DE69326265T2

DE69326265T2 - Verfahren und System zur Beschränkung des minimalen Abstands zwischen aufeinanderfolgenden Fehlern bei digitaler Funkübertragung

Info

Publication number: DE69326265T2
Application number: DE69326265T
Authority: DE
Inventors: Maurizio Bolla; Roberto Pellizzoni; Arnaldo Spalvieri
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1992-01-22
Filing date: 1993-01-16
Publication date: 2000-03-23
Anticipated expiration: 2013-01-17
Also published as: EP0552693A2; NO302010B1; DE69326265D1; ITMI920109A0; NO930071L; IT1258806B; NO930071D0; ES2135422T3; JPH0614010A; US5937008A; ITMI920109A1; EP0552693A3; EP0552693B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle des minimalen Abstandes zwischen aufeinanderfolgenden Fehlern bei der digitalen Funkübertragung, wobei dieser Abstand der Anzahl der korrekten Bits zwischen zwei aufeinanderfolgenden nicht richtigen Bits entspricht, und wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: bei der Übertragung wird ein serielles Signal in erste parallele Signalströme aufgeteilt; eine Mehrpunkt-Modulation dieser ersten parallelen Signalströme und die Übertragung des modulierten Signals über einen Übertragungskanal; beim Empfang die Demodulation des modulierten Signals, welches über den Übertragungskanal empfangen wurde, um so zweite parallele Signalströme zu erhalten, wobei jeder dieser zweiten Signalströme genau einem der ersten parallelen Signalströme zuzuordnen ist; Umwandeln des demodulierten Signals in ein einziges serielles Signal.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein zugehöriges System zur Kontrolle des minimalen Abstandes zwischen aufeinanderfolgenden Fehlern bei der digitalen Funkübertragung.
Im allgemeinen wird bei der digitalen Funkübertragung mit hoher Kapazität die Mehrpunkt-Modulation eingesetzt. Der Bitstrom an dem Eingang des Modulators wird in n parallele Ströme konvertiert, in Abhängigkeit von dem Typ der Modulation und wird anschließend in den Kanal in Form von 2n Symbolen übertragen.
Ein eventuell auftretender Fehler in dem Kanal betrifft auch das 2n Symbol; wenn die parallelen Ströme wieder zurück verwandelt werden, nämlich in einen einzigen binären Strom, so tritt dieser Kanal-Fehler als eine Reihe von Fehlern auf, die bis zu n aufeinanderfolgende Bits betreffen.
Infolge unterschiedlicher Anforderungen kann es erforderlich sein, daß diese Fehler im Zeitverlauf auf verschiedene Zeitpunkte verteilt werden und daß sie nicht in n aufeinanderfolgenden Bits konzentriert belassen werden.
Um diese Fehlerreihen in dem seriellen Strom zu beheben, wird für gewöhnlich eine Fehlerkorrektur (Fehlerkorrekturcodes) oder eine Verschachtelungstechnik eingesetzt, wie es zum Beispiel in der US-A-4,677,626 beschrieben ist, in der eine sich selbst synchronisierende Verschachtelungseinrichtung für einen Gittercodierer beschrieben ist, der in drahtlosen Modems verwendet wird, wobei an einer Seite ein Zufallsreihengenerator, ein QAM-Codierer, ein QAM-Modulierer und ein Faltungscodierer vorgesehen ist.
Diese beiden Techniken, nämlich Fehlerkorrekturcodes und Verschachtelungstechnik sind jedoch in den Schaltkreisen hoch komplex aufgebaut und erfordern nur einfache Dekodiertechniken.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zu schaffen, um die Fehler in einem seriellen Strom im Zeitverlauf aufzuteilen, um so nahe beieinanderliegende, wenn nicht gar aufeinanderfolgende Fehler zu vermeiden.
Das vorgeschlagene Verfahren weist den Vorteil auf, daß es einfach zu implementieren ist, wobei auch nur eine auf das notwendigste reduzierte Hardware eingesetzt wird, verglichen mit den bekannten Techniken. Das Verfahren zeichnet sich gemäß Patentanspruch 1 dadurch aus, daß es die folgenden Schritte umfaßt: bei der Übertragung wird eine erste Differentialverzögerung an jeden der ersten parallelen Signalströme angelegt, wobei diese Differentialverzögerung für jeden der Signalströme unterschiedlich lang ist; bei dem Empfang wird eine zweite Differentialverzögerung an die zweiten parallelen Signalströme angelegt, wobei die Summe der zweiten Differentialverzögerung und der ersten Differentialverzögerung konstant ist und gleich ist für entsprechende Ströme der ersten parallelen Signalströme und der zweiten parallelen Signalströme, wobei der Wert der Summe den minimalen Abstand kontrolliert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein zugehöriges einfaches System zu schaffen, wie es in dem Patentanspruch 4 beschrieben ist.
