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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen der Kanalgüte von Kanälen eines digitalen Übertragungssystems sowie auf ein Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der digitalen Übertragung von Daten über potenziell unsichere Übertragungsmedien, z.B.
Satellitendatenverbindungen, ist eine genaue Überwachung der Qualität des Übertragungsvor- ganges erforderlich Diese "quality of Service" wird als Bitfehlerrate BER angegeben, nämlich als Anteil jener Bits deren Wert sich während der Übertragung geändert hat.
Von Postgesellschaften, Satellitenprovidern, Kabelfernsehgesellschaften und terrestrischen Rundfunkanstalten 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 redu- ziert werden und die Bitfehlerrate öfters gemessen werden kann.
Nach dem Stand der Technik wird die Bitfehlerrate dadurch gemessen, dass man eine bekann- te Datensequenz während einer bestimmten Beobachtungszeit überträgt und die empfangenen Daten mit dieser Sequenz vergleicht. Um eine vernünftige Abschätzung der Bitfehlerrate zu erhal- ten, 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.
Beträgt beispielsweise die Bitfehlerrate 10-6 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 weiche verhältnismässig lange, fehlerfreie Abschnitte folgen. Als Basis für Messungen geht man davon aus, dass zumindest zehn falsche Bits von dem Empfänger festge- stellt 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 über- haupt keine fehlerhaften Bits ergeben bzw. zu wenige Bits, um zu einer verlässlichen Abschätzung der Bitfehlerrate zu gelangen.
Eine Verbesserung hinsichtlich 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 unerwünsch- ten, 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/Rausch-Verhältnisses CNR kann unter Verwendung theore- tischer Kurven die Bitfehlerrate abgeschätzt werden.
Beispielsweise bezieht sich Fig. 1 auf digita- len Satellitenvideo-Rundfunk DVB-S (Satellite Based Digital Video Broadcasting), bei welchem die QPSK-Modulation (Quadrature-phase Phase Shift Keying) verwendet wird. In Fig. 1 ist der Zusam- menhang zwischen der Bitfehlerrate BER und dem Träger/Rausch-Verhältnis dargestellt, wobei das letztgenannte Verhältnis in dB linear aufgetragen ist und die Bitfehlerrate logarithmisch im Bereich von 10-10 bis 1.
Diese Lösung erfordert allerdings, wie gesagt, teure Instrumente, so dass sie nicht immer an- gewendet werden kann, speziell wenn Kostenfragen im Vordergrund stehen
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 Empfän- ger 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 kön- nen.
Der ETSI-Standard ETS 300421 beschreibt beispielsweise die Luftschnittstelle für satelliten- gestütztes DVB sowie die dabei angewandte Datensicherungsstrategie. Das dem Fachmann darin vermittelte Wissen wird hier vorausgesetzt.
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Aus der US 5,323,421 A geht ein Verfahren zur Abschätzung der Kanalqualität eines Empfän- gers hervor, bei dem jeder Kanal in Beobachtungsintervalle und Subintervalle aufgeteilt wird, wobei die Dauer der Subintervalle als längstes Intervall gewählt wird, in dem der Kanal im wesentlichen statisch ist. Für jedes Symbol in dem Subintervall werden Fehlerinformationen gesammelt, um einen Subintervall-Fehlerwert zu bilden. Mit Hilfe einer nicht-linearen Abbildungsfunktion wird der Subintervall-Fehlerwert auf eine Subintervall-Bitfehlerrate abgebildet, wonach eine Mittelung über das gesamte Beobachtungsintervall erfolgt.
Auf der Verwendung eine Trainingssequenz beruht ein aus der EP 0 664 625 A1 bekannt ge- wordenes Verfahren, bei welchem das Empfangssignal digitalisiert und stückweise gespeichert wird. Vor der Demodulation wird, z.B. mittels eines adaptiven Filters, die Kanal-Impulsantwort aus der Trainingssequenz bestimmt.
Die US 5,471,671 A beschreibt eine Kanal-Qualitätsermittlung durch ein Mobiltelefon auf Basis des von dem Empfänger ermittelten RSSI-Wertes oder anhand der Bitfehlerrate eines mit-empfan- genen Codewortes. Durch Kenntnis der Kanalqualität kann in Empfangsbereichen mit hoher Kanal- qualität der Leistungsaufwand für das Kanalsuchen verringert und die Batterielebensdauer erhöht werden.
Eine Messschaltung nach der US 5,761,212 A verwendet einen Signalgenerator zur Erzeugung eines Testmusters, das zunächst gespeichert und sodann gelesen wird, um digitalisierte Probewer- te zu erzeugen. Eine Konversionsschaltung wandelt das Testmuster in eine Folge erwarteter Probenwerte im Einklang mit einem Zustandsmaschinenmodell eines Detektors für die Folgen um.
