DE3687420T2

DE3687420T2 - Fehlerkontrollenkodierungssystem, verfahren und geraet.

Info

Publication number: DE3687420T2
Application number: DE8686104792T
Authority: DE
Inventors: Haruhiko Akiyama; Atsushi Fukasawa; Manabu Kawabe; Takuro Sato
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1985-04-09
Filing date: 1986-04-08
Publication date: 1993-08-12
Anticipated expiration: 2006-04-09
Also published as: DE3687420D1; EP0197545B1; CA1243356A; JPH0618358B2; US4720829A; EP0197545A2; EP0197545A3; JPS61232737A; HK1001484A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fehlerüberwachungs-Codierverfahren zum Bewirken einer Datenkommunikation über einen gedämpften Kanal, der von Burstfehlern in der Datenkommunikation eines bewegten Körpers, wie z. B. ein Automobil bzw. ein Fahrzeug, dominiert wird, und ein mobiles Datenübertragungsgerät, das dieses Verfahren verwendet, gemäß den Ansprüchen 1 bzw. 2.
Fehlerkorrekturcodes zum automatischen Korrigieren digitaler Informationen sind wesentlich für die Verbesserung der Zuverlässigkeit von gleichzeitigen Computerkommunikationssystemen. Der Fehlerkorrekturcode ist in Abhängigkeit von korrigierbaren Fehlermustern in einen Fehlerkorrekturcode, der für Zufallsfehler geeignet ist, und in einen Fehlerkorrekturcode, der für Burstfehler geeignet ist, aufgeteilt.
In einem beweglichen Kommunikationssystem wird eine ernstlich schlechtkonditionierte Übertragungsleitung, wie z. B. ein Dämpfungskanal, von einem Burstfehler dominiert. Ein Verschachtelungssystem ist als ein System zum Korrigieren des Burstfehlers bekannt, das z. B. in "Error correcting Codes Entering upon Extensive Use in Various Field" von Tanaka, Nikkei Electronics, 1975 12-15, Seiten 48 bis 52 beschrieben wird. Dieses System verwendet leistungsfähige Zufallsfehler-Korrekturcodes für einen Kommunikationskanal, der von einem Burstfehler dominiert wird, führt eine Verschachtelung der digitalen Informationen für die Übertragung durch und transformiert einen Burstfehler in einen Zufallsfehler.
Das Verschachtelungssystem weist jedoch bei einem System mit starker Zeitverzögerung Schwierigkeiten auf, da es mehr Zeit zum Decodieren benötigt, das auf der Basis der Verschachtelung durchgeführt wird.
Zudem ist ein weiteres Fehlerkorrektursystem bekannt, das als automatisches Wiederhol-Nachfrage-System (ARQ = automatic repeat and request) bezeichnet wird, das in "Batch Throughput Efficiency of ADCCP/HDLC/SDLC Selective Reject Protocols" von Malcolm C. Easton, IEEE, 1980, Seiten 187 bis 195 beschrieben wird.
Diese Systeme benötigen jedoch mehrere Hunderte von Verschachtelungs-Bits zum statistischen Verteilen des betreffenden Signals mit der Hilfe der Verschachtelung, da ein Fahrzeug im großen Umfang seine Bewegungsgeschwindigkeit von seinem Stillstand bis zu einer Geschwindigkeit von 100 und mehreren 10 km pro Stunde ändert und seinen Empfangspegel von ungefähr minus 100 dBm bis zu minus mehreren 10 dBm ändert, was in einer unerwünscht verlängerten Verzögerungszeit resultiert. Somit ist eine große Kapazität eines Speichers mit wahlfreiem Zugriff (RAM = Random Access Memory) zusammen mit einer Maßnahme zum Verbessern der verschlechterten Durchsatzeffizienz erforderlich. Die Durchsatzeffizienz-Verschlechterung ist in einer bestimmten Kommunikation nur unter Verwendung eines Burstlängen-Fehlerkorrekturcodes schwerwiegend.
JP-A-52147905 und JP-A-5921149 beschreiben, die Blocklänge in Antwort auf eine Änderung der Leitungsqualität zu ändern. Es ist jedoch aus der JP-A-5921149 ersichtlich, daß die alleinige Änderung der Blocklänge nicht notwendigerweise zu einer Änderung der Rahmenlänge führt. In dieser Patentanmeldung bleibt die Rahmenlänge unverändert und nur die Anzahl der Rahmen pro Block wird geändert.
Zudem ist aus der älteren (innerhalb der Bedeutung des Artikels 54(3) EPÜ) Europäische Patentanmeldung EP-A-0188271 ein Fehlerkorrektur-Verfahren bekannt, das eine Fehlerrate der empfangenen Daten überwacht und adaptiv einen Fehlerkorrekturcode ändert. Die ältere Anmeldung schlägt vor, eine Vielzahl von Datenrahmen der Eingangsinformationsdaten in einem Datenblock zusammenzusetzen, um codierte Daten zu erhalten, die gesendeten Daten zu decodieren, die fehlerhaften Rahmen zu detektieren, das Verhältnis der fehlerhaften Rahmen zu allen Rahmen innerhalb eines Datenblocks als Fehlerrate der decodierten Daten zu ermitteln und eine Anzahl, die die Art des Fehlerkorrekturcodes angibt, gemäß dem Verhältnis aus den fehlerhaften Rahmen auszuwählen. Diese ältere Europäische Patentanmeldung schlägt weiterhin vor, Fehlerinformationen im empfangenden Teil zu erzeugen, die zumindest die Fehlerrahmennummern enthalten, und diese Fehlerinformation an den sendenden Teil zurückzuschicken.
