DE69126702T2

DE69126702T2 - System zur vermeidung der erzeugung unerwünschter symbole durch einem verwürfler

Info

Publication number: DE69126702T2
Application number: DE69126702T
Authority: DE
Inventors: Paul Febvre
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 1990-04-12
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 1997-12-04
Anticipated expiration: 2011-04-13
Also published as: NO923945L; JP2922643B2; HK133096A; ATE154996T1; GB2258373A; DE69126702D1; NO304869B1; ES2104701T3; JPH05506134A; WO1991016778A1; NO923945D0; HK1001114A1; US5333197A; GB9221315D0; GB9008374D0; GB2258373B; DK0524253T3; EP0524253B1; EP0524253A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kommunikationssystem und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf ein Kommunikationssystem, das eine Satellitenverbindung umfaßt.
In Kommunikationssystemen wie etwa jenen mit einer Satellitenverbindung werden Daten in einem synchronen Blockmodus gesendet, um den Aufwand an Steuer- und Zeichengabeinformation gering zu halten. Eine solche synchrone Verbindung wird bei Fehlen von Benutzerdaten durch Übertragen eines Null-Zeichens, z. B. des ASCII-Werts 00H, aufrechterhalten. Ein Problem entsteht dadurch, daß die Benutzerdaten das Null-Zeichen enthalten können, wobei der Empfangsteil der synchronen Verbindung eine Null in den Benutzerdaten zurückweist, als ob sie kein Datum darstellte, solange keine Vorkehrungen getroffen werden. Um dem Empfangsteil der Verbindung solche Zeichen kenntlich zu machen, ist es bekannt, "Escape"-Steuerfolgen von Zeichen zu senden, diese erhöhen jedoch den Steueraufwand einer Verbindung stark und neigen zur Verursachung von signifikanten Fehlern, falls eines der Zeichen einer Folge bei der Übertragung verlorengeht. Dies ist ein besonderes Beispiel des allgemeineren Problems der Datenübertragung über ein beliebiges Medium, wenn diese Daten sogenannte reservierte Zeichen oder Zeichen enthalten, die der Empfangsteil einer Verbindung unter Umständen nicht als korrekte Daten erkennt.
Es sind herkömmliche Systeme bekannt, beispielsweise aus der französichen Patentbeschreibung 2 439 444 (Lapeyronnie) und aus der europäischen Patentbeschreibung 0 199 161 (ANT Nachrichtentechnik). Falls in der ersten von ihnen durch den Codierungsprozeß ein "verbotenes" Zeichen erzeugt wird, wird dieses so erzeugte verbotene Zeichen einem zweiten Codierungsprozeß unterworfen. In die übertragene Folge, die dem doppelt codierten Zeichen vorhergeht, wird ein zusätzliches "Verschiebungs"-Zeichen eingefügt, so daß am Empfangsende das Zeichen als ein eine spezielle Bearbeitung erforderndes Zeichen identifiziert werden kann. Dieser Prozeß ist ineffizient, da er die Einfügung zusätzlicher Zeichen sowie eine spezielle Handhabung irgendwelcher Zeichen erfordert, die als doppelt codiert identifiziert werden. Darüber hinaus besteht eine endliche Möglichkeit, daß die zweite Codierung noch immer ein verbotenes Zeichen zur Folge hat. Im zweiten Dokument des Standes der Technik, auf das oben Bezug genommen wurde, wird ein verbotenes Zeichen, das durch den Verschlüsselungsprozeß erzeugt wird, einfach durch ein weiteres Zeichen ersetzt. Dies macht die Wiederherstellung des ursprünglichen Zeichens schwierig.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Kommunikationssystem geschaffen zur Handhabung eines Stroms von Datenzeichen, mit:
einem Sendeteil, der enthält:
eine Codierungseinrichtung zum Codieren ankommender Datenzeichen aus dem Strom in entsprechende codierte Zeichen,
eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob jedes codierte Zeichen eines aus einer vorgegebenen Menge reservierter Zeichen ist,
