CH666587A5 - Schaltungsanordnung zum erkennen von digitalen kennungssignalen, insbesondere von ortungssignalen zur adressenfreien fehlerortung. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DE-AS 2 842 667 bekannt. Solche Schaltungsanordnungen befinden sich in Zwischenregeneratoren von digitalen Nachrichtenübertragungssystemen, bei denen ein adressenfreies Fehlerortungs-verfahren angewendet wird. Sie dient dazu, ein von der Endstelle an alle Zwischenregeneratoren ausgesendetes Fehlerortungssignal mit hinreichender Sicherheit zu erkennen und ein die Erkennung anzeigendes Steuersignal zu erzeugen, das im Zwischenregenerator bestimmte Schaltzustände zur Fehlerortung auslöst.

Die bekannte Schaltungsanordnung ist für ein Kennungssignal ausgelegt, bei dem periodisch Abschnitte wiederkehren, die eine erhöhte Anzahl von Einsbits oder Nullbits enthalten.

Das digitale Empfangssignal, das darauf zu überprüfen ist, ob es ein Kennungssignal enthält, wird gleichgerichtet und einem Schwingkreis zugeführt, der auf die Periodizität der Abschnitte des Kennungssignals abgestimmt ist. Der Schwingkreis liefert eine deutliche Ausgangsspannung, wenn das digitale Eingangssignal diese Periodizität aufweist und wirkt daher als Frequenzdiskriminator für das Eingangssignal.

Dabei muss der Schwingkreis erhebliche Anforderungen an Güte und Konstanz erfüllen, weil allein aufgrund seiner Frequenzabstimmung das Kennungssignal erkannt werden soll.

Aus «télécom report» 4, (1983), Heft 1, Seiten 37 bis 42 ist ein digitales Nachrichtenübertragungssystem bekannt, bei dem das Kennungssignal wie beim eingangs genannten System periodisch wiederkehrende Abschnitte enthält, deren Bitmuster jedoch eine Folge von gleichen Bits mit vorgegebener Anzahl ist, nämlich eine Folge von neun Nullbits. Eine Schaltungsanordnung zum Erkennen solcher Kennungssignale ist dort nicht gezeigt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung für ein solches Kennungssignal anzugeben, die von der erstgenannten Schaltungsanordnung ausgeht, jedoch bei vergleichsweise geringem Aufwand für den Schwingkreis die Erkennung mit grosser Sicherheit gestattet.

Die Aufgabe wird wie im Patentanspruch 1 angegeben gelöst. Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Schaltungsanordnungen liegt darin, dass sie die wegen der Fernspeisung bestehenden strengen Forderungen nach geringem Leistungsverbrauch erfüllt, wogegen übliche digitale Schaltungen zum Vergleich des digitalen Empfangssignals mit dem vorgegebenen Bitmuster, die sich prinzipiell anbieten würden, einen zu hohen Leistungsverbrauch hätten.

Die Weiterbildung gemäss dem Anspruch 2, ergibt den Vorteil, dass zusätzlich zur reinen Feststellung, ob ein Kennungssignal vorliegt oder nicht, die Unterscheidung verschiedener Kennungssignale, die sich durch die Dauer der periodisch wiederkehrenden Abschnitte unterscheiden, möglich ist.

Die Weiterbildung nach Anspruch 3 bedeutet, dass die Impulse, wenn sie mit der vorgegebenen Periode wiederkehren, vom Frequenzdiskriminator in eine der Impulsdauer proportionale Spannung umgesetzt werden, so dass die verschiedenen Kennungssignale durch einfachen Vergleich der Ausgangsspannung mit Bezugsspannungen voneinander unterschieden werden können.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung; und

Fig. 2 einen Stromlaufplan als Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die nachfolgend beschriebene Schaltungsanordnung ist in

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

666 587

der Lage, nicht nur ein, sondern mehrere Kennungssignale zu erkennen und zu unterscheiden.

Jedes der Kennungssignale besteht aus einem verwürfelten Digitalsignal, in das periodisch wiederkehrende Abschnitte eingefügt sind, die durch eine Reihe von aufeinanderfolgenden gleichen Bits markiert sind und deren Dauer für das Kennungssignal charakteristisch ist. Die Kennungssignale haben eine Bitfolgefrequenz von 34 Mbit/s und eine Wiederholfrequenz der periodisch wiederkehrenden Abschnitte von 22.5 kHz.