Im Gegensatz hierzu ist die Rahmenlänge gemäß der vorliegenden Erfindung von der Rahmenfehlerrate abhängig, so daß eine hohe Rahmenfehlerrate eine kürzere Rahmenlänge verursacht.
Angesichts der Nachteile der bekannten Fehlerüberwachungs-Codiersysteme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fehlerüberwachungs-Codiersystem zu schaffen, das keine Änderung in der Durchsatzeffizienz in einem mobilen Kommunikationssystem hat, auch wenn ein Fahrzeug seine Fahrgeschwindigkeit vom stehenden Zustand bis zu 100 und mehreren 10 Kilometern pro Stunde ändert oder seinen Empfangspegel von einem unteren Wert auf mehrere 10 dBm ändert. Das Fehlerüberwachungs-Codiersystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist dafür ausgelegt, einen Fehler, der in den empfangenen Daten vorkommt, als Rahmenfehlerrate in einem Datenblock oder als Bitfehlerrate in einem Datenblock zu detektieren, wenn die Empfangsseite die Daten, die von der Sendeseite ausgesendet werden, empfängt, und es wählt eine Rahmenlänge in Antwort auf das Ausmaß der Fehlerrate zum Codieren und Decodieren der Sendedaten aus. Das Verfahren, auf dem dieses System beruht, besteht aus den Schritten, wie sie im Anspruch 1 beansprucht werden.
Für die Fehlerinformationen bei diesen Verfahren gibt es Fälle, wo die Zahl der Fehlerrahmen (d. h. der Rahmenfehlerrate), die in einem Datenblock empfangen wird, und eine Bitfehlerrate, die in den Daten eines Blockes empfangen werden, mit Vorteil verwendet werden.
Zudem besteht ein mobiles Datenübertragungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung aus den Merkmalen, wie sie in Anspruch 2 beansprucht werden.
Die obenstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an Hand erläuterter Beispiele gezeigt wird.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine erste Ausführungsform eines Fehlerüberwachungs-Codiersystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb des Blockdiagramms nach Fig. 1 erläutert;
Fig. 3 ist eine Ansicht, die den Übergang zwischen Schritten der Rahmenlängen von L1 nach L4 zeigt;
Fig. 4 ist eine Ansicht, die eine exemplarische Übertragungsprozedur unter Verwendung der Ausführungsform nach Fig. 1 zeigt;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das das Innere des Codierers, der in Fig. 1 gezeigt wird, erläutert;
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das das Innere des Decodierers 6, der in Fig. 1 gezeigt wird, erläutert;
Fig. 7 ist eine Ansicht, die die Durchsatzeffizienz der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das eine zweite Ausführungsform des Fehlerüberwachungs-Codiersystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung eines Burstlängen-Meßabschnitts 6B in der Ausführungsform nach Fig. 8 zeigt.
Eine erste Ausführungsform eines Fehlerüberwachungs-Codiersystems gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Fig. 1 und die Fig. 2 nachfolgend beschrieben. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein empfangener Fehlerrahmen auf der Empfangsseite detektiert und ein ACK(Bestätigungs)-Signal oder eine Fehlerrahmennummer und ein NAK(negatives Bestätigungs)-Signal werden zurück zur Sendeseite für jeden Datenblock rückübertragen. Eine Rahmenfehlerrate für jeden Datenblock wird auf der Sendeseite ermittelt und die Rahmenlänge wird in Übereinstimmung mit der Auswertung der Fehlerrahmen-Rückübertragung und der Datenübertragung danach geändert.
In Fig. 1 wird mit 1 ein Sendeanschluß, mit 2 ein Codierer, mit 3 ein Sender, mit 4 ein Kommunikationskanal, mit 5 ein Empfänger, mit 6 ein Decodierer, mit 7 ein Empfangsanschluß, mit 8 eine Fehlerrahmennummer-Auswahleinrichtung, mit 9 ein Codierer, mit 10 ein Sender, mit 11 ein Kommunikationskanal, mit 12 ein Empfänger, mit 13 ein Codierer, mit 14 ein Rahmenlängen-Auswahlabschnitt, mit 15 eine Rahmenlängen-Auswahleinrichtung und mit 16 ein Rahmenlängenspeicher bezeichnet.