eine Steuereinrichtung, die auf ein positives Ergebnis der Bestimmungseinrichtung anspricht, um die Codierungseinrichtung in der Weise zu steuern, daß sie wiederholt die ankommenden Datenzeichen codiert, bis das resultierende codierte Zeichen nicht eines der vorgegebenen Menge reservierter Zeichen ist, und
eine Sendeeinrichtung, die auf die Bestimmungseinrichtung anspricht, um jedes codierte Zeichen zu senden, wenn die Bestimmungseinrichtung ein negatives Ergebnis erzeugt, oder um ein reserviertes Zeichen aus der vorgegebenen Menge zu senden, wenn das codierte Zeichen irgendeines der vorgegebenen Menge ist;
und einem Empfangsteil, der enthält:
eine Empfangseinrichtung, die ein gesendetes Zeichen empfängt,
eine Bestimmungseinrichtung, die bestimmt, ob das empfangene Zeichen eines der vorgegebenen Menge reservierter Zeichen ist, und
eine Decodierungseinrichtung, die das empfangene Zeichen decodiert, so daß durch den Empfangsteil ein decodiertes Zeichen nur dann bereitgestellt wird, wenn für das entsprechende empfangene Zeichen festgestellt worden ist, daß es nicht zur Menge reservierter Zeichen gehört.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zum Senden von Datenzeichen zwischen einem Sender und einem Empfänger, mit den Schritten:
beim Sender: wiederholtes Codieren ankommender Datenzeichen aus dem Strom, bis ein entsprechendes codiertes Zeichen auftritt, welches nicht zu einer vorgegebenen Menge reservierter Zeichen gehört; und
für jedes resultierende codierte Zeichen Senden des Zeichens, wenn festgestellt wird, daß es nicht zur vorgegebenen Menge gehört, oder Senden eines Zeichens, das ein Element der vorgegebenen Menge ist, wenn festgestellt wird, daß es zur vorgegebenen Menge gehört;
und beim Empfänger:
Empfangen der gesendeten Zeichen;
für jedes solche Zeichen Feststellen, ob es zur vorgegebenen Menge reservierter Zeichen gehört und Erzeugen eines decodierten Ausgangszeichens vom Empfänger, wenn für das empfangene Zeichen festgestellt wird, daß es nicht zur Menge reservierter Zeichen gehört.
Die Vorteile der Erfindung sind ein niedriger Aufwand an zusätzlichen Informationen, was einen hohen Datendurchsatz zur Folge hat, sowie eine sehr kleine Verzögerung beim Übersetzen der Zeichen in den synchronen Datenstrom und aus dem synchronen Datenstrom.
Vorzugsweise enthält der Codierungsprozeß die Ausführung einer Verwürfelungsoperation an den Datenzeichen. Der Codierungsprozeß kann die Datenzeichen in eine Pseudozufallsfolge wie etwa in einer bitweisen Exklusiv-ODER- Verwürfelungsoperation codieren, wobei die Folge so beschaffen sein kann, daß die codierten Zeichen, die sich aus der aufeinanderfolgenden Codierung desselben Zeichens ergeben, unterschiedlich sind. Der Codierer und der Decodierer können eine Nachschlagtabelle verwenden.
Das Verfahren kann zum Senden von Daten aus einem diskontinuierlichen Datenstrom über eine einen kontinuierlichen Datenstrom erfordernde Datenverbindung verwendet werden, indem es beim Sender die weiteren Schritte des Erfassens des Fehlens von Daten im ankommenden Datenstrom und bei Abwesenheit ankommender Daten das Senden eines Elements der vorgegebenen Menge enthält;
und beim Empfänger die Aufrechterhaltung der Synchronisation des Empfangsteils mit dem Sendeteil enthält, wobei der Decodierungsprozeß durch den Empfang der aufeinanderfolgenden gesendeten Zeichen mit dem Codierungsprozeß koordiniert bleibt. Die codierten Zeichen können synchron an die Empfangseinrichtung gesendet werden. Dies kann die Synchronisation der Codierung und der Decodierung durch die synchronen Übertragungen zwischen dem Sendeteil und dem Empfangsteil ermöglichen. Die Übertragung kann selbst dann synchron sein, wenn der ankommende Datenstrom asynchron ist.
Die vorgegebene Menge reservierter Zeichen kann ein einzelnes Zeichen sein. Die Menge kann ein Null-Zeichen enthalten oder ein solches sein.
