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Verfahren und Anordnung zur Prüfung von Datenübertragungen auf Störungsfreiheit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung von Datenübertragungen auf Störungsfreiheit
in einem Übertragungssystem mit Phasenumtastung eines Trägers. -Auf Übertragungskanälen
treten additive Störungen und multiplikative Störungen in Form von Pegelschwankungen
statistisch verteilt auf. Werden diese Kanäle zur Datenübertragung verwendet, dann
verursachen die Störungen Übertragungsfehler. Ist eine sehr kleine Fehlerwahrscheinlichkeit
gefordert, dann müssen technische Mittel vorgesehen werden, die diese Fehler erkennen
und eventuell korrigieren. Zu diesem Zweck setzt man die bekannten fehlererkennenden
oder korrigierenden Code ein.
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Diese Code können aber nur bestimmte Fehlerkonfigurationen erkennen
und verlieren schnell ihre Wirksamkeit, sobald eine bestimmte Anzahl von Fehlern
in einer vorgegebenen Informationsmenge überschritten wird. Es ist bekannt, in diesem
Fall am Empfangsort eine Erkennung der Störungen durchzuführen und bei Auftreten
einer Störung die Wiederholung der Information zu fordern, die in der gestörten
Zeit am Empfangsort eintraf; dies kann beispielsweise geschehen, indem die empfangenen
Signale mit zwei Schwellwerten verglichen werden, bei deren Unter- bzw. Überschreiten
eine Störungsanzeige ausgelöst und damit eine Wiederholung der Information herbeigeführt
wird.
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Ersolgt eine Nachrichtenübertragung mittels einer Phasenumtastung
eines Trägers, so wird das Empfangssignal entsprechend F i g. 1 zweckmäßigerweise
als Vektor m in der Phasenebene dargestellt. Der Betrag des Vektors 1 m 1 kennzeichnet
die Amplitude des Empfangssignals. Zur Informationsübertragung wird dabei nur die
Phase 9p des Signals ausgenutzt. Die F i g. 1 zeigt den Fall der quaternären Phasenumtastung,
also eines Übertragungssystems mit vier möglichen Phasenlagen 1 bis 4. Die Spitzen
der Empfangsvektoren m liegen immer dann nicht auf den Soll-Punkten 1 bis 4, sobald
auf dem übertragungskanal Störungen auftreten. Erfolgt bei dieser Modulationsart
eine Störerkennung in der beschriebenen Weise durch Vergleich der Amplitude des
Spannungsvektors 1 m 1 mit zwei Schwellen, dann bilden die Schwellen in der Phasenebene
einen Ring, der in der F i g. 2 schraffiert dargestellt ist. Liegt die Spitze des
Empfangsvektors m außerhalb dieses Ringes, so erfolgt eine Störanzeige.
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Zur Bestimmung der Information (p wird der Vektor m mittels eines
Demodulators in die Komponenten x und y zerlegt. Bildet man durch Gleichrichtung
dieser Signale deren absolute Beträge I x i und j y 1, durch einen Differenzverstärker
und nochmalige Gleichrichtung die absolute Differenz 1 x!-IYI und vergleicht man
dieses Signal wiederum mit zwei Schwellen, dann entstehen Entscheidungsgrenzen entsprechend
der F i g. 3. Ebenso läßt sich mit entsprechend größerem elektronischem Aufwand
auch der Quotient .' bilden. Ein Vergleich dieses Signals mit zwei Schwellen liefert
Entscheidungsgrenzen entsprechend der F i g. 4.
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Eine Störung überlagert sich dem ungestörten Soll-Vektor m ebenfalls
vektoriell, z. B. als Störvektor e in F i g. 4. Fällt nun der resultierende Vektor
m in einen der schraffierten Bereiche, so erfolgt keine Störanzeige, und damit wird
das empfangene Signal falsch interpretiert. Die Wahrscheinlichkeit für diesen Fall
ist bei den oben beschriebenen und in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Möglichkeiten
der Störerkennung recht groß. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein
für den Fall einer Nachrichtenübertragung mittels Phasenumtastung eines Trägers
besonders sicheres und dabei möglichst einfaches Verfahren zur Störerkennung anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Phasenebene um die
Soll-Punkte geschlossene, voneinander getrennte Entscheidungsbereiche gelegt werden
und daß beim Auftreten von außerhalb der Entscheidungsbereiche liegenden Empfangssignalen
ein Störsignal gebildet wird.
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Dabei erfolgt die Störerkennung in günstiger Weise nur innerhalb bestimmter
Zeitintervalle, und zwar vornehmlich synchron zu den Signalimpulsen. Treten auf
dem übertragungskanal starke Pegelschwankungen auf, so können die Entscheidungsbereichsgrenzen
mittels eines Reglers automatisch an den mittleren
Empfangspegel
angepaßt werden. Die Spitze des Empfangsvektors fällt nur selten direkt mit dem
Soll-Punkt zusammen. Dies erfolgt auch dann, wenn keine Störungen auftreten; allgemein
liegt die Spitze des Empfangsvektors infolge der linearen Verzerrungen in einem
Streukreis um den jeweiligen Soll-Punkt entsprechend F i g. 5. Die linearen Verzerrungen
verursachen keine Fehler und dürfen daher auch nicht als Störungen angezeigt werden.
Damit ist die minimale Ausdehnung der in F i g. 5 als Rechtecke dargestellten erfindungsgemäß
geschlossenen und voneinander getrennten Entscheidungsbereiche festgelegt. In F
i g. 5 liegt die Spitze des resultierenden Vektors der Summe des Soll-Vektors m
und des Störvektors e außerhalb der Entscheidungsbereiche. Es erfolgt daher eine
Störanzeige. Diese erfindungsgemäß geschlossenen, voneinander getrennten Entscheidungsbereiche
können beispielsweise durch Kombination der Entscheidungsbereiche entsprechend F
i g. 2 und 3 durch Kombination der Entscheidungsbereiche entsprechend F i g. 2 und
4 vorgegeben werden. In F i g. 6 ist eine besonders günstige Anordnung eines Stördetektors
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für den Fall angegeben, daß die
Nachrichtenübertragung mittels einer quaternären Umtastung durchgeführt wird, die
sich in zwei binäre Umtastungen aufspalten läßt. Das ist beispielsweise bei der
in den F i g. 1 bis 5 dargestellten quaternären Phasenumtastung der Fall, wenn die
Signale auf den Winkelhalbierenden der Koordinatenachsen liegen. Das Empfangssignal
E wird in dem Demodulator 1 in seine beiden Komponenten x und y zerlegt.
Diese gelangen jeweils auf den Eingang von Betragsschaltungen 2 und
4, die in einfacher Weise durch eine Doppelweggleichung realisiert werden
können. Die dadurch gebildeten Signale 1 x 1 und 1 y 1 werden in den
folgenden Schwellenschaltungen 3 und 5 jeweils mit zwei einstellbaren Schwellen
verglichen. Dieser Vergleich erfolgt mittels eines vom Demodulator gelieferten Synchrontaktes
T nur zu bestimmten Zeiten. Eine Störanzeige W erfolgt immer dann, wenn x oder y
oder beide nicht zwischen den vorgegebenen Schwellen liegen. Die zugehörigen Entscheidungsbereiche
entsprechen dabei denen der F i g. 5. Die vier verwendeten Schwellen können unabhängig
voneinander variiert werden, so daß man die günstigsten Bereiche für die Störerkennung
einstellen kann.