Der Betrieb des Fehlerüberwachungs-Codiersystems der Fig. 1 wird nachfolgend erläutert. Vier Arten von hängen L1, L2, L3 und L4 (z. B. wird die Rahmenlänge L1 als zweimal L2 angenommen, L2 wird als zweimal L3 angenommen und L3 wird als zweimal L4 angenommen) werden als Rahmenlängen im Codierer 2 verwendet. Von den betreffenden Daten wird angenommen, daß sie mit der Rahmenlänge L1 als anfängliche Einstellung codiert werden.
Der Codierer 2 codiert die Daten mit einem Fehlerdetektionscode (z. B. einem zyklischen Code), versieht sie mit einer Rahmenlänge L1, numeriert jeden Rahmen und teilt sie mit der vorgeschriebenen Rahmenanzahl (Fig. 2, Block 22) in Blöcke ein.
Die codierten Daten werden durch den Sender 3 moduliert und zum Kommunikationskanal 4 (Fig. 2, Block 23) übertragen. Der Kommunikationskanal 4 ist ein gedämpfter Kanal, der einen Burstfehler bezüglich des modulierten Signals erzeugt, wenn das Fahrzeug fährt, und das modulierte Signal mit dem Burstfehler wird auf der Empfangsseite empfangen. Die Empfangsseite demoduliert das empfangene Signal durch den Empfänger 5 (Fig. 2, Block 24). Nachfolgend decodiert der Decoder 6 das demodulierte Signal unter Verwendung des Fehlerkorrekturcodes oder des Fehlerdetektionscodes zum Detektieren eines fehlerhaften Rahmens, und die Daten, die von Rahmen ohne einen Fehler erhalten werden, werden dem Empfangsterminal 7 (Fig. 2, Block 25) zugeführt.
Die Fehlerrahmennummer-Auswahleinrichtung 8 führt die fehlerhafte Rahmennummer und das NAK-Signal dem Codierer 9 für einen Block zu, der vom Decodierer 6 decodiert wurde. Die Rahmennummer wird z. B. von einem Zähler (nicht gezeigt) ermittelt, der dazu dient, die Rahmenanzahl, die in einem Block vorhanden ist, zu zählen. Desweiteren führt die Fehlerrahmennummer-Auswahleinrichtung ein ACK-Signal dem Codierer 9 für die richtigen Rahmen zu. Der Codierer 9 codiert die Rahmennummer und das NAK-Signal oder ACK-Signal unter Verwendung eines Codes mit einem wirksamen Fehlerverbesserungsvermögen, wie z. B. einem Majoritätslogikcode, durch und gibt sie an den Kommunikationskanal 11 über den Sender 10 (Fig. 2, Blöcke 26, 27) aus.
Die Fehlerrahmennummer und das NAK-Signal oder das ACK-Signal werden zu einem Rahmenlängen-Auswahlabschnitt 14 der Rahmenlängen-Auswahleinrichtung 15 für jeden Rahmen über den Empfänger 12 und den Decodierer 13 in Übereinstimmung mit einer beliebig gesetzten Auszeit gesendet, um zu ermöglichen, daß das ACK/NAK- Signal in geeigneter Weise gesendet werden kann.
Der Rahmenlängen-Auswahlabschnitt 14 entscheidet über das ACK- Signal und das NAK-Signal und über das Auswählen einer Rahmenlänge auf der Basis ihrer Zustände. Mit dem ACK-Signal und dem NAK-Signal, das in der Reihenfolge der ankommenden Rahmen empfangen wird, entscheidet der Rahmenlängen-Auswahlabschnitt 14 zu diesem Zeitpunkt z. B., daß eine längere Rahmenlänge ausgewählt werden soll. Unter der Voraussetzung, daß alle Rahmen, die in einem Block vorkommen, das ACK-Signal sind, entscheidet er, daß eine kürzere Rahmenlänge ausgewählt werden soll. Unter der Voraussetzung, daß eine Rate des ACK-Signals, das in allen Rahmen vorkommt, kleiner als ein vorgegebener Wert ist, entscheidet er, daß die vorliegende Rahmenlänge beibehalten werden soll. Diese Abläufe werden wiederholt, bis kein weiterer Rahmenfehler mehr gefunden wird (Fig. 2, Blöcke 30, 31, 32). Die entschiedenen Ergebnisse dienen als Signal zum Auswählen einer der Rahmenlängen L1, L2, L3 und L4 im Rahmenlängenspeicher 16. Die Auswahl wird bewirkt, indem einem Controller (nicht gezeigt) erlaubt wird, das betreffende Signal zu empfangen.
Unter der Annahme, daß irgendwelche Daten zuerst mit einer Rahmenlänge L1 gesendet werden, und unter der Voraussetzung, daß eine Rahmenfehlerrate kleiner als ein vorgegebener Wert ist, wird die Rahmenlänge z. B. auf L2 abgeändert, das kürzer als L1 ist. Der Codierer 2, für den die Rahmenlänge L2 im Rahmenlängenspeicher 16 bestimmt ist, bewirkt eine Datenrückübertragung für einen Rahmen, der den Rahmenteilnehmer hat, welcher mit dem NAK-Signal zugeführt wird, mit der neuen Rahmenlänge L2 (Fig. 2, Blöcke 33, 34). Dann unter der Voraussetzung das der Rahmenteilnehmer, der das NAK-Signal angibt, kleiner als die Anzahl der Rahmen ist, die einen Block bilden, werden neue Daten den verbleibenden Rahmen auf der Basis der Rahmenlänge L2 zugeordnet. Unter der Voraussetzung, daß eine Datenwiedersendung mit einer noch kürzeren Rahmenlänge als im Falle der Übertragung mit der Rahmenlänge L2 erforderlich ist, wird eine noch kürzere Rahmenlänge L3 ausgewählt.