Vorzugsweise sind zu Steuerzwecken ein oder mehr Zeichen reserviert, werden sämtliche codierten Zeichen durch einen Sender (4) gesendet und wird an jedem empfangenen Zeichen eine Prüfung auf reservierte Zeichen ausgeführt, nachdem die gesendeten Zeichen in einem Empfänger (5) empfangen worden sind, wobei bei negativem Prüfungsergebnis das empfangene Zeichen durch einen Decodierer (6) decodiert und in Form von Daten übertragen wird.
Wenn die Übertragungen synchron sind, nutzt die Erfindung die Tatsache, daß in dem synchronen Datenstrom eine Rahmenstruktur vorhanden ist, da dies für Synchronisationszwecke bei Fehlen eines zusätzlichen Taktsignals, z. B. für die meisten Funkverbindungen und zweiadrigen terrestrischen Verbindungen, erforderlich ist, so daß der Decodierer mit dem Codierer unter Verwendung der Rahmenstruktur synchronisiert werden kann.
Die Erfindung betrifft hauptsächlich den Mechanismus zum Übersetzen der Information in den synchronen Strom, für die Aufrechterhaltung des Durchsatzes bei minimaler Verzögerung ist es jedoch notwendig, in irgendeiner Form eine Datenflußsteuerung zwischen dem Codierer und der Datenquelle auszuführen. Ein Verfahren hierzu, das einfach und effektiv ist, ist die Verwendung einer Software- Flußsteuerung.
Nun wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielhaft und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems gemäß der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist;
Fig. 2 eine schematische, funktionale Darstellung eines einen Teil des Kommunikationssystems von Fig. 1 bildenden Codierers ist;
Fig. 3 eine schematische, funktionale Darstellung eines einen Teil des Kommunikationssystems von Fig. 1 bildenden Decodierer ist;
Fig. 4 ein Flußdiagramm ist, das die Funktionsweise des Codierers von Fig. 2 veranschaulicht;
Fig. 5 ein Flußdiagramm ist, das die Funktionsweise des Decodierers von Fig. 4 veranschaulicht.
Wie zunächst in Fig. 1 gezeigt, enthält ein Kommunikationssystem der bevorzugten Ausführungsform in einem Teil ein Quellen-Datenendgerät (DTE) 1 bei einem Benutzer A, das über eine asynchrone, serielle, terrestrische Datenverbindung 2, z. B. V24, an einen Codierer 3 angeschlossen ist, der seinerseits über eine synchrone Datenverbindung an eine Sendedaten- Kommunikationsanlage (DCE) 4 angeschlossen ist, wobei das System in einem weiteren Teil eine Empfangs-DCE 5 enthält, die über eine synchrone Datenverbindung an einen Decodierer 6 angeschlossen ist, der seinerseits über eine asynchrone, serielle, terrestrische Verbindung 7 an ein Ziel-DTE 8 bei einem Benutzer B angeschlossen ist. In diesem erläuternden Beispiel erfolgt die Verbindung zwischen der Sende-DCE 4 und der Empfangs-DCE 5 über eine (nicht gezeigte) Satellitenverbindung, die synchron arbeitet.
Der Codierer von Fig. 1 ist in Fig. 2 in seinen funktionalen Aspekten schematisch gezeigt. Der Codierer 3 und der weiter unten beschriebene Decodierer 6 können durch eine spezielle Hardware, z. B. eine spezifische digitale Verarbeitungsanlage, oder durch eine gesteuerte Rechenvorrichtung, z. B. einen 68000-Mikroprozessor, implementiert sein. Die funktionale Darstellung von Fig. 2 ist gewählt worden, um diejenigen Prinzipien der bevorzugten Ausführungsform zu veranschaulichen, die nicht implementierungsspezifisch sind. Der Codierer besitzt drei funktionale Hauptblöcke: einen Datenempfangsabschnitt 31, der asynchrone Daten über eine Datenverbindung 2 vom Quellen- DTE 1 empfängt, über die Datenverbindung eine Flußsteuerung für das Quellen-DTE 1 schafft und einen Ausgang für einen zirkulären Puffer 32 bereitstellt, der seinerseits einen Ausgang für einen Datencodierungs- und Datensendeabschnitt 33 bereitstellt, der außerdem von der Sende-DCE 4 ein Sende-Taktsignal (TX-Signal) empfängt und für die DCE 4 einen synchronen Datenausgang bereitstellt. Die Funktionsweise des Codierers wird im folgenden genauer beschrieben.
