WO1999043122A1 - Verfahren zur übertragung digital kodierter funksignale, wobei eine fehlererkennung beim signalsender erfolgt - Google Patents

Verfahren zur übertragung digital kodierter funksignale, wobei eine fehlererkennung beim signalsender erfolgt Download PDF

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WO1999043122A1
WO1999043122A1 PCT/DE1998/000498 DE9800498W WO9943122A1 WO 1999043122 A1 WO1999043122 A1 WO 1999043122A1 DE 9800498 W DE9800498 W DE 9800498W WO 9943122 A1 WO9943122 A1 WO 9943122A1
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signal
transmitter
error
bits
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PCT/DE1998/000498
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Inventor
Jörg ARNOLD
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Mitsubishi International Gmbh
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    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/12—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel
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    • H04L1/1657—Implicit acknowledgement of correct or incorrect reception, e.g. with a moving window
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    • H04H60/00—Arrangements for broadcast applications with a direct linking to broadcast information or broadcast space-time; Broadcast-related systems
    • H04H60/09—Arrangements for device control with a direct linkage to broadcast information or to broadcast space-time; Arrangements for control of broadcast-related services
    • H04H60/11—Arrangements for counter-measures when a portion of broadcast information is unavailable

Definitions

  • the invention relates to a method for transmitting digitally coded radio signals between a signal transmitter and a signal receiver, in particular between subscribers in a telecommunications network, error detection being carried out.
  • each data block sent must be confirmed by the receiver in accordance with a known method.
  • each block sent must be confirmed before the next block can be sent.
  • an error correction method known as a repetition method
  • the transmission is first checked on the receiver side. If the result of the check is positive, the receiver confirms error-free reception by means of an acknowledgment signal to the transmitter, which then sends a further information signal or a new block. Unacknowledged radio signals or blocks must be repeated, and then waiting for confirmation again.
  • FEC method error correction method
  • the repetition procedure described above and the error correction procedure (FEC) can be used individually, but also in combination. Which method is cheaper depends on the circumstances and the requirements for transmission security.
  • the error detection takes place on the receiver side.
  • the recipient checks whether a correct transmission has taken place. If the check is positive, the receiver sends an acknowledgment to the sender.
  • error detection also takes place on the receiver side, which in the event of an error leads to a reconstruction and thus error correction directly at the receiver.
  • the present invention is based on the object of specifying a method for transmitting digitally coded radio signals of the type in question, according to which an alternative embodiment to the known methods is achieved.
  • the above object is achieved by a method having the features of claim 1.
  • the method in question is then designed in such a way that the error is detected at the signal transmitter.
  • the error detection does not necessarily have to take place at the signal receiver.
  • the error detection takes place at the signal transmitter.
  • Different error detection methods are thus available to the user, the number of which is increased by the method according to the invention
  • the method according to the invention realizes a method according to which an alternative configuration to the known methods is achieved
  • the method according to the invention could be developed in such a way that the signal transmitter overhears the transmission of a radio signal by the signal receiver.
  • the signal transmitter carries out the error detection by listening in and checking the radio signal to be forwarded or transmitted by the signal receiver.
  • a special confirmation signal from the signal receiver to the signal transmitter is no longer required.
  • the confirmation is practically carried out by the transmission of the radio signal to be transmitted. This enables the signal transmitter to determine exactly whether the transmission via the signal receiver was successful. The type of a transmission error that may occur no longer matters. It is only interesting whether the radio signal was transmitted correctly or not.
  • an error correction could also be carried out in a particularly advantageous manner. Such an error correction could also take place at the signal transmitter.
  • the hardware required for error detection and error correction could be arranged in a compact design in only one component - the signal transmitter. This would avoid the transmission of further control or confirmation signals for error correction.
  • the error detection and / or error correction could take place bit by bit. This would largely prevent a loss of information, such as may occur in the case of random error detection methods
  • the error detection and / or error correction could take place immediately after the transmission that was carried out in each case. That is, as soon as a bit has been transmitted from the signal transmitter to the signal receiver, this bit is passed on from the signal receiver or transmitter to the next signal receiver or transmitter. The original signal transmitter immediately hears the retransmission and can initiate an error correction if necessary. The intermediate storage of a large number of subsequent bits in the information chain is not necessary.
  • a bit identified as defective could preferably be marked by the signal transmitter.
  • the signal transmitter recognizes a bit as defective if the radio signal or bit passed on by the signal receiver can no longer be recognized as the bit originally sent by the signal transmitter.
  • An incorrect bit can occur in the transmission path in different ways. It can be sent incorrectly and / or transmitted to the signal receiver and / or received by the signal receiver and / or forwarded by the signal receiver and / or overheard by the signal transmitter. Furthermore, it can have arisen from a radio collision with different single signals from non-connection transmitters.
  • the signal receiver although the signal transmitter receives a bit, could not have forwarded any bit at all. In a further case constellation, the signal transmitter could receive a bit resulting from a collision and additionally the bit forwarded by the signal receiver. With regard to the resolution of these two received signals, reference is made to the lower part of the description.
  • the marking could be carried out in a particularly safe and simple manner by forwarding an error indication bit by the signal transmitter. This would follow each faulty bit with an error indication bit in the radio transmission chain. The faulty bit would thus be recognizable as a bit not carrying correct information by the error display bit following it. Bad bits marked in this way could be taken out of the information chain together with their subsequent error indication bit by suitable means.
  • error display bit types could be used. Since the method is designed in such a way that successively occurring error display bits of the same type cannot destroy each other or cannot be removed in pairs, this is not the case with successive error display bits of different types. Rather, the use of different error display bit types means that error display bits can also be removed from the bit string. The subsequent error display bit quasi marks the previous error display bit of different types.
