DE3906793C2

DE3906793C2 -

Info

Publication number: DE3906793C2
Application number: DE19893906793
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. 6101 Russdorf De Hessenmueller
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1989-03-03
Filing date: 1989-03-03
Publication date: 1991-02-21
Also published as: DE3906793A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur des Ein flusses von Zellverlusten in digitalen Nachrichtennetzen, die nach dem Prinzip der asynchronen Zeitmultiplextechnik betrieben werden und ist zur Anwendung bei zellstrukturiert übertragenen, digital codierten Analogsignalen gedacht.

Stand der Technik

Nach der CCITT-Empfehlung I. 121 (CCITT-Blaubuch, III.7, Genf 1989) wird als Ziellösung für ein künftiges Breitband-ISDN das dem Prinzip nach schon länger bekannte asynchrone Zeitmulti plexverfahren (Asynchronous Time Division Multiplexing: ATD) angesehen.

Bei dieser Multiplexmethode wird die Folge der Signalelemente des Zeitmultiplexsignals in gleich lange Blöcke, sog. Zellen, eingeteilt, die unmittelbar aufeinanderfolgen. Jede Zelle be steht aus dem Kopf und dem Informationsfeld. Bezüglich deren Größe sind 5 Byte für den Kopf und 48 Byte für das die Nutz information tragende Informationsfeld vorgesehen. Ein Teil des Kopfes jeder Zelle stellt die Adresse oder logische Kanalnummer dar, die eindeutig die Zuordnung dieser Zelle zu einem be stimmten Digitalsignal oder einer Verbindung festlegt. Das ATD- Prinzip wird zweckmäßig bei allen Netzkomponenten, also in Ver mittlungsstellen, auf Übertragungsleitungen etc. angewendet.

Durch verschiedene Umstände wie, Verfälschung der logischen Kanalnummer durch nicht korrigierbare Bitfehler im Zellkopf oder Überlauf von Speichern z. B. in den Vermittlungsstellen, kann es gelegentlich zum Verlust ganzer Zellen kommen. Durch eine fortlaufende Nummerierung der zu einer Verbindung gehörenden Zellen mittels eines Kontinuitätsindex, wie dies in "Specification of Transmission Systems for the Broadcasting- Satellite Service", CCIR, Genf, April 1986, beschrieben ist, können fehlende Zellen aber erkannt werden. In der DE 35 43 220 werden beispielsweise acht Quell-Informationseinheiten QI(1) bis QI(8), bestehend aus k kleinsten korrigierbaren Einheiten und aus n - k Korrigierdaten-Bits, zu 15 Ziel-Informationsein heiten ZI(1) bis ZI(15) sendeseitig so verschachtelt, daß nach der Entschachtelung auf der Empfangsseite die dort verteilt auftretenden Bitfehler völlig korrigiert werden können. Ziel- Informationseinheiten ZI können prinzipiell die Länge eines Informationsfeldes (48 Byte) einer Zelle haben. Kommt es nun zum Verlust einer Zelle (= eine Ziel-Informationseinheit), so wird dieser Verlust durch die Prüfung des oben beschriebenen Kontinuitätsindex erkannt und durch eine Blindzelle beliebigen Inhalts ersetzt. Der sich so ergebende Fehlerburst der Länge des Informationsfeldes einer Zelle kann nach dem in der DE 35 43 220 beschriebenen Verfahren vollständig korrigiert werden.

Aus "Der Fernmelde-Ingenieur", Heft 11 (1978) S. 23-26, ist weiterhin bekannt, durch Bitfehler verfälschte Codeworte eines digitalen Tonsignals mittels einer Fehlerüberdeckungstechnik (error concealment) zu verschleiern, indem der fehlerhafte Abtastwert durch den Mittelwert aus den benachbarten fehler freien Abtastwerten ersetzt wird.

Kritik des Standes der Technik

Die Anwendung des in der DE 35 43 220 dargestellten Verfahrens in Kombination mit der Einfügung von Blindzellen hat jedoch den Nachteil, daß sende- und empfangsseitig erhebliche Zeitverzüge durch die erforderliche Signalverarbeitung entstehen. Selbst bei Anwendung eines sehr kurzen Fehlerkorrekturcodes (FEC), z.B. des (22,16)Hamming-Code, müssen - entsprechend der Anzahl der Bits des Informationsfeldes = 384 Quell-Informationsein heiten QI zu je 22 bit in 22 Zellinformationseinheiten (= Zel len zu je 384 bit) - entsprechend der Anzahl der Bits einer Quell-Informationseinheit (= Fehlerkorrekturblock) - ver schachtelt werden. Durch diesen Prozeß sind 385×16 Nutzbits in einem Verschachtelungsblock zusammengefaßt. Total sind in Sender und Empfänger Speicherzeiten von je 6144×Bitdauer zu verzeichnen.

Bei Speicherübertragung mit z.B. 32 kbit/s, die bereits vom CCITT empfohlen wurde, beträgt die Bitdauer 31, 25 µs. Die resultierende Verarbeitungszeit entsprechend dem oben genannten Beispiel ist 384 ms. Die Zeit steigt an, wenn man FEC-Codes mit geringer Redundanz, aber dafür größere Blocklänge verwen det. Für Sprachkommunikation, aber auch für andere Kommunika tionsdienste mit niedriger Bitrate, ist deshalb das geschil derte Verfahren nicht anwendbar, insbesondere wenn die Ver zögerungszeiten anderer Netzkomponenten (z.B. von Satelliten übertragungsstrecken) hinzukommen.

