WO2002049262A1 - Method for determining channel quality in digital transmission systems, in which the bit error rate is re-measured over a greater bit length, depending on the sum of the bit-noise ratio and the coding gain - Google Patents

Method for determining channel quality in digital transmission systems, in which the bit error rate is re-measured over a greater bit length, depending on the sum of the bit-noise ratio and the coding gain Download PDF

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WO2002049262A1
WO2002049262A1 PCT/AT2001/000391 AT0100391W WO0249262A1 WO 2002049262 A1 WO2002049262 A1 WO 2002049262A1 AT 0100391 W AT0100391 W AT 0100391W WO 0249262 A1 WO0249262 A1 WO 0249262A1
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bit error
bit
sum
bits
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Robert Messaros
Hermann Wolf
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Siemens Ag Österreich
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/20Arrangements for detecting or preventing errors in the information received using signal quality detector

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the channel quality of channels of a digital transmission system and to an apparatus for performing the method.
  • bit error rate BER namely as a proportion of those bits whose value has changed during the transmission.
  • Postal companies, satellite providers, cable television companies and terrestrial broadcasting companies use surveillance systems that have to monitor the bit error rate of hundreds of digital channels. Every reduction in the measurement time required leads to a reduction in costs, since fewer measurement instruments are then required, the operating costs are reduced and the bit error rate can be measured more often.
  • the bit error rate is measured by transmitting a known data sequence during a certain observation time and comparing the received data with this sequence.
  • the measurement time In order to obtain a reasonable estimate of the bit error rate, the measurement time must be long enough to guarantee that enough incorrectly transmitted bits reach the receiver so that a sufficiently accurate estimate of the bit error rate can be achieved.
  • the receiver has to wait an average of 10 6 bits in order to recognize a single wrong bit.
  • defective bits are not evenly distributed over time, but rather often occur in bursts or series of incorrect bits followed by relatively long, error-free sections.
  • the time required for this depends on the quantity to be measured. The measurement time must therefore either be chosen so long that the lowest desired bit error rate can be measured or a noticeable percentage of the measurements will not result in any faulty bits at all or too few bits in order to arrive at a reliable estimate of the bit error rate.
  • An improvement in the time required for the measurements can alternatively be obtained by changing the expected magnitude of the bit error rate underestimated.
  • Extremely expensive devices e.g. B. Spectrum Analyzers with prices from around EUR 20,000 can be used to measure the carrier-to-noise ratio CNR (Carrier to Noise Ratio), which indicates the ratio between the desired signal power and the unwanted noise power.
  • CNR Carrier to Noise Ratio
  • DVB-S Digital Video Broadcasting
  • QPSK modulation Quadrature-phase Phase Shift Keying
  • FIG. 1 The relationship between the bit error rate BER and the carrier / noise ratio is shown in FIG. 1, the latter ratio being plotted linearly in dB and the bit error rate logarithrristically in the range from 10 to 10 to 1.
  • receivers for digital signals have been created which are integrated on individual silicon chips and offer the functionality required here.
  • Such receivers are obtained for digital video broadcasting DVB (digital video broadcasting), for digital audio broadcasting DAB (digital audio broadcasting), digital satellite radio DSR (digital satellite radio), VSAT (very small aperture terminal) and the like.
  • DVB digital video broadcasting
  • DAB digital audio broadcasting
  • DSR digital satellite radio
  • VSAT very small aperture terminal
  • ETSI standard ETS 300421 describes, for example, the air interface for satellite-based DVB and the data backup strategy used. The knowledge imparted to the person skilled in the art is assumed here.
  • An object of the invention is to use the a priori knowledge of the carrier / noise ratio - based on a "Variance Per Sample" evaluation in the chip - to achieve an estimate of the bit error rate without additional devices.
  • the method according to the invention enables the measurement times in practice to be reduced by a factor of 50 in an extremely cost-effective manner, as a result of which the monitoring and thus the quality of existing connections can be significantly increased.
  • a refinement of the method can be achieved in that the area between the lower and the upper limit is divided by a third, middle limit, and the measurement in step bc) is carried out over a third number of incoming bits if the said sum between the is lower and the middle limit, this third number being greater than the first number, but the measurement in step bc) is carried out over a fourth number of incoming bits if the said sum lies between the middle and the upper limit.
  • the first number of incoming bits is advantageously in the order of 10 5 to 10 6 and the second number is in the order of 10 7 to 10 8 .
  • the Viterbi bit error rate is used advantageously and in many cases as the bit error rate.
  • a device with a receiver connected to an antenna device via a first interface is particularly suitable for carrying out the method, with a control unit which can be connected to the receiver via a second interface for inputting the channel frequency, the coding rate, the channel symbol rate and the number of bits to be measured into the receiver and with a database, which can be connected to the control unit via a third interface, for reading the channel center frequency, the coding rate, the channel symbol rate and the number of bits to be measured into the receiver.
  • Fig. 4 shows an example of a method according to the invention on a flow diagram
  • Fig. 5 in a simplified block diagram an apparatus for performing the method according to the invention.
  • the example in which the invention is explained in more detail here is based on a satellite-based, digital video broadcasting.
  • An attempt is being made to measure or estimate the channel bit error rate CBER and the Viterbi bit error rate VBER in an adaptively intelligent manner. In this way, a meaningful and precise determination of the channel bit error rate and the Viterbi bit error rate is achieved, saving measurement time and measuring instruments as well as switching devices.
  • the solution is also to use the heuristic knowledge of, for example, QPSK modulation and the satellite fading channel, with line of sight, even channel impulse behavior and the absence of significantly strong echoes.
  • the basic principle is as follows: An estimate of the current channel conditions of the DVB-S with regard to the ⁇ p is obtained
  • P nis - - usual DVB carrier is in the range above 7.5 dB, which, for. B. for the DVB-S
  • the coding gain CG (coding gain) describes by how many dB the signal-to-noise ratio can be worse in order to obtain the same bit error rate BER as with an uncoded, e.g. B. with Niterbi coding transmission method.
  • DVB-S uses QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) as the transmission method, which - as can be proven theoretically - has the same error rate as FSK (Frequency Shift Keying). See in this regard: M. Schwartz, W. R. Bennet, S. Stein, "Communication Systems and Techniques", McGraw-Hill Book Company, 1986, page 299, Fig. 7-5-1 "Error Rates for Several Binary Systems”.
  • Coding Gain (Coding Gain) called. This can be obtained from the data sheets of the chipset from a DVB receiver manufacturer.
  • the coding gain is used in the method described in more detail below.
  • bit error rate BER of a real receiver will be 0.5 dB to 1 dB worse than the theoretical curve for bit error rates around 10- 6 .
  • bit error rate BER the bit error rate BER of a real receiver
  • N 'n0 N J, n0 is given in dB and is plotted linearly, whereas the channel bit febler rate moves logarithmically between 10- 10 and 1.
  • Table 3 below shows the measurement times required for the EUTELSAT DVB channels.