  • An error display bit identified as defective can also be forwarded with further error display bits during the transmission.
  • the signal receiver or transmitter is defined as failed after a predeterminable number of incorrect transmissions by the signal transmitter. In this case the radio transmission is medium to perform. This replacement mechanism prevents excessive radio traffic.
  • the number of forwarded error display bits depends on the number of bits identified as being defective.
  • the removal or filtering out of marked - defective - bits and / or error indication bits could be carried out periodically after a predefinable transmission path.
  • Predeterminable transmitters serving as filter transmitters could serve for this purpose.
  • Such filter transmitters could preferably have a memory which can buffer at least two bits for a comparison. That is, the filter transmitters do not transmit the bit to be transmitted immediately after it is received, but first check whether the bit to be transmitted has been followed by an error indication bit. If this is the case, both the bit to be transmitted and the error indication bit are no longer transmitted, as a result of which both bits are filtered out of the transmission link. A subsequent bit to be transmitted is then temporarily stored again until a further bit to be transmitted arrives.
  • both bits are error indication bits of the same type, they are both retransmitted. The same applies in the event that both bits are not error indication bits. Only in the case where the second bit is an error indication bit or an error indication bit is followed by an error indication bit of different types are both buffered bits filtered out.
  • the length of the transmission link before or after filtering out and / or the number of filter transmitters used for filtering out within a transmission link could be defined in a particularly flexible manner by means of an optimization calculation.
  • Such an optimization calculation could include parameters such as the subscriber density, the average radio traffic volume, the desired transmission rate and the transmission quality.
  • the number of filter transmitters which cause the radio transmission to slow down due to the filtering process could thus be kept in an optimized range.
  • bit to be transmitted could be sent again after the bit identified as faulty had been marked. This would ensure that a complete chain of information is maintained.
  • the transmission of an incorrect bit can occur in that a bit is sent by a foreign signal transmitter with the same frequency , which has a bit from a regular or predetermined signal transmitter.
  • the signal receiver then receives radio signals from an external signal transmitter, which it incorrectly assigns to the regular signal transmitter. Possibly. the signal receiver even receives both the bit of the foreign signal transmitter and the bit of the regular signal transmitter.
  • the signal transmitter carrying out the error detection could distinguish bits that have arisen from collision from regular bits, in particular on the basis of different received power increases, coherence phases and signal phases.
  • the presence of a radio signal collision could be recognized due to the reception of a larger number of bits than the number expected in the reception window.
  • the reception window is open for one or more predetermined transmission frequencies.
  • the signal receiver does not collide when transmitting the radio signals. waits for free periods, but transmits without delay. This enables immediate listening in by the signal transmitter and thus particularly simple error detection.
  • the previously described method could be combined in a particularly advantageous manner with a method for transmitting information, which is described in the applicant's German patent application 197 20 236.5.
  • the individual bits to be transmitted are coded such that a frequency tuple of two or more frequencies is assigned to each bit.
  • the frequencies of such a frequency tuple are changed in each transmission step from transmitter to transmitter according to a predetermined coding table.
  • One or more frequencies of the respective frequency tuple can be changed.
  • the signal receiver changes the frequencies of the tuple according to the predefined table in order to forward the coded bit.
  • the tuple changed in this way is then retransmitted.
  • the original signal transmitter then receives the frequency-modified tuple of the previously transmitted bit during its listening, which is favorable for error detection.
  • the signal transmitter since the signal transmitter also knows the coding table, the signal transmitter already expects the correspondingly changed frequency tuple.
  • the signal transmitter has its reception window, among other things. exactly open for this changed frequency tuple.
  • Radio signal collisions can therefore also result from the fact that, for example, an artificial frequency tuple is generated by frequency signals from different, non-connection signal transmitters.
  • Such collision bits can be signal transmitters or transmitters with a high probability of being distinguished from regular information bits, since the carrier frequency pulses assigned to the collision bits are transmitted with high probability from different sources with different locations or from different distances of the sources unsynchronized.
  • Regular signals and collision signals can therefore be identified with a high degree of probability by measuring the discrete spectral received power increases or received power rise levels, the degree of coherence from cross-correlations of the signal pulses and the timing of the rising edges of the signal pulses.
  • Transmission errors increase the flow of information in a radio connection, since a faulty radio signal or bit may be generated, which is then marked by further radio signals or error display bits, and the correct, original signal may be sent again if necessary. Disorders due to fading phenomena, such as interference, are an exception. If a transmitted bit cannot be received by the signal receiver or target transmitter, it will not continue to transmit itself. After a certain predetermined period of time, the signal transmitter or source transmitter can now choose resend the last information bit to the destination transmitter or define the destination transmitter as failed.
  • the bitwise transmission of the information together with the control of the information transmission of the destination transmitter in the backward direction by the preceding source transmitter can avoid an accumulation of errors in the multiple relay transmission.
  • the source transmitter registers or detects if the information bit passed on by the target transmitter does not match its transmission, that is to say is faulty.
  • the source sender then marks the last defective information bit transmitted. This could be done by issuing a following error indication bit.
  • the error display bit is then inserted into the bit sequence of the information to be transmitted after the faulty bit and transmitted further.
  • the source transmitter could then repeat the transmission of the last bit.
  • Incorrect information can then be generated and transmitted by a target transmitter if a hardware error, e.g. a processor error, occurs or if a radio collision occurs, i.e. For example, if incorrect information bits or frequency tuples or individual tuple frequencies from other sources are recorded during signal reception in the expected time window. In addition to such collision bits, the regular expected information bit of the source transmitter, which is in the regular radio connection, is then also recorded at the same time. In the event of a radio collision, the target transmitter will select one of the expectation bits received and send it on.
