DE69213527T2

DE69213527T2 - System zum Test einer digitalen Übertragung

Info

Publication number: DE69213527T2
Application number: DE69213527T
Authority: DE
Inventors: Takeo Eguchi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-04-11
Filing date: 1992-04-10
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2012-04-11
Also published as: DE69213527D1; EP0508459A2; EP0508459A3; US5341399A; JPH04312092A; EP0508459B1; KR100240157B1; KR920020971A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Digitalübertragungs-Testvorrichtung, die geeignet ist zur Prüfung von Digitalsignal-Übertragungsvorrichtungen.
In der EP 0 138 613 A2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur geeigneten Überwachung eines Übertragungsweges zur Übertragung von Digitaldaten durch Übertragen eines Testsignales über den Übertragungsweg beschrieben. Das Testsignal besteht aus einer Abfolge von Videosignalzeilen, die jeweils einen Horizontal- Synchronisierungspuls und ein Muster von digitalen Einsen und Nullen mit einer festgelegten Frequenz enthalten und die in jeder Zeile an der gleichen Datenposition bezüglich des Horizontal-Synchronisierungspulses auftreten. Die Muster bestehen aus einem Frequenzmuster abwechselnder Einsen und Nullen und einem Testmuster aus zufällig angeordneten oder in einer den Übertragungsweg unterbrechenden Reihenfolge angeordneten Einsen und Nullen. Das Testsignal wird empfangen und auf einem Wellenform-Monitor mit dem Referenzmuster und dem mit dem Komplement des Referenzmusters überlagerten Testmuster und dem Komplement des Testmusters angezeigt, so daß die vier Muster überlagert sind und einen im allgemeinen augenförmigen Bereich umfassen.
Ferner beschreibt die DE 36 01 605 A eine Digitalübertragungs- Testsignalerzeugungsschaltung, bei der ein quasi-statistisches Bitmuster als Digitaltestsignal verwendet wird, das während der Zeilen 25 bis 312 und 338 bis 625 eines ersten und zweiten Halbbildes übertragen wird und am Decoderausgang in Form eines quasi-statistischen Farbmusters auf einem TV-Bildschirm angezeigt wird.
Von der SMPTE (Gesellschaft der Bewegtbild- und Fernsehingenieure) der Vereinigten Staaten wird erwartet, daß sie ein verschlüsseltes NRZI (invertierter "no-return-to-zero"- Code)-Verfahren als ihr Standardverfahren für Schnittstellen von Digital-Video- /Audiodaten vorzugsweise für internen Gebrauch übernehmen. Dieses Verfahren umfaßt eine Übertragungsseite, die 10-Bit-Eingangsdaten durch Ausführung einer Modulo-2- Division dieser mittels des Polynoms:
G(x)=(x+S1)(x&sup9;+x&sup4;+1)
verschlüsselt und weist eine Empfangsseite aut, die die Daten durch Ausführung einer Modulo-2-Multiplikation dieser mit demselben Polynom entschlüsselt.
Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß dessen automatische Verstärkungssteuerungs(AGC)-Schaltung zur automatischen Kompensation von leitungsinduzierten Verschlechterungen aufgrund der Existenz von Gleichstromkomponenten, die aufgrund der Eingabe einer spezifischen Kombination von Video-/Audiodaten erzeugt werden, eine Fehlfunktion aufweisen kann.
Man nehme beispielsweise an, daß die 10-Bit-Hexadezimaldaten "300" und "198" abwechselnd zugeführt werden, wie in Fig. 5A gezeigt ist. In diesem Fall werden in den verschlüsselten Daten Gleichstromkomponenten erzeugt. Dies ist der schlechteste Fall für den Betrieb der AGC-Schaltung, wie in Fig. 5B gezeigt ist.