Der Codierer 6 ist in funktionalen Blöcken in Fig. 3 gezeigt und besitzt einen Datenempfangs- und Datendecodierungsabschnitt 61, der von der Empfangs-DCE 5 synchrone Daten und einen Empfangstakt (RX) empfängt und Daten für den zirkulären Puffer 62 bereitstellt, der an einen Datensendeabschnitt 63 angeschlossen ist, der außerdem einen Flußsteuereingang vom Ziel-DTE 8 besitzt und für das Ziel-DTE 8 einen asynchronen Datenausgang bereitstellt.
Nun wird die Funktionsweise des Systems der bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Daten werden in Form eines asynchronen seriellen Stroms vom DTE 1 des Benutzers A über die Datenverbindung 2 gesendet. Die Daten werden vom Codierer 3 empfangen. Der synchrone Datenstrom, der vom Codierer 3 ausgegeben wird, wird an die Sende-DCE 4 geliefert, die die Schnittstelle zum Übertragungsmedium (z. B. die Satellitenverbindung) steuert.
Die Daten werden vom Übertragungsmedium von der Empfangs- DCE 5 empfangen, die die Daten in Form eines synchronen seriellen Stroms an den Decodierer 6 liefert. Der Decodierer sendet dann die Benutzerdaten an das Gerät des Benutzers B in Form eines asynchronen seriellen Stroms.
Nun wird mit Bezug auf die Fig. 2 und 4 der Operationsalgorithmus des Codierers 3 genauer beschrieben. Eine Implementierung des Codierungsalgorithmus kann als in zwei Teile unterteilt angesehen werden, nämlich in die Schnittstelle mit dem Quellen-DTE 1 über die asynchrone Verbindung 2 und in die Schnittstelle mit der Sende-DCE 4, die einen synchronen Takt und synchrone Datenleitungen verwendet.
Der Codierungsalgorithmus ist zum Teil in dem Codierungsund Sendeabschnitt 33, der in Fig. 4 gezeigt ist, verwirklicht. Der Codierungsabschnitt 33 arbeitet synchron mit dem Sendedatenstrom. Wenn vom Sendeabschnitt 33 Daten angefordert werden, wird der Zeichenpuffer 32 geprüft, um festzustellen, ob Daten vorhanden sind (Fig. 4 (S1)). Falls keine Information vorhanden ist, wird der Zeiger zum Auslesen von Information aus dem zirkulären Puffer nicht aktualisiert, ferner wird ein Null-Zeichen an die Senderoutinen gesendet (S2). Falls im Puffer Information vorhanden ist, wird das nächste Zeichen im Puffer in einen temporären Platz eingelesen (S3) und durch einen bitweisen Exklusiv-ODER-Prozeß verwürfelt. (S4). Falls das Ergebnis des Verwürfelungsprozesses derart ist, daß das verwürfelte Zeichen gleich dem Null-Zeichen ist (S5), wird der Zeiger zum Auslesen von Information aus dem zirkulären Puffer nicht aktualisiert, ferner wird dann das Null-Zeichen an die Senderoutine gesendet. Falls das Ergebnis ein von Null verschiedenes Zeichen ist, wird das resultierende Zeichen an die Senderoutine gesendet, außerdem wird der Zeiger zum Auslesen von Information aus dem zirkulären Puffer aktualisiert (S6), damit er auf den nächsten Zeichenplatz im Puffer zeigt.
Der Verwürfelungsprozeß kann unter Verwendung einer Nachschlagtabelle, die sämtliche Verwürfelungsschablonen enthält, die für die Übertragung des gesamten Rahmens erforderlich sind, sowie eines Zeigers verwirklicht werden, der jedesmal inkrementiert wird (S7), wenn über die synchrone Verbindung ein Zeichen gesendet wird. Auf diese Weise arbeitet der Verwürfler statt mit dem empfangenen Datenstrom synchron mit dem gesendeten Datenstrom. Der Grund, weshalb dies wichtig ist, besteht darin, daß die Sende- und Empfangs-Verwürfler synchron sind und daß unter der Voraussetzung, daß jedes Zeichen in der Verwürfelungstabelle verschieden ist, jedes Zeichen nur um eine einzige Zeichenperiode über die synchrone Verbindung verzögert werden kann.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, werden die Daten in den Schritten S8-S12 für die Übertragung zu Blöcken geformt.