  • a hardware error e.g. a processor error
  • a radio collision i.e. For example, if incorrect information bits or frequency tuples or individual tuple frequencies from other sources are recorded during signal reception in the expected time window.
  • the regular expected information bit of the source transmitter which is in the regular radio connection, is then also recorded at the same time. In the event of a radio collision, the target transmitter will select one of the expectation bits received and send it on.
  • the destination transmitter continues to send a bit and does not wait for another collision-free transmission, since otherwise no other collision due to another expectation signal can be detected during the transmission control of the source transmitter. This should be made clear as follows. Whether it is that a radio collision has occurred at the destination transmitter and the latter does not transmit, but waits for another collision-free transmission, then the case can occur that a simple radio collision also occurs at the monitoring source transmitter. The source transmitter then considers the collision signal to confirm the further transmission of the target transmitter, since it cannot detect the collision because the target transmitter is waiting.
  • the source transmitter will send the next bit of the information bit sequence, and if the expectation signal is an erroneous bit signal, then the source transmitter will set an error indicating bit and repeat the bit transfer.
  • the information bit sequence lacks the information bit that was not forwarded by the target transmitter, and in the second case, the erroneously set error display bit destroys a preceding regular bit of the bit sequence.
  • the source transmitter registers this. If the source transmitter has registered several expectation bits while listening to the forwarding of the target transmitter, a collision has occurred with the source transmitter. If the heard incorrect information does not originate from a radio collision, the source transmitter can be sure that the destination transmitter has passed on an incorrect information bit. He then marks and corrects it.
  • the source transmitter In the event of a collision with the error-detecting source transmitter, the source transmitter cannot initially decide whether the target transmitter has passed on the correct information bit or a faulty information bit. The source transmitter then has two collision resolution strategies available:
  • the source transmitter In the event of a detected collision, the source transmitter always standardizes the bit transmission of the target transmitter with one of at least two alternating error display bit types and repeats the transmission. b) The source transmitter determines which of the received expectation bits are collision bits and whether the correct regular expectation or information bit is present. If the correct information bit is present and it is not a collision bit, the source transmitter ignores the collision. In this case, the target transmitter has very likely passed on the correct information bit. Then the source communicator continues to transmit information. If there is no correct information bit among the expectation bits or if the correct information bit is a collision bit, then the destination transmitter has most likely passed on an incorrect information bit. In this case, the source submitter marks and corrects again.
  • a specific destination transmitter or end user following the source of the error can then filter out any incorrect information bit that is followed by an error display bit.
  • these filter transmitters have to temporarily store at least two bits in order to be able to determine whether a received bit is defective, that is to say marked and followed by an error display bit.
  • By temporarily storing at least three bits it is also possible to determine whether there are two successive error display bits of possibly different types, which are primarily filtered out in pairs.
  • the bit-wise transmission therefore makes a complex error analysis or error correction in the frame an information processing unnecessary and allows the error control of the further transmissions of the target transmitters by the source transmitters.

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Abstract

Verfahren zur Übertragung digital kodierter Funksignale zwischen einem Signalsender und einem Signalempfänger, insbesondere zwischen Teilnehmern eines Telekommunikationsnetzes, wobei eine Fehlererkennung beim Signalsender erfolgt.

Description

VERFAHREN ZUR ÜBERTRAGUNG DIGITAL KODIERTER FUNKSIGNALE , WOBEI EINE FEHLERERKENNUNG BEIM SIGNALSENDER ERFOLGT
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung digital kodierter Funksignale zwischen einem Signalsender und einem Signalempfänger, insbesondere zwischen Teilnehmern eines Telekommunikationsnetzes, wobei eine Fehlererkennung erfolgt.
Verfahren der in Rede stehenden Art sind aus der Praxis bekannt und finden ihre Anwendung bei unterschiedlichen Kommunikationsvorgängen. Neben der Anwendung in Telekommunikationsnetzen ist die Anwendung für Rundfunk und Fernsehen weiterhin bedeutsam.
Insbesondere bei der Datenkommunikation sind Übertragungsfehler grundsätzlich nicht tolerierbar. Im Hinblick auf eine Reduktion fehlerhafter Übertragungen muß gemäß einem bekannten Verfahren jeder gesendete Datenblock vom Empfänger bestätigt werden. Im einfachsten Fall muß jeder gesendete Block bestätigt werden, bevor der nächste Block gesendet werden darf. Bei einem derartigen, als Wiederholungsverfahren bekannten Fehlerkorrekturverfahren findet auf Empfängerseite zunächst eine Überprüfung der Übertragung statt. Bei positivem Überprüfungsergebnis bestätigt der Empfänger den fehlerfreien Empfang durch ein Bestätigungssignal zum Sender, welcher dann ein weiteres Informationssignal bzw. einen neuen Block absendet. Nicht bestätigte Funksignale bzw. Blöcke müssen wiederholt werden, und danach muß wiederum auf die Bestätigung gewartet werden.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren wird neben der zu übertragenen Information zusätzliche, redundante Information bereitgestellt und übertragen. Dies schafft die Möglichkeit, daraus auf Empfängerseite im Fehierfalle die richtige Information rekonstruieren zu können. Ein derartiges Verfahren ist explizit als Fehierkorrektur- verfahren (FEC-Verfahren) bekannt. Es ist offensichtlich, daß die Wahrscheinlich- keit dafür, im Fehlerfalle die richtige Information auf der Empfängerseite rekonstruieren zu können, mit dem Umfang der Zusatzinformation steigt. FEC-Verfahren erfordern permanent - also nicht nur bei Auftreten eines Fehlers - zusätzliche Bandbreite zur Übertragung der redundanten Information und überdies auf Sender- und Empfängerseite ausreichende Prozessorleistuπg, um die Zusatzinformation generieren bzw. die Nutzinformation rekonstruieren zu können, ohne den Informationsfluß zu verzögern.