Ein erstes Kennungssignal enthält in den periodisch wiederkehrenden Abschnitten neun aufeinanderfolgende Nullbits, und ein zweites Kennungssignal enthält in den periodisch wiederkehrenden Abschnitten eine solche Anzahl von Nullbits, dass die Abschnitte eine Dauer von 3 bis 10 |xs haben, d.h. bei der angegebenen Bitfolgefrequenz etwa 102 bis 340 Nullbits.

Im Blockschaltbild nach Fig. 1 gelangt das digitale Eingangssignal, das im Hinblick auf das Vorliegen eines Kennungssignals überprüft werden soll, auf den Eingang eines Zeitdiskri-minators 1. Dieser Zeitdiskriminator spricht auf jede Serie von aufeinanderfolgenden Nullbits an, die lange genug ist, um für einen Abschnitt eines Kennungssignals charakteristisch zu sein. Da im normalen Eingangssignal wegen der Verwürfelung keine Nullfolgen mit mehr als fünf Nullbits vorkommen und da die Abschnitte des ersten Kennungssignals durch neun aufeinanderfolgende Nullbits gekennzeichnet sind, ist der Zeitdiskriminator so eingestellt, dass er bei acht aufeinanderfolgend empfangenen Nullbits einen Ausgangsimpuls an einen nachgeschalteten Frequenzdiskriminator 2 abgibt.

Der Frequenzdiskriminator 2, der im wesentlichen aus einem Parallelschwingkreis besteht, spricht auf solche Eingangsimpulse dann an, wenn sie sich mit der für Kennungssignale vorgegebenen Periode wiederholen. In diesem Falle steigt seine Ausgangsspannung schnell an und überschreitet die Schwelle eines nachgeschalteten Komparators 3, der daraufhin ein die erfolgreiche Erkennung des Kennungssignals anzeigendes Steuersignal an seinem Ausgang abgibt.

Soweit bisher beschrieben, bedeutet die Erfindung dadurch eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik, dass das Kennungssignal nicht allein aufgrund der Periodizität irgendwelcher Abschnitte identifiziert wird, sondern dass zunächst im Zeitdiskriminator festgestellt wird, ob überhaupt Abschnitte vorliegen, die für Abschnitte eines Kennungssignals charakteristisch sind. In anderen Worten: Der Zeitdiskriminator bewirkt eine Vorselektion, so dass an die Selektivität des Frequenzdis-kriminators nicht so hohe Ansprüche gestellt zu werden brauchen.

Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung stellt der Zeitdiskriminator nicht nur fest, ob eine für ein Kennungssignal charakteristischer Abschnitt im Empfangssignal vorliegt, sondern auch, ob ein als solcher erkannter Abschnitt für das erste oder das zweite Kennungssignal charakteristisch ist. Dies geschieht dadurch, dass er den erzeugten Impuls, der, wie oben erwähnt, bei acht aufeinanderfolgend empfangenen Nullbits beginnt, mit den letzten dieser Reihe von aufeinanderfolgend empfangenen Nullbits beendet.

Somit hat ein Ausgangsimpuls des Zeitdiskriminators 1 im Falle eines für das erste Kennungssignal charakteristischen Abschnitts eine Dauer von 3 bis 10 jis minus der Dauer von 7 Bits.

Die Information darüber, auf welches der Kennungssignale ein vom Zeitdiskriminator an den Frequenzdiskriminator abgegebener Impuls hindeutet, ist also in der Impulsdauer enthalten.

Da die durch Impulse mit der vorgegebenen Wiederholfrequenz (22,5 kHz) bewirkte Ausgangsspannung des Frequenzdis-kriminators bei Impulsen mit längerer Dauer grösser ist als bei Impulsen mit kürzerer Dauer, bewirkt der Frequenzdiskriminator eine Impulsdauer-Amplituden-Wandlung, so dass die Information über die Art des identifizierten Kennungssignals nun durch die Höhe der Frequenzdiskriminator-Ausgangsspannung gegeben ist.

Der Komparator 3 vergleicht nun die Höhe der Ausgangsspannung mit vorgegebenen Bezugsspannungen und gibt im Falle des ersten Kennungssignals (niedriegere Ausgangsspannung) ein Steuersignal an seinem Ausgang AI und im Falle des zweiten Kennungssignals (höhere Ausgangsspannung) ein Steuersignal sowohl am Ausgang AI als auch an einem weiteren Ausgang A2 ab.

Ein Ausführungsbeispiel der bisher beschriebenen Erfindung zeigt die Fig. 2 in Form eines Stromlaufplans.