Fig. 4 zeigt einen optionalen Einschluß eines zusätzlichen Verwürflers und eines Faltungscodierers der Daten, nachdem diese vom Zeichenverwürfler ausgegeben worden sind. Der Faltungscodierer ist nur vorgesehen, falls die Fehlerrate über die synchrone Verbindung beträchtlich ist und die Zunahme des erforderlichen Aufwandes annehmbar ist. Der zusätzliche Verwürfler arbeitet durch Umkehrung sämtlicher Symbole eines Zeichens in Abhängigkeit vom Ausgang eines weiteren Pseudozufallsgenerators. Dieser Verwürfler ist dazu vorgesehen, die Taktwiedergewinnung während der Perioden, in denen auf der synchronen Verbindung keine Daten vorhanden sind, zu ermöglichen und im Fall einer Funkfrequenzverbindung drastische Anderungen im Spektrum des gesendeten Signals bei Abwesenheit von Daten zu vermeiden. Die Forderung nach diesem Merkmal wird verringert, wenn ein Null-Zeichen verwendet wird, das aus einem Bitmuster besteht, das Nullen und Einsen enthält.
Wie in den Fig. 3 und 5 gezeigt, kann auch eine Implementierung des Decodierungsalgorithmus als in zwei Teile unterteilt angesehen werden: in die Schnittstelle mit der Empfangs-DCE 5, die synchrone Takt- und Datenleitungen verwendet, und in die Schnittstelle mit dem Ziel-DTE 8 über die asynchrone Verbindung 7.
Der Decodierungsalgorithmus wird zum Teil im Empfangsund Decodierungsabschnitt verwirklicht und ist in Fig. 5 gezeigt. Der Decodierungsalgorithmus arbeitet ebenfalls synchron mit der Datenrate der synchronen Verbindung. Wenn von der synchronen Verbindung ein Zeichen empfangen worden ist (S101) und wenn das Zeichen das Null-Zeichen ist, wird es verworfen (S102), andernfalls wird die Information entwürfelt (S103) und in dem zirkulären Puffer abgelegt (S104), um über die asynchrone, serielle Verbindung übertragen zu werden. Die Entwürfelung bei S103 wird unter Verwendung einer Entwürfelungstabelle ausgeführt, die gleich der im Codierer 3 verwendeten Verwürfelungstabelle ist. Schließlich wird der Zeiger auf die Entwürfelungstabelle inkrementiert (S105) und wartet die Routine auf das nächste Zeichen von der synchronen Verbindung.
Falls der optionale zusätzliche Verwürfler und der Faltungscodierer im Codierer 3 enthalten sind, sind im Decodierer 6 zusätzliche Viterbi-Decodierer und zusätzliche Entwürfler-Stufen enthalten, die die empfangenen Zeichen vor Ausführung der Schritte S102-S108 verarbeiten (siehe Fig. 5).
Nun werden weitere Aspekte der bevorzugten Implementierung der Erfindung betrachtet.
Die Wirkung von Bitfehlern auf die Information während ihrer Übertragung über die synchrone Verbindung hängt stark von der Nutzung der verfügbaren Kapazität der synchronen Verbindung ab. Wenn das System in der Nähe der Gesamtkapazität verwendet wird, ist es stark belastet, wobei nur sehr wenige Null-Zeichen über die synchrone Verbindung übertragen werden und die Wirkung von Fehlern einfach darin besteht, die Benutzerinformation zu verfälschen, wie dies der Fall wäre, wenn in der asynchronen Verbindung Bitfehler aufträten. Wenn die Informationsmenge auf der synchronen Verbindung erheblich unterhalb der maximalen Kapazität ist, sind Null-Zeichen in großer Anzahl vorhanden. Falls ein Null-Zeichen verfälscht ist, wird das verfälschte Zeichen durch den Decodierer entwürfelt und über die asynchrone Verbindung zum Ziel-DTE, Benutzer B, in Fig. 1 gesendet. Das Ziel-DTE empfängt daher zusätzliche Zeichen mit zufälliger Natur, falls im Null-Zeichen Bitfehler auftreten.