Aufgabe

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde ein Verfahren anzugeben, das den Nachteil der großen Zeitverzögerung bei der Signalverarbeitung zur Korrektur von Zellverlusten nicht kennt.

Lösung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Folge der Abtastwerte eines digitalisierten Analogsignals, also die Codeworte, abgezählt und in geradzahlige und ungeradzahlige Abtastwerte eingeteilt wird, im Informationsfeld einer ersten Zelle eine bestimmte Anzahl von ungeradzahligen Abtastwerten und im Informationsfeld der darauffolgenden zweiten Zelle die gleiche Anzahl der korrespondierenden geradzahligen Abtastwerte übertragen werden, daß nach Feststellung eines Zellverlusts auf der Empfangsseite die fehlende Zelle durch eine Zelle mit leerem Informationsfeld ersetzt wird, und daß nach Wiederher stellung der richtigen Reihenfolge der Abtastwerte, die dann für die Dauer zweier Zellen abwechselnd richtige und falsche Abtastwerte enthält, mittels der beim Stand der Technik be schriebenen Fehlerüberdeckungstechnik die falschen Abtastwerte durch Interpolationswerte aus den benachbarten Abtastwerten er setzt werden.

Vorteile

Der mit der Erfindung erzielbare wesentliche Vorteil besteht insbesondere darin, daß im Gegensatz zu anderen bekannten Verfahren bei der Korrektur eines Zellverlustes nur eine geringe zeitliche Verzögerung auftritt. Ein weiterer Vorteil ist es, daß zur Korrektur der Zellverluste keine zusätzliche Übertragungskapazität benötigt wird.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird anhand der Fig. 1 und 2 nachstehend beschrieben. Fig. 1 zeigt den zeitlichen Verlauf bei der Signalverarbeitung entsprechend der Erfindung,

Fig. 2 die Rekonstruktion des Analogsignals auf der Empfangsseite.

Die in Zeile 1 der Fig. 1 dargestellte kontinuierliche Folge der aus 8 bit bestehenden Abtastwerte eine Fernsprechsignals wird durch Abzählen in Blöcke zu 62 Byte, entsprechend der zu Datenübertragung nutzbaren Kapazität der Informationsfelder zweier Zellen, unterteilt. In Zeile 2 sind zwei Zellen mit je 32 Byte großen Informationsfeldern dargestellt. Die Größe des Zellkopfes ist offengelassen. Jedes erste Byte S eines Informationsfeldes ist für die Sequenznummer, auch Kontinuitätsindex genannt, reserviert. Durch Prüfung der Sequenznummern kann die unverletzte Folge, oder das Fehlen einer Zelle erkannt weden. Nach dem in Fig. 1 dargestellten Schema werden an den Plätzen 2 bis 32 des Informationsfeldes der Zelle (2n-1) die ungeradzahligen Abtastwerte 1, 3, 5... 61 und an den Plätzen 2 bis 32 des Informationsfeldes der Zelle 2n die geradzahligen Abtastwerte 2, 4, 6 ... 62 der kontinuierlichen Abtastwertfolge aus Zeile 1 von Fig. 1 übertragen.

Der beschriebene Umordnungsvorgang läuft im Empfänger in umgekehrter Richtung ab. Dies geschieht auch dann, wenn eine von zwei komplementären Zellen verlorengegangen ist. An ihrer Stelle wird eine Zelle mit Abtastwerten des Wertes Null eingefügt und ausgewertet.

Für einige Abtastproben ist die Folge der durch D/A-Wandlung empfangsseitig entstandenen Abtastwertfolge beispielhaft in Fig. 2 aufgezeigt. Die fehlenden Proben werden durch Interpolation aus den vorhandenen Stützwerten St gewonnen. Man erkennt, daß die Differenz zwischen den Originalwerten A und den Schätzwerten I im Mittel gering ist.

Außer für Fernsprechsignale ist das beschriebene Verfahren auch für die andere Signale, wie z. B. hochwertige Tonsignale, anwendbar.

Claims

1. Verfahren zur Korrektur von Zellverlusten bei der zellstrukturierten Übertragung digital codierter Analogsignale, wobei die Folge der digitalen Abtastwerte zu Zellen zusammengefaßt und diese Zellen zeitmultiplex übertragen werden, dadurch gekenn zeichnet,
daß die Folge der 8 bit- Abtastwerte sendeseitig auf Zellen ver teilt wird, wobei alle ungeradzahligen Abtastwerte in Zellen 2 n-1 und alle geradzahligen Abtastwerte in Zellen 2 n übertragen werden,
daß empfangsseitig durch Zwischenspeichern von nur zwei Zeilen und einem, entsprechend der sendeseitigen Verteilung der Abtastwerte gesteuerten Auslesen der zwischengespeicher ten Zellen die ursprüngliche Folge der Abtastwerte wieder hergestellt wird und die durch den Verlust einer Zelle entstandenen Lücken, die ungeradzahlig/geradzahlig alternierend mit gültigen Abtast werten auftreten, mittels einer bekannten Fehlerüber deckungs- oder Interpolationstechnik ohne subjektiv wahr nehmbare Beeinträchtigung der analogen Signalqualität zur Rekonstruk tion der fehlenden Abtastwerte geschlossen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fehlerüberdeckungstechnik die einfacher realisierbare Wiederho lung des vorhergehenden Abtastwertes eingesetzt wird.