Ein Probenfehlerwert wird durch Vergleich des rückgelesenen Probenwertes mit dem erwarteten Probenwert ermittelt.
In der US 5,764,699 A ist ein Verfahren für eine adaptive Modulation in einem Funkkommu- nikationssystem beschrieben, welches eine Mehrzahl von Datenmodulationsverfahren nutzt. Eine Zweiweg-Kommunikationseinheit wählt eines aus einer Mehrzahl von Modulationsverfahren aus und verwendet die ausgewählte Modulationsart zum Aussenden von Daten.
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.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem er- findungsgemäss 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 digi- talen Empfänger.
b) ba) falls die Summe des Bit-Rausch-Verhältnisses und des Codiergewinnes unter einer unteren Grenze liegt, Festlegen der Kanalgüte als ungenügend und der gemesse- nen 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.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht auf äusserst kostengünstige Weise eine Verringe- rung der Messzeiten in der Praxis um einen Faktor von 50, wodurch die Überwachung und damit die Qualität von bestehenden Verbindungen wesentlich gesteigert werden kann.
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 genann- te 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.
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 Bitfeh-
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lerrate 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 1/BER gewählt wird.
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.
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 Kanaimitten- frequenz der Codierrate, der Kanalzeichenrate und der Anzahl zu messender Bits in den Empfän- ger und mit einer Datenbank, welche über eine dritte Schnittstelle an die Steuereinheit anschliess- bar ist, zum Einlesen der Kanalmittenfrequenz, der Codierrate, der Kanalzeichenrate und der Anzahl zu messender Bits in den Empfänger
Die Erfindung ist im Folgenden anhand einer beispielsweisen Ausführungsform unter Bezug- nahme auf die Zeichnung näher erläutert, in welcher zeigen
Fig 1 den Zusammenhang wischen der Bitfehlerrate und dem Träger/Rausch-Verhältnis für
QPSK in einem Diagramm,
Fig.
2 den Zusammenhang zwischen der Kanalbitfehlerrate und dem Verhältnis Eb/NO in einem weiteren Diagramm,
Fig. 3 in grafischer Darstellung Entscheidungskriterien für das Verfahren nach der Erfindung,
Fig. 4 ein Beispiel eines Verfahrens nach der Erfindung an einem Ablaufdiagramm, und
Fig. 5 in einem vereinfachten Blockschaltbild eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- rens nach der Erfindung.
Das Beispiel, an dem die Erfindung genauer erläutert wird, geht hier von einem satellitenge- stützten, 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 Bestimmung der Kanalbitfehlerrate und der Viterbi-Bitfehler- rate erreicht, wobei Messzeit und Messinstrumente sowie Schaltgeräte eingespart werden. Das gezeigte Beispiel ist an die Leistungsfähigkeit und an die Eigenschaften moderner satellitenge- stützter digitaler Videorundfunkempfänger (DVB-S = Satellite Based Digital Video Broadcasting) angepasst.
Der Lösungsgedanke liegt auch dann, die heuristische Kenntnis beispielsweise der QPSK-Modulation und des Satellitenfadingkanals auszunutzen, bei Sichtverbindungen, gleichmä- #ig 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 Ver-
EMI3.1
No bedeuten, nämlich gleich mit k * Tsyst. Diese Kenntnis der Eb -Bedingungen wird ausgenützt, um
No Messzeit zu sparen, was weiter unten noch erläutert wird.
EMI3.2
No rate, um genügend genaue Werte für die Kanalbitfehlerrate und die Viterbi-Bitfehlerrate zu erhal- ten, da auch in kurzer Zeit genügend Viterbi-Bitfehler auftreten, welche von dem DVB-S Empfänger festgestellt werden. Eb
Einen Bereich hervorragender b/No -Bedingungen.
Es ist anzunehmen, dass Viterbi-Bitfehler 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.
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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 wahr- scheinlich 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.
Bei der folgenden näheren Diskussion des Verfahrens sollen die in Tabellen 1 und 2 angege- benen Daten berücksichtigt werden, zusammen mit der Tatsache, dass das aktuelle Verhältnis
Eb
No üblicher DVB-Träger im Bereich oberhalb 7,5 dB liegt, was z. B für die DVB-S Kanäle des EUTELSAT Hotbird Satelliten (13 Ost) verwirklicht ist.
