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Zeitmultiplexsystem zur Nachrichtenübertragung zwischen mehreren Bodenstationen
über wenigstens einen mit einer Relais station ausgerüsteten Satelliten Die Erfindung
bezieht sich auf ein Zeitmultiplexsystem zur Nachrichtenübertragung zwischen mehreren
Bodenstationen über wenigstens einen mit einer Relaisstation ausgerüsteten Satelliten,
bei dem die Bursts der einzelnen Bodenstationen, die jeweils aus in zeitmultiplexer
Anordnung zusammengefaßten Signalkanälen bestehen und mit einer Präambel versehen
sind, auch satellitenseitig zeitlich gestaffelt in einem Pulsrahmen vereinigt werden
(DDMA) und bei dem die Istphasenlage der Bursts einer Bodenstation im Puls rahmen
hinsichtlich seiner Sollphasenlage durch eine Burstsendephasenregelung überwacht
und gegebenenfalls nachgeregelt wird. Derartige Systeme sind beispielsweise in "Frequenz"
25 (1971), Heft 10, S. 292 ff.
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beschrieben.
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Da ein sich synchron mit der Erddrehung auf seiner Bahn bewegender
Satellit nicht als stationär aufgefaßt werden kann, weil er ständig merkliche Bewegungen
in allen drei Raumebenen ausfXlrt, ist es auch im eingeschrungenen Betrieb erforderlich,
die Phasenlage der mit einer Präambel versehenen Signalkanäle, im folgenden Bursts
genannt, einer Bodenstation ständig zu überprüfen, um gegebenenfalls die Burs;-)tphasenlage
auf die Burst-Sollphasenlage nachzuregeln) Im allgemeinen wird die Regelung so durchgeführt,
daß eine der Bodenstationen eine Referenzstation darstellt, deren Bursts (Referenzburst)
den Anfang des Puisrahmens bildet, auf den sämtliche Bursts der übrigen Stationen
hinsichtlich ihrer Sollphasenlage bezogen sind. Eine solche Überwachungs- und Nachführschaltung
wird als Burstsendephasenregeleinrichtung bezeichnet.
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Überlegungen haben gezeigt, daß es sinnvoll ist, zur Erhöhung der
Betriebssicherheit von TDMA-Systemen die zentralen Untereinheiten von TDZA-Endgeräten
gerätemäßig redundant vorzusehen, um bei Störungen innerhalb dieser Baugruppen den
Betrieb mittels der Reserveeinheit fortzuführen. Um dabei sicherzustellen, daß bei
einem Defekt des aktiven Systemanteils ("von Line Unit") die Reserveeinheit (Off
Line Unit") die Aufgaben des aktiven Systemanteils übernimmt, ist es erforderlich,
daß insbesondere bei der Burstsendephasenregelschaltung zumindest die Sendeseite
der Reserveeinheit synchron mit der Sendeseite des aktiven Systemanteils betrieben
wird. Ferner muß die Funktionsfähigkeit der Reserveeinheit leicht zu überwachen
sein, um sicherzustellen, daß eine Übernahme der Funktionen des aktiven Systemanteils
jederzeit möglich bzw. sinnvoll ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die vorstehend aufgezeigten
Probleme hinsichtlich der Synchronisierung und Überwachung der ReserTveeinheit eine
einfache Lösung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird bei einem Zeitmultiplexsystem der eingangs genannten
Art gemäß der Erfindung derart gelöst, daß eine in der jeweiligen TDMA-Endstelle
neben der aktiven Einheit ("On Line Unit") angeordnete Reserveeinheit ("Off Line
Unit") in ihren Punktionen auf die Betriebseinheit synchronisiert und permanent
überprüit wird in der Weise, daß in der Reserveeinheit eine Simulierung des empfangenen
Eigeitbursts durch das Multiplexersteuersignal der Betriebseinheit erfolgt und eine
Synchronisierung der Phase des Multiplexersteuersignals der Reserveeinheit auf die
Phase des Multiplexersteuersignals der Betriebseinheit über die im Betriebsfall
aktiven Baugruppen (Phasendiskriminator, Pehlermittelung und Sendephasengeber) vorgenommen
wird.
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Zur-Lokalisierung eventuell auftretender Störungen sind in vorteilhafter
Weise weitere Überwachungsschaltungen im Betriebs- und Reservesystem vorgesehen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand eines
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher -erläutert.