Das digitale Eingangssignal wird gegen Masse dem Eingang E zugeführt. Dieser Eingang E ist über einen Koppelkondensator Cl zur Unterdrückung von Gleichstromanteilen des Eingangssignals mit der Basis eines Transistors T1 verbunden, die durch eine zwischen den positiven Pol + U einer Versorgungs-spannungsquelle und Masse geschaltete Spannungsteilerschaltung aus Widerständen R1 und R2 vorgespannt ist.

Der Kollektor des Transistors T1 ist über einen Kollektor widerstand R3 mit dem positiven Pol +U der Versorgungsspan-nungsquelle verbunden, wogegen sein Emitter über einen Emitterwiderstand R4 mit Masse verbunden ist. Diese Transistorschaltung, deren Ausgangsspannung die Kollektorspannung ist, wirkt als Invertierstufe für das Eingangssignal. Hat das über den Koppelkondensator Cl auf die Basis des Transistors T1 gekoppelte binäre Eingangssignal den Binärwert Null, d.h. eine niedrige Spannung, so sperrt der Transistor T1 und hat dadurch eine hohe Kollektor-Ausgangsspannung. Wechselt dieses Eingangssignal auf den Binärwert Eins, d.h. auf eine höhere Spannung, so leitet der Transistor T1 und hat dadurch eine niedrigere Kollektor-Ausgangsspannung.

Diese Kollektor-Ausgangsspannung wird über einen Koppelkondensator C2 auf die Basis eines Transistors T2 gekoppelt, der mit einem weiteren Transistor T3 einen Emitterwiderstand R5 hat, der mit Masse verbunden ist. Der Kollektor des Transistors T2 ist direkt und der Kollektor des Transistors T3 über einen Kollektorwiderstand R6 mit dem positiven Pol + U der Versorgungsspannungsquelle verbunden. Die Basis-Vorspan-nung des Transistors T3 liefert ein Spannungsteiler, der aus drei in Reihe zwischen den positiven Pol + U der Versorgungsspannungsquelle und Masse geschalteten Widerständen R7, R8 und R9 besteht. Der Verbindungspunkt der Widerstände R8 und R9 ist zur Arbeitspunkteinstellung des Transistors T2 über einen Widerstand RIO mit dessen Basis verbunden, und die Basis des Transistors T3 ist über einen Koppelkondensator C3 wechsel-strommässig an Masse gelegt. Zwischen den Kollektor des Transistors T3 und Masse ist ein Ladekondensator C4 geschaltet.

Dieser Schaltungsteil funktioniert wie folgt: Beim Wechsel des binären Eingangssignals am Eingang E in den niedrigen Spannungszustand (Binärwert Null) erhöht sich, wie bereits erwähnt, die Spannung an der Basis des Transistors T2, so dass dieser leitend wird. Dabei erhöht sich die Emitterspannung dieses Transistors T2 bezogen auf Masse und wegen des gemeinsamen Emitterwiderstandes auch die auf Masse bezogene Emitterspannung des Transistors T3. Dessen Basis-Emitterspannung wird somit kleiner, wodurch er gesperrt wird. In diesem Zustand, also bei einem Binärzustand Null am Eingang E, wird der Ladekondensator C4 über den Kollektorwiderstand R6 des Transistors T3 geladen. Dieser Ladevorgang wird beendet, sobald der Zustand am Eingang E vom Binärszustand Null auf den Binärzustand Eins wechselt, was zur Umkehrung der beschriebenen Spannungszustände führt und den Transistor T3 leitend werden lässt, so dass der Ladekondensator über diesen Transistor T3 entladen wird.

Solange aber am Eingang E der Binärzustand Null besteht, dauert die Aufladung des Ladekondensators C4 an. Seine Ladespannung wird in einer Schwellwertschaltung mit einer Schwell5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

666 587

wertspannung verglichen, wobei die Zeitkonstante der Kondensatoraufladung (Produkt aus Widerstandswert des Widerstands R6 und Kapazität des Ladekondensators C4) und die Schwellwertspannung so gewählt sind, dass die Schwellenspannung nach acht aufeinanderfolgend empfangenen Nullbits überschritten wird.