  • the method for determining or estimating the channel quality for satellite-based digital video broadcasting DVB-S thus uses the following steps, which are also shown in FIG. 3.
  • the DVB-S receiver is programmed to eg 10 5 or 10 6 data bits for the Viterbi bit error rate
  • CG is less than 9 dB (in practice less than 9.5 dB if the system accuracy of + . 0.5 dB is taken into account), ie below a lower limit v n (see FIG. 3) it is assumed that Viterbi bit error rate is greater than 10. 5 This follows from the theoretical relationship between bit error rate and Eb / No for the type of modulation used. In this case, the channel quality is rated as insufficient and no further measurements are carried out. The measurement carried out in step 1, which uses 10 6 data bits, already gives sufficient accuracy for the channel bit error rate and the Viterbi bit error rate. ⁇ p bb) If the sum of the estimated ratio - - and the coding gain is greater
  • the DVB-S receiver is programmed to use 10 7 data bits for its measurements, if
  • bit error rate BER now offers the basis for the assessment of the channel quality.
  • the number of bits over which measurement is carried out namely n 2 , ri3 or r, is derived from the theoretical bit error rate BER or CBER, which is derived from the known relationship between bit error rate and noise ratio CNR or Eb / No (see Fig. 1, 2) for the type of modulation used.
  • Fig. 5 shows a practical device, with the help of which the method according to the invention can be carried out.
  • An antenna SEA here a satellite antenna
  • a transmitter SAT here a communications satellite
  • a preamplifier LNB the latter providing the input signal SE for an receiver RCR at an interface SCI.
  • control unit STE is provided which is connected to the receiver RCR via a further, second interface SC2 or to a database DAB via a third interface SC3.
  • the channel center frequency, the coding rate, namely the measure for the FEC ("forward error correction"), the channel character rate and the number n of the incoming bits to be measured can be set; at this interface SC2, among other things, the bit error rate BER and the bit-noise ratio Eo / N can be read out o.
  • the database DAB contains all the data required for the settings on the receiver RCR, which is therefore not entered manually into the receiver each time, but is read into the control unit STE from the database DAB via the third interface SC3 and then fed to the receiver. These are the channel center frequency, the FEC, the channel symbol rate and the number of bits n.

Abstract

According to a method for determining the channel quality in a digital transmission system, both the bit error rate (BER) over a first number (n1) of incoming bits and the bit-noise ratio (E0/N0) of the output (E0) per bit to the spectral noise output (N0) are measured in a digital receiver. If the sum of the bit-noise ratio (Eb/N0) and the coding gain (CG) is below a lower limit (Vu) or above an upper limit (V0), the channel quality is determined to be inadequate or faultless. If this sum is between the lower and upper limits, the bit error rate (BER) is re-measured, over a second number (n2) incoming bits, this number being greater or less than the first number (n1).

Description

VERFAHREN ZUR KANALGUTENBΞSTIMMUNG IN DIGITALEN UBERTRAGUNGSSYSTEMEN , WOBEI INMETHOD FOR DETERMINING CHANNEL GOODS IN DIGITAL TRANSMISSION SYSTEMS, WOBEI IN
ABHÄNGIGKEIT DER SUMME AUS BIT-RAUSCH-VERHÄLTNIS UND KODIERGEWINN DIE BITFEHLE R RATE ERNEUT ÜBER EINE GRÖSSERE BITLÄNGE GEMESSEN WIRDDEPENDENCY OF THE SUM FROM BIT NOISE RATIO AND ENCODING GAIN THE BITFEHLER R RATE IS RE-MEASURED OVER A LARGER BIT LENGTH
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen der Kanalgüte von Kanälen eines digitalen Übertragungssystems sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for determining the channel quality of channels of a digital transmission system and to an apparatus for performing the method.
Bei der digitalen Übertragung von Daten über potenziell unsichere Übertragungsmedien, z. B. Satellitendatenverbindungen, ist eine genaue Überwachung der Qualität des Übertragungsvorganges erforderlich. Diese „quality of Service" wird als Bitfehlerrate BER angegeben, nämlich als Anteil jener Bits, deren Wert sich während der Übertragung geändert hat.In the digital transmission of data via potentially unsafe transmission media, e.g. B. satellite data connections, close monitoring of the quality of the transmission process is required. This "quality of service" is specified as the bit error rate BER, namely as a proportion of those bits whose value has changed during the transmission.
Von Postgesellschaften, Satellitenprovidern, Kabelfernsehgesellschaften und terrestrischen Rundfuhkanstalten werden Überwachungssysteme verwendet, welche die Bitfehlerrate hunderter digitaler Kanäle überwachen müssen. Jede Verringerung der benötigten Messzeit führt zu einer Kostenverringerung, da dann weniger Messinstrumente benötigt werden, die Betriebskosten reduziert werden und die Bitfehlerrate öfters gemessen werden kann.Postal companies, satellite providers, cable television companies and terrestrial broadcasting companies use surveillance systems that have to monitor the bit error rate of hundreds of digital channels. Every reduction in the measurement time required leads to a reduction in costs, since fewer measurement instruments are then required, the operating costs are reduced and the bit error rate can be measured more often.
Nach dem Stand der Technik wird die Bitfehlerrate dadurch gemessen, dass man eine bekannte Datensequenz während einer bestimmten Beobachtungszeit überträgt und die empfangenen Daten mit dieser Sequenz vergleicht. Um eine vernünftige Abschätzung der Bitfehlerrate zu erhalten, muss die Messzeit genügend lang bemessen werden, um zu garantieren, dass genügend fehlerhaft übertragene Bits den Empfänger erreichen, so dass eine hinreichend genaue Schätzung der Bitfehlerrate erzielt werden kann.According to the prior art, the bit error rate is measured by transmitting a known data sequence during a certain observation time and comparing the received data with this sequence. In order to obtain a reasonable estimate of the bit error rate, the measurement time must be long enough to guarantee that enough incorrectly transmitted bits reach the receiver so that a sufficiently accurate estimate of the bit error rate can be achieved.
Beträgt beispielsweise die Bitfehlerrate lO6, so muss der Empfänger im Durchschnitt 106 Bits abwarten, um ein einzelnes falsches Bit zu erkennen. Unglücklicherweise sind jedoch fehlerhafte Bits nicht gleichmäßig über die Zeit verteilt, sondern sie treten vielmehr oft in Bursts oder Serien von falschen Bits auf, auf welche verhältnismäßig lange, fehlerfreie Abschnitte folgen. Als Basis für Messungen geht man davon aus, dass zumindest zehn falsche Bits von dem Empfänger festgestellt werden müssen. Die dafür benötigte Zeit hängt jedoch von der Quantität ab, die zu messen ist. Die Messzeit muss daher entweder so lang gewählt werden, dass die niedrigste gewünschte Bitfehlerrate gemessen werden kann oder ein merklicher Prozentsatz der Messungen wird überhaupt keine fehlerhaften Bits ergeben bzw. zu wenige Bits, um zu einer verlässlichen Abschätzung der Bitfehlerrate zu gelangen.For example, if the bit error rate is 10 6 , the receiver has to wait an average of 10 6 bits in order to recognize a single wrong bit. Unfortunately, however, defective bits are not evenly distributed over time, but rather often occur in bursts or series of incorrect bits followed by relatively long, error-free sections. As a basis for measurements, it is assumed that at least ten wrong bits must be determined by the receiver. However, the time required for this depends on the quantity to be measured. The measurement time must therefore either be chosen so long that the lowest desired bit error rate can be measured or a noticeable percentage of the measurements will not result in any faulty bits at all or too few bits in order to arrive at a reliable estimate of the bit error rate.