Ein weiterer Nachteil des obigen Verfahrens ist, daß eine bestimmte Kombination von Eingabedaten den Signalübergang (d.h. von "1" zu "0" oder von "0" nach "1"), der normalerweise in im wesentlichen konstanten Intervallen auftreten würde, für eine ausgedehnte Zeitdauer unterdrücken kann.
Man nehme beispielsweise an, daß abwechselnd die 10-Bit-Hexadezimaldaten "110" und "200" zugeführt werden, wie in Fig. 6A gezeigt ist. In diesem Fall tritt ein Signalübergang in den verschlüsselten Daten nur alle 20 Taktpulse auf. Dies ist der schlimmste Fall für den Betrieb des Phasenregelkreises (PLL) bei der Taktwiedergabe, wie in Fig. 6B gezeigt ist.
Statistisch treten die oben beschriebenen schlimmsten Fälle während gewöhnlichen Signalübertragungen beinahe niemals auf. Es besteht jedoch keine absolute Garantie, daß sie völlig ausgeschlossen sind.
Zusätzlich zu den obigen von der SMPTE diskutierten Fällen existieren auch Signale, die den ungünstigsten Fall für den Betrieb der Digitalsignal-Übertragungsvorrichtung darstellen, wenn das Verschlüsselungsverfahren ungeachtet des Inhaltes des übertragenen Signales das gleiche bleibt.
Da das Auftreten solcher Schlimmsten-Fall-Signale nicht gerade hoch ist, ist es normalerweise schwierig, Digitalsignal-Übertragungsvorrichtungen (insbesondere neu hergestellte oder wiederangepaßte Geräte) bezüglich deren Leistung bei Signalen, die den schlimmsten Fall darstellen, zu prüfen, während solche Systeme unter normalen Betriebsbedingungen betrieben werden dürfen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Digitalübertragungs- Testvorrichtung vorzuschlagen, die Testsignale erzeugt, mit denen Digitalsignal- Übertragungssysteme einfach bezüglich der Leistung überprüft werden können.
Erfindungsgemäß wird eine Digitalvideoübertragungs-Testvorrichtung vorgeschlagen aufweisend
eine Codiereinrichtung zur Codierung von Digitaldaten,
einen Übertragungsweg zur Übertragung der codierten Daten,
eine Decodiereinrichtung zur Wiedergewinnung von Digitaldaten von den übertragenen Daten;
eine Anzeige zur Anzeige der wiedergewonnenen Daten und
eine Testsignal-Erzeugungsschaltung zur Erzeugung und Lieferung eines Digitaltestsignales an die Codiereinrichtung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzeige ein Monitor-Fernsehgerät ist und
die Testvorrichtung ferner aufweist
eine Verarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung der übertragenen Daten mittels Steuerung wenigstens eines Signalparameters der übertragenen Daten und
eine Zeitsteuereinrichtung zur Steuerung der Erzeugungsschaltung derart, daß die Daten während der Dauer entsprechend einem ersten festgelegten Bereich der Anzeige auftreten, und daß
das Digitaltestsignal durch ein wiederholtes erstes Bitmuster gebildet wird, das bezüglich der gesteuerten Signaparameter den schlechtesten Fall möglicher Bitmuster darstellt, die die zu übertragenden Digitaldaten bilden.
Wenn die Übertragungsvorrichtung normal funktioniert rufen die hindurchgelangten Daten ein in bestimmten Bereichen des Schirmes anzuzeigendes Bild mit besonderer Helligkeit und Farbe hervor. Wenn die Übertragungsvorrichtung nicht normal funktioniert, nehmen die Daten während der Übertragung einen Fehler an und erzeugen Änderungen des in diesen bestimmten Bereichen des Schirmes angezeigten Bildes. Dies ermöglicht es, die Ziel-Übertragungsvorrichtung bezüglich Leistung mit Daten, die den schlimmsten Fall darstellen, auf einfache, visuelle Art und Weise ohne die Verwendung spezieller Meßgeräte zu prüfen.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung und anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlichen, in denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Digitalübertragungs-Testvorrichtung ist;