Ein Weg zur Minimierung der Wirkung von Fehlern auf der Verbindung besteht darin, vor der Ausführung der Decodierung irgendeine Form einer Datenintegritätsprüfung vorzusehen, die beispielsweise die Form einer Blockfehlerprüfung wie etwa einer Einzelbit-Paritätsprüfung besitzt oder durch die Reservierung von Extrazeichen, die als zusätzliche Null-Zeichen verwendet werden, und durch Sequentialisierung der Null-Zeichen für die Validierung vorgenommen werden. Ein vielversprechender Versuch besteht darin, eine Faltungscodierung und eine Viterbi- Decodierung wie in den obenerwähnten Implementierungsdarstellungen von Fig. 4 bzw. Fig. 5 gezeigt einzuführen. Dies hat die Wirkung einer erheblichen Reduzierung der Bitfehlerwahrscheinlichkeit für synchrone Verbindungen, die schwerwiegende Fehler mit einer Gaußschen Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion erfahren. Das Schutzniveau, das auf die synchrone Verbindung angewendet wird, hängt sehr stark von der Anwendung ab, wobei es in einem gut entworfenen System durchaus möglich ist, daß das Ziel-DTE eine Datenvalidierung ausführt, die die Forderung nach einer Codierqng der Information über die synchrone Verbindung vermeidet.
Wenn eine Rahmenstruktur wie etwa in der synchronen Verbindung der bevorzugten Implementierung vorhanden ist, ermöglicht diese die Synchronisation der Signale im Codierer und im Decodierer, weil ein Verwürfler dann, wenn eine Synchronisation der Rahmenstruktur geschaffen worden ist, synchron mit den über die synchrone Verbindung gesendeten Daten arbeiten kann. Der Verwürfler arbeitet auf einer zeichenweisen Basis, wobei in der bevorzugten Ausführungsform benachbarte Zeichen vom Verwürfler unterschiedlich sind. Die Verwürfelungszeichenwerte werden unter Verwendung eines Pseudozufallsprozesses erzeugt. Die Elemente der Verwürfler-Nachschlagtabelle können beispielsweise unter Verwendung von Rückkopplungs-schieberegistern mit maximaler Länge erzeugt werden, wie dem Fachmann bekannt ist. Vorzugsweise enthält die Länge des Generators die gleiche Anzahl von Bits wie jedes Zeichen, was ausreicht, um sicherzustellen, daß benachbarte Verwürfelungszeichen nicht den gleichen Wert enthalten können. Der Systemaufwand steht mit der Wahrscheinlichkeit in Beziehung, daß das Zeichen eines Benutzers gleich dem Null-Zeichen nach dem Verwürfelungsprozeß ist. Dies steht in einer direkten Beziehung zur Anzahl der Bits pro Zeichen über die asynchrone Verbindung. Für Zeichen, die 8 Bits pro Symbol enthalten, beträgt der zusätzliche Aufwand 1/256 der asynchronen Informationsrate. Für die Schaffung der Rahmenstruktur ist ein zusätzlicher Aufwand erforderlich, dieser besteht jedoch gewöhnlich in einem Kopfsatz in Form eines einzigen Worts, das im allgemeinen nicht mehr als 1 % der Kapazität erfordert.
Eine geeignete Rahmenstruktur für die Operation der beschriebenen Ausführungsform erfordert lediglich ausreichende Informationen, damit das System die zeitliche Synchronisation wiederherstellen kann. Dies hängt stark von den Eigenschaften der synchronen Verbindung ab. Beispielsweise besteht das Rauschen, das bei einer Übertragungsleitung mit mehreren Verstärkerstufen angetroffen wird, hauptsächlich aus einem akkumulierten Phasenrauschen und einem Schrotrauschen sowie aus einem geringen Anteil eines thermischen Rauschens (breitbandig in bezug auf die Signalbandbreite), während eine Funkverbindung schwerwiegende Auswirkungen des thermischen Rauschens erfährt und ein Fading, eine Nachbar- und Cokanal-Interferenz sowie nichtlineare Effekte umfaßt, wobei die Synchronisationsleistung für ein Signal mit dem gleichen Anteil an Synchronisationsinformation weitaus schlechter ist. Für ein Satellitensystem würde eine geeignete Rahmenstruktur ein einziges Synchronisationswort enthalten, das 1 % bis 2 % der Systeminformation im Rahmen erfordert. Das Synchronisationswort wäre auf den Rahmen verteilt, um die Erfassungsleistung zu verbessern und die maximale Durchsatzverzögerung zu reduzieren.