Die Lösung dieser Aufgaben nach der vorliegenden Erfindung basiert auf der Verwendung einer Differentialverzögerung bei jedem der n parallelen Ströme, aus denen sich das Symbol zusammensetzt, welches durch den Kanal übertragen wird.
Falls L = nd der minimale Abstand ist, der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fehlern in dem seriellen Strom erreicht werden soll, so werden diese Verzögerungen wie folgt erzeugt
Δ 0 = 0 dT für den ersten Strom
Δ 1 = 1 dT für den zweiten Strom
Δ 2 = 2 dT für den dritten Strom
Δ n - 1 = (n - 1) dT für den n-ten Strom, wobei T für die Zeit steht.
Bei dem Empfang werden die Differentialverzögerungen auf eine komplementäre Art und Weise mit Bezug zu der Übertragung erzeugt, d. h.
Δ n - 1 = (n - 1) dT für den ersten Strom
Δ n - 2 = (n - 2) dT für den zweiten Strom
Δ 0 = 0 dT für den n-ten Strom.
Mit diesem Schema wird die Wahrscheinlichkeit bzw. Möglichkeit, daß zwei Fehler in dem seriellen Strom mit einem Abstand von weniger als nd auftreten, vermieden. Tatsächlich tritt ein Fehler in dem Kanal, der dann in einer Reihe von n aufeinanderfolgenden Fehlern auftreten könnte, wie oben ausgeführt, dank der Differentialverzögerungen in dem seriellen Strom mit falschen Bits in einem Abstand auf, der größer als Δ = nd ist.
Das oben angeführte ist für jeweils einen einzelnen Fehler in dem Kanal korrekt, und die Wahrscheinlichkeit für Paare von aufeinanderfolgenden Fehlern ist, in einer ersten Annäherung, vernachlässigbar, verglichen mit der Wahrscheinlichkeit für einen einzelnen Fehler.
Um Verzögerungen Δk = k dT zu realisieren, ist es ausreichend, wenn einfache Verzögerungslinien, bestehend aus Flip-Flops, eingesetzt werden, die sowohl als diskrete als auch als integrierte Schaltungen ausführbar sind.
Die vorgeschlagene Technik kann für alle Arten von Mehrpunkt-Modulationen eingesetzt werden, und durch Veränderung des Parameters "d" der Abstände, die für das System erforderlich sind, können diese Abstände erhalten werden.
Ein Beispiel für die Verwendung der vorgeschlagenen Technik wird durch die Übertragung eines SDH-Signals einer synchronen Hierarchie gegeben, und zwar bei einer Funkverbindung.
Der SDH-Rahmen enthält spezielle Bits, sogenannte Zeiger, die die Informationen über die Synchronisation des Rahmens selbst geben. Diese Bits sind in zwei aufeinanderfolgenden Bytes von acht Bit Länge organisiert, und falls drei oder noch mehr Fehler auftreten bzw. stören, tritt ein Verlust der Synchronisation in dem System auf, und zwar mit katastrophalen Folgen in der Qualität der Verbindung. Angenommen, daß die Übertragung des SDH-Signals mit einer 32-QAM-Modulation erfolgt, d. h. mit n = 5. Der Abstand zwischen seriellen Fehlern ist mit Δ > 16 erwünscht. Da Δ = nd ist, erhalten wir d = 4. Die fünf Verzögerungen, die an den fünf Strömen zu erzeugen sind, sind dann Δ0 = 0, Δ 1 = 4 T, Δ 2 = 8 T, Δ 3 = 12 T, Δ 4 = 16 T.
Auf diese Art und Weise werden die Auswirkungen eines einzelnen Kanalfehlers auf die beiden Bytes eines Zeigers vollständig eliminiert, wodurch die Qualität der Verbindung verbessert wird.
Das Schema der vorgeschlagenen Lösung für eine 2n-Stufenmodulation ist in der Fig. 1 erläutert.
Das Signal i von der (Signal-) Quelle tritt in den Seriell/Parallel-Konverter 2 über die Leitung 1 ein. Am Ausgang liegen n parallele Ströme X0, X1, ..., Xn-1 (Leitungen 3) an. An jeden Strom X1 wird die Verzögerung Δ1, durch das Bezugszeichen 4 bezeichnet, angelegt und die so erhaltenen Signale werden dem Modulator 6 über die Leitungen 5 zugeführt.
Der Modulator erzeugt das Mehrpunkte- bzw. Mehrstufensignal s und überträgt es in den Kanal 8 durch die Leitung 7. In dem Kanal werden eventuell auftretende Fehler aufaddiert und durch das Signal r und über die Leitung 9 an den Demodulator 10 geleitet. Der Demodulator erzeugt n Ströme Y0, ..., Yn-1 (Leitungen 11), in denen ein eventuell aufgetretener Fehler sich selbst vervielfältigt und zur gleichen Zeit auftritt.
Die Verzögerung Δ n-1-i, die mit 12 bezeichnet ist, wird komplementär zu der ersten Verzögerung an jeden der Ströme Yi angelegt.
Die Signale zi, die so erhalten werden, werden über die Leitungen 13 an den Parallel/Seriell-Konverter 14 angelegt, der den Ausgang u an der Leitung 15 erzeugt.