Wenn das ACK-Signal für alle Rahmen von der Empfangsseite zur Sendeseite gesendet wird, wählt der Rahmenlänge-Auswahlabschnitt 14 eine längere Rahmenlänge aus und liefert Eingangsdaten mit seiner Rahmenlänge. Einzelheiten der Rücksendung, die später gegeben werden, werden hier noch ignoriert.
Auf der Basis von Fig. 3 wird nachfolgend der Übergang zwischen den Schritten von der Rahmenlänge L1 zur Rahmenlänge L4 beschrieben. Ein Anfangszustand wird von einem Zustand 1 aus gestartet. Der Zustand ändert sich in Richtung eines Pfeiles 301 in Abhängigkeit von Informationen von der Empfangsseite, die angeben, daß eine Rahmenfehlerrate in einem einzigen Block einen vorgegebenen Wert überschreitet. Unter der Voraussetzung, daß sie kleiner als der vorgegebene Wert ist, wird der gleiche Zustand in Übereinstimmung mit dem Pfeil 303 beibehalten. Wenn der Zustand vom Zustand 1 zum Zustand 2 geändert wird und bei schlechten Kanalbedingungen überschreitet eine Rahmenfehlerrate in einem Block einen vorgegebenen Wert und der Zustand geht in einen Zustand 3 in Übereinstimmung mit einem Pfeil 304 über. Wenn die Kanalbedingungen besser werden und eine Rahmenfehlerrate kleiner als ein vorgeschriebener, spezifischer Wert ist, geht der Zustand in einen Zustand 1 in Übereinstimmung mit dem Pfeil 302 über. Wenn die Rahmenfehlerrate innerhalb eines vorgegebenen spezifizierten Wertes liegt, bleibt der Zustand im gleichen Zustand in Übereinstimmung mit dem Pfeil 306. Übergänge zu den Zuständen 3 und 4 werden auf ähnliche Weise bewirkt. Es ist auch möglich, irgendwelche Daten mit einem Fehlerkorrekturcode auf der Empfangsseite für eine Rahmenlänge jedes Zustands zu codieren. Z.B., wenn der Zustand beim Zustand 1 beginnt, geht der Zustand in den Zustand 2 in Übereinstimmung mit dem Pfeil 301 in Abhängigkeit von Informationen auf der Empfangsseite über, die angeben, daß eine Rahmenfehlerrate in einem Block aus Daten ermittelt wird, die durch Decodieren eines vorgegebenen Fehlerkorrekturcodes ermittelt wird, und daß er einen vorgegebenen spezifischen Wert überschreitet, da keiner der vorkommenden Fehler korrigiert werden kann. Unter der Voraussetzung, daß alle vorliegenden Fehler in ausreichender Weise und mit Verwendung des Fehlerkorrekturcodes korrigiert werden können, behält der Zustand den gleichen Zustand in Übereinstimmung mit dem Pfeil 303 bei. Der Zustand geht in den Zustand 3 in Übereinstimmung mit dem Pfeil 304 über, unter der Voraussetzung, daß die Fehler mit dem Fehlerkorrekturcode im Zustand 2 nicht korrigierbar sind.
Unter der Voraussetzung, daß der vorliegende Fehler ausreichend mit dem Fehlerkorrekturcode im Zustand 2 korrigiert werden kann, und daß die Rahmenfehlerrate kleiner als ein vorgegebener spezifischer Wert ist, geht der Zustand in den ursprünglichen Zustand 1 in Übereinstimmung mit dem Pfeil 302 über. Zudem, wenn die Rahmenfehlerrate innerhalb eines vorgegebenen spezifischen Wertes liegt, bleibt der Zustand im gleichen Zustand in Übereinstimmung mit dem Pfeil 306. Der Zustand ändert sich auf die gleiche Art und Weise auch für die Zustände 3 und 4. Fehlerkorrekturcodes, die hier verwendet werden, können sich voneinander in jedem Zustand der Fig. 3 unterscheiden. Es kann nämlich jeder Korrekturcode ausgewählt und kombiniert werden. Z.B. kann ein automatisches Wiederhol-Nachfrage-System im Zustand 1 verwendet werden, ein BCH (Bose, Chaudhuri und Hocquenghem)-Code kann im Zustand 2 verwendet werden und ein Majoritätslogikcode kann im Zustand 4 verwendet werden.
Es ist leicht zu sehen, daß, obwohl die obenstehende Beschreibung für die automatische Wiederhol-Nachfrage ARQ ist, sie auch auf eine Block-ARQ und eine Basis-ARQ anwendbar ist. Die Basis- ARQ sendet alle Rahmen im Block zurück, wenn es ein NAK-Signal gibt, und damit sendet sie auch eine Blocknummer zusammen mit dein NAK-Signal. Zudem, obwohl der Übergang von i nach i+1 oder i-1, wie in Fig. 3 gezeigt wird, beschrieben wurde, ist auch ein Übergang von i nach i+2 und i-2, i+3 und i-3 in Abhängigkeit von den Kanalbedingungen möglich.