Eine Verbesserung hinsichtUch der für die Messungen benötigten Zeit kann alternativ dadurch erhalten werden, dass man die zu erwartende Größenordnung der Bitfehlerrate schätzt. Es gibt eine gleich bleibende Beziehung zwischen der gewünschten Signalstärke und dem unterwünschten, jedoch unvermeidbaren Rauschen, das durch das Übertragungsmedium hinzu kommt. Äußerst teure Geräte, z. B. Spectrum Analyzers mit Preisen ab etwa EUR 20.000,- können verwendet werden, um das Träger/ Rausch- Verhältnis CNR (Carrier to Noise Ratio) zu messen, welches das Verhältnis zwischen der gewünschten Signalleistung und der unerwünschten Rauschleistung angibt. Unter Verwendung des Träger/ ausch- Verhältnisses CNR kann unter Verwendung theoretischer Kurven die Bitfehlerrate abgeschätzt werden. Beispielsweise bezieht sich Fig. 1 auf digitalen Sateüitenvideo-Ri clfunk DVB-S (Satellite Based Digital Video Broadcasting), bei welchem die QPSK-Modulation (Quadrature-phase Phase Shift Keying) verwendet wird. In Fig. 1 ist der Zusammenhang zwischen der Bitfehlerrate BER und dem Träger/Rausch- Verhältnis dargestellt, wobei das letztgenannte Verhältnis in dB linear aufgetragen ist und die Bitfehlerrate logarithrrtisch im Bereich von 10-10 bis 1.An improvement in the time required for the measurements can alternatively be obtained by changing the expected magnitude of the bit error rate underestimated. There is a constant relationship between the desired signal strength and the undesirable but unavoidable noise that is added by the transmission medium. Extremely expensive devices, e.g. B. Spectrum Analyzers with prices from around EUR 20,000 can be used to measure the carrier-to-noise ratio CNR (Carrier to Noise Ratio), which indicates the ratio between the desired signal power and the unwanted noise power. Using the carrier / exchange ratio CNR, the bit error rate can be estimated using theoretical curves. For example, FIG. 1 relates to digital satellite video radio DVB-S (Satellite Based Digital Video Broadcasting), in which QPSK modulation (Quadrature-phase Phase Shift Keying) is used. The relationship between the bit error rate BER and the carrier / noise ratio is shown in FIG. 1, the latter ratio being plotted linearly in dB and the bit error rate logarithrristically in the range from 10 to 10 to 1.
Diese Lösung erfordert allerdings, wie gesagt, teure Instrumente, so dass sie nicht immer angewendet werden kann, speziell wenn Kostenfragen im Vordergrund stehen.However, as I said, this solution requires expensive instruments so that it cannot always be used, especially when cost issues are at the forefront.
In letzter Zeit wurden allerdings Empfänger für digitale Signale geschaffen, die auf einzelnen Siliziumchips integriert sind und die hier benötigte Funktionalität bieten. Man erhält solche Empfänger für digitalen Video-Rundfunk DVB (Digital Video Broadcasting), für digitalen Audio-Rundfunk DAB (Digital Audio Broadcasting), digitales Satellitenradio DSR (Digital Satellite Radio), VSAT (Very Small Aperture Terminal) und dergleichen. Diese Chips sind verhältnismäßig billig und der Preis kompletter Empfänger mit solchen Chips liegt im Bereich von EUR 1.000,-. Sie bieten sowohl eine sehr genaue Messung bzw. Abschätzung des Träger/Rausch-Verhältnisses als auch der Bitfehlerrate, so dass die oben angegebenen Zusammenhänge effizient ausgenützt werden können.Recently, however, receivers for digital signals have been created which are integrated on individual silicon chips and offer the functionality required here. Such receivers are obtained for digital video broadcasting DVB (digital video broadcasting), for digital audio broadcasting DAB (digital audio broadcasting), digital satellite radio DSR (digital satellite radio), VSAT (very small aperture terminal) and the like. These chips are relatively cheap and the price of complete receivers with such chips is in the range of EUR 1,000. They offer a very precise measurement or estimation of the carrier / noise ratio as well as the bit error rate, so that the above-mentioned relationships can be used efficiently.
Der ETSI-Standard ETS 300421 beschreibt beispielsweise die Luftschnittstelle für satellitengestütztes DVB sowie die dabei angewandte Datensicherungsstrategie. Das dem Fachmann darin vermittelte Wissen wird hier vorausgesetzt.The ETSI standard ETS 300421 describes, for example, the air interface for satellite-based DVB and the data backup strategy used. The knowledge imparted to the person skilled in the art is assumed here.
Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, unter Nutzung der a priori-Kenntnis des Träger/Rausch-Verhältnisses - auf Basis einer „Variance Per Sample" -Auswertung im Chip - eine Abschätzung der Bitfehlerrate ohne zusätzliche Geräte zu erreichen.An object of the invention is to use the a priori knowledge of the carrier / noise ratio - based on a "Variance Per Sample" evaluation in the chip - to achieve an estimate of the bit error rate without additional devices.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem erfindungsgemäß die folgenden Schritte gesetzt werden: a) Messen sowohl der Bitfehlerrate über eine erste Anzahl einlangender Bits als auch des Bit-Rausch-Verhältnisses der Leistung je Bit zur spektralen Rauschleistung in einem digitalen Empfänger.This object is achieved with a method of the type mentioned at the outset, in which the following steps are taken according to the invention: a) Measuring both the bit error rate over a first number of incoming bits and the bit-to-noise ratio of the power per bit to the spectral noise power in a digital receiver.
b) ba) falls die Summe des Bit-Rausch-Verhältnisses und des Codiergewinnes unter einer unteren Grenze liegt, Festlegen der Kanalgüte als ungenügend und der gemessenen Bitfehlerrate als hinreichend genau, bb) falls die genannte Summe über einer oberen Grenze liegt, Festlegen der Kanalgüte als fehlerfrei bei Nichtbeachten der gemessenen Bitfehlerrate, und bc) falls die genannte Summe zwischen der unteren Grenze und der oberen Grenze liegt, zumindest ein erneutes Messen der Bitfehlerrate in dem selben Kanal, jedoch über eine zweite Anzahl einlangender Bits, wobei diese zweite Anzahl größer als die erste Anzahl ist, und Festlegen der Kanalgüte in Abhängigkeit von dem neuerlichen Messergebnis der Bitfehlerrate.b) ba) if the sum of the bit-to-noise ratio and the coding gain is below a lower limit, determine the channel quality as insufficient and the measured bit error rate as sufficiently precise, bb) if the sum mentioned is above an upper limit, determine the channel quality as error-free if the measured bit error rate is not observed, and bc) if the said sum lies between the lower limit and the upper limit, at least one more measurement of the bit error rate in the same channel, but over a second number of incoming bits, this second number being greater than the first number is, and determining the channel quality as a function of the new measurement result of the bit error rate.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auf äußerst kostengünstige Weise eine Verringerung der Messzeiten in der Praxis um einen Faktor von 50, wodurch die Überwachung und damit die Qualität von bestehenden Verbindungen wesentlich gesteigert werden kann.The method according to the invention enables the measurement times in practice to be reduced by a factor of 50 in an extremely cost-effective manner, as a result of which the monitoring and thus the quality of existing connections can be significantly increased.