Claims

1. Verfahren zur Kontrolle des minimalen Abstandes zwischen aufeinanderfolgenden Fehlern bei der digitalen Funkübertragung, wobei der Abstand die Anzahl der korrekten Bits zwischen zwei aufeinanderfolgenden falschen Bits ist, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

- bei der Übertragung das Aufteilen eines seriellen Signals (i) in erste parallele Signalströme (X0, ....., Xn-1); die Mehrstufen-Modulation dieser ersten parallelen Signalströme und die Übertragung des modulierten Signals (s) über einen Übertragungskanal (8);

- bei dem Empfang die Demodulation des modulierten Signals (r), welches über den Übertragungskanal empfangen worden ist, um so zweite parallele Signalströme (Y0, ....., Yn-1) zu erhalten, wobei jeder der zweiten parallelen Signalströme einem der ersten parallelen Signalströme entspricht; Rück- Konvertieren des demodulierten Signals in einen einzigen seriellen Strom (u);

dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden weiteren Schritte vorgesehen sind:

- bei der Übertragung das Anlegen einer ersten Differentialverzögerung (Δ0, .... Δn-1) an jeden der ersten parallelen Signalströme (X0, ....., Xn-1), wobei diese erste Differentialverzögerung von Strom zu Strom unterschiedlich ist;

- bei dem Empfang das Anlegen einer zweiten Differentialverzögerung (Δn-1, ...., Δ0) an die zweiten parallelen Signalströme (Y0, ....., Yn-1), wobei die Summe der zweiten Differentialverzögerung und der ersten Differentialverzögerung konstant ist und für entsprechende Ströme der ersten parallelen Signalströme und der zweiten parallelen Signalströme gleich ist, wobei der Wert der Summe den minimalen Abstand kontrolliert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Differentialverzögerung (Δ0, .... Δn-1) progressiv von einem der Ströme zum nächsten Strom ansteigt, und zwar gemäß einer Steigerungsregel, und daß die zweite Differentialverzögerung (Δn-1, .... Δ0) progressiv abfällt, und zwar gemäß einer entsprechenden Verringerungsregel.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigerungsregel die Verzögerungen jeweils um den gleichbleibenden Betrag "dT" erhöht, wobei T die Zeit ist, der minimale Abstand Δ = nd ist, und n die Anzahl der parallelen Ströme ist.

4. System zur Kontrolle des minimalen Abstands zwischen aufeinanderfolgenden Fehlern bei der digitalen Funkübertragung, wobei der Abstand die Anzahl der korrekten Bits zwischen zwei aufeinanderfolgenden falschen Bits ist, und wobei das System umfaßt:

- für die Übertragung, eine Einrichtung (2) zum Konvertieren eines seriellen Signals (1) in erste parallele Signalströme (X0, ....., Xn-1); eine Einrichtung (6) zur Mehrstufen-Modulation dieser ersten parallelen Signalströme und zur Übertragung des modulierten Signals (s) über einen Übertragungskanal (8);

- für den Empfang, eine Einrichtung (10) zur Demodulation des modulierten Signals (r), welches über den Übertragungskanal (8) empfangen worden ist, um so zweite parallele Signalströme (Y0, ....., Yn-1) zu erhalten, wobei jeder der zweiten parallelen Signalströme einem der ersten parallelen Signalströme entspricht; eine Einrichtung (14) zum Zurückkonvertieren des demodulierten Signals in einen einzigen seriellen Strom (u),

dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin vorgesehen sind:

- für die Übertragung, eine Einrichtung (4) zum Anlegen einer ersten Differentialverzögerung (Δ0, Δn-1) an jeden der ersten parallelen Signalströme (X0, ....., Xn-1), wobei diese erste Differentialverzögerung von Strom zu Strom unterschiedlich ist;

- für den Empfang, eine Einrichtung (12) zum Anlegen einer zweiten Differentialverzögerung (Δn-1, ...., Δ0) an die zweiten parallelen Signalströme (Y0, ....., Yn-1), wobei die Summe der zweiten Differentialverzögerung und der ersten Differentialverzögerung konstant ist und für entsprechende Ströme der ersten parallelen Signalströme und der zweiten parallelen Signalströme gleich ist, wobei der Wert der Summe den minimalen Abstand kontrolliert.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (4) für die erste Verzögerung die erste Differentialverzögerung (Δ0, .... Δn-1) progressiv von einem der Ströme zum nächsten Strom erhöht, und zwar gemäß einer Steigerungsregel, und daß die Einrichtung (12) für die zweite Differentialverzögerung (Δn-1, .... Δ0) diese progressiv reduziert, und zwar gemäß einer komplementären Verringerungsregel.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigerungsregel die Verzögerungen jeweils um den gleichbleibenden Betrag "dT" erhöht, wobei T die Zeit ist, der minimale Abstand Δ = nd ist, und n die Anzahl der parallelen Ströme ist.