Wie in Fig. 4 gezeigt wird, die ein Beispiel für einen Übertragungsablauf zeigt, addiert die Sendeseite einem Fehlerkorrekturcode Daten hinzu, setzt sie in einen Rahmen mit einer ursprünglich gesetzten Rahmenlänge 2 um und schickt sie zur Empfangsseite. Die Empfangsseite bewirkt eine Fehlerdetektion und sendet den Teilnehmer eines fehlerhaften Rahmens zusammen mit einem NAK-Signal zur Sendeseite zurück, nachdem der Fehlerdetektionscode, wie oben beschrieben wurde, angewendet wurde. Wenn irgendein hier erzeugter Fehler vorliegt, sendet die Sendeseite keine Daten an die Empfangsseite, und die Empfangsseite gibt wiederum das gleiche NAK-Signal aus.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform die Sendeseite dafür ausgelegt ist, die Daten einfach zu senden, und die Empfangsseite dafür ausgelegt ist, die Daten einfach zu empfangen, um als Halbduplex-Übertragung zu dienen, ist es ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung als Voll-Duplex anwendbar ist, da ein Anschluß im allgemeinen beide Sende- und Empfangs-Teile umfaßt.
In Fig. 5 wird die Anordnung eines Codierers 2 gemäß Fig. 1 gezeigt, der mit einem Diffusions-Code arbeitet. Der Codierer besteht, wie allgemein bekannt ist, aus Schieberegistern und Exklusiv-Oder-Gliedern (MOD 2). Eine Schaltung im Codierer 2 ist durch ein Generator-Polynom eindeutig bestimmt. Dementsprechend ist der Codierer 2 mit dem oben beschriebenen Diffusionscode so angeordnet, wie es in Fig. 5 gezeigt wird. Wie es in Fig. 5 gezeigt wird, ist 50 ein Codierer-Eingangsanschluß, 51 ein b+1 Stufen-Schieberegister, sind 53 bzw. 55 b Stufen-Schieberegister, sind 52, 54 bzw. 56 Exklusiv-Oder-Glieder, ist 57 ein Schalter zum Schalten zwischen einem Informationsmodus und einem Prüfmodus und ist 58 ein Codierer-Ausgangsanschluß. Alle Informationsbits, die dem Codierer-Eingangsanschluß 50 zugeführt werden, werden zum einen dem Informationsmodus/Prüfmodus- Umschaltschalter 57 und zum anderen dem Eingang des b+1 Stufen- Schieberegisters 51 zugeführt. Danach wird das Informationsbit durch die Exklusiv-Oder-Glieder und die b Stufen-Schieberegister verzögert und ein Prüfbit wird schließlich von einem Ausgang des Exklusiv-Oder-Glieds 56 ausgegeben. Diese Informations- und Prüfbits werden abwechselnd dem Codiererausgangsanschluß 58 durch den Betrieb des Informationsmodus/Prüfmodus-Umschaltschalter 57 zugeführt und weiterhin dem Sender 3 zugeführt.
Desweiteren weist der Decodierer 6 der Fig. 1 eine Schaltung gemäß Fig. 6 auf. Der Decodierer 6 der Fig. 1 verwendet den Diffusionscode und decodiert die Daten mit einer Majoritätslogik eines Faltungscodes. Wie in dieser Figur gezeigt wird, sind 62 und 63 b Stufen-Schieberegister, ist 64 ein b+1 Stufenschieberegister und sind 65, 66, 67, 68 bzw. 69 Exklusiv-Oder-Glieder. Jedes Informationsbit wird einem b Stufen-Schieberegister 62 über einen Schalter 61 zum abwechselnden Schalten zwischen Informations- und Prüfbits zugeführt und über das b+1 Stufenschieberegister 64 verzögert. Zudem wird jedes Prüfbit von einem Ausgang des Exklusiv-Oder-Glieds 66 aus zugeführt, wobei das Prüfbit in Abhängigkeit von empfangenen Informationsbits ermittelt wird. Das Prüfbit wird mit einem Prüfbit betrieben, das von einem Exclusiv-Oder-Glied 65 über den Informations/Prüf-Umschaltschalter 61 zugeführt wird. Ein Ausgangssignal vom Exclusiv-Oder-Glied 65 wird dem Exklusiv-Oder-Glied 71 zugeführt und durch die Exklusiv-Oder-Glieder 71, 74, 77 und 79, das Einstufenschieberegister 72, die b Stufen-Schieberegister 73 und 76, das b+1 Stufen-Schieberegister 78 und das Majoritätselement 80 fehlerkorrigiert. Im Ergebnis liefert der Ausgang des Majoritätselements 80 ein Fehlerdetektionssignal für das Informationsbit, wohingegen der Ausgang des Exklusiv-Oder- Glieds 79 ein entsprechendes Signal für das Prüfbit liefert.
Zudem wird ein Ausgangssignal des Majoritätselements 80 zum einen dem Exclusiv-Oder-Glied 69 zum Bewirken der Fehlerkorrektur für das Informationsbit, das vom b+1 Stufen-Schieberegister 64 zugeführt wird, zugeführt und ein Datenausgangssignal wird dem Empfangsanschluß 7 über den Datenausgangsanschluß 70 des Decoders zugeführt, und zum anderen wird das Ausgangssignal des Majoritätselements 80 einem Informations/Prüf-Umschaltschalter 81 zugeführt. Desweiteren wird ein Ausgangssignal des Exklusiv- Oder-Glieds 79 dem Informations/Prüf-Umschaltschalter 81 zugeführt, der abwechselnd zwischen dem Fehlerdetektionssignal für das Informationsbit und dem entsprechenden Signal für das Prüfbit umschaltet und eines von ihnen ausgibt. Im Ergebnis wird das Fehlerdetektionssignal der Fehlerrahmennummer-Auswahleinrichtung 8 über den Fehlerdetektionssignal-Ausgangsanschluß 82 zugeführt.
