AT391573B - Einrichtung zum empfang von auf der basis der uic-norm uebertragenen signalen auf fahrzeugen, insbesondere schienengebundenen fahrzeugen - Google Patents
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Description
Nr. 391 573
Die Erfindung bezieht sich auf die Signalübertragung zwischen örtlich getrennten, längs einer vorgegebenen Fahrstrecke stationär angeordneten, von einer Zentrale gesteuerten Sende-Empfangsstationen und einem mobilen Sende-Empfangsgerät auf einem der betreffenden Fahrstrecke folgenden, meist schienengebundenen Fahrzeug auf der Basis der UIC-Norm (International Union of Railways, vgl. z. B. das Merkblatt 751-3 vom 1.7.1984 des Internationalen Eisenbahnverbandes über "Technische Vorschriften für Zugfunksysteme im internationalen Dienst"). Die Signalübertragung zu dem mobilen Sende-Empfangsgerät erfolgt bei solchen Systemen von den aufeinanderfolgenden Sende-Empfangsstationen auf alternierenden äquidistanten Sendefrequenzen, wobei jedes mobile Sende-Empfangsgerät auf das jeweils am besten zu empfangende Signal eingestellt werden soll, welches meist die Sendefrequenz der dem Fahrzeug nächstgelegenen Sende-Empfangsstation hat
Als Bewertungskriterien für die Signalqualität werden z. B. der Rauschabstand und/oder die Empfangsfeldstärke herangezogen (Rauschbewertung bzw. Feldstärkebewertung). Die bisher üblichen mobilen Sende-Empfangsgeräte (vgl. z. B. DE-OS 35 08 900) haben nur einen einzigen transponierbaren Sende-Empfangskanal und beginnen bei Nichtbefriedigung eines Bewertungskriteriums mit einem Suchlauf (Scannerprinzip), bis eine Sendefrequenz gefunden wird, bei welcher eine zufriedenstellende Signalqualität erhalten wird. Aus Zeitgründen wird dabei aber darauf verzichtet, zu überprüfen, ob diese Frequenz tatsächlich die günstigste aller am jeweiligen Empfangsort verfügbaren Sendefrequenzen ist
Es ist anderseits auch eine besonders für Autoradios bestimmte Einrichtung bekannt (vgl. GB-PS 2,121.650), die es durch einen Suchlauf ermöglicht, von mehreren Rundfunksendern, die auf beliebigen Frequenzen das gleiche Programm senden, den jeweils günstigsten Sender auszuwählen. Dazu dienen zwei Tuner, von denen der erste auf einen Sender mit dem gewünschten Programm abgestimmt wird und an den Empfänger angeschlossen ist, wogegen der zweite einen Suchlauf ermöglicht und bei Auffindung eines günstigeren Senders mit Hilfe von Bewertungsstufen die hiefür erforderliche Oszillatorfrequenz an den ersten Tuner anlegt. Diese Einrichtung hätte bei ihrer Verwendung beim Zugfunk den Nachteil eines relativ hohen Zeitbedarfes für die Umschaltung auf eine neue Sendefrequenz. Für das Umschalten auf eine neue Signalfrequenz und das Bewerten der Signalqualität werden ca. 30 -100 ms benötigt. Bei Systemen, bei denen eine längere Beobachtungszeit vorgeschrieben ist (z. B. gemäß UIC-Empfehlung, Punkt E 1.13.2 ungefähr 1 s), kann diese Zeit bis zu 2 s betragen. Solche Beobachtungs- und Umschaltzeiten sind in der Regel nicht tragbar. Bei Systemen mit Datenübertragung (typische Länge eines Datentelegrammes ca. 100 ms) könnten nämlich Telegramme zur Gänze oder mindestens teilweise verloren gehen. Diese Telegramme müßten wiederholt gesendet werden, was zu einer Mehrbelastung des Systems führen wurde (schlechte Kanalausnutzung). Bei Sprachübertragung könnten ganze Silben verlorengehen, was bei ungeübten Benützem zu Rückfragen und damit zu längeren Gesprächszeiten führen würde.
Zur Behebung der beschriebenen Mängel könnte alternativ oder kumulativ die Beobachtungszeit verkürzt, das Kriterium für die Umschaltung sehr niedrig gewählt und die Feldstärke im Versorgungsgebiet größer als unbedingt nötig gewählt werden.