Eine Verfeinerung des Verfahrens kann dadurch erreicht werden, dass der Bereich zwischen der unteren und der oberen Grenze durch eine dritte, mittlere Grenze unterteilt wird, und das Messen in Schritt bc) über eine dritte Anzahl einlangender Bits durchgeführt wird, falls die genannte Summe zwischen der unteren und der mittleren Grenze liegt, wobei diese dritte Anzahl größer als die erste Anzahl ist, jedoch das Messen in Schritt bc) über eine vierte Anzahl einlangender Bits durchgeführt wird, falls die genannte Summe zwischen der mittleren und der oberen Grenze liegt.A refinement of the method can be achieved in that the area between the lower and the upper limit is divided by a third, middle limit, and the measurement in step bc) is carried out over a third number of incoming bits if the said sum between the is lower and the middle limit, this third number being greater than the first number, but the measurement in step bc) is carried out over a fourth number of incoming bits if the said sum lies between the middle and the upper limit.
Eine in der Praxis hinreichende Genauigkeit bei nicht zu großer Messzeit ergibt sich, falls in Schritt bc) das erneute Messen über eine Anzahl von Bits erfolgt, die aus der theoretischen Bitfehlerrate abgeleitet wird, welche durch den bekannten Zusammenhang zwischen Bitfehlerrate und Verhältnis für die angewandte Modulationsart gegeben ist. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Anzahl von Bits in Schritt bc) in der Größenordnung von 10= gewähltSufficient accuracy in practice with a measurement time that is not too long results if, in step bc), the measurement is repeated over a number of bits, which is derived from the theoretical bit error rate, which is due to the known relationship between the bit error rate and the ratio for the type of modulation used given is. It is expedient if the number of bits in step bc) is of the order of 10 =
BER wird.BER will.
Günstigerweise liegt die erste Anzahl einlangender Bits in der Größenordnung von 105 bis 106 und die zweite Anzahl in der Größenordnung von 107 bis 108. Als Bitfehlerrate wird mit Vorteil und in vielen Fällen die Viterbi-Bitfehlerrate verwendet.The first number of incoming bits is advantageously in the order of 10 5 to 10 6 and the second number is in the order of 10 7 to 10 8 . The Viterbi bit error rate is used advantageously and in many cases as the bit error rate.
Zur Durchführung des Verfahrens eignet sich besonders eine Vorrichtung mit einem über eine erste Schnittstelle an eine Antenneneinrichtung angeschlossenen Empfänger, mit einer über eine zweite Schnittstelle an den Empfänger anschließbaren Steuereinheit zur Eingabe der Kanalrrύttenfrequenz der Codierrate, der Kanalzeichenrate und der Anzahl zu messender Bits in den Empfänger und mit einer Datenbank, welche über eine dritte Schnittstelle an die Steuereinheit anschließbar ist, zum Einlesen der Kanalmittenfrequenz, der Codierrate, der Kanalzeichenrate und der Anzahl zu messender Bits in den Empfänger.A device with a receiver connected to an antenna device via a first interface is particularly suitable for carrying out the method, with a control unit which can be connected to the receiver via a second interface for inputting the channel frequency, the coding rate, the channel symbol rate and the number of bits to be measured into the receiver and with a database, which can be connected to the control unit via a third interface, for reading the channel center frequency, the coding rate, the channel symbol rate and the number of bits to be measured into the receiver.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand einer beispielsweisen Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in welcher zeigenThe invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the drawing, in which show
Fig. 1 den Zusammenhang wischen der Bitfehlerrate und dem Träger/ Rausch- Verhältnis für QPSK in einem Diagramm,1 shows the relationship between the bit error rate and the carrier / noise ratio for QPSK in a diagram,
Fig. 2 den Zusammenhang zwischen der Kanalbitfehlerrate und dem Verhältnis Eb/NO in einem weiteren Diagramm,2 shows the relationship between the channel bit error rate and the ratio Eb / NO in a further diagram,
Fig.3 in grafischer Darstellung Entscheidungskriterien für das Verfahren nach der Erfindung,3 shows a graphic representation of decision criteria for the method according to the invention,
Fig. 4 ein Beispiel eines Verfahrens nach der Erfindung an einem Ablauf diagra m, undFig. 4 shows an example of a method according to the invention on a flow diagram, and
Fig. 5 in einem vereinfachten Blockschaltbild eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.Fig. 5 in a simplified block diagram an apparatus for performing the method according to the invention.
Das Beispiel, an dem die Erfindung genauer erläutert wird, geht hier von einem satellitengestützten, digitalen Videorundfunk aus. Es wird versucht, die Kanalbitfehlerrate CBER und die Viterbi-Bitfehlerrate VBER in adaptiver intelligenter Weise zu messen bzw. abzuschätzen. Dabei wird eine aussagekräftige und genaue Bestirrvmung der Kanalbitfehlerrate und der Viterbi-Bitfehlerrate erreicht, wobei Messzeit und Messinstrumente sowie Schaltgeräte eingespart werden. Das gezeigte Beispiel ist an die Leistungsfähigkeit und an die Eigenschaften moderner satellitengestützter digitaler Videorundfunkempfänger (DVB-S = Satellite Based Digital Video Broadcasting) angepasst. Der Lösungsgedanke liegt auch darin, die heuristische Kenntnis beispielsweise der QPSK-Modulation und des Satellitenfadingkanals auszunutzen, bei Sichtverbindungen, gleichmäßig verlaufendem Kanal-Impulsverhalten und Fehlen signifikant starker Echos. Prinzipiell geht man von folgender Vorgangsweise aus: Man erhält eine Schätzung der aktuellen Kanalbedingungen des DVB-S hinsichtlich des τpThe example in which the invention is explained in more detail here is based on a satellite-based, digital video broadcasting. An attempt is being made to measure or estimate the channel bit error rate CBER and the Viterbi bit error rate VBER in an adaptively intelligent manner. In this way, a meaningful and precise determination of the channel bit error rate and the Viterbi bit error rate is achieved, saving measurement time and measuring instruments as well as switching devices. The example shown is adapted to the performance and properties of modern satellite-based digital video broadcast receivers (DVB-S = Satellite Based Digital Video Broadcasting). The solution is also to use the heuristic knowledge of, for example, QPSK modulation and the satellite fading channel, with line of sight, even channel impulse behavior and the absence of significantly strong echoes. The basic principle is as follows: An estimate of the current channel conditions of the DVB-S with regard to the τp is obtained
Verhältnisses — - , wobei E die Energie pro Bit und No die (einseitige) spektrale Rauschleis- **o τp tung bedeuten, nämlich gleich mit k * Tsyst. Diese Kenntnis der —^- -Bedingungen wirdRatio - -, where E is the energy per bit and No is the (one-sided) spectral noise level ** o τp tung, namely with k * T sys t. This knowledge of the - ^ - conditions will
ausgenützt, um Messzeit zu sparen, was weiter unten noch erläutert wird.exploited to save measurement time, which will be explained further below.