Die Schwellwertschaltung besteht aus zwei Transistoren T4 und T5, deren Emitter über einen gemeinsamen Emitterwiderstand RIO mit Masse verbunden ist. Die Basisspannung des Transistors T4 ist die auf Masse bezogene Ladespannung des Ladekondensators C4, und die Basis-Vorspannung des anderen Transistors T5, also die Schwellenspannung der Schwellwert-schaltung, liefert ein Spannungsteiler, der aus zwei in Reihe zwischen den positiven Pol + U der Versorgungsspannungs-quelle und Masse geschalteten Widerständen Rll und R12 besteht. Die Basis des Transistors T5 ist über einen Koppelkondensator C5 wechselstrommässig an Masse gelegt. Der Kollektor des Transistors T4 ist direkt und der Kollektor des Transistors T5 über eine Spule Sl mit dem positiven Pol +U der Versorgungsspannungsquelle verbunden. Die Spule Sl bildet zusammen mit einem ihr parallel geschalteten Kondensator C6 einen Parallelschwingkreis, dessen Resonanzfrequenz auf die vorgegebene Wiederholfrequenz der im Kennungssignal periodisch wiederkehrenden Abschnitte abgestimmt ist.

Mit Bezug auf das in Fig. 1 gezeigte Blockschaltbild lässt sich der Parallelschwingkreis als Frequenzdiskriminator und der ihm vorgeschaltete Schaltungsteil als Zeitdiskriminator bezeichnen.

Die Schwellwertspannung im Zeitdiskriminator arbeitet wie folgt: Solange die Ladespannung des Ladekondensators, also die Basisspannung des Transistors T4 niedriger ist als die Basisspannung des Transistors T5, sperrt der Transistor T4, und durch den Transistor T5 fliesst Strom aus der Versorgungsspannungsquelle über die Spule Sl. Sobald die erste dieser Spannungen die letztere überschreitet, d.h. sobald nacheinander acht Nullbits empfangen worden sind, wird der Transistor T4 leitend und der durch den Transistor T5 und damit durch die Spule Sl fliessende Strom gesperrt. Der Strom durch die Spule Sl und den Transistor T5 setzt erst wieder ein, wenn die hohe Spannung am Ladekondensator wieder verschwindet, was nach dem oben beschriebenen am Ende der empfangenen Folge von Nullbits der Fall sein wird.

Falls solche Unterbrechungen mit einer der Resonanzfrequenz des Schwingkreises gleichen Wiederholfrequenz auftreten, regen sie durch den Schwingkreis zum Schwingen an und kommen somit in ihrer Wirkung Stromimpulsen gleicher Dauer gleich, die mit derselben Wiederholfrequenz auftreten.

Somit gibt der Zweitdiskriminator jeweils bei einer Folge von empfangenen Nullbits, die durch ihre Länge für einen Abschnitt eines Kennungssignals charakteristisch ist, weil sie aus mindestens acht Nullbits besteht, einen Stromimpuls, dessen Impulsdauer der Länge der empfangenen Folge von Nullbits entspricht, an den Frequenzdiskriminator.

Dabei ist eine kürzere Impulsdauer für Abschnitte des ersten Kennungssignals und eine längere für Abschnitte des zweiten Kennungssignals charakteristisch.

Da Stromimpulse unterschiedlicher Dauer, vorausgesetzt sie treten mit einer der Resonanzfrequenz gleichen Wiederholfrequenz auf, im Schwingkreis eine unterschiedliche Amplitude der durch sie angeregten Schwingung bewirken, sind die beiden Kennungssignale aufgrund der Amplitude der im Schwingkreis angeregten Schwingung voneinander unterscheidbar.

Zum Zwecke der Amplitudenunterscheidung ist der Schwingkreis über eine induktive Anzapfung an einen Kompa-rator gekoppelt. Die induktive Anzapfung besorgt eine Spule S2, die zusammen mit der Schwingkreisspule Sl einen Übertrager bildet und deren Anschlüsse über einen Lastwiderstand R13 miteinander verbunden sind. Der eine Anschluss der Spule S2 ist über einen Koppelkondensator C7 wechselstrommässig an Masse gelegt, der andere Anschluss ist über einen Widerstand R15 mit dem einen Eingang eines Komparators VI und über einen Widerstand R16 mit dem einen Eingang eines Komparators V2 verbunden. Am anderen Eingang der beiden Kompara-toren liegt jeweils eine Bezugsspannung, die an einem Spannungsteiler abgegriffen wird, wobei am Komparator VI eine niedrigere und am Komparator V2 eine höhere Bezugsspannung liegt. Die Bezugsspannung liefert einen Spannungsteiler, der aus einer zwischen den positiven Pol + U der Versorgungsspannungsquelle und Masse geschalteten Reihenschaltung von Widerständen R17, R18, R19 und R20 besteht. Wechselstrommässig sind die beiden Eingänge der Komparatoren, an denen eine Bezugsspannung liegt, über Koppelkondensatoren C8 und C9 auf Masse gelegt. Die Ausgänge der Operationsverstärker sind über jeweils einen Widerstand R21 bzw. R22 mit dem positiven Pol +U der Versorgungsspannungsquelle verbunden, damit in dem Zustand, in dem die Eingangsspannung niedriger als die Bezugsspannung ist, am Ausgang eine definierte Spannung herrscht.