Bei Verkürzung der Beobachtungs- und Umschaltzeit sind die UIC-Normen nicht immer erfüllbar und die Kriterien für die Signalbewertung werden sehr unsicher. Bei lokalen Überreichweiten, die meist geographisch bedingt und sehr begrenzt sind, wird dann der Kanal unnötig oft gewechselt Dadurch ist eine optimale Erreichbarkeit des mobilen Sende-Empfangsgerätes nicht mehr sichergestellt
Wird anderseits das Kriterium für die Umschaltung sehr niedrig gewählt so bleibt das mobile Sende-Empfangsgerät so lange wie möglich bei der jeweils gewählten Signalfrequenz, obwohl schon eine wesentlich günstigere Frequenz verfügbar wäre. Höhere Feldstärken haben schließlich naturgemäß höhere Störreichweiten zur Folge. Die einzelnen Signalfrequenzen können dann erst in sehr großen Abständen wiederholt werden und werden daher schlecht ausgenutzt
Die Erfindung betrifft nun eine Einrichtung zum Empfang von auf der Basis der UIC-Norm über örtlich getrennt angeordnete Sendeantennen auf alternierenden äquidistanten Sendefrequenzen übertragenen Signalen auf Fahrzeugen, insbesondere schienengebundenen Fahrzeugen, die unter Verwendung von Bewertungsstufen für die Auswahl der jeweils günstigsten Sendefrequenz, aber Vermeidung der vorstehend dargelegten Mängel, insbesondere ohne störende Umschaltzeiten, selbsttätig einen optimalen Signalempfang ermöglicht
Dieses Erfindungsziel wird dadurch erreicht daß der Eingangsteil des Empfängers breitbandig für alle zu empfangenden Signalfrequenzen ausgebildet ist daß Bandfilter zur Aufteilung der vorher gemeinsam nach unten transponierten Signalfrequenzen auf getrennte Kanäle und anschließend an diese Bandfilter getrennte Mischstufen zur Transponierung der Signalfrequenzen in den getrennten Kanälen nach unten sowie getrennte Verstärker- und Demodulatorstufen für diese transponierten Signalfrequenzen vorgesehen sind, und daß je ein Ausgang der Verstärker- und Demodulatorstufen unmittelbar und zumindest ein weiterer Ausgang derselben mittelbar über eine Qualitäts- und/oder Quantitäts-Bewertungsstufe an eine Schaltmatrix zur Auswahl des jeweils bestbewerteten Signals für die weitere Verarbeitung angeschlossen sind.
Da mit einem erfindungsgemäßen Empfänger alle Sendefrequenzen der Sende-Empfangsstation an der Fahrstrecke vom mobilen Sende-Empfangsgerät empfangen, demoduliert und bewertet werden, ist zu jedem Zeitpunkt bekannt, welche Frequenz die beste Signalqualität bietet. Demnach kann zu jedem Zeitpunkt die optimale Empfangsfrequenz mittels einer Schaltmatrix gewählt werden. Da für das Umschalten von einer -2-
Nr. 391 573
Empfangsfrequenz auf eine andere keine Frequenzen geändert werden müssen und die Beobachtung aller Kanäle kontinuierlich stattfindet, liegen die typischen Umschaltzeiten unter 1 ms.
Prinzipiell wäre ein Parallelempfang auch mit drei voneinander unabhängigen Empfängern möglich. Dies würde aber einen erheblich größeren Aufwand erfordern, da insbesondere bei äquidistanten Signalfrequenzen und einer Kanalzahl gleich oder größer als 3 zur Vermeidung von Intermodulationsproblemen die einzelnen Empfängeroszillatoren frequenzmäßig synchronisiert werden müßten. Der erfindungsgemäße Empfänger vermeidet insbesondere in bevorzugter Ausführung diesen Aufwand erheblich durch einen für alle Kanäle gemeinsamen ersten und zweiten Überlagerungs-Oszillator. Der hierzu erforderliche Aufwand von verschiedenen Zwischenfrequenzfiltem für alle Kanäle ist bei Serienfertigung vergleichsweise gering und technisch wesentlich unproblematischer als die Frequenzsynchronisation dreier Oszillatoren. Ein weiterer Vorteil ist eine teilweise Redundanz des Gesamtsystems.