P PP P
Auf Basis dieser — — -Abschätzungen unterscheidet man drei Bereiche von — :Based on these - - estimates, three areas are distinguished from -:
τp.tau..sub.p
Einen Bereich schlechter — - -Bedingungen. Hier genügt eine kurze Messzeit für die Bitfeh-A range of bad - - conditions. A short measuring time is sufficient for the bit error
No lerrate, um genügend genaue Werte für die Kanalbitfehlerrate und die Viterbi-Bitfehlerrate zu erhalten, da auch in kurzer Zeit genügend Viterbi-Bitfehler auftreten, welche von dem DVB-S Empfänger festgestellt werden. τpNo lerrate in order to obtain sufficiently precise values for the channel bit error rate and the Viterbi bit error rate, since enough Viterbi bit errors occur in a short time, which are determined by the DVB-S receiver. .tau..sub.p
Einen Bereich hervorragender — - -Bedingungen. Es ist anzunehmen, dass Viterbi-BitfehlerA range of excellent - - conditions. It is believed that Viterbi bit errors
No kaum jemals durch das Messinstrument festgestellt werden können. Dies liegt daran, dass übliche DVB-S Empfänger eine obere Zählgrenze von nicht mehr als 108 Datenbits besitzen. Man kann davon ausgehen, dass der Kanal quasi fehlerfrei arbeitet, und man versucht gar nicht erst, die exakte Viterbi-Bitfehlerrate oder Kanalbitfehlerrate zu messen.No hardly ever can be determined by the measuring instrument. This is because conventional DVB-S receivers have an upper count limit of no more than 10 8 data bits. You can assume that the channel is working with virtually no errors, and you don't even try to measure the exact Viterbi bit error rate or channel bit error rate.
Ein Bereich zwischen den durch 2a und 2b gegebenen Extremwerten. Man nimmt hier an, dass die Qualität des Kanals noch immer akzeptabel ist und es sich auszahlt, Messzeit für die Messung der Viterbi-Bitfehlerrate (und der Kanalbitfehlerrate) zu investieren, da der DVB-S Empfänger wahrscheinlich eine genügend hohe Anzahl von Fehlern während des Messvorganges auffindet. Nur in diesem Fall macht es Sinn, die maximale Messzeit für die Messung der Viterbi-Bitfehlerrate bzw. der Kanalbitfehlerrate zu investieren.A range between the extreme values given by 2a and 2b. It is assumed here that the quality of the channel is still acceptable and that it pays to invest measurement time for measuring the Viterbi bit error rate (and the channel bit error rate), since the DVB-S receiver is likely to have a sufficiently high number of errors during the Finds measuring process. Only in this case does it make sense to invest the maximum measurement time for measuring the Viterbi bit error rate or the channel bit error rate.
Bei der folgenden näheren Diskussion des Verfahrens sollen die in Tabellen 1 und 2 angegebenen Daten berücksichtigt werden, zusammen mit der Tatsache, dass das aktuelle Verhält-The following detailed discussion of the method should take into account the data given in Tables 1 and 2, together with the fact that the current relationship
P nis — - üblicher DVB-Träger im Bereich oberhalb 7,5 dB liegt, was z. B. für die DVB-SP nis - - usual DVB carrier is in the range above 7.5 dB, which, for. B. for the DVB-S
^o Kanäle des EUTELSAT Hotbird Satelliten (13 ° Ost) verwirklicht ist.^ o channels of the EUTELSAT Hotbird satellite (13 ° East) is realized.
τp.tau..sub.p
Aufgrund des Umstandes, dass das Verhältnis — - und das Träger/ Rausch-Verhältnis CNRDue to the fact that the ratio - - and the carrier / noise ratio CNR
-*»o in dem gleichen Zusammenhang verwendet werden, soll deren Zusammenhang wie folgt angegeben werden. Eb Energie per Bit- * » o are used in the same context, their context should be given as follows. Eb energy per bit
No (einseitige) spektrale Rauschleistung, gleich k * Tsyst k Boltzmann KonstanteNo (one-sided) spectral noise power, equal to k * T sys tk Boltzmann constant
TSyst Rauschtemperatur des SystemsT S yst noise temperature of the system
B Bandbreite des EmpfängersB Receiver bandwidth
Rb Bitrate, für QPSK: Rb = 2 * BRb bit rate, for QPSK: R b = 2 * B
Jb _ C B_ B J b _ C B_ B
No ; R, vNy 2 * B 2No; R, vNy 2 * B 2
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001
. C _ Carrier _ spektrale Leistungsdichte des Signals, C _ Carrier _ spectral power density of the signal
N noise spektrale Leistungsdichte des RauschensN noise spectral power density of the noise
CG CodiergewinnCG coding gain
Der Codiergewirm CG (Coding Gain) beschreibt, um wie viele dB der Signal/Stör-Abstand schlechter sein kann, um die gleiche Bitfehlerrate BER zu erhalten, wie mit einem nicht codierten, z. B. mit Niterbi-Codierung versehenen Übertragungsverfahren. Beispielsweise wird bei DVB-S als Übertragungsverfahren QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) verwendet, welches - wie theoretisch nachweisbar - die gleiche Fehlerrate aufweist wie FSK (Fre- quency Shift Keying). Siehe diesbezüglich: M. Schwartz, W. R. Bennet, S. Stein, „Communi- cation Systems and Techniques", McGraw-Hill Book Company, 1986, page 299, Fig. 7-5-1 "Error Rates for Several Binary Systems".The coding gain CG (coding gain) describes by how many dB the signal-to-noise ratio can be worse in order to obtain the same bit error rate BER as with an uncoded, e.g. B. with Niterbi coding transmission method. For example, DVB-S uses QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) as the transmission method, which - as can be proven theoretically - has the same error rate as FSK (Frequency Shift Keying). See in this regard: M. Schwartz, W. R. Bennet, S. Stein, "Communication Systems and Techniques", McGraw-Hill Book Company, 1986, page 299, Fig. 7-5-1 "Error Rates for Several Binary Systems".