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Der oberhalb der gestrichelten Horizontallinie gezeigte Anteil des
Blockschaltbildes stellt die Burstsendephasenregelschaltung der Betriebseinheit
I ("On Line Unit") sowie die zum Verständnis erforderlichen ZF- und RF-Baugruppen
der Erdefunkstelle dar, während das entsprechende Blockschaltbild der Reserveeinheit
II (Off Line Unit") unterhalb der gestrichelten Linie dargestellt ist. Die Umschaltung
zwischen Betriebseinheit I und Reserveeinheit II erfolgt sendeseitig durch einen
elektronischen Umschalter Sl in der ZF-Ebene, während die empfangsseitige Umschaltung
durch die Schalteranordnung S2 erfolgt, die aus Symmetriegründen auf die Betriebseinheit
I und die Reserveeinheit II aufgeteilt ist.
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Im einzelnen ist im Blockschaltbild folgende Kennzeichnung der einzelnen
Schaltungsgruppen verwendet, wobei gleiche Schaltungsgruppen in der Betriebseinheit
I und der Reserveeinheit II mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, jedoch die
Schaltungsgruppen der Reserveeinheit II zusätzlich mit einem Strich versehen sind.
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1 = Terrestrial Interface Module 2g 2' = Multiplexer 3; 3' = PSK-Modulator
4 = ZF- RF-Wandler 5 = Antenne
6 = RF- ZF-Wandler 7; 7' = PSK-Demodulator
8; 8' = UW-Empfang (Unit Work-Empfang) 9; 9' = Phasendiskriminator 10; 10' = Fehlermittelung
Ii; 11' = Sendephasengeber 12; 12' = Taktgenerator 13 = Sync. Prüfung S1 = sendeseitiger
Umschalter S2; S2' = empfangsseitige Umschalter # ; #' = Laufzeitglied Nachstehend
wird der Schaltungsaufbau näher beschrieben: Der Ausgang des Terrestrial Interface
Module 1, in dem die Aufbereitung der zu übertragenden NF- bzw. PCM-Signale zur
Übertragung über die Satellitenstrecke erfolgt (beispielsweise Codierung und Zwischenspeicherung),
ist mit jeweils einem Eingang der Multiplexer 2; 2' der Betriebseinheit I bzw. der
Reserveeinheit II verbunden, während ein zweiter Eingang der Multiplexer 2g 2' mit
dem Ausgang der Sendephasengeber 11; 11' verbunden ist. Der Ausgang der Multiplexer
2g 2' ist jeweils an den PSK-Modulator 3; 3' geführt, die über den seindeseitigen
Umschalter S1 mit dem Z2- RF-Wandler 4 verbunden sind. An den Z- RF-Wandler 4 schließt
sich die Antenne 5 und an diese der RE ZF-Wandler 6 an. Der Ausgang des RP- ZF-Wandlers
6 ist mit den parallelen Eingängen der PSK-Demodulatoren 7; 7' der Betriebseinheit
I und der Reserveeinheit II verbunden, an die sich jeweils der UW-Empfang 8g 8'
anschließt und daran die empfangsseitigen Umschalter S2; S2'. Zwischen dem UW-Empfang
8; 8' und den Umschaltern S2; S2' ist jeweils ein Laufzeitglied #;#' eingefügt,
wobei diese Anordnung des Laufzeitgliedes #;#' aus Gründen der Übersichtlichkeit
bzw. zur Vereinfachung der Darstellung der Schalteranordnung S2; S2' so eingeführt
wurde. Funktional ist
dieses Laufzeitglied1 ;t' den Phasendiskriminatoren
9; 9' zugeordnet, die sich jeweils an den Schalter S29 S2' anschließen. Die Phasendiskriminatoren
9; 9' sind mit der Fehlermittelung 103 10' und diese jeweils mit dem Sendephasengeber
11; 11' verbunden. Ein zweiter Eingang der Sendephasengeber 11; 11' ist mit den
Taktgeneratoren 12g 12' verbunden, wobei außerdem von den Sendephasengebern 11;
11' zu den Taktgeneratoren 12; 12' eine Frequenzfeinkorrektur vorgesehen ißt. Vom
Verbindungspunkt zwischen Multiplexer 2g 2' und Sendephasengeber 11; 11' ist jeweils
eine Verbindung zu einer Synchronisationsprüfungseinrichtung 13 vorgesehen zur Prüfung
des Synchronlaufs der beiden Regelschleifen. Die beiden Eingänge der Synchronisationsprüfungseinrichtung
13 sind ferner mit jeweils einer Anschlußklemme der empfangs~ seitigen Umschalter
S2'; S2 bzw. S2; S2' verbunden.
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Die mit dem Multiplexer 2; 2' verbundenen Ausgänge der Sendephasengeber
113 11' von Betriebseinheit I und Reserveeinheit II sind also über die Schalter
S2' bzw. S2 an die beiden Eingänge der Phasendiskriminatoren 9' bzw. 9 anschließbar.