Claims

1. Kommunikationssystem für die Handhabung eines Stroms von Datenzeichen, mit:

einem Sendeteil, der enthält:

eine Codierungseinrichtung (3) zum Codieren ankommender Datenzeichen aus dem Strom in entsprechende codierte Zeichen,

eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob jedes codierte Zeichen eines aus einer vorgegebenen Menge reservierter Zeichen ist,

eine Steuereinrichtung, die auf ein positives Ergebnis der Bestimmungseinrichtung anspricht, um die Codierungseinrichtung in der Weise zu steuern, daß sie wiederholt die ankommenden Datenzeichen codiert, bis das resultierende codierte Zeichen nicht eines der vorgegebenen Menge reservierter Zeichen ist, und

eine Sendeeinrichtung (4), die auf die Bestimmungseinrichtung anspricht, um jedes codierte Zeichen zu senden, wenn die Bestimmungseinrichtung ein negatives Ergebnis erzeugt, oder um ein reserviertes Zeichen aus der vorgegebenen Menge zu senden, wenn das codierte Zeichen irgendeines der vorgegebenen Menge ist;

und einem Empfangsteil, der enthält: eine Empfangseinrichtung (5), die ein gesendetes Zeichen empfängt,

eine Bestimmungseinrichtung, die bestimmt, ob das empfangene Zeichen eines der vorgegebenen Menge reservierter Zeichen ist, und

eine Decodierungseinrichtung (6), die das empfangene Zeichen decodiert, so daß durch den Empfangsteil ein decodiertes Zeichen nur dann bereitgestellt wird, wenn für das entsprechende empfangene Zeichen festgestellt worden ist, daß es nicht zur Menge reservierter Zeichen gehört.

2. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, in dem die Codierungseinrichtung (3) eine Einrichtung für die Ausführung einer Verwürfelungsoperation an den Datenzeichen enthält.

3. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, in dem die Codierungseinrichtung (3) eine Einrichtung zum Codieren von Datenzeichen in eine Pseudozufallsfolge enthält.

4. Kommunikationssystem nach Anspruch 3, in dem die Pseudozufalls-Codierungseinrichtung eine Einrichtung für die Ausführung einer bitweisen Exklusiv-ODER-Verwürfelungsoperation enthält

5. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 bis 4, in dem die Sendeeinrichtung (4) eine Einrichtung zum Senden der codierten Zeichen synchron mit der Empfangseinrichtung enthält.

6. Kommunikationssystem nach Anspruch 5, in dem der Codierer (3) und der Decodierer (6) durch die synchronen Übertragungen zwischen dem Sendeteil und dem Empfangsteil synchronisiert sind.

7. Kommunikationssystem nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, in dem ein Null-Zeichen ein Element der vorgegebenen Menge reservierter Zeichen ist.

8. Kommunikationssystem nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, in dem die vorgegebene Menge ein einziges Zeichen enthält.

9. Kommunikationssystem nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, in dem das Senden synchron erfolgt und der ankommende Datenstrom asynchron ist.

10. Kommunikationssystem nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, in dem die codierten Zeichen, die sich aus der aufeinanderfolgenden Codierung desselben Zeichens ergeben, unterschiedlich sind.

11. Kommunikationssystem nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, in dem der Codierer (3) und der Decodierer (6) eine Nachschlagtabelle verwenden.