Da die Schaltmatrix hardwaremäßig realisiert werden kann, ergibt sich ein wesentlich geringerer Softwareaufwand als bei den Empfangsgeräten herkömmlicher Bauart
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der den Empfangsteil eines erfindungsgemäßen mobilen Sende-Empfangsgerätes darstellenden Zeichnung genauer erläutert
Die vom Anschluß (1) einer im Simultanbetrieb zum Senden und Empfangen dienenden Fahrzeugantenne kommenden Eingangssignale werden einem Duplexfilter (2) zugeführt, das zur Trennung der über die Senderausgangsleitung (3) der Fahrzeugantenne zugeführten Ausgangssignale des mobilen Sende-Empfangsgerätes von den Eingangssignalen desselben dient. Die Eingangssignale werden von der Empfängereingangsleitung (4) über ein der Vorselektion dienendes Bandfilter (5), z. B. ein Helixfxlter, einen Eingangsverstärker (6) und ein weiteres Bandfilter (7), das ebenfalls ein Helixfilter sein kann, einem Mischer (8) zugeführt, der von einem Überlagerungsoszillator (9) mit einer Trägerfrequenz versorgt wird und zum Transponieren der Eingangssignale auf niedrigere Zwischenfrequenzen (ZF1) dient. Nach Verstärkung in einem ZF-Verstärker (10) werden die zwischenfrequenten Eingangssignale einem Signalteiler (11) zugeführt, welcher diese Signale drei parallelen Empfangskanälen (12), (13) und (14) zuführt. Bis zu den Ausgängen dieses Signalteilers ist der gesamte gemeinsame Empfangsweg mit den Stufen (4) bis (11) breitbandig ausgebildet, d. h. für alle Sendefrequenzen der längs der Fahrstrecke angeordneten Sende-Empfangsstationen bzw. für die daraus abgeleiteten Zwischenfrequenzen (ZF1) durchlässig.
An die Ausgangskanäle (12) bis (14) des Signalteilers (11) sind getrennte Schmalbandfilter (15), (16) und (17) angeschlossen, die für je eine der Zwischenfrequenzen (ZF1) durchlässig sind, welche durch Transponierung der äquidistanten Signalfrequenzen mittels des Oszillators (9) gewonnen werden. Nimmt man gemäß Zeichnung den einfachen Fall eines Systems mit nur 3 äquidistanten Signalfrequenzen (SF) mit einem Frequenzabstand von 50 kHz an und bezeichnet man die mittlere Zwischenfrequenz mit (ZFlm), so ergeben sich für die Kanalfilter (15) bis (17) der Reihe nach die Durchlaßfrequenzen (ZFlm)-50 kHz, (ZFlm) und (ZFlm)+50 kHz, woraus sich beispielsweise für (ZFlm) = 21.400 MHz für die Kanalfilter (15) bis (17) die Durchlaßfiequenzen 21.350,21.400 und 21.450 MHz ergeben.
Die so erhaltenen Zwischenfrequenzen (ZF1) werden in drei getrennten Mischern (18), (19) und (20) mittels eines von einem zweiten gemeinsamen Oszillators (21) über einen Signalteiler (22) und getrennte Zuleitungen (23), (24) und (25) gelieferten Trägers auf wesentlich tiefere Zwischenfrequenzen (ZF2) transponiert, z. B. auf 405,455 und 505 kHz.
Die Signale mit diesen Zwischenfrequenzen (ZF2) werden anschließend in ZF-Verstärkern und Demodulatoren (26), (27), (28) verstärkt und demoduliert. Die demodulierten Signale, die beispielsweise niederfrequente Analogsignale sind, werden über Ausgangsleitungen (29), (30) und (31) unmittelbar an die Signaleingänge einer Schaltmatrix (32) angelegt
Die Durchschaltung der Signaleingänge der Schaltmatrix (32) auf deren Signalausgang (45) erfolgt automatisch auf Grund einer Qualitäts- und Quantitätsbewertung der Eingangssignale. Zu diesem Zweck sind an die Verstärker und Demodulatoren (26) bis (28) Qualitätsbewertungsstufen (33), (34) und (35), z. B. Rauschbewertungsstufen, sowie Quantitätsbewertungsstufen (39),(40) und (41), z. B. Feldstärkenbewertungsstufen, angeschlossen. Die Bewertungsstufen (33) bis (35) und (39) bis (41) führen die Bewertungsergebnisse in Form digitaler Schaltsignale über Leitungen (36), (37) und (38) bzw. (42), (43) und (44) den Steuereingängen der Schaltmatrix (32) zu. Digitalsignale liefernde Rauschbewertungsstufen sind unter der Bezeichnung Squelch bekannt, und ebenso bekannt sind Feldstärkenbewertungsstufen, die über Analog-Digitalwandler und/oder Komparatoren digitale Ausgangssignale liefern.
