DE3685962T2 - Fehlerkorrekturkodierungssystem. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fehlerkorrektur-Codierverfahren zur Verwendung bei der Datenübertragung über einen Fadingkanal, der von Burstfehlern zwischen der Übertragungsseiten-Einheit und der Empfangsselten-Einheit dominiert wird, und ein Datenübertragungsgerät zur Verwendung bei der Datenübertragung gemäß den einleitenden Absätzen der Ansprüche 1 bzw. 2.
• Ein "Fehlerkorrekturcode" zur automatischen Korrektur von digitalen Informationen ist heutzutage unabdinglich bei der Verbesserung der Zuverlässigkeit von Computern und Datenübertragungssystemen. Zwei Arten von Fehlercodiersystemen für die Fehlerkorrekturcodes sind bekannt. Das eine ist für die Korrektur von Zufallsfehlern geeignet, das andere für die von zu korrigierenden Fehlermustern abhängige Korrektur von Burstfehlern. Besonders in Kanälen mit extrem schlechten Bedingungen wie z. B. Fadingkanäle bei der Kommunikation zwischen Fahrzeugen wie z. B. Automobilen sind Burstfehler dominant. Als ein den Burstfehler korrigierendes System ist ein Verschachtelungssystem bekannt, wie es im Artikel "Error Correction Coding Starting to Be Extensively Put into Practice in Various Fields" von Tanaka, Nikkei Electronics, 1975, 12 bis 15, Seiten 48 bis 52 beschrieben ist. Dieses verschachtelt den Burstfehler und wandelt ihn dadurch in einen Zufallsfehler um, der dann unter Verwendung der passenden Zufallsfehler-Korrekturcodes zufriedenstellend verarbeitet werden kann. Das System kann jedoch nicht bei Systemen angewendet werden, die charakteristischerweise eine hohe Verzögerungszeit erfordern, da das System beim Decodieren mit Verzögerungszeit arbeitet.
• Des weiteren ist ein weiteres Fehlerkorrektur-Codierverfahren wie z. B. das automatische Fehlererkennungssystem mit Wiederholungsanforderung bekannt, wie es in Malcolm C. Easton: "Bath Throughput Efficiency of ADCCP/HDLC/SDLC Selective Reject Protocols" 1980, IEEE, Seiten 187 bis 195, beschrieben ist.
• Beide Systeme sind bezüglich ihrer Burstlängen extrem unterschiedlich, da bei einem mobilen Funkgerät große Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit vorkommen, die von null bis hundert und etliche Dutzende km/h reichen können, ebenso wie Änderungen eines Signalempfangspegels, die von ca. minus 100 dB bis minus einige Dutzend dB reichen können. Demgemäß werden mehrere hundert Bits zur Verschachtelung benötigt, um ein Signal unter deren Verwendung in ein Zufallszeichen umzuwandeln, wozu noch mehr Verzögerungszeit erforderlich ist. Daher wird eine größere Speicherkapazität eines RAM benötigt und die weitere Durchsatzeffizienz verschlechtert sich. Um die Datenübertragung sicher und nur mit einem Fehlerkorrekturcode mit einer Burstlänge von mehreren Bits durchzuführen, wird die Durchsatzeffizienz zusätzlich extrem verschlechtert.
• Aus der US-A-3078443 ist ein Verfahren zum Codieren der Eingabeinformationsdaten unter Verwendung von in ihrer Redundanz unterschiedlichen Codiercodes und zum adaptiven Ändern dieser Codiercodes in Abhängigkeit von der Fehlerrate der codierten Daten bekannt. Dieses System verfügt jedoch nicht über eine Rückübertragung der Informationsdaten über Fehlerrahmen.
• Aus einem Artikel in Electronics, Dec. 27, 1965, Seiten 70 bis 79, ist ein Fehlererkennungssystem mit automatischer Wiederholungsanforderung bekannt. Beim Feststellen einer Fehlers am Empfangsendgerät wird eine Wiederholungsanforderung über einen Rückkanal zum Übertragungsendgerät gesendet. Beim Empfang einer Wiederholungsanforderung werden in diesem Beispiel mindestens zwei Datenblöcke wiederholt.
• Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein hervorragendes Fehlerkorrektur-Codiersystem zu schaffen, das eine Datenübertragung mit einer kaum verschlechterten Durchsatzeffizienz auch dann herstellen kann, wenn ein Fahrzeug seine Geschwindigkeit von null auf hundert und einige Dutzend km/h ändert und wenn das Signalempfangspegel von einem niedrigeren Pegel auf einige Dutzend dB geändert wird.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird beim Empfang von, von der Übertragungsseite zur Empfangsseite gesendeten Daten ein in den empfangenen Daten enthaltener Fehler als Rahmenfehlerrate in einem Datenblock oder als Bitfehlerrate in dem Datenblock ermittelt und ein Fehlerkorrekturcode zum Decodieren und Codieren der Übertragungsdaten in Abhängigkeit von der Größe der Fehlerrate ausgewählt.