Fig. 2 eine Darstellung ist, die zeigt, was der Anzeigeschirm anzeigt, wenn ein AGC-Teil oder eine PLL-Schaltung der Ziel-Vorrichtung normal funktioniert;
Fig. 3 eine Darstellung ist, die angibt, was der Anzeigeschirm darstellt, wenn der AGC-Teil und die PLL-Schaltung des Ziel-Systems nicht normal arbeitet;
Fig. 4 eine Darstellung ist, die angibt, was der Anzeigeschirm darstellt, wenn die PLL- Schaltung nicht normal arbeitet;
Fig. 5 (5A und 5B) ein Satz von Darstellungen sind, die typische "worst-case"-Daten für den AGC-Betrieb während der Datenübertragung mittels des verschlüsselten NRZI- Verfahrens zeigt; und
Fig. 6 (Fig. 6A und 6B) ein Satz von Darstellungen ist, die typische "worst-case"-Daten für die Taktsignalwiedergabe bei dem verschlüsselten NRZI-Verfahren zeigen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand Fig. 1 erläutert. Das Ausführungsbeispiel weist eine Schaltungsanordnung zur Prüfung einer Transmissionsvorrichtung auf, die Digitalvideodaten anhand des verschlüsselten NRZI- Verfahrens überträgt.
In Fig. 1 werden an einem Anschluß 1 anliegende Digitalvideodaten DTV zu der "a"-Seite eines Umschalteschalters 2 weitergeleitet. Der "b"-Seite des festen Anschlusses der Umschalteschaltung 2 wird ein Testsignal DTE von einer Testsignal-Erzeugungsschaltung 3 zugeführt.
Das Testsignal DTE weist zwei Kombinationen von abwechselnd wiederholten 10-Bit- Hexadezimaldaten auf. Eine Datenkombination besteht aus "300" und "198", die sich abwechselnd zur Anzeige auf dem oberen Teil des Schirmes fortsetzt und die andere Kombination besteht aus "110" und "200", die sich abwechselnd zur Anzeige in einem unteren Teil des Bildschirmes fortsetzt.
Die Ausgangsdaten von dem Umschalteschalter 2 werden einer Verschlüsselungseinrichtung 4 zugeführt. Die Verschlüsselungseinrichtung 4 verschlüsselt die Daten durch Ausführung einer Modulo-2-Division unter Verwendung des Polynoms:
G(x)=(x+1)(x&sup9;+x&sup4;+1)
Nachdem sie durch die Verschlüsselungseinrichtung 4 verschlüsselt wurden, werden die Daten über einen Übertragungsweg 5 zu einer Schaltung 6 bestehend aus einem AGC-Teil und einem Abgleichteil weitergeleitet. Der AGC-Teil steuert die Verstärkung derart, daß der Pegel der übertragenen Daten konstant gehalten wird. Der Abgleichteil korrigiert die Hochlrequenz- und die Niedrigfrequenzcharakteristik, die während der Übertragung beeinträchtigt wurden, wobei die damit verbundene Zwischensignalinterferenz unterdrückt wird.
Die Ausgangsdaten von der Schaltung 6 werden sowohl einer Entschlüsselungsschaltung 7 als auch einer PLL-Schaltung 8 zugeführt. Die PLL-Schaltung 8 gibt das Taktsignal wieder, das der Entschlüsselungsschaltung 7 zugeführt wird.
Die Entschlüsselungsschaltung 7 entschlüsselt die empfangenen Daten durch Ausführung einer Modulo-2-Multiplikation unter Verwendung des obigen Polynoms. Die Entschlüsselung findet synchron mit dem Taktsignal CLK statt. Nachdem es durch die Entschlüsselungsschaltung 7 entschlüsselt wurde, werden die Daten einem Monitor- Fernsehgerät 9 zugeführt.
Im Betrieb befindet sich der Umschalteschalter 2 zuerst in der "a"-Position. Dies führt dazu, daß die Verschlüsselungsschaltung 4 die Digitalvideodaten DTV verschlüsselt. Die verschlüsselten Daten werden über den Übertragungsweg 5 und durch die Schaltung 6 hin zu der Entschlüsselungsschaltung 7 gesandt. Die Entschlüsselungsschaltung 7 gibt wiederum die entschlüsselten Digitalvideodaten DTV an das Monitor-Fernsehgerät 9 aus. Der Schirm des Monitor-Fernsehgerätes 9 zeigt das durch die empfangenen Digitalvideodaten DTV erzeugte Bild an.