Gemäß Fig. 7, die die Wirkung der vorliegenden Ausführungsform erläutert, wird eine Übertragungseffizienz der Daten bezüglich Rahmenlängen mit empfangenen Leistungen, die als Parameter verwendet werden, gezeigt, wenn ein Fahrzeug, das mit 55km/h fährt, die Daten empfängt.
Wie in Fig. 7 gezeigt wird, ist bei hoher, empfangener Leistung die Übertragungseffizienz um so höher, je länger die Rahmenlänge ist, wohingegen bei einer niedrigen Empfangsleistung, die Rahmenlänge reduziert werden muß, um die Übertragungseffizienz anzuheben. Ein Fehler, der in diesem Fall erzeugt wird, ist ein Fehler von der Burst-Art, der aufgrund der Dämpfung usw. erzeugt wird. Demzufolge, wenn ein Fahrzeug bei reduzierter Empfangsleistung schneller fährt, wobei viele Burstfehler mit reduzierter Beobachtungslänge erzeugt werden, ermöglicht eine reduzierte Rahmenlänge eine relativ hohe, erreichbare Übertragungseffizienz. Wenn das Fahrzeug anhält und eine Datenübertragung durchführt, wird kein Burstfehler erzeugt, wodurch eine hohe Übertragungseffizienz sichergestellt wird, vorausgesetzt die Rahmenlänge wird erhöht.
Deshalb, wenn die Sendeseite mehr NAK-Signale als unter vorgegebenen Bedingungen empfängt und die Sendeseite die betreffenden Daten wiedersendet, während die zuvor eingestellte Rahmenlänge einen Schritt zu jedem Zeitpunkt zurückgestuft wird, kann sie die Daten mit der optimalen Rahmenlängenantwort für die Bedingungen des Dämpfungskanals senden. Desweiteren, da jede Rahmenlänge für jeden Block bestimmt wird, kann das System abrupten Änderungen der Bedingungen des Dämpfungskanals nachfolgen. Desweiteren, wenn die Anzahl der Rahmen, die mit jedem NAK-Signal empfangen werden und die wieder gesendet werden müssen, größer als die Hälfte der Anzahl der gesendeten Rahmen ist, kann die Datenübertragung effektiverweise ausgeführt werden, vorausgesetzt, daß die Daten mit einer Rahmenlänge wiedergesendet werden, die um zwei Stufen gegenüber einer zuvor gesetzten Rahmenlänge abgesenkt ist.
Eine zweite Ausführungsform eines Fehlerüberwachungs-Codiersystems gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf Fig. 8 beschrieben. Obwohl die erste Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, dafür ausgelegt ist, eine Rahmenlänge auf der Basis einer Fehlerrahmenrate, die in einem Block auftritt, zu ändern, ermittelt die vorliegende, zweite Ausführungsform eine Bitfehlerrate der empfangenen Daten für jeden Rahmen zum Vergleichen des ermittelten Wertes mit einer spezifizierten Übertragungsqualität ab, d. h. einer Kanalfehlerrate, und entscheidet damit bei jedem Rahmen, ob der betreffende Rahmen ein fehlerhafter Rahmen ist, und ändert die Rahmenlänge auf der Basis der Anzahls-Rate der resultierenden Fehlerrahmen, die in einem Block vorhanden sind.
Wie in Fig. 8 gezeigt wird, wird mit 6 ein Decodierer, wird mit 6A ein Decodierabschnitt und wird mit 6B ein Burstlängen- Meßabschnitt bezeichnet. Die anderen Bezugszeichen sind die gleichen, wie sie in Fig. 1 gezeigt werden. Die gesendeten Daten, die von dem Sendeanschluß 1 ausgegeben werden, werden dem Codierer 2 zugeführt. Der Codierer 2 codiert die Daten für die Rahmeneinheit unter Verwendung der Rahmenlänge L1, numeriert die Länge für jeden Rahmen und fügt eine Vielzahl von Rahmen in einen Block ein. (Bei der vorliegenden Ausführungsform wird davon ausgegangen, daß ein Faltungscode als Fehlerkorrekturcode verwendet wird.)
Die in Blöcke aufgeteilten, codierten Daten werden durch den Sender 3 moduliert und an den Kommunikationskanal 4 ausgegeben. Die Art L1 der Rahmenlänge wird als Daten geliefert. Auf der Empfangsseite werden die codierten Daten durch den Empfänger 5 demoduliert und danach im Decoder 6 decodiert. Der Decodierabschnitt 6A decodiert die Daten unter Verwendung eines vorgeschriebenen Fehlerkorrekturcodes oder eines Fehlerdetektionscodes und sendet normale Daten zum Empfangsanschluß 7. Daraufhin empfängt der Burstlängen-Meßabschnitt 6B das Fehlerdetektionssignal, das vom Decodierabschnitt 6A aus zugeführt wird, und mißt die Länge des Burst-Fehlers und die Länge des fehlerfreien Intervalls für jeden Rahmen, um sie in eine Kanalbit-Fehlerrate umzusetzen. Daraufhin, wenn vorgesehen ist, daß die Übertragungsqualität z. B. kleiner als 10&supmin;&sup6; in Kanalfehlerrate ausgedrückt ist, entscheidet der Burstlängen-Meßabschnitt 6B, daß der gemessene Rahmen richtig ist, wenn seine Kanalfehlerrate kleiner als 10&supmin;&sup6; ist, wohingegen er fehlerhaft ist, wenn sie mehr als 10&supmin;&sup6; beträgt.