• Ein erfindungsgemäßes Fehlerkorrektur-Codierverfahren zur Verwendung bei der Datenübertragung über einen Fadingkanal, der von Burstfehlern zwischen einer Übertragungsseiteneinheit und einer Empfangsseiteneinheit dominiert wird, ist in Anspruch 1 beschrieben.
• Ein erfindungsgemäßes Datenübertragungsgerät ist in Anspruch 2 beschrieben.
• Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fehlerkorrektur-Codiersystems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
• Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm, das die Arbeitsweise des Fehlerkorrektur-Codiersystems nach Fig. 1 darstellt,
• Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Übergänge zwischen den jeweiligen Schritten von E1 bis E4 von Fehlerkorrekturcodes,
• Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm eines in Fig. 1 dargestellten Codierers 2,
• Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm eines in Fig. 1 dargestellten Decodierers 6,
• Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm, das ein zweites Ausführungsbeispiel des Fehlerkorrektur-Codiersystems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, und
• Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung der Durchsatzeffizienz in den Ausführungsbeispielen des Fehlerkorrektur-Codiersystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Wie in Fig. 1 gezeigt wird, werden beim ersten Ausführungsbeispiel des Fehlerkorrektur-Codiersystems gemäß der vorliegenden Erfindung Fehlerrahmen ermittelt, die in den von der Empfangsseite empfangenen Daten enthalten sind, wird ein, einer Anzahl von in Blockdaten enthaltenen Fehlerrahmen entsprechender Fehlerkorrekturcode ausgewählt, und wird dies der Übertragungsseite angezeigt, während auf der Übertragungsseite die Daten unter Verwendung des ausgewählten Fehlerkorrekturcodes codiert und übertragen werden.
• 1 bezeichnet ein Übertragungsendgerät, 2 bezeichnet einen Codierer, 3 bezeichnet einen Übertrager, 4 bezeichnet einen Kanal, 5 bezeichnet einen Empfänger, 6 bezeichnet einen Decodierer, 8 bezeichnet ein Empfangsendgerät, 9 bezeichnet eine Fehlerrahmennummer-Zählerschaltung, 10A bezeichnet einen Fehlerkorrektur-Codewähler, 11A bezeichnet eine Fehlerkorrekturcode-Speichereinheit, 12 bezeichnet einen Codierer, 13 bezeichnet einen Übertrager, 14 bezeichnet einen Kanal, 15 bezeichnet einen Empfänger, 16 bezeichnet einen Decodierer und 11B bezeichnet eine Fehlerkorrekturcode-Speichereinheit.
• Bezüglich Fig. 2 wird die Arbeitsweise des Fehlerkorrektur-Codiersystems gemäß Fig. 1 wie nachstehend beschrieben. Übertragungsdaten werden vom Übertragungsendgerät 1 zum Codierer 2 gesendet. Vier Arten von den im Codierer 2 verwendeten Fehlerkorrekturcodes sind als E1, E2, E3 und E4 bekannt, wobei E1 zur Anfangseinstellung für die Codierung verwendet wird (Fig. 2, Schritt 201). Der Codierer 2 versieht unter Verwendung des Korrekturcodes E1 jeden Datenrahmen mit einer Nummer und codiert ihn. Der Codierer stellt eine Vielzahl von Datenrahmen in einem Datenblock zu den codierten Daten zusammen (Fig. 2, Schritt 202). Die codierten Daten werden im Übertrager 3 moduliert und zum Kanal 4 gesendet (Fig. 2, Schritt 302). Der Kanal 4 unterliegt dem Fading und erzeugt, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist, in dem modulierten Signal Burstfehler, was von der Empfangsseite empfangen wird. Die Empfangsseite demoduliert die codierten Empfangsdaten im Empfänger 5 (Fig. 2, Schritt 501).