Das oben beschriebene Wiederholungsverfahren und das Fehlerkorrekturverfahren (FEC) können einzeln, aber auch in Kombination zur Anwendung kommen. Welches Verfahren günstiger ist, hängt von den Gegebenheiten und den Ansprüchen an die Übertragungssicherheit ab.
Bei beiden bekannten Verfahren findet die Fehiererkennung empfängerseitig statt. Beim Wiederholungsverfahren überprüft der Empfänger, ob eine richtige Übertragung stattgefunden hat. Bei positiver Überprüfung sendet der Empfänger eine Bestätigung zum Sender. Beim FEC-Verfahren findet die Fehlererkennung ebenfalls empfängerseitig statt, was im Fehlerfalle zu einer Rekonstruktion und damit Fehlerkorrektur direkt beim Empfänger führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Übertragung digital kodierter Funksignale der in Rede stehenden Art anzugeben, wonach eine zu den bekannten Verfahren alternative Ausgestaltung erreicht ist.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Danach ist das in Rede stehende Verfahren derart ausgestaltet, daß die Fehlererkennung beim Signalsender erfolgt.
In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, daß die Fehlererkennung nicht zwingend beim Signalempfänger stattfinden muß. Alternativ hierzu findet die Fehiererkennung beim Signaisender statt. Je nach Übertragungsanwendung stehen dem Anwender somit unterschiedliche Fehlererkennungsverfahren zur Verfugung deren Anzahl durch das erfindungsgemäße Verfahren erhöht ist
Folglich ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Verfahren realisiert, wonach eine zu den bekannten Verfahren alternative Ausgestaltung erreicht ist
In besonders einfacher Weise konnte das erfindungsgemäße Verfahren derart weitergebildet sein daß der Signalsender das Weitersenden eines Funksignals durch den Signalempfanger mithört. Der Signaisender führt die Fehlererkennung dabei durch Mithören und Überprüfen des durch den Signalempfänger weiterzusendenden oder weitergesendeten Funksignals durch. Bei einer Funkstrecke mit mehreren als Signalsender bzw Signalempfanger arbeitenden Ubermittlem wäre dadurch eine von Ubermittler zu Ubermittler fortlaufende Fehlererkennung ermöglicht. Es ist dabei kein spezielles Bestätigungssignal vom Signalempfanger an den Signalsender mehr erforderlich. Die Bestätigung wird quasi durch das Weitersenden des zu übertragenden Funksignals durchgeführt. Damit kann der Signalsender genau feststellen, ob die Übertragung über den Signalempfänger erfolgreich war. Die Art eines möglicherweise auftretenden Fehlers bei der Übertragung spielt dabei keine Rolle mehr. Es ist lediglich interessant, ob das Funksignal korrekt übermittelt wurde oder nicht.
In besonders vorteilhafter Weise konnte neben der Fehlererkennung auch eine Fehlerkorrektur erfolgen. Eine derartige Fehlerkorrektur könnte ebenfalls beim Signaisender erfolgen. Dabei könnte die für die Fehlererkennung und Fehlerkorrektur erforderliche Hardware in kompakter Bauweise in lediglich einem Bauteil - dem Signalsender - angeordnet sein. Die Übertragung von weiteren Steuer- oder Bestätigungssignalen zur Fehlerkorrektur wäre dadurch vermieden.
Hinsichtlich einer besonders genauen Fehlererkennung und/oder Fehlerkorrektur könnte die Fehlererkennung und/oder Fehlerkorrektur bitweise erfolgen. Dadurch wäre ein Verlust von Information, wie er bspw. bei stichprobenartigen Fehlererkennungsverfahren auftreten kann, weitestgehend vermieden Zur Reduzierung des Speicheraufwands beim Signalsender und/oder Signalempfänger könnte die Fehlererkennung und/oder Fehlerkorrektur unmittelbar nach der jeweils durchgeführten Übertragung erfolgen. D.h., sobald ein Bit vom Signalsender zum Signalempfänger übertragen worden ist, wird dieses Bit vom Signalempfänger bzw. Ubermittler zum nächsten Signalempfänger bzw. Übermittler weitergesendet. Dabei hört der ursprüngliche Signalsender das Weitersenden sofort mit und kann ggf. eine Fehlerkorrektur einleiten. Die Zwischenspeicherung von einer großen Anzahl an nachfolgenden Bits in der Informationskette ist dabei nicht erforderlich.
In besonders einfacher Weise könnte ein als fehlerhaft erkanntes Bit vorzugsweise durch den Signalsender markiert werden. Der Signaisender erkennt dabei ein Bit als fehlerhaft, wenn das durch den Signalempfänger weitergesendete Funksignal bzw. Bit nicht mehr als das ursprünglich durch den Signalsender gesendete Bit erkannt werden kann. Ein fehlerhaftes Bit kann auf unterschiedliche Weise auf dem Übertragungsweg entstehen. Dabei kann es fehlerhaft abgesendet und/oder zum Signalempfänger hin übertragen und/oder vom Signalempfänger empfangen und/oder vom Signalempfänger weitergesendet und/oder vom Signalsender mitgehört sein. Des weiteren kann es aus einer Funkkollision mit unterschiedlichen Einzeisignalen verbindungsfremder Sender entstanden sein. Dabei könnte der Signalempfänger, obwohl der Signaisender ein Bit empfängt, gar kein Bit weitergesendet haben. Bei einer weiteren Fallkonstellation könnte der Signalsender ein aus einer Kollision entstandenes Bit und zusätzlich das vom Signalempfänger weitergesendete Bit empfangen. Hinsichtlich einer Auflösung dieser beiden empfangenen Signale wird auf den unteren Teil der Beschreibung verwiesen.