Im Blockschaltbild ist der übliche Fall dargestellt, daß nämlich die Betriebseinheit
I ("On Line Unit") den Betrieb ausübt (vgl. die Schalterstellungen des sendeseitigen
Schalters S1 und des in der aktiven Einheitliegenden enpfangsseitigen Schalters
S2) und dabei über die Schalter S1 und S2 der Übertragungsweg über die Antenne geschlossen
wird. Die Sendephasengeber 11; 11 sind über den Schalter S2 mit den beiden Eingängen
des Phasendiskriminators 9t der Reserveeinheit II verbunden, d.h. die Reserveeinheit
II ist zum Zweck der Synchronisierung derart an die aktive Einheit angeschaltet,
daß die Baugruppen der Reserveeinheit II unter Umgehung des Satellitenweges unter
normalen Betriebsbedingungen arbeiten.
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Es erfolgt also in der Reserveeinheit II eine Simulierung des empfangenen
Eigenbursts durch das Multiplexersteuersignal
der Betriebseinheit
I und eine Synchronisierung der Phase des Multiplexersteuersignals der Reserveeinheit
II auf die Phase des ulilexersteuersignals der der Betriebseinheit 1 über die im
Betriebsfall aktiven Baugruppen.
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Die Verknüpfung der beiden Burstsendephasenregelschaltungen bewirkt
also, daß die Burstsendephasenregelschaltung der Reserveeinheit II (Off Line Unit")
unter Einbeziehung des Phasendiskriminators 9', der Fehlermittelungseinheit 10'
und der Phasengeberschaltung 11' auf die Burstphasenregelschaltung der Betriebseinheit
I ("On Line Unit") aufsynchronisiert wird. Weiterhin wird bei dieser Synchronisationstechnik
der Taktgenerator der Reserveeinheit II in seiner Frequenz feingeregelt. Im stationären
Zustand werden demzufolge die Ausgangssignale der PSK-Modulatoren gleichphasig auftreten.
Es ist lediglich eine Phasenabweichung von maximal einer Symbolperiode möglich.
Da dieselbe Phasenabweichung primär auch zwischen den Ausgangs signalen der Phasengeberschaltungen
auftritt, ist unter Verwendung dieser Signale und einer einfachen Prüfeinrichtung
der geforderte Synchronlauf der "Off Line Unit" mit der "On Line Unit" jederzeit
mit einfachen Mitteln zu überprüfen.
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Die in der Figur angegebene Schaltungsanordnung stellt somit sicher,
daß unter Voraussetzung des geforderten Synchronlaufs, sämtliche Unterbaugruppen
der "Off Line Unit" II mit Ausnahme des gesondert zu überwachenden UW-Empfängers
8 unter normalen Betriebsbedingungen betrieben werden, ohne daß dazu die Einbeziehung
der Satellitenschleife erforderlich ist. Ein im eingeschwungenen Zustand auftretender
Asynchronismus der Phasengeberschaltungen 11; 11t der beiden Einheiten I, II zeigt
deshalb in jedem Fall an, daß eine der Einheiten gestört ist. Die erforderliche
Klärung, um welche der Einheiten es sich handelt, kann durch Auswertung mittels
in
der Figur nicht dargestellter Uberwachungsschaltungen herbeigeführt werden, die
sowohl bei der "On Line Unit" I als auch bei der "Off Line Unit" II zur Ableitung
von "Switch Over"-Kriterien vorhanden sind. Die "Switch Over"-Kriterien werden aus
1'Schlecht -Zuständen der überwachten Baugruppen abgeleitet. Sie werden in einer
"Switch Over Unit'1 zusammengefaßt und lösen einen "Switch Over"-Befehl aus, durch
den zum Beispiel bei den Burstsendephasenregelschaltungen die Schalter S1 und 52;
S2' betätigt werden. Bei den vorstehend genannten Überwachungsschaltungen handelt
es sich beispielsweise um eine Überwachungsschaltung der Fehlermittelungseinheit
10; 10', die einen "Schlecht"-Zustand anzeigt, wenn der gemittelte Phasenfehler
während mehrerer aufeinanderfolgender Meßwerte größer als drei Symbolperioden ist,
eine Überwachungsschaltung des Phasengeberausgangssignals, wobei der Ausfall des
Signals die Anzeige des "Schlecht"-Zustandes bewirkt und um Überwachungsschaltungen
für den Referenzburst- und Eigenburstempfang.
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2 Patentansprüche 1 Figur