• Nacheinander decodiert der Decodierer 6 Ausgangssignale des Empfängers 5 für jeden Datenrahmen gemäß dem im Codierer 2 verwendeten Fehlerkorrekturcode E1, während anhand eines auf einem zyklischen Code basierenden Fehlererkennungsverfahrens Fehlerrahmen erkannt werden (Fig. 2, Schritt 601). Die decodierten Daten werden zum Empfangsendgerät 8 gesendet, während die Fehlerrahmennummer-Zählerschaltung 9 die Rate einer Fehlerrahmennummer in Bezug auf alle in dem übertragenen Datenblock enthaltenen Datenrahmen ermittelt. Die Fehlerkorrekturcode-Speichereinheit IIA speichert darin den Fehlerkorrekturcodes E1 bis E4 entsprechende Nummern. Der Fehlerkorrektur-Codewähler 10A wählt gemäß der Fehlerrate der in den eben empfangenen Blockdaten enthaltenen Datenrahmen aus der Fehlerkorrekturcode-Speichereinheit 11A eine Nummer aus, die die Art des Fehlerkorrekturcodes anzeigt. Die Typennummer des vom Fehlerkorrektur-Codewähler 10A gewählten Fehlerkorrekturcodes und die Nummer des Fehlerrahmens werden durch den Codierer 12 codiert und zum Übertrager 13 übertragen (Fig. 2, Schritt 1201). Der Codierer 12 codiert die übertragenen Daten in Übereinstimmung mit dem vorgegebenen Codiersystem. Das vom Übertrager 13 modulierte Signal wird über den Kanal 14 zur Übertragungsseite gesendet (Fig. 2, Schritt 1301). Auf der Empfangsseite demoduliert der Empfänger 15 die modulierten Empfangsdaten und sendet sie an den Decodierer 16 (Fig. 2, Schritt 1501). Der Decodierer 16 decodiert die Typennummer des Fehlerkorrekturcodes und die Nummer des Fehlerrahmens des von der Empfangsseite übertragenen Fehlerkorrekturcodes (Fig. 2, Schritt 1601). Stellt der Decodierer 16 einen Fehler fest, fordert er die Empfangsseite zu einer nochmaligen Übertragung derselben Daten zur Übertragungsseite auf. Jedoch ist hier die Beschreibung ausgelassen. Zusätzlich entnimmt der Decodierer 16 auf der Grundlage der Typennummer des empfangenen Korrekturcodes den Fehlerkorrekturcode aus der Fehlerkorrekturcode-Speichereinheit 11B und überträgt diesen zum Codierer 2 (Fig. 2, Schritt 1602).
• Der Codierer 2 überträgt nochmals die Rahmendaten einschließlich der fehlerhaften Rahmennummer unter Verwendung des gewählten Fehlerkorrekturcodes über den Übertrager 3 zur Empfangsseite. Unter der Voraussetzung, daß eine Vielzahl der Fehlerrahmen erkannt werden, werden alle Rahmen auf die gleiche Weise zur Empfangsseite übertragen (Fig. 2, Schritte 203, 204, 302). Die nachfolgenden Daten vom Empfangsendgerät l werden auf die gleiche Weise unter Verwendung des von der Fehlerkorrekturcode-Speichereinheit 11B ausgewählten Fehlerkorrekturcodes zur Empfangsseite übertragen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel des Codiersystems für die Fehlerkorrektur wird der vom Codierer 2 auf der Übertragungsseite verwendete Fehlerkorrekturcode in Abhängigkeit von der Fehlerrate der Datenrahmen im empfangenen Datenblock auf der Empfangsseite ausgewählt und für die Datenübertragung codiert, wobei ein an die Datenübertragungsbedingungen des Fadingkanals angepaßtes Codiersystem für die Fehlerkorrektur geschaffen wird.
• Fig. 3 zeigt Übergänge zwischen den Fehlerkorrekturcodes E1 bis E4. Der Fehlerkorrekturcode E1 nimmt nk Bit (wobei n eine positive ganze Zahl ist) als einen Datenblock, wenn die Bitzahl eines Datenrahmens k Bit ist (z. B. 1024 Bit) und hat kein Fehlerkorrekturbit, sondern nur ein Paritätsprüfbit zur Fehlererkennung. Der Fehlerkorrekturcode E2 nimmt k Bit als einen Datenblock, wenn die Bitzahl eines Datenrahmens k Bit ist und hat kein Bit zur Fehlerkorrektur, sondern nur ein Paritätsprüfbit. Der Fehlerkorrekturcode E3 nimmt k Bit als einen Datenblock auf ähnliche Weise wie obenstehend und hat einen Fehlerkorrekturcode mit einer Informationsrate von 1/2. Der Fehlerkorrekturcode E4 nimmt k Bit als einen Datenblock und hat einen Fehlerkorrekturcode und ein Paritätsprüfbit. Weiterhin überträgt der Code auch dann sicher Daten, wenn sich die Codierrate durch die Verwendung eines Decodierverfahrens mit Mehrheitsentscheidung auf einen Bruchteil davon verschlechtert.
• Die Fehlerkorrekturcodes E1 bis E4 werden zuvor in der Fehlerkorrekturcode-Speichereinheit 11B gespeichert und in Abhängigkeit von Zuständen einer entsprechenden Schaltung ausgewählt. Denn wenn ein auf Kanal 4 entstandener Fehler unter Verwendung des Fehlerkorrekturcodes E2 korrigiert wurde, vorausgesetzt die Bedingungen des Kanals 4 und die Geschwindigkeit eines Automobils, usw., werden im wesentlichen konstant gehalten, wird der Fehlerkorrekturcode E2 nicht geändert, und die Datenübertragung wird unter Verwendung des Codes vorgenommen.