Tabelle 1: Abhängigkeit von CBER, VBER und restliche BER von — und CΝR, gemessene WerteTable 1: Dependence of CBER, VBER and remaining BER on - and CΝR, measured values
I tsI ts
Figure imgf000008_0002
E,
Figure imgf000008_0002
e,
Tabelle 2: Benötigtes Verhältnis — - und CNR für VBΕR = 10"6 für verschiedene Werte von FΕC.Table 2: Required ratio - - and CNR for VBΕR = 10 " 6 for different values of FΕC.
Figure imgf000009_0001
τp
Figure imgf000009_0001
.tau..sub.p
Die Verbesserung, ausgedrückt durch das benötigte — - oder CNR wird CodiergewinnThe improvement, expressed by the required - - or CNR becomes coding gain
(Coding Gain) genannt. Dieser kann von den Datenblättern des Chipsets eines DVB Εmp- fängerherstellers erhalten werden. Der Codiergewinn kann verwendet werden, um die Viterbi-Bitfehlerrate VBΕR aus der Kanalbitfeblerrate CBΕR zu erhalten. Beispielsweise beträgt der Codiergewinn, wenn ein FΕC = — verwendet wird, für CBΕR = 10-6 (siehe Tabelle 2).(Coding Gain) called. This can be obtained from the data sheets of the chipset from a DVB receiver manufacturer. The coding gain can be used to obtain the Viterbi bit error rate VBΕR from the channel bit febler rate CBΕR. For example, the coding gain, if an FΕC = - is used, for CBΕR = 10- 6 (see Table 2).
13,5 dB - 7,8 dB = 5,7 dB13.5 dB - 7.8 dB = 5.7 dB
In dem unten näher beschriebenen Verfahren wird der Codiergewinn benutzt.The coding gain is used in the method described in more detail below.
Das (theoretische) Verhalten der Bitfehlerrate BΕR einer kohärent demodulierten QPSK (entsprechend der Kanalbitfeblerrate bei digitalem Videorundfunk DVB) ist gegeben durch:
Figure imgf000010_0001
The (theoretical) behavior of the bit error rate BΕR of a coherently demodulated QPSK (corresponding to the channel bit fever rate for digital video broadcasting DVB) is given by:
Figure imgf000010_0001
erfc(x) = komplementäre Fe erfunktion
Figure imgf000010_0002
erfc (x) = complementary Fe function
Figure imgf000010_0002
In praktischen Fällen wird die Bitfehlerrate BER eines realen Empfängers 0,5 dB bis 1 dB schlechter sein, als die theoretische Kurve bei Bitfehlerraten um 10-6. In Fig.2 ist die Kanalbit-In practical cases, the bit error rate BER of a real receiver will be 0.5 dB to 1 dB worse than the theoretical curve for bit error rates around 10- 6 . In Fig. 2 the channel bit
E E fehlerrate CBER über dem Verhältnis -7- - auf etragen, wobei wiederum das — - -VerhältnisEE error rate CBER above the ratio - 7 - - on, again the - - ratio
N 'n0 N J ,n0 in dB angegeben und linear aufgetragen ist, wogegen sich die Kanalbitfeblerrate logarithmisch zwischen 10-10 und 1 bewegt.N 'n0 N J, n0 is given in dB and is plotted linearly, whereas the channel bit febler rate moves logarithmically between 10- 10 and 1.
Bei anderen Signalverarbeitungs- bzw. Modulationsverfahren, wie z. B. „64 QAM" (Quadra- ture Amplitude Modulation) oder DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) werden die entsprechenden theoretischen Zusammenhänge zwischen Bitfehlerrate und Eb/Νo verwendet, wobei er sich dann i. a. nicht um die Viterbi-Bitfehlerrate handelt. Die einzige Voraussetzung für die Anwendung der Erfindung ist, dass die verwendeten Empfänger die Ermittlung von Eb/Νo gestatten.In other signal processing or modulation methods, such as. For example, "64 QAM" (Quadrature Amplitude Modulation) or DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), the corresponding theoretical relationships between bit error rate and Eb / Νo are used, whereby it is generally not the Viterbi bit error rate. The only requirement for the application of the invention is that the receivers used allow the determination of Eb / Νo.
In der folgenden Tabelle 3 werden die benötigten Messzeiten für die EUTELSAT DVB- Kanäle angegeben. Table 3 below shows the measurement times required for the EUTELSAT DVB channels.
Tabelle 3Table 3
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000011_0001
Das Verfahren zum Bestimmen bzw. Abschätzen der Kanalgüte für satellitengestützten digitalen Videorundfunk DVB-S benützt somit die folgenden Schritte, die auch in Fig. 3 dargestellt sind.The method for determining or estimating the channel quality for satellite-based digital video broadcasting DVB-S thus uses the following steps, which are also shown in FIG. 3.
P a) Bestimmung, nämlich Messen des Verhältnisses — - , wobei diese Bestimmung durchP a) determination, namely measuring the ratio - -, this determination by
No den DVB-S Empfänger geliefert wird. Zu diesem Zweck wird der DVB-S Empfänger programmiert, um z.B. 105 oder 106 Datenbits für die Viterbi-Bitfehlerraten-No the DVB-S receiver is delivered. For this purpose, the DVB-S receiver is programmed to eg 10 5 or 10 6 data bits for the Viterbi bit error rate
CC
Berechnungen zu verwenden. Die Zeit, welche benötigt wird, um eine solcheTo use calculations. The time it takes to complete one
Abschätzung zu erhalten entspricht der Zeit, die man für eine Auslesung der Viterbi- Bitfehlerrate benötigt, was innerhalb von weniger als 0,2 Sekunden sogar für den Träger mit der geringsten Zeichenrate erhältlich ist (siehe Tabelle 3 oben). Gleichzeitig wird mittels der Empfänger auch die Bitfehlerrate BER gemessen. τp aa) Falls die Summe des Verhältnisses — und des Codiergewinns CG, somit = Eb/Νo +Obtaining an estimate corresponds to the time it takes to read out the Viterbi bit error rate, which can be obtained within less than 0.2 seconds even for the carrier with the lowest character rate (see Table 3 above). At the same time, the bit error rate BER is also measured using the receiver. τp aa) If the sum of the ratio - and the coding gain CG, therefore = Eb / Νo +
NoNo