In besonders sicherer und einfacher Weise könnte das Markieren durch Nachsenden eines Fehleranzeigebits durch den Signalsender erfolgen. Damit würde jedem fehlerhaften Bit ein Fehleranzeigebit in der Funkübertragungskette folgen. Damit wäre das fehlerhafte Bit durch das ihm nachfolgende Fehleranzeigebit als keine korrekte Information tragendes Bit erkennbar. Derart markierte fehlerhafte Bits könnten gemeinsam mit ihrem nachfolgenden Fehleranzeigebit mit geeigneten Mitteln aus der Informationskette herausgenommen werden.
Je nach Erfordernis könnten unterschiedliche Fehleranzeigebittypen eingesetzt werden. Da das Verfahren derart gestaltet ist, daß nacheinander auftretende Fehleranzeigebits des gleichen Typs sich nicht gegenseitig vernichten können bzw. nicht paarweise herausgenommen werden können, ist dies bei nacheinan- derfolgenden Fehleranzeigebits unterschiedlichen Typs nicht der Fall. Vielmehr kann durch die Verwendung unterschiedlicher Fehleranzeigebittypen erreicht werden, daß auch Fehleranzeigebits aus der Bitkette entfernbar sind. Das nachfolgende Fehleranzeigebit markiert dabei quasi das vorherige Fehleranzeigebit unterschiedlichen Typs.
Für die Funktion des Verfahrens ist bedeutsam, daß auch Fehleranzeigebits vom Signalempfänger weitergesendet werden. Damit ist offengehalten, zu welchem Zeitpunkt ein von einem Fehleranzeigebit gefolgtes fehlerhaftes Bit aus der Bitkette herausgenommen wird. Ohne ein Herausnehmen des fehlerhaften Bits und seines markierenden Fehleranzeigebits werden sowohl das fehlerhafte Bit als auch das Fehleranzeigebit bis zum Ziel der Übertragungsstrecke weiterübermittelt. Dort könnten dann sämtliche in der Bitkette verbliebenen fehlerhaften Bits und Fehleranzeigebits herausgenommen werden.
Auch einem als fehlerhaft erkannten Fehleranzeigebit können während der Übertragung weitere Fehleranzeigebits nachgesendet werden. Insbesondere bei einer Dauerstörung an einem Übermittler, der dann ständig fehlerhafte Bits und damit auch fehlerhafte Fehleranzeigebits übermittelt, ist wesentlich, daß eine der Anzahl an fehlerhaften Bits entsprechende Anzahl an Fehleranzeigebits durch den Signalsender nachgesendet werden. Dieser Nachsendevorgang muß dann bis zur Beseitigung der Störung beim Übermittler bzw. Signalempfänger andauern. Es kann dabei vorgesehen sein, daß der Signalempfänger bzw. Ubermittler nach einer vorgebbaren Anzahl an Fehlübermittlungen durch den Signalsender als ausgefallen definiert wird. In diesem Falle ist die Funkübertragung über Ersatzüber- mittler durchzuführen. Durch diesen Auswechselmechanismus wird ein übermäßiges Funkaufkommen verhindert. Zusammenfassend bleibt jedoch festzuhalten, daß die Anzahl an nachgesendeten Fehleranzeigebits von der Anzahl der als fehlerhaft erkannten Bits abhängt.
Das Herausnehmen bzw. Herausfiltern von markierten - fehlerhaften - Bits und/oder Fehleranzeigebits könnte nach einer vorgebbaren Übertragungsstrecke, vorzugsweise periodisch erfolgen. Hierzu könnten vorgebbare, als Filterübermittler dienende Ubermittler dienen. Derartige Filterübermittler könnten vorzugsweise über einen Speicher verfügen, der zumindest zwei Bits für einen Vergleich Zwischenspeichern kann. D.h., die Filterübermittler übermitteln das zu übertragende Bit nicht unmittelbar nach dessen Empfang, sondern prüfen zunächst, ob das zu übertragende Bit von einem Fehleranzeigebit gefolgt ist. Falls dies der Fall ist, werden sowohl das zu übertragende Bit als auch das Fehleranzeigebit nicht weiter übermittelt, wodurch beide Bits aus der Übertragungsstrecke herausgefiltert sind. Ein nachfolgendes, zu übertragendes Bit wird dann zunächst wieder zwischengespeichert, bis ein weiteres zu übertragendes Bit ankommt. Falls beide Bits Fehleranzeigebits des gleichen Typs sind werden sie beide weitergesendet. Das gleiche gilt für den Fall, daß beide Bits keine Fehleranzeigebits sind. Nur in dem Fall, in dem das zweite Bit ein Fehleranzeigebit ist oder ein Fehleranzeigebit von einem Fehleranzeigebit unterschiedlichen Typs gefolgt ist, werden beide zwischengespeicherten Bits herausgefiltert.
In besonders flexibler Weise könnte die Länge der Übertragungsstrecke vor oder nach einem Herausfiltern und/oder die Anzahl der für das Herausfiltern innerhalb einer Übertragungsstrecke eingesetzten Filterübermittler mittels einer Optimierungsrechnung definiert werden. In eine derartige Optimierungsrechnung könnten Parameter wie bspw. die Teilnehmerdichte, das mittlere Funkverkehrsaufkommen, die gewünschte Übertragungsrate und die Übertragungsqualität einfließen.