Nachfolgend setzt die Datenerstellungs-Einrichtung 17 die Rahmennummer, die als fehlerhaft entschieden wurde, in ein Datenformat um, das für die vorliegende Verarbeitung geeignet ist, und der Codierer 9 codiert diese Daten und gibt sie an den Sender 10 aus. Der Codierer 9 führt die Codierung in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Codiersystem aus. Die codierten Daten werden im Sender 10 moduliert und auf den Kommunikationskanal 11 ausgegeben.
Die Sendeseite demoduliert empfangene Modulationsdaten durch den Empfänger 12 und decodiert die codierten Daten im Decodierer 13 zum Detektieren der Fehlerrahmennummer. Obwohl die decodierten Daten von der Empfangsseite zur Sendeseite rückübertragen werden, werden Einzelheiten diesbezüglich hier nicht erwähnt.
Nachfolgend ermittelt der Rahmenlängen-Auswahlabschnitt 14 eine Rate der Fehlerrahmennummer für die Anzahl aller Rahmen, die zuvor gesendet wurden, und wählt eine Rahmenlänge entsprechend dieser Rate aus dem Rahmenlängenspeicher 16 aus. Die Auswahl des betreffenden Rahmens wird auf gleiche Art und Weise, wie sie in Fig. 2 und in Fig. 3 beschrieben ist, ausgeführt. Jeder Rahmen wird entsprechend der Rahmennummer, die fehlerhaft von der Empfangsseite empfangen wird, mit einer ausgewählten Rahmenlänge codiert, moduliert und zu der Empfangsseite über den Sender 3 wiedergesendet. Daraufhin wird die Art der neu ausgewählten Rahmenlänge auch von der Sendeseite zur Empfangsseite gesendet. Hierdurch kann der Decodierabschnitt 6A der Empfangsseite eine Decodierung entsprechend der Rahmenlänge durchführen. Nachfolgend, obwohl die nachfolgenden Blockdaten von dem Sendeanschluß 1 mit der neu ausgewählten Rahmenlänge gesendet werden, wird die Rahmenlänge danach entsprechend einer Rahmenfehlerrate für jeden Block geändert.
Gemäß Fig. 9, die das Innere des Burstlängen-Meßabschnitts 6B zeigt, mißt der Burstlängen-Meßabschnitt 6B die Länge des Burstfehlers und die Länge eines fehlerfreien Intervalls aus einem Fehlerdetektionssignal, das von dem Decodierabschnitt 6A erzeugt wird.
Die gleiche Figur zeigt einen Fehlerdetektionssignal-Eingangsanschluß 90, einen Empfangstakt-Eingangsanschluß 91, Flip-Flops 92 bzw. 104, Zähler 94 bzw. 105, Latcheinrichtungen 95, 96, 98 bzw. 107, einen Burstfehlerlängen-Ausgangsanschluß 97, einen Decodierer 106, einen Ausgangsanschluß 108 für eine fehlerfreie Intervallänge, Und-Gatter 93, 100, 102 und Inverter 99, 101 bzw. 103.
Wenn ein Burstfehler auf dem Kommunikationskanal 4 vorhanden ist, wird das Flip-Flop 92 durch einen ersten Fehler eines Fehlerdetektionssignals, das von dem Decodierabschnitt 4A über den Fehlerdetektionssignal-Anschluß 90 zugeführt wird, gesetzt, und ein Ausgangssignal des Flip-Flops wird dem Zähler über das Und- Gatter 93 zugeführt. Der Zähler 94 wird im Latch 95 immer dann festgehalten, wenn ein Burstfehler erzeugt wird. Andererseits, wenn es keinen Burstfehler gibt, wird ein Taktsignal dem Zähler 105 über das Und-Gatter 102 und den Inverter 103 zugeführt. Der Zähler 105 zählt die Länge des Zustands bei dem kein Burstfehler vorliegt. Wenn der vom Zähler 105 gezählte Wert eine Burstgrenze erreicht, wird dies vom Decoder 106 festgestellt. Im Ergebnis wird ein Ausgangssignal vom Decoder 106 dem Takteingang des Latch 96 zugeführt und die Burstfehlerlänge wird vom Latch 96 ausgegeben. Zudem wird das Ausgangssignal des Decodierers 106 zum Flip-Flop 92 und zu einem Rücksetz-Anschluß (RESET) des Zählers 94 ausgegeben, um sie zurückzusetzen. Die Länge des fehlerfreien Intervalls beim Zählen im Zähler 105 wird vom Latch 107 aufgrund eines Signals ausgegeben, das über den Latch 98 und das Flip-Flop 104 durch einen nachfolgenden Fehler erzeugt wird. Im Ergebnis wird die Burstfehlerlänge und die Länge des fehlerfreien Intervalls über den Burstfehlerlängen-Ausgangsanschluß 97 bzw. über den Ausgangsanschluß 108 für die fehlerfreie Intervallänge, der im Burstlängen-Meßabschnitt angeordnet ist, ausgegeben und schließlich nach außen über den Burstlängen-Ausgangsanschluß 18 bzw. über den Ausgangsanschluß 19 für die fehlerfreie Länge ausgegeben, wie es in der Fig. 8 gezeigt wird.