Eb
Aufgrund des Umstandes, dass das Verhältnis Eb/N und das Trager/Rausch-Verhältnis CNR in o dem gleichen Zusammenhang verwendet werden, soll deren Zusammenhang wie folgt angegeben werden.
Eb Energie per Bit
No (einseitige) spektrale Rauschleistung, gleich k * Tsyst
K Boltzmann Konstante Tsyst Rauschtemperatur des Systems
B Bandbreite des Empfängers Rb Bitrate, für QPSK : = 2 * B
EMI4.1
No N
EMI4.2
N noise spektrale Leistungsdichte des Rauchens
CG Codiergewinn
Der Codiergewinn 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 Viterbi-Codierung versehenen Übertragungsverfahren Beispielsweise wird bei DVB-S als Übertragungsverfahren QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) verwendet, welches - wie theore- tisch nachweisbar - die gleiche Fehlerrate aufweist wie FSK (Frequency Shift Keying). Siehe dies- bezüglich- 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 Eb/N und CNR, gemessene Werte. No
EMI4.3
<tb> CBER <SEP> VBER <SEP> Restliche <SEP> BER <SEP> Benötigtes <SEP> Eb/N <SEP> in <SEP> dB <SEP> Benötigtes <SEP> CNR <SEP> in <SEP> dB
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> No
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4*10-3 <SEP> 2*10-4 <SEP> 10-9 <SEP> 6,25 <SEP> 9,25
<tb>
EMI4.4
EMI4.5
<tb> praktisch <SEP> fehlerfrei <SEP> 9,50 <SEP> 12. <SEP> 50
<tb>
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Tabelle 2 : Benötigtes Verhältnis Eb/N und CNR für VBER = 10-6 für verschiedene Werte von FEC.
No
EMI5.1
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<tb> Correction <SEP> No
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1/2 <SEP> 4,8 <SEP> 7,8
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2/3 <SEP> 5,4 <SEP> 8,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3/4 <SEP> 6,0 <SEP> 9,0
<tb>
<tb>
<tb>
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<tb>
<tb> 4/5 <SEP> 6,2 <SEP> 9,2
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5/6 <SEP> 6,6 <SEP> 9,6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6/7 <SEP> 6,7 <SEP> 9,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 718 <SEP> 6,8 <SEP> 9,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8/9 <SEP> 6,9 <SEP> 9,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Nicht <SEP> codiert <SEP> 10,5 <SEP> 13,5
<tb>
Die Verbesserung, ausgedrückt durch das benötigte Eb oder CNR wird Codiergewinn (Coding
No Gain) genannt. Dieser kann von den Datenblättern des Chipsets eines DVB Empfängerherstellers erhalten werden.
Der Codiergewinn kann verwendet werden, um die Viterbi-Bitfehlerrate VBER aus der Kanalbitfehlerrate CBER zu erhalten. Beispielsweise beträgt der Codiergewinn, wenn ein
1 FEC =1/2 verwendet wird, für CBER = 10-6 (siehe Tabelle 2).
13,5 dB - 7,8 dB = 5,7 dB
In dem unten näher beschriebenen Verfahren wird der Codiergewinn benutzt.
Das (theoretische) Verhalten der Bitfehlerrate BER einer kohärent demodulierten QPSK (ent- sprechend der Kanalbitfehlerrate bei digitalem Videorundfunk DVB) ist gegeben durch:
EMI5.3
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 Kanalbitfeh-
EMI5.4
No No angegeben und linear aufgetragen ist, wogegen sich die Kanalbitfehlerrate logarithmisch zwischen
EMI5.5
Bei anderen Signalverarbeitungs- bzw. Modulationsverfahren, wie z.B. 64 QAM" (Quadrature Amplitude Modulation) oder DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) werden die entsprechen-
EMI5.6
dann i. a. nicht um die Viterbi-Bitfehlerrate handelt. Die einzige Voraussetzung für die Anwendung
EMI5.7
In der folgenden Tabelle 3 werden die benötigten Messzeiten für die EUTELSAT DVB-Kanäle
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angegeben.