• Liegen bei Kanal 4 schlechte Bedingungen vor, werden die Fehlerbits erhöht, und der Zustand des Codiersystems für die Fehlerkorrektur ändert sich zu einem Zustand, in welchem der Fehlerkorrekturcode E3 auf von der Empfangsseite verfügbaren Informationen beruht.
• Wenn im Gegensatz dazu bei Kanal 4 bessere Bedingungen vorliegen, ändert sich der Zustand zu einem, in welchem der Fehlerkorrekturcode E1 auf Informationen seitens der Empfangsseite beruht.
• Der in Fig. 1 dargestellte Codierer 2 ist ein Codierer, in dem ein Diffusionscode verwendet wird, und weist eine in Fig. 4 dargestellte Schaltung auf. Es ist bekannt, daß der Codierer im allgemeinen Schieberegister und Exklusiv-ODER-Schaltungen besitzt (Modus 2). Die Schaltung des Codierers 2 ist eindeutig definiert als einen Polynomgenerator aufweisend. Daher ist der Codierer 2 mit dem obengenannten Diffusionscode wie in Fig. 4 aufgebaut. 30 bezeichnet ein Codiereinheit-Eingabeendgerät, 31 bezeichnet ein b+1 Stufenschieberegister, 33 und 35 bezeichnen jeweils b Stufenschieberegister, 32, 34 und 36 bezeichnen jeweils Exklusiv-ODER-Schaltungen, 37 bezeichnet einen Informations-/Prüf-Umschalter und 38 bezeichnet ein Codiereinheit-Ausgangsendgerät. Ein zum Codiereinheit-Eingabeendgerät 30 gesendetes Informationsbit wird zum Informations-/Prüf-Umschalter weitergeleitet, während es zu einem Eingang des b+1 Stufenschieberegisters 31 weitergegeleitet wird. Daraufhin werden die Informationsbits durch die jeweiligen Exklusiv-ODER-Schaltungen und b Stufenschieberegister verzögert, und schließlich wird ein Prüfbit von einem Ausgang der Exklusiv-ODER-Schaltung gesendet. Diese Informations- und Prüfbits werden alternierend mit Hilfe des Informations-/Prüf-Umschalters 37 zum Codiereinheit-Ausgangsendgerät 38 gesendet und zum Übertrager 3 übertragen.
• Zusätzlich weist der in Fig. 1 dargestellte Decodierer 6 eine in Fig. 5 dargestellte Schaltung auf. Der in Fig. 5 dargestellte Decodierer 6 verwendet einen Diffusionscode und führt ein Mehrheitslogik-Decodieren eines Faltungscodes aus. In Fig. 5 werden mit 42 und 43 jeweils ein b Stufenschieberegister bezeichnet, 44 bezeichnet ein b+1 Stufenschieberegister, und 45 bis 49 bezeichnen jeweils eine Exklusiv-ODER-Schaltung. Ein Informationsbit wird über den Informations-/Prüf-Umschalter 41, der das Informationsbit und das Prüfbit alternierend schaltet, zum b Stufenschieberegister 42 gesendet, und über das b Stufenschieberegister 43 und das b+1 Stufenschieberegister verzögert. Zusätzlich wird ein Prüfbit gesendet, das auf der Basis eines von den Ausgangssignalen der Exklusiv-ODER-Schaltung 46 empfangenen Informationsbits entstanden ist.
• Das Prüfbit und ein über den Informations-/Prüf-Umschalter 41 gesendetes Prüfbit werden von der Exklusiv-ODER-Schaltung 45 einer Exklusiv- ODER-Verknüpfung unterzogen. Das Ausgangssignal der Exklusiv-ODER-Schaltung 45 wird der Exklusiv-ODER-Schaltung 51 auf einer Seite zugeführt, und die Fehlererkennung wird durchgeführt von den Exklusiv-ODER-Schaltungen 51, 54, 55, 57 und 59, einem Einstufen-Schieberegister 52, den b Stufenschieberegistern 53, 56, dem b+1 Stufenschieberegister 58 und einem Mehrheitsglied 60. Infolgedessen ist ein Fehlererkennungssignal für das Informationsbit von den Ausgangssignalen des Mehrheitsglieds 60 verfügbar, während ein Fehlererkennungssignal für das Prüfbit vom Ausgangssignal der Exklusiv-ODER-Schaltung 59 verfügbar ist. Das Ausgangssignal des Mehrheitsglieds 60 wird der Exklusiv-ODER-Schaltung 49 zugeführt, wobei ein fehlerhaftes, vom b+1 Stufenschieberegister 44 gesendetes Informationsbit korrigiert wird, und ein Datenausgangssignal wird über das Datenausgangsendgerät 50 des Decodierers zum Empfangsendgerät 8 gesendet, während das obengenannte Ausgangssignal des Mehrheitsglieds 60 dem Informations-/Prüf-Umschalter 61 zugeführt wird. Des weiteren wird das Ausgangssignal der Exklusiv-ODER-Schaltung 59 dem Informations-/Prüf-Umschalter 61 zugeführt. Der Informations-/Prüf-Umschalter 61 schaltet alternierend zwischen dem Fehlererkennungssignal für das Informationsbit und dem Fehlererkennungssignal für das Prüfbit und sendet diese. Infolgedessen wird das Fehlererkennungssignal über ein Fehlererkennungssignal-Ausgangsendgerät 62 einer Fehlerrahmennummer-Zählerschaltung 9 zugeführt.