Wenn sich der Umschalteschalter 2 in der "b"-Position befindet, verschlüsselt die Verschlüsselungsschaltung 4 das Testsignal DTE. Wie beschrieben, ist das Testsignal DTE entsprechend dem oberen Teil des Bildschirmes eine Kombination der hexadezimalen 10- Bit-Daten "300" und "198", die sich abwechselnd fortsetzen. So erzeugen die verschlüsselten Daten eine Gleichstromkomponente (s. Fig. 5B), die den schlechtesten Zustand für den Betrieb des AGC-Teiles der Schaltung 6 bildet. Dies liegt daran, daß die Gleichstronikomponente dazu führen kann, daß der AGC-Teil von seinem normalen Bewertungsvorgang abweicht. Auf der anderen Seite ist das Testsignal DTE entsprechend dem unteren Teil des Bildschirmes die oben erwähnte Kombination der Hexadezimal-10- Bit-Daten "110" und "200", die sich abwechselnd fortsetzen. So führen die verschlüsselten Daten dazu, daß ein Signalübergang nur alle 20 Taktpulse auftritt (vgl. Fig. 6B). Dies ist der ungünstigste Fall für die PLL-Schaltung 8, Taktpulse wiederzugeben.
Die Ausgangsdaten von der Verschlüsselungsschaltung 4 werden über den Übertragungsweg 5 und durch die Schaltung 6 zu der Entschlüsselungsschaltung 7 gesandt. Wenn der AGC-Teil der Schaltung 6 normal funktioniert, sind die von der Entschlüsselungsschaltung ausgegebenen Daten bezüglich des oberen Bereiches des Bildschirmes die Hexadezimal-10-Bit-Daten "300" und "198", die sich fortlaufend abwechseln. Dies führt dazu, daß ein Bild IMa mit einer festgelegten Helligkeit und Farbe in dem oberen Bereich des Bildschirmes des Monitor-Fernsehgerätes 9 (s. Fig. 2) angezeigt wird. Wenn die PLL-Schaltung 8 normal arbeitet, sind die von der Entschlüsselungsschaltung 7 bezüglich des unteren Bereiches des Schirmes ausgegebenen Daten die hexadezimalen 10-Bit-Daten "110" und "200", die sich abwechselnd fortsetzen. Die führt dazu, daß im unteren Bereich des Bildschirmes des Monitor-Fernsehgerätes 9 ein Bild IMb mit Helligkeits- und Farbpegeln angezeigt wird, die sich von denjenigen des Bildes IMa (vgl. Fig. 2) unterscheiden.
Wenn andererseits der AGC-Teil der Schaltung 6 nicht normal arbeitet, erzeugen die von der Entschlüsselungsschaltung 7 bezüglich des oberen Bereiches des Bildschirmes ausgegebenen Daten einen Fehler, der dazu führt, daß die hexadezimalen 10-Bit-Daten "300" und "198" sich nicht fortlaufend abwechseln. Dies führt dazu, daß ein Bild IMa' mit einem Ausfallrauschen NS im oberen Bereich des Bildschirmes des Monitor- Fernsehgerätes 9 angezeigt wird (s. Fig. 3). Wenn die PLL-Schaltung 8 nicht normal arbeitet, erzeugt der resultierende Bitschlupf einen Fehler in den durch die Entschlüsselungsschaltung 7 bezüglich des unteren Bereiches des Bildschirmes ausgegebenen Daten. Dieser Fehler verhindert, daß die hexadezimalen 10-Bit-Daten "110" und "200" sich fortlaufend abwechseln. Somit zeigt der untere Bereich des Schirmes des Monitor-Fernsehgerätes 9 ein Bild IMb' mit Ausfallrauschen NS an (s. Fig. 4).