Tabelle 3
EMI6.1
<tb> Kanalzeichenrate <SEP> FEC <SEP> Post- <SEP> Benötigte <SEP> Benötigte <SEP> Benötigte <SEP> Benötigte
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> [Mbaud] <SEP> Viterbi <SEP> Messzeit <SEP> für <SEP> Messzeit <SEP> zur <SEP> Messzeit <SEP> zur <SEP> Messzeit <SEP> zur
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Bitrate <SEP> 105 <SEP> Bits <SEP> [s] <SEP> bei <SEP> Messung <SEP> von <SEP> Messung <SEP> von <SEP> Messung <SEP> von
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> [Mbit/s] <SEP> VBER <SEP> Mess- <SEP> 106 <SEP> Bits <SEP> [s] <SEP> mit <SEP> 107 <SEP> Bits <SEP> [s] <SEP> mit <SEP> 108 <SEP> Bits <SEP> [s] <SEP> mit
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> genauigkeit <SEP> einer <SEP> Messge- <SEP> einer <SEP> Messge- <SEP> einer <SEP> Messge-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> nauigkeit <SEP> 10-5 <SEP> nauigkeit <SEP> 10-6 <SEP> nauigkeit <SEP> 10-7 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3,
055 <SEP> 7/8 <SEP> 5,346 <SEP> 0,0187 <SEP> 0,187 <SEP> 1,87 <SEP> 18,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6,111 <SEP> 3/4 <SEP> 9,167 <SEP> 0,0109 <SEP> 0,109 <SEP> 1,09 <SEP> 10,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 11,246 <SEP> 3/4 <SEP> 16,869 <SEP> 0,005928 <SEP> 0,05928 <SEP> 0,5928 <SEP> 5.928
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 18,000 <SEP> 3/4 <SEP> 27,000 <SEP> 0,003704 <SEP> 0,03704 <SEP> 0,3704 <SEP> 3,704
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 27,500 <SEP> 2/3 <SEP> 36,667 <SEP> 0,002727 <SEP> 0,02727 <SEP> 0,2727 <SEP> 2,727
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 27,500 <SEP> 3/4 <SEP> 40,500 <SEP> 0,002469 <SEP> 0,02469 <SEP> 0,2469 <SEP> 2,469
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 36, <SEP> 000 <SEP> 3/4 <SEP> 54,000 <SEP> 0,001852 <SEP> 0,01852 <SEP> 0,1852 <SEP> 1,
852
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Mittelwert <SEP> (über <SEP> aktuelle
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Kanalverteilung) <SEP> von <SEP> 28,950 <SEP> 0,003454 <SEP> 0,03454 <SEP> 0,3454 <SEP> 3.454
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> EUTELSAT <SEP> DVB
<tb>
Das Verfahren zum Bestimmen bzw. Abschätzen der Kanalgüte für satellitengestützten digita- len Videorundfunk DVB-S benützt somit die folgenden Schritte, die auch in Fig. 3 dargestellt sind.
E a) Bestimmung, nämlich Messen des Verhältnisses -b/No wobei diese Bestimmung durch o den DVB-S Empfänger geliefert wird. Zu diesem Zweck wird der DVB-S Empfänger pro- grammiert, um z.B. 105 oder 106 Datenbits für die Viterbi-Bitfehlerraten-Berechnungen
C zu verwenden. Die Zeit, welche benötigt wird, um eine solche n -Abschätzung zu erhalten entspricht der Zeit, die man für eine Auslösung 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.
EMI6.2
No 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 ange- nommen, dass die Viterbi-Bitfehlerrate grösser als 10-5 ist. Dies ergibt sich aus dem theo-
EMI6.3
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. bb) Falls die Summe des abgeschätzten Verhältnisses Eb und des Codiergewinnes grösser
No als 11 dB ist (in der Praxis grösser als 11,5 dB, wenn man die Systemgenauigkeit von
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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. bc) Falls die Summe des abgeschätzten Verhältnisses Eb/N und des Codiergewinnes zwischen
No
9 dB und 11 dB liegt, wird eine zusätzliche Messung der Kanalbitfehlerrate und der Viter- bi-Bitfehlerrate durchgeführt. Der DVB-S Empfänger wird dazu programmiert, 107 Daten- bits für seine Messungen zu verwenden, falls
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No jedoch 108 Datenbits für S =Eb/N + CG > 10 dB beträgt. Das bei der neuerlichen Messung
No erhaltene Ergebnis für die Bitfehlerrate BER bietet nun die Grundlage für die Beurteilung der Kanalgüte.
Bei den Messungen in Schritt bc wird die Anzahl der Bits, über welche gemessen wird, nämlich n2, n3 oder n4, 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 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.
Lediglich die Messungen mit 108 Datenbits dauern etwas länger, als wenn man gleich von Be- ginn 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 allerdings 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.
Fig. 5 zeigt eine der Praxis entsprechende Vorrichtung, mit deren Hilfe das Verfahren nach der Erfindung durchführbar ist.
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 SC1 das Eingangssignal sE für einen Empfänger RCR liefert.
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.
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- Verhältnis Eo/No ausgelesen werden.
Die Datenbank DAB enthält alle für die Einstellungen am Empfänger RCR erforderlichen Da- ten, 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.