• Ein zweites Ausführungsbeispiel des Fehlerkorrektur-Codiersystems gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Bezug auf Fig. 6 beschrieben.
• Im Ausführungsbeispiel wird auf der Empfangsseite eine Nummer der Fehlerrahmen erkannt, die in einem empfangenen Datenblock aus von der Übertragungsseite übertragenen Daten enthalten sind und ein auf einer Rahmenfehlerrate basierender Fehlerkorrekturcode ausgewählt. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist das gleiche wie das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß es den Fehlerkorrektur- Codewähler und die Fehlerkorrekturcode-Speichereinheit nicht auf der Empfangsseite hat, sondern nur auf der Übertragungsseite.
• In Fig. 6 bezeichnet 10B den Fehlerkorrektur-Codewähler, 17 bezeichnet eine Einheit zum Aufbereiten von Daten aus einer Fehlerrahmennummer. Weitere Symbole derselben Figur sind die gleichen wie die in Fig. 1 verwendeten. Die vom Übertragungsendgerät 1 übertragenen Übertragungsdaten werden vom Codierer 2 unter Verwendung des Fehlerkorrekturcodes E1 für jede Rahmeneinheit auf die gleiche Weise wie in Fig. 1 codiert und jeder Datenrahmen wird mit einer Nummer versehen. Zusätzlich wird eine Vielzahl der Datenrahmen in einem Datenblock zusammengefaßt, durch den Übertrager 3 moduliert und zum Kanal 4 gesendet. Die Empfangsseite demoduliert die codierten Empfangsdaten unter Verwendung des Empfängers 5; daraufhin werden die Daten vom Decodierer 6 decodiert. Der Decodierer 6 decodiert die Daten für jeden Datenrahmen wie in Fig. 1, stellt einen fehlerhaften Rahmen fest und bereitet die Daten aus einer Fehlerrahmennummer in der Datenaufbereitungseinheit 17 auf.
• Daraufhin werden die Fehlerrahmennummer-Daten im Codierer 12 unter Verwendung eines vorgegebenen Codiersystems codiert, durch den Übertrager 13 moduliert und zur Übertragungsseite gesendet. Die Übertragungsseite empfängt die Übertragungsdaten, demoduliert diese durch den Empfänger 15 und decodiert sie durch den Decodierer 16. Nacheinander ermittelt der Fehlerkorrektur-Codewähler 10B das Verhältnis einer Fehlerrahmennummer zu einer Nummer aller Datenrahmen in einem vorhergehend übertragenen Datenblock, wählt entsprechend der Fehlerrahmenrate den nächsten Fehlerkorrekturcode aus den in der Fehlerkorrekturcode-Speichereinheit 11B gespeicherten E1 bis E4 aus und stellt diese für den Codierer 2 bereit. Alle Fehlerrahmen werden unter Verwendung eines neu ausgewählten Fehlerkorrekturcodes codiert, im Übertrager 3 moduliert und ebenfalls mit einer Art des neu ausgewählten Fehlerkorrekturcodes zur Empfangsseite rückübertragen. Obwohl auch die nachfolgenden Blockdaten mit dem neu ausgewählten Fehlerkorrekturcode codiert sind, wird der Fehlerkorrekturcode daraufhin entsprechend den Fehlerrahmen für jeden Datenblock geändert. Darüberhinaus sind die Fehlerkorrekturcodes E1 bis E4 zur Verwendung im vorliegenden Ausführungsbeispiel dieselben wie die in Fig. 3 beschriebenen. Wie oben beschrieben wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls das an die Datenübertragungsbedingungen eines Fadingkanals angepaßte Fehlerkorrektur-Codieren durchgeführt.
• Obwohl die beiden obengenannten Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit einem Halbduplexverfahren beschrieben werden, kann dieses Fehlerkorrekturverfahren an ein Vollduplexverfahren angepaßt werden. Dieses Vollduplexverfahren kann dadurch verwirklicht werden, daß die Funktionsschaltungen zwischen den Übertragungsgeräten und den Empfangsgeräten wie in Fig. 1 anordnet werden. Das Schema der Vollduplexgeräte ist wie folgt: Das Endgerät wird mit dem Codierer und Decodierer verbunden. Der Übertrager hat den Schalter zwischen dem Codierer mit der Fehlerkorrekturcode-Speichereinheit und dem Codierer mit dem Fehlerkorrektur-Codewähler. Der Empfänger hat den Schalter zwischen den Decodierer mit der Fehlerkorrekturcode-Speichereinheit und dem Decodierer mit der Fehlerrahmennummer-Zählereinheit.