CG kleiner als 9 dB ist (in der Praxis kleiner als 9,5 dB, wenn man die Systemgenauigkeit von +.0,5 dB in Betracht zieht), d. h. unter einer Untergrenze vn liegt (siehe Fig. 3) wird angenommen, dass die Viterbi-Bitfehlerrate größer als 10-5 ist. Dies ergibt sich aus dem theoretischen Zusammenhang von Bitfehlerrate und Eb/No für die verwendete Modulationsart. Die Kanalgüte wird in diesem Fall als ungenügend bewertet, und weitere Messungen werden nicht durchgeführt. Die in Schritt 1 durchgeführte Messung, welche 106 Datenbits verwendet, gibt bereits genügend Genauigkeit für die Kanalbitfehlerrate und die Viterbi-Bitfehlerrate. τp bb) Falls die Summe des abgeschätzten Verhältnisses — - und des Codiergewinnes größerCG is less than 9 dB (in practice less than 9.5 dB if the system accuracy of + . 0.5 dB is taken into account), ie below a lower limit v n (see FIG. 3) it is assumed that Viterbi bit error rate is greater than 10. 5 This follows from the theoretical relationship between bit error rate and Eb / No for the type of modulation used. In this case, the channel quality is rated as insufficient and no further measurements are carried out. The measurement carried out in step 1, which uses 10 6 data bits, already gives sufficient accuracy for the channel bit error rate and the Viterbi bit error rate. τp bb) If the sum of the estimated ratio - - and the coding gain is greater
als 11 dB ist (in der Praxis größer als 11,5 dB, wenn man die Systemgenauigkeit von + 0,5 dB in Betracht zieht, wird angenommen, dass die Viterbi-Bitfehlerrate unter 10"7 liegt. Um aussagekräftige Messresultate in diesem Bereich zu erhalten, würde man mehr als 108 Datenbits für den gesamten Messvorgang benötigen, welche gegenwärtig und in absehbarer Zukunft von auf dem Markt erhältlichen DVB-S Empfängern nicht geliefert werden können. Unter diesen Umständen wird der Kanal als fehlerfrei betrachtet und die mittels des Empfängers gemessene Bitfehlerrate wird nicht beachtet. τp bc) Falls die Summe des abgeschätzten Verhältnisses — - und des Codiergewinnes zwi-is greater than 11 dB (in practice greater than 11.5 dB, taking into account the system accuracy of + 0.5 dB, it is assumed that the Viterbi bit error rate is below 10 " 7. In order to provide meaningful measurement results in this area would require more than 10 8 data bits for the entire measurement process, which currently and in the foreseeable future cannot be supplied by DVB-S receivers available on the market, in which case the channel is considered to be error-free and the one measured by the receiver Bit error rate is ignored. Τp bc) If the sum of the estimated ratio - - and the coding gain between
sehen 9 dB und 11 dB liegt, wird eine zusätzliche Messung der Kanalbitfehlerrate und der Viterbi-Bitfehlerrate durchgeführt. Der DVB-S Empfänger wird dazu programmiert, 107 Datenbits für seine Messungen zu verwenden, fallssee 9 dB and 11 dB, an additional measurement of the channel bit error rate and the Viterbi bit error rate is carried out. The DVB-S receiver is programmed to use 10 7 data bits for its measurements, if
S = ^- + CG < 10 dB ist,S = ^ - + CG <10 dB,
No τp jedoch 108 Datenbits f ür S = — - + CG > 10 dB beträgt. Das bei der neuerlichen Mes-No τp, however, is 10 8 data bits for S = - - + CG> 10 dB. The new measurement
sung erhaltene Ergebnis für die Bitfehlerrate BER bietet nun die Grundlage für die Beurteilung der Kanalgüte.result obtained for the bit error rate BER now offers the basis for the assessment of the channel quality.
Bei den Messungen in Schritt bc wird die Anzahl der Bits, über welche gemessen wird, nämlich n2, ri3 oder r , aus der theoretischen Bitfehlerrate BER bzw. CBER abgeleitet, die sich aus dem bekannten Zusammenhang zwischen Bitfehlerrate und Rauschverhältnis CNR bzw. Eb/No (siehe Fig. 1, 2) für die verwendete Modulationsart ergibt.In the measurements in step bc, the number of bits over which measurement is carried out, namely n 2 , ri3 or r, is derived from the theoretical bit error rate BER or CBER, which is derived from the known relationship between bit error rate and noise ratio CNR or Eb / No (see Fig. 1, 2) for the type of modulation used.
In der Praxis geht man z. B. folgendermaßen vor: Wenn die angenommene Bitfehlerrate BER = 10"6, so ergibt deren Kehrwert 106. Eine Streuung von 10 ins Kalkül ziehend, erhält man eine Bitanzahl von 107 für die durchführende Messung.In practice you go z. For example, do the following: If the assumed bit error rate BER = 10 " 6 , its reciprocal value gives 10 6. If a spread of 10 is taken into account, a number of bits of 10 7 is obtained for the measurement to be carried out.
Lediglich die Messungen mit 108 Datenbits dauern etwas länger, als wenn man gleich von Beginn an mit 108 Datenbits gearbeitet hätte, wogegen sämtliche anderen Messungen merklich weniger Messzeit benötigen. Aus diesem Grund können die verwendeten Messgeräte bedeutend effizienter genutzt werden. Qualitativ schlechte DVB-Kanäle werden überwiegend Zuständen gemäß Punkt aa) entsprechen, wobei anerdings angenommen werden kann, dass praktisch alle DVB-Kanäle die meiste Zeit fehlerfrei sind, dies bedeutet den Zustand der Punkte bb und bc. Zusätzlich werden die meisten Kanäle mit S > 10 dB jeweils praktisch fehlerfrei sein.Only the measurements with 10 8 data bits take a little longer than if one had worked with 10 8 data bits right from the start, whereas all other measurements require significantly less measurement time. For this reason, the measuring devices used be used significantly more efficiently. Qualitatively poor DVB channels will predominantly correspond to states according to point aa), although it can be assumed, however, that practically all DVB channels are error-free most of the time, this means the state of points bb and bc. In addition, most channels with S> 10 dB will be practically error-free.
Fig. 5 zeigt eine der Praxis entsprechende Vorrichtung, mit deren Hilfe das Verfahren nach der Erfindung durchführbar ist.Fig. 5 shows a practical device, with the help of which the method according to the invention can be carried out.
Eine Antenne SEA, hier eine Satellitenantenne, kann Signale eines Senders SAT, hier eines Nachrichtensatelliten, mit Hilfe eines Vorverstärkers LNB empfangen, wobei letzterer an einer Schnittstelle SCI das Eingangssignal SE für einen Empfänger RCR liefert.An antenna SEA, here a satellite antenna, can receive signals from a transmitter SAT, here a communications satellite, with the aid of a preamplifier LNB, the latter providing the input signal SE for an receiver RCR at an interface SCI.
Weiters ist eine Steuereinheit STE vorgesehen, die über eine weitere, zweite Schnittstelle SC2 mit dem Empfänger RCR bzw. über eine dritte Schnittstelle SC3 mit einer Datenbank DAB in Verbindung steht.Furthermore, a control unit STE is provided which is connected to the receiver RCR via a further, second interface SC2 or to a database DAB via a third interface SC3.