Erscheint nur am Ausgang AI des Komparators VI ein Ausgangssignal in Form einer gegenüber der definierten Spannung, niedrigeren Spannung, so bedeutet dies, dass das digitale Eingangssignal des Eingangs E der beschriebenen Schaltungsanordnung als das erste Kennungssignal identifiziert ist. Erscheint aber an beiden Ausgängen AI und A2 der Komparatoren VI und V2 ein solches Ausgangssignal, so bedeutet dies, dass das digitale Eingangssignal als das zweite Kennungssignal identifiziert ist. Diese Ausgangssignale werden als Steuersignale zum Auslösen verschiedener Schaltfunktionen für die Fehlerortung in einer nicht gezeigten Fehlerortungsschaltung verwendet.

4

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

V

1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

666 587

1. Schaltungsanordnung zum Erkennen eines Kennungssi-gnals in Form eines digitalen Signals, das periodisch wiederkehrende Abschnitte mit vorgegebener Dauer und vorgegebenem Bitmuster enthält, mit einem Frequenzdiskriminator, der auf die Periodizität der periodisch wiederkehrenden Abschnitte anspricht und von dessen Ausgangsspannung ein dem empfangenen Kennungssignal entsprechendes Steuersignal abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Bitmuster in Form einer Reihe von aufeinanderfolgenden gleichen Bits dem Frequenzdiskriminator (2) ein Zeitdiskriminator (1) vorgeschaltet ist, der ausschliesslich dann anspricht und einen Impuls an den Frequenzdiskriminator (2) gibt, wenn während einer Zeit, deren Dauer für Abschnitte eines Kennungssignals charakteristisch ist, aufeinanderfolgend gleiche Bits empfangen worden sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitdiskriminator (1) dem Impuls eine Dauer gibt, die der Dauer des Empfangs von aufeinanderfolgenden gleichen Bits entspricht.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzdiskriminator (2), wenn die ihm zugeführten Impulse sich mit der für ein Kennungssignal charakteristischen Wiederholungsfrequenz wiederholen, eine Ausgangsspannung liefert, deren Höhe der Dauer dieser Impulse und damit der Dauer der periodisch wiederkehrenden Abschnitte des Kennungssignals entspricht.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Frequenzdiskriminator (2) ein Kompara-tor (3) nachgeschaltet ist, der durch Vergleich der Frequenz-diskriminator-Ausgangsspannung mit vorgegebenen Bezugsspannungen verschiedene durch unterschiedlich lange Abschnitte gekennzeichnete Kennungssignale voneinander unterscheidet.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitdiskriminator (1) einen Schaltungsteil (T2, T3, R5, C3, C4, R6 bis R9) enthält, der eine der Dauer des einen Binärzustandes des Eingangssignals proportionale Spannung erzeugt und eine Schwellenwertschaltung (T4, T5, RIO, Rll, R12, C5), die aufgrund dieser Spannung die Impulse für den Frequenzdiskriminator (C6, Sl) erzeugt, wobei diese Impulse jeweils beginnen, wenn die Spannung den Schwellenwert überschreitet und enden, wenn die Spannung den Schwellenwert unterschreitet.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der die Spannung erzeugende Schaltungsteil einen über einen Widerstand (R6) aufladbaren Ladekondensator (4) aufweist, der aufgeladen wird, sobald und solange das Eingangssignal (E) den einen Binärzustand aufweist und entladen wird, wenn dieser eine Binärzustand auf den anderen wechselt, und dass die Ladespannung des Ladekondensators (4) die Eingangsspannung der Schwellenwertschaltung (T4, T5, RIO, Rll, R12, C5) ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kennungssignalen, deren Abschnitte durch mindestens neun aufeinanderfolgende gleiche Bits markiert sind, die Zeitkonstante für die Aufladung des Ladekondensators (C4) und der Schwellenwert der Schwellenwertschaltung derart gewählt ist, dass die Schwelle bei acht aufeinanderfolgend empfangenen gleichen Bits überschritten wird.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzdiskriminator (2) ein Parallelschwingkreis (C6, Sl) ist, dessen Ausgangsspannung durch induktive Anzapfung dem nachgeschalteten Komparator (3) zugeführt wird.