• Danach wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
• In der vorliegenden Erfindung wird die Bitfehlerrate der gesamten auf der Empfangsseite empfangenen Blockdaten ermittelt und ein Fehlerkorrekturcode in Abhängigkeit von der ermittelten Bitfehlerrate ausgewählt, während die Bitfehlerrate mit einer eine bestimmte Übertragungsgüte aufweisenden Kanalfehlerrate verglichen wird, wodurch entschieden wird, ob die empfangenen Daten ordnungsgemäße Blockdaten sind, vorausgesetzt die Bitfehlerrate der empfangenden Blockdaten ist geringer als die angegebene Kanalfehlerrate, während entschieden wird, daß die Bitfehlerrate nicht ordnungsgemäß ist, wenn sie größer als die angegebene Kanalfehlerrate ist, und daraufhin werden die entstehenden Daten unter Verwendung des ausgewählten Fehlerkorrekturcodes zur Rückübertragung codiert.
• Die Empfangsseite ermittelt die Bitfehlerrate der gesamten Blockdaten unter Verwendung der Ausgangssignale der in Fig. 7 gezeigten Burstlängen-Meßeinheit 7B, vergleicht die Bitfehlerrate mit der angegebenen Kanalfehlerrate und fordert, wenn die Blockdaten nicht ordnungsgemäß sind, die Übertragungsseite auf, diese rückzuübertragen. Gleichzeitig überträgt das fehlerkorrektur-Codiersystem die dabei ermittelte Bitfehlerrate und wählt auf der Grundlage der Bitfehlerrate aus der Fehlerkorrekturcode-Speichereinheit einen optimalen Fehlerkorrekturcode aus und codiert darüberhinaus Fehlerblockdaten sowie die nachfolgenden Daten unter Verwendung des ausgewählten Fehlerkorrekturcodes und überträgt diese. Daraufhin wird der Fehlerkorrekturcode entsprechend der Bitfehlerrate jedes Datenblocks geändert.
• In Fig. 7 wird die Durchsatzeffizienz in Bezug auf die Bitfehlerrate beschrieben. Autotelefone und tragbare Telefone kommunizieren relativ oft im Stillstand. Der Kürze halber wird für den Kanal 412 die Situation angenommen, daß das Automobil sich im Stillstand befindet und daß es mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 100 km/h fährt.
• Weiterhin wird angenommen, daß der vom Automobil bei der Datenübertragung im Stillstand benötigte Zeitabschnitt ts ist, während der Fahrt tm und das Verhältnis zwischen beiden hinsichtlich der Gesamtübertragungszeit 7:3. Die Datenübertragungs-Fehlerraten beim Stillstand und während der Fahrt des Automobils werden jeweils mit Ps und Pm bezeichnet. Gemäß den Versuchsdaten ist Ps = 0 und Pm = 10&supmin;³.
• Unter diesen Bedingungen entspricht die Durchsatzeffizienz in etwa (1).
• In diesem Fall ist sie gleich der Gesamtdaten-Übertragungszeit und gleich der der Summe aus ts und tm · Ks/Ns und Km/Nm sind jeweils Codierraten der Fehlerkorrektur. Da beim Stillstand des Automobils kein Fehler entsteht, ist Ks/Ns = 1, während hingegen während der Fahrt die laufende Fehlerkorrektur ausgeführt wird, wobei Km/Nm = 0,5 ist. Nm gibt eine Informationsbitnummer an, und Km eine Steuerbitnummer; beide werden mit 100 und 50 im ordnungsgemäßen Zustand angenommen. Das nach Gleichung (1) ermittelte Ergebnis, d. h. ein Fall gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wird durch die strichpunktierte Linie A in Fig. 7 verdeutlicht, während das Ergebnis für den Fall, daß nur ein einziger Fehlerkorrekturcode bei der Rückübertragung verwendet wird, von der gestrichelten Linie B in Fig. 7 verdeutlicht wird. Aus der Figur geht hervor, daß die vorliegende Erfindung die Durchsatzeffizienz extrem verbessert.
• Obwohl Radiokanäle, wie oben beschrieben wurde, bei der Kommunikation zwischen Fahrzeugen wegen des Fading-Einflusses ständig Veränderungen In ihrer Umgebung unterliegen, garantiert die vorliegende Erfindung ein überaus effektives Fehlerkorrekturverfahren bei der Datenübertragung unter Verwendung von Kanälen, die stark unterschiedlichen Kommunikationsbedingungen unterliegen. Es wird angenommen, daß sich die Durchsatzeffizienz verbessert, da ein optimaler Fehlerkorrekturcode in Übereinstimmung mit den Bedingungen eines Datenübertragungskanals ausgewählt wird.