12. Kommunikationssystem nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, in dem der Datenstrom ein diskontinuierlicher Strom von Daten über eine einen kontinuierlichen Strom von Daten erfordernde Datenverbindung ist und in dem der Sendeteil eine Erfassungseinrichtung für die Erfassung des Fehlens von Daten im ankommenden Datenstrom enthält und die Sendeeinrichtung (4) außerdem auf die Erfassungseinrichtung anspricht und so beschaffen ist, daß sie jedes codierte Zeichen, das von Elementen der vorgegebenen Menge verschieden ist, sendet und bei Abwesenheit ankommender Daten oder dann, wenn eines der vorgegebenen Menge reservierter Zeichen erfaßt wird, ein Element der vorgegebenen Menge reservierter Zeichen sendet;

und in dem die Empfangseinrichtung (5) des Empfangsteils eine Einrichtung enthält, um den Empfangsteil mit dem Sendeteil synchronisiert zu halten, wobei die Decodierungseinrichtung über den Empfang aufeinanderfolgender gesendeter Zeichen mit der Codierungseinrichtung des Sendeteils koordiniert bleibt.

13. Verfahren zum Senden von Datenzeichen zwischen einem Sender (4) und einem Empfänger (5), mit den Schritten:

beim Sender (4): wiederholtes Codieren (S4) ankommender Datenzeichen aus dem Strom, bis ein entsprechendes codiertes Zeichen auftritt, welches nicht zu einer vorgegebenen Menge reservierter Zeichen gehört; und

für jedes resultierende codierte Zeichen Senden des Zeichens, wenn festgestellt wird, daß es nicht zur vorgegebenen Menge gehört, oder Senden eines Zeichens, das ein Element der vorgegebenen Menge ist, wenn festgestellt wird, daß es zur vorgegebenen Menge gehört (S8);

und beim Empfänger (5):

Empfangen der gesendeten Zeichen (S101);

für jedes solche Zeichen Feststellen, ob es zur vorgegebenen Menge reservierter Zeichen gehört und Erzeugen eines decodierten Ausgangszeichens vom Empfänger, wenn für das empfangene Zeichen festgestellt wird, daß es nicht zur Menge reservierter Zeichen gehört (S103).

14. Verfahren nach Anspruch 13, in dem der Codierungsprozeß (S4) die Ausführung einer Verwürfelungsoperation an den Datenzeichen enthält.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, in dem der Codierungsprozeß (S4) Datenzeichen in einer Pseudozufallsfolge codiert.

16. Verfahren nach Anspruch 15, in dem der Pseudozufalls-Codierungsprozeß (S4) eine bitweise Exklusiv-ODER- Verwürfelungsoperation ist.

17. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 16, in dem die codierten Zeichen synchron zur Empfangseinrichtung (5) gesendet werden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, in dem die Codierung und die Decodierung durch die synchronen Übertragungen zwischen dem Sendeteil (4) und dem Empfangsteil (5) synchronisiert sind.

19. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 16, in dem die vorgegebene Menge reservierter Zeichen ein Null-Zeichen enthält.

20. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 19, in dem die vorgegebene Menge ein einziges Zeichen enthält.

21. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 20, in dem die Übertragung synchron ist und der ankommende Datenstrom asynchron ist.

22. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 21, in dem die codierten Zeichen, die sich aus der aufeinanderfolgenden Codierung desselben Zeichens ergeben, verschieden sind.

23. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 22, in dem der Codierer und der Decodierer eine Nachschlagtabelle verwenden (S7).

24. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 23 zum Senden von Daten aus einem diskontinuierlichen Strom von Daten über eine einen kontinuierlichen Strom von Daten erfordernde Datenverbindung, das die weiteren Schritte enthält: beim Empfänger (5) Erfassen des Fehlens von Daten im ankommenden Datenstrom und bei einem Fehlen ankommender Daten Senden eines Elements der vorgegebenen Menge;

und beim Empfänger (4) Aufrechterhalten der Synchronisation des Empfangsteils mit dem Sendeteil, wobei der Decodierungsprozeß über den Empfang aufeinander folgender gesendeter Zeichen mit dem Codierungsprozeß koordiniert bleibt.

25. Datenübertragungsverfahren nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 24, in dem ein oder mehr Zeichen für Steuerzwecke reserviert sind, wobei sämtliche codierten Zeichen durch einen Sender (4) gesendet werden und nach dem Empfang der gesendeten Daten in einen Empfänger (5) eine Prüfung auf reservierte Zeichen an jedem empfangenen Zeichen ausgeführt wird, wobei das empfangene Zeichen dann, wenn die Prüfung negativ ausfällt, durch einen Decodierer (6) decodiert wird, und in Form von Daten gesendet wird.