. I verbunden. Durch diese Verzögerungsleitung erfolgt eine Verzögerung der Quasizufallsfolge um

• drei Bitperioden, so daß sich dadurch am anderen Fingang des Codierers eine phasenverschobene Quasizufallsfolge ergibt. Anstelle dieses Codierers im Fehlerratcnmeßplatz kann auch der in der Fndstelleinrichtung vorgesehene Codierer verwendet werden.

ι dann ist aber der Anschluß des Fehlerratcnmeßplatzes relativ festgelegt, da dieser Anschluß im Signalwcg dann immer vor dem Codierer erfolgen muß. Vom Ausgang des Codierers ( ml gelangen die qualernären Signale über die zu prüfende Übertragungseinrichtung, die im vorliegenden Falle durch die Übertragungsleitung Ul und den Regenerator R dargestellt sind, zum Fingang des Fmpfangsteils Hi. Mit diesem Fingang ist ein I'.ntzerrer-Verst.iiker I verbunden, der die verstärkten SigMiiic .iti den !.ιΓιμ.π'ψ eines Dc-cuurOroiS €M/£ibi. !"' diesem erfolgt eine Aufteilung des quaternären I Ibertragungssignals in die beiden binären Signale \ und >'. Während das Signal Vdem einen Fingang eines Vergleichers l)i\ zugeführt w ird. wird das Signal Λ beim Durchlaufen durch eine zweite Verzögerungsleitung \/. 2 um eine /en entsprechend drei Bit-Dauern verzogen, so daß bei fehlerfreier Übertragung nunmehr w ieder beule binäre Qiiasizufallsfolgcn übereinstimmen. Der Vergleicher kann dabei mittels eines F.xclusiv-ODFR-Verknüpfungsglicdes aufgebaut sein, dem zur Urzeugung einzelner Fehlerimpulse ein ÜND-Verknüp-(ungsglied nachgcschaltet st. an dessen zweiten Fingang der Systemtakl anzuschließen ist. Das Vcrglcichsergebms wird vom Ausgang des Vergleichen dem F.ingang eines Zählers 7. zugeführt, der mit einer Anzeigeeinrichtung gekoppelt ist. durch die die Fehlerzahl erkennbar wird.

Aus der Beschreibung des Fehlcrratenmcßplatzes nach F i g. 2 ergibt sich, daß empfangsscitig weder Schaltungen zur l.rzeugung noch eines Referenzsignals noch Schaltungen . iir Synchronisation erforderlich sind, fs zeigt sich weiterhin, daß der Fehlerratenmeßplatz durch Austausch bzw umschaltung des im Sendcteil vorgesehenen Generators C) sehr einfach an unterschiedliche I bertragungsgeschwindigkcilcn angepaßt werden kann.

Bei der Beschreibung des Fehlerratenmcßplatzes nach F ι g. 2 wurde zur Vereinfachung auf die Darstellung der benötigten Fcrnspcisewcichen und auf die Darstellung der notwendigen Schaltungen zur Rückgewinnung des Gleichstromanteils verzichtet.

Hierzu 1 Blatt Zcichnunsen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung der Fehlerrate eines über Übertragungseinrichtungen für digitale Signale mit In Amplitudenstufen übertragenen Quasizufallssignals durch schrittweisen Vergleich mit einem Referenzsignal, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig eine erste Quasizufallsfolge erzeugt wird und diese ein erstes Λ-stufiges Signal bildet, daß durch Phasenverschiebung aus der ersten eine weitere Quasizufallsfolge gebildet wird, und diese ein zweites /j-stufiges Signal bildet, daß anschließend beide η-stufigen Signale unter Bildung eines Signals mit 2/j Amplitudenstufen miteinander kombiniert werden, daß empfangsseitig das Übertragungssignal in die Ausgangssignale aufgeteilt und diese nach Ausgleich der sendeseitig angewandten Phasenverschiebung miteinander verglichen werden und daß n>2ist.