Claims (2)

1. Fehlerkorrektur-Codierverfahren zur Verwendung bei der Datenübertragung über einen Fadingkanal, der von Burstfehlern zwischen der Übertragungsseiten-Einheit und der Empfangsseiten-Einheit dominiert wird, wobei das Verfahren die Fehlerrate der empfangenen Daten überwacht, einen Fehlerkorrekturcode adaptiv ändert und die Schritte umfaßt:

Eingabe von Informationsdaten in die Übertragungsseiten-Einheit, Codieren der eingegebenen Informationsdaten mit verschiedenen Arten von Codes mit unterschiedlichen Redundanzen und Auswahl einer Art von Fehlerkorrekturcode gemäß dem Anfangsstatus oder der Fehlerrate der codierten Daten,

Übertragung der codierten Daten zur Empfangsseiten-Einheit, Empfang der von der Übertragungsseiten-Einheit übertragenen Daten in der Empfangsseiten-Einheit,

Decodieren der übertragenen Daten unter Verwendung des Fehlerkorrekturcodes mit der ausgewählten Nummer,

Ermittlung der Fehlerrate der dekodierten Daten und Ändern des Fehlerkorrekturcodes gemäß der Fehlerrate, dadurch gekennzeichnet, daß

das Verfahren weiterhin die Schritte umfaßt:

Bereitstellung der zur Empfangsseiten-Einheit zu übertragenden codierten Daten in der Übertragungsseiten-Einheit, indem jedem Datenrahmen eine Nummer gegeben wird und eine Vielzahl von Datenrahmen der eingegebenen Informationsdaten in einem Datenblock zu den codierten Daten zusammengestellt werden,