Je nach Erfordernis könnte die Häufigkeit der Durchführung der Optimierungsrechnung und der Definition vom Funkverkehrsaufkommen und/oder von der Teilneh- merdichte und/oder von der Fehlerhäufigkeit pro Übertragungsstrecke und/oder pro Übermittler abhängen. Damit könnte die Anzahl der Filterübermittler, die aufgrund des Filtervorgangs eine Verlangsamung der Funkübertragung bedingen, in einem optimierten Bereich gehalten sein.
Zur Vermeidung von Informationsverlusten könnte ein nochmaliges Senden des zu übertragenden Bits nach der Markierung des als fehlerhaft erkannten Bits erfolgen. Somit wäre der Erhalt einer vollständigen Informationskette gewährleistet.
Beim Betreiben von Übertragungsverfahren, bei denen ein Signalempfänger Funksignale nur in bestimmten Empfangskanälen bzw. auf bestimmten Empfangsfrequenzen erwartet und auf Funksignale mit anderen Frequenzen nicht reagiert, kann die Übertragung eines fehlerhaften Bits dadurch auftreten, daß ein Bit von einem fremden Signaisender mit derselben Frequenz gesendet wird, die ein Bit von einem regulären oder vorgegebenen Signalsender aufweist. Mit anderen Worten empfängt der Signalempfanger dann Funksignale von einem fremden Signalsender, die er fälschlicherweise dem regulären Signalsender zuordnet. Ggf. empfängt der Signalempfänger sogar sowohl das Bit des fremden Signaisenders als auch das Bit des regulären Signalsenders. In besonders vorteilhafter Weise könnte der die Fehlererkennung durchführende Signalsender derart durch Kollision entstandene Bits von regulären Bits insbesondere aufgrund von unterschiedlichen Empfangsleistungsanstiegen, Kohärenzphasen und Signalphasen unterscheiden.
Grundsätzlich könnte das Vorliegen einer Funksignalkollision aufgrund des Empfangs einer größeren Anzahl an Bits als der im Empfangsfenster erwarteten Anzahl erkannt werden. Das Empfangsfenster ist dabei für eine oder mehrere vorgegebene Übertragungsfrequenzen offen.
Für einen reibungslosen Ablauf der Signalübertragung und für ein einwandfreies Funktionieren des Fehlererkennungssystems ist es besonders vorteilhaft, wenn der Signalempfänger bei der Weiterübertragung der Funksignale keine kollisions- freien Zeiträume abwartet, sondern ohne Verzögerung weitersendet. Damit ist ein sofortiges Mithören durch den Signalsender und damit eine besonders einfache Fehlererkeπnung ermöglicht.
Das vorhergehend beschriebene Verfahren könnte hinsichtlich der Fehlererkennung und/oder Fehlerkorrektur in besonders vorteilhafter Weise mit einem Verfahren zur Übertragung von Information kombiniert werden, das in der deutschen Patentanmeldung 197 20 236.5 der Anmelderin beschrieben ist. Bei dem bekannten Verfahren sind die einzelnen, zu übertragenden Bits derart kodiert, daß jedem Bit ein Frequenztupel aus zwei oder mehr Frequenzen zugeordnet ist. Die Frequenzen eines derartigen Frequenztupels werden bei jedem Übertragungsschritt von Ubermittler zu Übermittler gemäß einer vorgegebenen Kodierungstabelle geändert. Dabei können eine oder mehrere Frequenzen des jeweiligen Frequenztupels geändert werden.
Wird nun vom Signaisender zum Signalempfanger ein derartiges Frequenztupel übertragen, so verändert der Signalempfänger zur Weiterübermittlung des kodierten Bits die Frequenzen des Tupels gemäß der vorgegebenen Tabelle. Das derart veränderte Tupel wird dann weitergesendet. Der ursprüngliche Signalsender empfängt dann bei seinem für die Fehlererkennung günstigen Mithören das frequenzmäßig veränderte Tupel des zuvor übertragenen Bits. Da jedoch auch der Signalsender die Kodierungstabelle kennt, erwartet der Signalsender bereits das entsprechend veränderte Frequenztupel. Der Signalsender hat dabei sein Empfangsfenster u.a. genau für dieses veränderte Frequenztupel offen.
Bei einer Abweichung zwischen erwartetem und empfangenem Frequenztupel ist ein fehlerhaftes Bit entstanden, welches unmittelbar durch den Signalsender markiert werden könnte.
Funksignalkollisionen können daher auch dadurch entstehen, daß bspw. ein künstliches Frequenztupel durch Frequenzsignale verschiedener, verbindungsfremder Signaisender erzeugt wird. Derartige Kollisionsbits können von den Si- gnalsendern bzw. Ubermittlern mit einer hohen Wahrscheinlichkeit von regulären Informationsbits unterschieden werden, da die den Kollisionsbits zugeordneten Trägerfrequenzimpulse mit hoher Wahrscheinlichkeit von verschiedenen Quellen mit verschiedenen Ortslagen bzw. aus verschiedenen Entfernungen der Quellen unsynchronisiert gesendet werden. Die von einem zur Fehlererkennung dienenden Signalsender detektierbaren Empfangsleistungsanstiege, Kohärenzphasen und Signalphasen wie z.B. die Zeitlagen der Anstiegsflanken eines Informationsbitimpulses in den einzelnen Empfangsfrequenzkanälen unterscheiden sich dann voneinander in statistischer Weise, während für die spektralen Empfangsleistungsanstiege und Kohärenzphasen und Signalphasen immer bestimmte feste Verhältnisse zueinander senderseitig eingestellt werden können. Eine derartige Einstellung dient dann zur Unterscheidung regulärer Informationsbits von Kollisionsbits.
