Barker-Code
Der Barker-Code ist ein in der Nachrichtentechnik verwendeter Binärcode mit minimaler Autokorrelation, welcher im Bereich der Synchronisation und Radartechnik Verwendung findet. Er wurde 1953 von R. H. Barker entwickelt.[1]
Definition Bearbeiten
Der Code stellt eine Sequenz von N Werten aj=±1 mit j = 1, …, N dar, deren Autokorrelation mit der um v verschobenen Sequenz für alle 1 ≤ v < N die Ungleichung
erfüllt. Alternativ kann der Barker-Code auch durch die in der Digitaltechnik üblichen binären Werte 0 und 1 ausgedrückt werden. Die Multiplikation muss dann durch die XOR-Funktion ersetzt und die Berechnung der Autokorrelation entsprechend angepasst werden.
Es wird angenommen, dass Barker-Codefolgen mit einer Länge N größer als 13 nicht existieren. Es gibt jedoch ähnliche Codefolgen, z. B. den Williard-Code, welche allerdings im Gegensatz zu den Barker-Codes nicht perfekt sind und eine höhere Autokorrelation aufweisen.
Die folgende Tabelle enthält alle bekannten Barker-Codes. Barker-Codes sind perfekt, wobei perfekt bedeutet, dass die Autokorrelation für alle Verschiebungen betragsmäßig maximal 1 ist. Bei nicht vorhandener Verschiebung entspricht die Autokorrelation der Länge N der Sequenz. Triviale Umstellungen wie Negationen und Umkehrungen sind in der Tabelle ausgelassen:[2]
| Länge | Codefolge | Nebenkeule [dB][3] | |
|---|---|---|---|
| 2 | +1 −1 | +1 +1 | −6 |
| 3 | +1 +1 −1 | −9,5 | |
| 4 | +1 −1 +1 +1 | +1 −1 −1 −1 | −12 |
| 5 | +1 +1 +1 −1 +1 | −14 | |
| 7 | +1 +1 +1 −1 −1 +1 −1 | −16,9 | |
| 11 | +1 +1 +1 −1 −1 −1 +1 −1 −1 +1 −1 | −20,8 | |
| 13 | +1 +1 +1 +1 +1 −1 −1 +1 +1 −1 +1 −1 +1 | −22,3 | |
Anwendungen Bearbeiten
Barker-Codes finden aufgrund ihrer geringen Autokorrelation in der Funktechnik bei „Direct Sequence Spread Spectrum“-Übertragungssystemen und im Bereich der Radartechnik bei dem Pulskompressionsverfahren Anwendung. Dabei dienen die Folgen in Verbindung mit Optimalfiltern dazu, Sendeimpulse mit sehr kleinem Signal-Rausch-Verhältnis zu detektieren.
Anwendungen im Bereich der Synchronisation unterteilen die zu übertragenen binären Nutzdaten in Abschnitte, welche mit einem Rahmen versehen werden. Der Empfänger eines solchen Rahmens muss diesen zuverlässig erkennen können. Zur Rahmensynchronisation wird das so genannte Synchronisationswort durch Verwendung eines Barker-Codes besonders stark hervorgehoben und ist damit leicht detektierbar. In dieser Eigenschaft wird der Barker-Code der Länge 11 zur Rahmensynchronisation im ISDN, auf der UK0-Schnittstelle, eingesetzt. Weitere Anwendungen zur Rahmensynchronisation liegen im Bereich von Bluetooth oder WLAN nach IEEE 802.11b. Das Funkmeldesystem der BOS verwendet einen Barker-Code der Länge 7.[4]
Literatur Bearbeiten
- Hans Dieter Lüke: Korrelationssignale. Springer, Berlin 1992, ISBN 3-540-54579-4.
Weblinks Bearbeiten
- Barker-Code bei Mathworld
Einzelnachweise Bearbeiten
- ↑ R. H. Barker: Group Synchronizing of Binary Digital Sequences. Communication Theory, London 1953, S. 273 bis 287.
- ↑ D. Zwillinger: CRC Standard Mathematical Tables and Formulae. CRC Press, 1995, S. 223.
- ↑ Talal Darwich: Amplitude Shifting for Sidelobes Cancellation pulse compression. Center for Advanced Computer Studies University of Louisiana at Lafayette, 2006, archiviert vom am 23. September 2015; abgerufen am 24. Juni 2014.
- ↑ Technische Richtlinie (TR) der Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS): FUNKMELDESYSTEM. In: dhpol.de. Unterausschuss Führungs- und Einsatzmittel (UA FEM) des Arbeitskreises II „Innere Sicherheit“ der Arbeitsgemeinschaft der Innenministerien der Länder, Ausschuss für Informations- und Kommunikationswesen (AIuK) des Arbeitskreises V „Feuerwehrangelegenheiten, Rettungswesen, Katastrophenschutz, Zivilverteidigung“ der Arbeitsgemeinschaft der Innenministerien der Länder, 1. Juni 1999, abgerufen am 4. Februar 2023.