Claims

1. Fehlerüberwachungs-Codierverfahren zur Verwendung bei der Datenübertragung über einen von Burstfehlern dominierten Kanal zum Überwachen der Fehlerrate der empfangenen Daten, das die Schritte umfaßt:

Versehen der Eingabedaten mit einer aktuellen Rahmenlänge, Codieren der Eingabedaten mit einem Fehlererkennungscode und Verbinden einer Vielzahl von Datenrahmen zu einem Datenblock mit einer entsprechenden Anzahl von Datenrahmen;

Übertragen des Datenblocks von einer Übertragungseinheit zu einer Empfangseinheit;

Decodieren der empfangenen Daten und Erstellen einer Fehlermeldung, die mindestens Fehlerrahmennummern aufweist, in der Empfangseinheit;

Rücksenden der Fehlermeldung zu der Übertragungseinheit;

Feststellen einer Rahmenfehlerrate gemäß der Fehlermeldung;

Auswahl einer Rahmenlänge aus einer Vielzahl vorgegebener Rahmenlängen für die aktuelle Rahmenlänge gemäß der Rahmenfehlerrate;

Ändern der Rahmenlänge zur Rückübertragung und zum Empfang, so daß eine hohe Rahmenfehlerrate eine kürzere Rahmenlänge bewirkt;

Verbinden einer Vielzahl von Datenrahmen mit geänderter Rahmenlange zu einem Datenblock; und

Rückübertragen der Daten der fehlerhaften Datenrahmen unter Verwendung des Codierschrittes und des Übertragungsschrittes.

2. Mobiles Datenübertragungsgerät unter Verwendung des Fehlerüberwachungs- Codierverfahrens gemäß Anspruch 1, wobei das mobile Datenübertragungsgerat in einer Übertragungseinheit aufweist:

einen Codierer (2) zum Codieren der von einem Übertragungsterminal (1) gelieferten Daten;

einen Übertrager (3) zum Übertragen der codierten Daten zu einem Übertragungskanal (4);

einen Empfänger (12) zum Empfang der Fehlermeldung, die in den empfangenen, von einer entfernt aufgestellten Empfangseinheit übertragenen Daten auftritt;

einen Decodierer (13) zum Decodieren der Ausgangssignale des Empfängers (12); und

in einer Empfangsseite:

einen Empfänger (5) zum Empfang der von einer entfernt aufgestellten Übertragungseinheit übertragenen Daten;

einen Decodierer (6) zum Decodieren der Ausgangssignale des Empfängers (5) und zu deren Weiterleitung an ein Empfangsterminal (7);

eine Fehlererkennungseinrichtung zum feststellen eines in den empfangenen Daten enthaltenen Fehlers und zum Erstellen einer Fehlermeldung;

einen Codierer (9) zum Codieren der Fehlermeldung; und

einen Übertrager (3) zum Übertragen der Ausgangssignale des Codierers (9) zu der entfernt aufgestellten Übertragungseinheit, wobei das mobile Datenübertragungsgerät weiterhin aufweist:

einen Rahmenlängenspeicher (16) zum Speichern einer Vielzahl verschiedener Arten von Rahmenlängen;

eine Rahmenlänge-Auswahleinrichtung (14) zur Auswahl einer adaptiven Rahmenlänge aus dem Rahmenlängenspeicher (16) in Übereinstimmung mit der Fehlermeldung, die ein Ausgangssignal des Decodierers (13) ist;

wobei der Codierer (2) zum Codieren der von dem Übertragungsterminal (1) gelieferten Daten die von der Rahmenlängen-Auswahleinrichtung (14) ausgewählte Rahmenlänge zum Versehen der codierten Daten mit der Rahmenlänge verwenden kann;

in der Empfangseinheit:

eine Datenverarbeitungseinrichtung zum Umformen der Fehlermeldung in ein zu der vorliegenden Verarbeitung passendes Datenformat in Übereinstimmung mit der Fehlermeldung von dem Decodierer (6).