Über die zweite Schnittstelle SC2 zwischen Empfänger RCR und Steuereinheit STE können die Kanalmittenfrequenz, die Codierrate, nämlich das Maß für die FEC („forward error correction"), die Kanalzeichenrate und die Anzahl n der einlangenden, zu messenden Bits eingestellt werden; an dieser Schnittstelle SC2 können unter anderem die Bitfehlerrate BER und das Bit-Rausch-Verhälmis Eo/N ausgelesen werden o.Via the second interface SC2 between the receiver RCR and the control unit STE, the channel center frequency, the coding rate, namely the measure for the FEC ("forward error correction"), the channel character rate and the number n of the incoming bits to be measured can be set; at this interface SC2, among other things, the bit error rate BER and the bit-noise ratio Eo / N can be read out o.
Die Datenbank DAB enthält alle für die Einstellungen am Empfänger RCR erforderlichen Daten, die somit nicht jedes Mal händisch in den Empfänger eingegeben werden, sondern aus der Datenbank DAB über die dritte Schnittstelle SC3 in die Steuereinheit STE eingelesen und dann dem Empfänger zugeführt werden. Es handelt sich dabei um die Kanalmittenfrequenz, die FEC, die Kanalzeichenrate und die Bitanzahl n. The database DAB contains all the data required for the settings on the receiver RCR, which is therefore not entered manually into the receiver each time, but is read into the control unit STE from the database DAB via the third interface SC3 and then fed to the receiver. These are the channel center frequency, the FEC, the channel symbol rate and the number of bits n.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Verfahren zum Bestimmen der Kanalgüte von Kanälen eines digitalen Übertragungssystems, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:1. Method for determining the channel quality of channels of a digital transmission system, characterized by the following steps:
a) Messen sowohl der Bitfehlerrate (BER) über eine erste Anzahl (nl) einlangender Bits als auch des Bit-Rausch-Verhältnisses (Eo/Νo) der Leistung (Eo) je Bit zur spektralen Rauschleistung (Νo) in einem digitalen Empfänger.a) Measuring both the bit error rate (BER) over a first number (nl) of incoming bits and the bit-to-noise ratio (Eo/Νo) of the power (Eo) per bit to the spectral noise power (Νo) in a digital receiver.
b) ba) falls die Summe des Bit-Rausch- Verhältnisses (Eb/Νo) und des Codiergewinnes (CG) unter einer unteren Grenze (vu) liegt, Festlegen der Kanalgüte als ungenügend und der gemessenen Bitfehlerrate (BER) als hinreichend genau, bb) falls die genannte Summe über einer oberen Grenze (vσ) liegt, Festlegen der Kanalgüte als fehlerfrei bei Νichtbeachten der gemessenen Bitfehlerrate (BER), und bc) falls die genannte Summe zwischen der unteren Grenze (vu) und der oberen Grenze (v0) liegt, zumindest ein erneutes Messen der Bitfehlerrate (BER) in dem selben Kanal, jedoch über eine zweite Anzahl (n2) einlangender Bits, wobei diese zweite Anzahl (n2) größer als die erste Anzahl (ni) ist, und Festlegen der Kanalgüte in Abhängigkeit von dem neuerlichen Messergebnis der Bitfehlerrate.b) ba) if the sum of the bit-noise ratio (Eb/Νo) and the coding gain (CG) is below a lower limit (v u ), determining the channel quality as insufficient and the measured bit error rate (BER) as sufficiently accurate, bb) if the said sum is above an upper limit (v σ ), determining the channel quality as error-free if the measured bit error rate (BER) is ignored, and bc) if the said sum is between the lower limit (v u ) and the upper limit ( v 0 ), at least one new measurement of the bit error rate (BER) in the same channel, but over a second number (n 2 ) of incoming bits, this second number (n 2 ) being greater than the first number (ni), and Determination of the channel quality depending on the new measurement result of the bit error rate.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich zwischen der unteren (vu) und der oberen (v0) Grenze durch eine dritte, mittlere Grenze (vm) unterteilt wird, und das Messen in Schritt bc) über eine dritte Anzahl (113) einlangender Bits durchgeführt wird, falls die genannte Summe zwischen der unteren (vu) und der mittleren (vm) Grenze liegt, wobei diese dritte Anzahl (113) größer als die erste Anzahl ist, jedoch das Messen in Schritt bc) über eine vierte Anzahl (ru) einlangender Bits durchgeführt wird, falls die genannte Summe zwischen der mittleren (vm) und der oberen Grenze (v0) liegt.2. The method according to claim 1, characterized in that the area between the lower (v u ) and the upper (v 0 ) limit is divided by a third, middle limit (v m ), and the measurement in step bc) over a third number (113) of incoming bits is carried out if the said sum lies between the lower (v u ) and the middle (vm) limit, this third number (113) being greater than the first number, but the measurement in step bc ) is carried out over a fourth number (ru) of incoming bits if the sum mentioned lies between the middle (v m ) and the upper limit (v 0 ).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt bc) das3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in step bc).
Figure imgf000014_0001
ben ist.
Figure imgf000014_0001
ben is.
1. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl (n2) von Bits in Schritt bc) in der Größenordnung von 10 gewählt wird.1. The method according to claim 3, characterized in that the number (n 2 ) of bits in step bc) is chosen in the order of 10.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anzahl (ni) einlangender Bits in der Größenordnung von 105 bis 106 und die zweite Anzahl (n2) in der Größenordnung von 107 bis 108 Hegt.5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first number (ni) of incoming bits is in the order of magnitude of 10 5 to 10 6 and the second number (n 2 ) in the order of magnitude of 10 7 to 10 8 .
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem als Bitfehlerrate die Viterbi- Bitfehlerrate verwendet wird.6. Method according to one of claims 1 to 5, in which the Viterbi bit error rate is used as the bit error rate.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem über eine erste Schnittstelle (SCI) an eine Antenneneinrichtung (SEA, LNB) angeschlossenen Empfänger (RCR), mit einer über eine zweite Schnittstelle (SC2) an den Empfänger (RCR) anschließbaren Steuereinheit (STE) zur Eingabe der Kanalmittenfre- quenz der Codierrate (FEC), der Kanalzeichenrate und der Anzahl (n) zu messender Bits in den Empfänger und mit einer Datenbank (DAB), welche über eine dritte Schnittstelle (SC3) an die Steuereinheit anschließbar ist, zum Einlesen der Kanalmittenfrequenz, der Codierrate (FEC), der Kanalzeichenrate und der Anzahl (n) zu messender Bits in den Empfänger. 7. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 6 with a receiver (RCR) connected to an antenna device (SEA, LNB) via a first interface (SCI), with a receiver (SC2) connected via a second interface (SC2). RCR) connectable control unit (STE) for entering the channel center frequency, the coding rate (FEC), the channel character rate and the number (n) of bits to be measured into the receiver and with a database (DAB), which is connected via a third interface (SC3). the control unit can be connected to read the channel center frequency, the coding rate (FEC), the channel character rate and the number (n) of bits to be measured into the receiver.
PCT/AT2001/000391 2000-12-14 2001-12-10 Method for determining channel quality in digital transmission systems, in which the bit error rate is re-measured over a greater bit length, depending on the sum of the bit-noise ratio and the coding gain WO2002049262A1 (en)

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