Wie erläutert, umfaßt das durch die Testsignalschaltung 3 bezüglich des oberen Bereiches des Schirmes erzeugte Testsignal DTE die hexadezimalen 10-Bit-Daten "300" und "198" auf, die sich fortlaufend abwechseln. Verschlüsselt bilden diese Daten das schlimmstmögliche Signal für den Betrieb des AGC-Teiles der Schaltung 6. Das durch die Testsignal-Erzeugungsschaltung 3 bezüglich des unteren Bereiches des Schirmes erzeugte Testsignal DTE umfaßt die hexadezimalen 10-Bit-Daten "110" und "200", die sich fortlaufend abwechseln. Nachdem sie verschlüsselt wurden, bilden diese Daten das schlimmstmögliche Signal, mit dem die PLL-Schaltung 8 Taktpulse wiedergibt. Wenn der AGC-Teil der Schaltung 6 im schlimmstmöglichen Fall, der durch Schaltung der Umschalteschaltung 2 in die "b"-Position eintritt, nicht normal arbeitet, wird das Bild IMa' mit Ausfallrauschen NS im oberen Bereich des Schirmes des Monitor-TV-Gerätes 9 angezeigt (Fig. 3). Wenn die PLL-Schaltung 8 in dem für diese präparierten schlimmsten Fall nicht normal arbeitet, erscheint das Bild IMb' mit Ausfallrauschen NS im unteren Bereich des Schirmes des Monitor-TV-Gerätes 9 (Fig. 4).
So ermöglicht das obige Ausführungsbeispiel einfache, visuelle Prüfungen des AGC-Teiles der Schaltung 6 und der PLL-Schaltung 8, um zu sehen, ob sie in deren jeweiligen schlimmsten Fällen normal arbeiten. Für diese Überprüfungen werden keine speziellen Meßgeräte benötigt.
Wenn herausgefunden wird, daß diese Schaltungen normal arbeiten, kann das verschlüsselte NRZI-Verfahren für die Erzeugung eines ausgedehnten Spektrums zur binären Übertragung verwendet werden. Das macht es möglich, die Hardware relativ einfach und mit verminderten Kosten herzustellen.
Obwohl das obige Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, Übertragungsvorrichtungen zu prüfen, die Daten in verschlüsselten NRZI-Verfahren übertragen, sind andere Ausführungsbeispiele der Erfindung möglich, die ähnliche Signale erzeugen, mit denen andere Übertragungsvorrichtungen geprüft werden, die Daten mit anderen Verfahren übertragen. In solchen Fällen ist das Testsignal das "worst-case"-Signal für den Betrieb jeder Schaltung einer gegebenen Übertragungsvorrichtung. Das "worst-case"-Signal wird wiederholt bezüglich bestimmten Bereichen des Bildschirmes erzeugt.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel wird der Schirm in zwei Bereiche aufgeteilt, in denen der AGC-Teil der Schaltung 6 und die PLL-Schaltung 8 bezüglich deren Betrieb überprüft werden. Alternativ kann der Schirm als einziger Bereich verwendet werden oder kann in drei oder mehr Bereiche aufgeteilt werden für die Überprüfung so vieler Testgegenstände.
Es werden so viele Testsignale DTE wie die auf dem Schirm angeordneten Bereiche erzeugt, um die mehreren Gegenstände gleichzeitig und effizient zu testen.
Wie beschrieben, werden erfindungsgemäß bestimmte Daten erzeugt, die den "worst- case"-Zustand für den Betrieb der Ziel-Übertragungsvorrichtung bilden. Dies ermöglicht einfache, visuelle Überprüfungen der Vorrichtung, um auf einem Bildschirm zu sehen, ob diese normal funktioniert, wenn die "worst-case"-Signale zur Verarbeitung zugeführt werden. Für diese Überprüfungen sind keine speziellen Meßgeräte erforderlich. Wenn eine Anzahl von Datenwiederholvorgängen auftreten, wie etwa bei PCM-Übertragungen, sind die mit der Anwendung der Erfindung auf die in Frage stehende gesamte Meßanordnung möglich gemachten ökonomischen Vorteile erheblich.
Während ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung spezieller Ausdrücke beschrieben wurde, dient die Beschreibung nur illustrativen Zwecken und sie ist so zu verstehen, daß Änderungen und Variationen möglich sind, ohne vom Umfang der folgenden Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Digitalvideoübertragungs-Testvorrichtung aufweisend