Decodieren der übertragenen Daten in der Empfangsseiten-Einheit für jeden Datenrahmen und Feststellen eines fehlerhaften oder Fehlerrahmens und der Nummer des Fehlerrahmens,

Codieren der Nummer des Fehlerrahmens,

Übertragung der Daten der Fehlerrahmen-Nummer zur Übertragungsseiten- Einheit,

Empfang der von der Empfangsseiten-Einheit übertragenen Daten in der Übertragungsseiten-Einheit,

Decodieren der empfangenen Daten unter Verwendung des Fehlerkorrekturcodes mit der ausgewählten Nummer,

Ermittlung des Verhältnisses der Fehlerrahmen zu allen Datenrahmen innerhalb eines Datenblocks entweder auf der Empfangs- oder auf der Übertragungsseite als Fehlerrate der decodierten Daten und

Auswahl einer Nummer, die die Art des Fehlerkorrekturcodes gemäß dem Verhältnis der Fehlerrahmen angibt.

2. Datenübertragungsgerät zur Verwendung bei der Datenübertragung über einen Fadingkanal, der von Burst-Fehlern dominiert wird, mit einer Übertragungsseiten-Einheit, einer Empfangsseiten-Einheit und einem Übertragungskanal dazwischen,

wobei die Übertragungsseiten-Einheit umfaßt:

eine Quelle (1) von Eingabe-Informationsdaten,

eine Vorrichtung (2) zum Codieren der Eingabe-Informationsdaten mit Fehlerkorrekturcodes verschiedener Art und mit unterschiedlichen Redundanzen, und zur Auswahl einer Art von Fehlerkorrekturcode gemäß dem Anfangsstatus oder der Fehlerrate der decodierten Daten, einen Übertrager (3) zum Übertragen der codierten Daten zur Empfangsseiten-Einheit, und

wobei die Empfangsseiten-Einheit umfaßt:

einen Empfänger (5) zum Empfang der von der Übertragungsseiten-Einheit übertragenen Daten, und

eine Vorrichtung (6, 7) zum Decodieren der Ausgangssignale des Empfängers (5), wobei der Fehlerkorrekturcode mit der ausgewählten Nummer verwendet wird,

wobei das Datenübertragungsgerät weiterhin umfaßt:

eine Vorrichtung zur Ermittlung der Fehlerrate der decodierten Daten und

eine Vorrichtung zur Änderung des Fehlerkorrekturcodes gemäß der Fehlerrate, dadurch gekennzeichnet, daß

das Übertragungsgerät über eine Halbduplex- und/oder Vollduplexfunktion verfügt,

die Vorrichtung zum Codieren auf der Übertragungsseite einen Codierer (2) aufweist, der jedem Datenrahmen eine Nummer gibt und eine Vielzahl von Datenrahmen der eingegebenen Informationsdaten in einem Datenblock zu den codierten Daten zusammenstellt,

die Vorrichtung zum Decodieren auf der Empfangsseite einen Decodierer (6) aufweist, der die Ausgangssignale des Empfängers (5) für jeden Datenrahmen decodiert und einen fehlerhaften oder Fehlerrahmen und die Nummer des Fehlerrahmens feststellt,

die Empfangsseiten-Einheit aufweist:

einen Codierer (12) zum Codieren der Nummer des Fehlerrahmens und einen Übertrager (13) zur Übertragung der Daten der Fehlerrahmen-Nummer zur Übertragungsseiten-Einheit,

die Übertragungsseiten-Einheit aufweist:

einen Empfänger (15) zum Empfang der von der Empfangsseiten-Einheit übertragenen Daten, und

einen Decodierer (16) zum Decodieren der Ausgangssignale des Empfängers (15), wobei der Fehlerkorrekturcode für die ausgewählte Nummer verwendet wird, und

daß die Vorrichtung (9, 10B) zum Ermitteln der Fehlerrate der decodierten Daten das Verhältnis der Fehlerrahmen zu allen Datenrahmen innerhalb eines Datenblocks ermittelt, und

daß die Vorrichtung zum Ändern des Fehlerkorrekturcodes einen Fehlerkorrekturcode-Selektor (10A, 10B) aufweist, um eine Nummer auszuwählen, die die Art des Fehlerkorrekturcodes gemäß dem Verhältnis der Fehl errahmen angibt.