Reguläre Signale und Kollisionssignale können deshalb mit hoher Wahrscheinlichkeit durch die Messung der diskreten spektralen Empfangsleistungsanstiege bzw. Empfangsleistungsanstiegspegel, des Kohärenzgrads aus Kreuzkorrelationen der Signalimpulse und der Zeitlagen der Anstiegsflanken der Signalimpulse identifiziert werden.
Zum besseren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens sind im folgenden nochmals wesentliche Aspekte eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens erläutert:
Übertragungsfehler erhöhen den Informationsfluß in einer Funkverbindung, da ggf. ein fehlerhaftes Funksignal bzw. Bit erzeugt wird, das anschließend durch weitere Funksignale bzw. Fehleranzeigebits markiert wird, und das richtige, ursprüngliche Signal nochmals ggf. wiederholt gesendet wird. Eine Ausnahme bilden Störungen aufgrund von Schwunderscheinungen, wie z.B. Interferenzstörungen. Sollte ein übertragenes Bit vom Signalempfänger bzw. Zielübermittler nicht aufgenommen werden können, so wird er selbst nicht weitersenden. Der Signalsender bzw. Quellenübermittler hat nun nach einer bestimmten vorgegebenen Zeitdauer die Wahl, dem Zielübermittler das letzte Informationsbit erneut zu senden oder den Zielübermittler als ausgefallen zu definieren.
Die bitweise Übertragung der Information zusammen mit der Kontrolle der Informationsübermittlung des Ziel Übermittlers in Rückwärtsrichtung durch den vorangehenden Quellenübermittler kann eine Fehleranhäufung bei der Vielfachrelaisübertragung vermeiden. Der Quellenübermittler registriert bzw. erkennt, wenn das vom Zielübermittler weitergegebene Informationsbit nicht mit seiner Übermittlung übereinstimmt, also fehlerhaft ist. Dann markiert der Quellenübermittler das letzte übermittelte fehlerhafte Informationsbit. Dies könnte durch die Abgabe eines folgenden Fehleranzeigebits geschehen. Das Fehleranzeigebit wird dann in die Bitfolge der zu übertragenden Information nach dem fehlerhaften Bit eingefügt und weiter übermittelt. Danach könnte der Quellenübermittler die Übertragung des letzten Bits wiederholen.
Eine fehlerhafte Information kann von einem Zielübermittler dann erzeugt und weiterübertragen werden, wenn ein Hardwarefehler, bspw. ein Prozessorfehler, auftritt oder wenn eine Funkkollision auftritt, d.h. bspw., wenn beim Signalempfang im Erwartungszeitfenster fehlerhafte Informationsbits bzw. Frequenztupel oder einzelne Tupelfrequenzen aus anderen Quellen aufgenommen werden. Neben solchen Kollisionsbits wird dann meistens aber auch gleichzeitig das reguläre erwartete Informationsbit des Quellenübermittlers, der in der regulären Funkverbindung steht, aufgenommen. Im Falle einer Funkkollision wird der Zielübermittler eines der empfangenen Erwartungsbits auswählen und weitersenden.
Es ist von Bedeutung, daß der Zielübermittler im Falle einer Funkkollision trotzdem ein Bit weitersendet und nicht auf eine erneute kollisionsfreie Übermittlung wartet, da sonst keine evtl. anderweitige Kollision aufgrund eines weiteren Erwartungssignals bei der Übermittlungskontrolle des Quellenübermittlers erkannt werden kann. Dies soll folgendermaßen verdeutlicht werden. Sei es, daß beim Zielübermittler eine Funkkollision eingetreten ist und dieser nicht weitersendet, sondern auf eine erneute kollisionsfreie Übermittlung wartet, dann kann der Fall eintreten, daß beim überwachenden Quellenübermittler ebenfalls eine einfache Funkkollision eintritt. Der Quellenübermittler hält dann das Kollisionssignal für die Bestätigung der Weiterübermittlung des Zielübermittlers, da er die Kollision wegen des Ab- wartens des Zielübermittlers nicht detektieren kann.
Falls das Kollisionssignal das richtige reguläre Erwartungssignal ist, wird der Quellenübermittler das nächste Bit der Informationsbitfolge senden und falls das Erwartungssignal ein fehlerhaftes Bitsignal ist, dann wird der Quellenübermittler ein Fehleranzeigebit setzen und die Bitübertragung wiederholen. Im ersten Fall fehlt der Informationsbitfolge das vom Zielübermittler nicht weiter übermittelte Informationsbit und im zweiten Fall vernichtet das fälschlicherweise gesetzte Fehleranzeigebit ein voranstehendes reguläres Bit der Bitfolge.
Sollte der Zielübermittler aber aufgrund einer Kollision oder aufgrund eines Hardwarefehlers ein fehlerhaftes Informationsbit weiterleiten, so registriert dies der Quellenübermittler. Wenn der Quellenübermittler beim Mithören der Weiterübermittlung des Zielübermittlers mehrere Erwartungsbits registriert hat, so liegt eine Kollision beim Quellenübermittler vor. Wenn die mitgehörte fehlerhafte Information nicht aus einer Funkkollision stammt, so kann der Quellenübermittler sicher sein, daß der Zielübermittler ein fehlerhaftes Informationsbit weitergegeben hat. Daraufhin markiert und korrigiert er dieses.