- eine Codiereinrichtung (4) zur Codierung von Digitaldaten,

- einen Übertragungsweg (5) zur Übertragung der codierten Daten,

- eine Decodiereinrichtung (7) zur Wiedergewinnung von Digitaldaten von den übertragenen Daten;

- eine Anzeige (9) zur Anzeige der wiedergewonnenen Daten und

- eine Testsignal-Erzeugungsschaltung (3) zur Erzeugung und Lieferung eines Digitaltestsignales an die Codiereinrichtung, dadurch gekennzeichnet,

daß die Anzeige (9) ein Monitor-Fernsehgerät ist und

- die Testvorrichtung ferner aufweist

-- eine Verarbeitungseinrichtung (6, 8) zur Verarbeitung der übertragenen Daten mittels Steuerung wenigstens eines Signalparameters der übertragenen Daten und

-- eine Zeitsteuereinrichtung zur Steuerung der Erzeugungsschaltung (3) derart, daß die Daten während der Dauer entsprechend einem ersten festgelegten Bereich der Anzeige (9) auftreten, und daß

- das Digitaltestsignal durch ein wiederholtes erstes Bitmuster gebildet wird, das bezüglich der gesteuerten Signalparameter den schlechtesten Fall möglicher Bitmuster darstellt, die die zu übertragenden Digitaldaten bilden.

2. Digitalvideoübertragungs-Testvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Verarbeitungseinrichtung (6, 8) eine Verstärkungssteuereinrichtung (6) und/oder einen Phasenregelkreis (PLL) (8) aufweist und wobei die Verstärkungssteuereinrichtung (6) den Pegel des der Decodiereinrichtung zugeführten Signales steuert, der Phasenregelkreis (8) ein Taktsignal wiedergibt, das Digitaltestsignal erste und/oder zweite wiederholte Bitmuster aufweist, und wobei die ersten wiederholten Bitmuster der schlechteste Fall für die Verstärkungssteuereinrichtung sind und während der Dauer entsprechend einem oberen Halbbereich der Anzeige auftreten und/oder die zweiten wiederholten Bitmuster der schlechteste Fall des Phasenregeikreises (8) sind und während der Dauer entsprechend einem unteren Halbbereich der Anzeige (9) auftreten.

3. Digitalvideoübertragungs-Testvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Codiereinrichtung eine Verwüfelungseinrichtung (4) zur Venwürfelung der Eingangsdaten und die Decodiereinrichtung eine Entwürfelungseinrichtung (7) Zur Entwürfelung der empfangenen Daten aufweist.

4 Digitalvideoübertragungs-Testvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die wiederholten ersten Muster dazu führen, daß

- ein erstes festgelegtes Bild in einem ersten festgelegten Bereich auf der Anzeige erscheint, wenn eine erste festgelegte Komponente innerhalb der Digitalvideosignal Übertragungsvorrichtung normal arbeitet bei der Verarbeitung des ersten festgelegten wiederholten Bitmusters und

- ein anderes, unterschiedliches zweites festgelegtes Bild auf der Anzeige erscheint, wenn die erste festgelegte Komponente nicht normal arbeitet bei der Verarbeitung des ersten festgelegten wiederholten Bitmusters.