Die Digitalsignale der beiden Arten von Bewertungsstufen (33) bis (35) bzw. (39) bis (41) wählen in an sich bekannter Weise in der Schaltmatrix (32) das qualitativ hochwertigste der über die Eingangsleitungen (29) und (31) der Schaltmatrix zugeführten Eingangssignale aus und geben es an die Ausgangsleitung (45) ab. Auf diese Weise wird eine praktisch ununterbrochene Empfangsbereitschaft unter optimalen Empfangsbedingungen gesichert.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel läßt im Rahmen der Erfindung verschiedene Abwandlungen zu. So kann beispielsweise die erste Transponierung der Empfangsfrequenz mittels des Oszillators (9) entfallen. Anderseits kann die Zwischenfrequenzbildung in den getrennten Empfangskanälen (12), (13) und (14) auch mit -3-
Claims (6)
- Nr. 391 573 Hilfe von drei getrennten Überlagerungsoszillatoren vorgenommen werden, deren Frequenzen um den Frequenzabstand der äquidistanten Sendefrequenzen (SF) gegeneinander versetzt sind und die so mit den Ausgangsfrequenzen der Kanalfilter (15) bis (17) gemischt werden, daß die transponierten Frequenzen untereinander gleich sind. Ferner können in der Schaltmatrix (32) die Bewertungskriterien durch Verwendung von programmierbaren Logikbauteilen, d. h. durch Ausbildung dieser Matrix als programmierbare Logikmatrix, frei gewählt und den jeweiligen Anwendungsfallen angepaßt werden. Überdies können die zu dem jeweils zur Leitung (45) durchgeschalteten demodulierten Signal gehörigen Bewertungskriterien zu zusätzlichen Leitungen, z. B. zur Leitung (46) für das Rauschkriterium und zu den Leitungen (47) für das Feldstärkekriterium, zwecks weiterer Information des Verbrauchers ebenfalls durchgeschaltet werden. Schließlich können zur Überwachung zusätzlich zum ausgewählten Signal an der Leitung (45) auch alle übrigen demodulierten Signale auf durchgehenden parallelen Empfangskanälen weitergeleitet werden. PATENTANSPRÜCHE 1. Einrichtung zum Empfang von auf der Basis der UIC-Norm über örtlich getrennt angeordnete Sendeantennen auf alternierenden äquidistanten Sendeffequenzen übertragenen Signalen auf Fahrzeugen, insbesondere schienengebundenen Fahrzeugen, unter Verwendung von Bewertungsstufen für die Auswahl der jeweils günstigsten Sendefrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsteil (4 bis 11) des Empfängers breitbandig für alle zu empfangenden Signalfrequenzen ausgebildet ist, daß Bandfilter (15 bis 17) zur Aufteilung der vorher gemeinsam nach unten transponierten Signalfrequenzen auf getrennte Kanäle (12 bis 14) und anschließend an diese Bandfilter getrennte Mischstufen (18 bis 20) zur Transponierung der Signalfrequenzen in den getrennten Kanälen nach unten sowie getrennte Verstärker- und Demodulatorstufen (26 bis 28) für diese transponierten Signalfrequenzen vorgesehen sind, und daß je ein Ausgang (29 bis 31) der Verstärker- und Demodulatorstufen unmittelbar und zumindest ein weiterer Ausgang derselben mittelbar über eine Qualitäts- und/oder Quantitäts-Bewertungsstufe (33 bis 35 und/oder 39 bis 41) an eine Schaltmatrix (32) zur Auswahl des jeweils bestbewerteten Signals für die weitere Verarbeitung angeschlossen ist.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die getrennten Mischstufen (18 bis 20) ein gemeinsamer Oszillator (21) vorgesehen ist
- 3. Einrichtung nach Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Qualitätsbewertungsstufen (33 bis 35) Rauschbewertungsstufen mit digitalen Ausgangssignalen sind.
- 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Quantitätsbewertungsstufen (39 bis 41) Feldstärkenbewertungsstufen mit digitalen Ausgangssignalen sind.
- 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmatrix (32) außer dem Ausgang (45) für das bestbewertete Signal auch noch Ausgänge (46 und/oder 47) für die Qualitäts-und/oder Quantitätsbewertungssignale aufweist
- 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmatrix (32) eine zwecks Anpassung der Bewertungskriterien auf verschiedene Anwendungsfälle programmierbare Logikmatrix ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4
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