Im Falle einer Kollision beim fehlererkennenden Quellenübermittler kann dieser zunächst nicht entscheiden, ob der Zielübermittler das richtige Informationsbit oder ein fehlerhaftes Informationsbit weiter übermittelt hat. Dem Quellenübermittler stehen dann zwei Kollisionsauflösungs-Strategien zur Verfügung:
a) Der Quellenübermittler markiert bei einer detektierten Kollision standardmäßig immer die Bitübermittlung des Zielübermittlers mit einem von zumindest zwei wechselnden Fehleranzeigebittypen und wiederholt die Übermittlung. b) Der Quellenübermittler stellt fest, welche der empfangenen Erwartungsbits Kollisionsbits sind und ob das richtige reguläre Erwartungs- bzw. Informationsbit vorliegt. Ist das richtige Informationsbit vorhanden und ist es kein Kollisionsbit, so ignoriert der Quellenübermittler die Kollision. In diesem Fall hat der Zielübermittler mit hoher Wahrscheinlichkeit das richtige Informationsbit weiterübermittelt. Dann fährt der Quellenübermittler mit der weiteren Informationsübermittlung fort. Ist kein richtiges Informationsbit unter den Erwartungsbits oder ist das richtige Informationsbit ein Kollisionsbit, so hat der Zielübermittier mit hoher Wahrscheinlichkeit ein fehlerhaftes Informationsbit weitergesendet. In diesem Fall markiert und korrigiert der Quellenübermittler wieder.
Das Setzen eines Fehleranzeigebits unterbricht den Bitübertragungsstrom. Dadurch erhält der vorangehende Quellenübermittler keine Bestätigungssendung für sein zuletzt gesendetes Informationsbit. Dies blockiert bei ihm die weitere Bitübertragung, bis er das ausstehende Kontrollbit erhält. Die Blockade der Bϊtübertra- gung pflanzt sich bis zum quellenseitigen Endteilnehmer bzw. quellenseitigen Sender fort, da kein Ubermittler ein weiteres Bit überträgt, solange er nicht die Rückmeldung der Bitübertragung von seinem individuellen Zielübermittler erhält. Durch dieses Verfahren wird ein Auflaufen der Bitinformation bei der Übermittlung in einem gestörten Funkpfad verhindert.
Ein auf die Fehlerquelle folgender, bestimmter Zielübermittler oder Endteilnehmer kann dann jedes fehlerhafte Informationsbit, das von einem Fehleranzeigebit gefolgt wird, herausfiltern. Dazu müssen diese Filterübermittler mindestens zwei Bits Zwischenspeichern, um nämlich feststellen zu können, ob ein empfangenes Bit fehlerhaft ist, also von einem Fehleranzeigebit markiert und gefolgt ist. Durch das Zwischenspeichern von zumindest drei Bits wird auch die Feststellung möglich, ob zwei hintereinander auftretende Fehleranzeigebits von ggf. unterschiedlichem Typ vorliegen, die vorrangig paarweise herausgefiltert werden. Die bitweise Übertragung macht also eine aufwendige Fehleranalyse bzw. Fehlerkorrektur im Rahmen einer Informationsverarbeitung unnötig und erlaubt die Fehierkontrolle der weiteren Übermittlungen der Zielübermittler durch die Quellenübermittler.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Übertragung digital kodierter Funksignale zwischen einem Signalsender und einem Signalempfänger, insbesondere zwischen Teilnehmern eines Telekommunikationsnetzes, wobei eine Fehlererkennung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlererkennung beim Signalsender erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Signalsender das Weitersenden eines Funksignals durch den Signalempfänger mithört.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehlerkorrektur erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlerkorrektur beim Signalsender erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlererkennung und/oder Fehlerkorrektur bitweise erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlererkennung und/oder Fehlerkorrektur unmittelbar nach der jeweils durchgeführten Übertragung erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein als fehlerhaft erkanntes Bit vorzugsweise durch den Signalsender markiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Markieren durch Nachsenden eines Fehleranzeigebits durch den Signalsender erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Fehleranzeigebittypen eingesetzt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehleranzeigebit vom Signalempfänger weitergesendet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß einem als fehlerhaft erkannten Fehleranzeigebit weitere Fehleranzeigebits nachgesendet werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl an nachgesendeten Fehleranzeigebits von der Anzahl der als fehlerhaft erkannten Bits abhängt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß markierte Bits und/oder Fehleranzeigebits nach einer vorgebbaren Übertragungsstrecke, vorzugsweise periodisch herausgefiltert werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Herausfiltern durch vorgebbare, als Filterübermittler dienende Übermittler erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Übertragungsstrecke vor oder nach einem Herausfiltern und/oder die Anzahl der für das Herausfiltern eingesetzten Filterübermittler mittels einer Optimierungsrechnung definiert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Häufigkeit der Durchführung der Optimierungsrechnung und der Definition vom Funkverkehr- saufkommen und/oder von der Teilnehmerdichte und/oder von der Fehlerhäufigkeit pro Übertragungsstrecke und/oder pro Übermittler abhängt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein nochmaliges Senden des zu übertragenden Bits nach der Markierung des als fehlerhaft erkannten Bits erfolgt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalsender durch Kollision entstandene Bits von regulären Bits insbesondere aufgrund von unterschiedlichen Empfangsleistungsanstiegen, Kohärenzphasen und Signalphasen unterscheidet.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß Funksignalkollisionen aufgrund des Empfangs einer größeren Anzahl an Bits als der im Empfangsfenster erwarteten Anzahl erkannt werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalempfänger bei der Weiterübertragung der Funksignale keine kollisionsfreien Zeiträume abwartet, sondern ohne Verzögerung weitersendet.
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