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Überwachung des Modulators und Demodulators in Puls-Modulations-Systemen
Die Erfindung bezieht sich auf die Überwachung des serideseitigen Modulators und/oder
des empfangsseitigen Demodulabors in einem Puls-Modulations-System, bei dem dem
sendesseitigen Modulator eingangsseitig das analoge Signal in getasteter Form zugeführt
viird.
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Eine besondere Überwachung des sendeseitigen Modulators und/oder des
empfangsseitigen Demodulators ist stets dann geboten, wenn der Umfang der sie darstellenden
technischen Einrichtung eine größere Fehlerwahrscheinlichkeit erwarten läßt. Dieser
Sachverhalt ist insbesondere bei mit ?ulscodemodulation arbeitenden Vielkanalsystemen
gegeben.
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Der einen Coder darstellende sendeseitige Modulator und der einen
Decoder darstellende empfangsseitige~Demodulator sind hier sehr umfangreiche technische
Einrichtungen,
weil die in der Regel geforderte hohe tlbertragungsqualität
einerseits einen mindestens sicben Elemente umfassenden Codc verlangt und darüber
hinaus zur weiteren Verminderung des Quantisierungsraüschens zusatzliche Maßnahmen
in Form einer sogenannten Kompandierung zur Ärnvefldung gelangen Pür ein solches
PCM-System (DAS 1 227 525) ist es bereits bekannt, zur Überwachung der Übertragung
einer Nachricht vom Sender zum Empfänger ein sowohl über den sendeseitigen Coder
als auch den empfangsseitigen Decoder geführtes Pilotsignal zu verwenden. Dieses
Pilotsignal besteht dabei aus einem Gleichstromimpuls definierter Amplitude und
Dauer, das empfangsseitig hinter dem Decoder auf Abweichungen vom Sollwert überprüft
wird.
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Der grundsätzliche Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es
in Systemen mit verteilter Synchronisierung praktisch nicht zu verwenden ist. Bei
dieser Art der Codierung besteht nämlich ohne größeren Aufwand keine Moglichkeit,
eine der Überwachung dienende Information zusätzlich zur eigentlichen Nachricht
zu codieren und zu decodieren Ein weiterer Nachteil, der sich aus der Verwendung
eines Pilotsignals ergibt, ist die Beschränkung der Überwachung auf eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung.
In einem integrierten Netz läßt sich dieses Verfahren also nicht verwenden Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, für eine erfachung des sendeseitigen Modulators und/oder
des empfangsseitigen Demodulators bei einem Pulssystem der einleitend beschriebenen
Art eine weitere Lösung anzugeben, die dio insbesondere bei PCK-Systemen mit verteilter
Synchronisierung bzw. bei PCM-Systemen in einem integrierten Netz auftretenden geschilderten
Schwierigkeiten beseitigt.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß dem Modulator
und/oder dein Demodulator auf der Analogwertseite mit seinem Eingang wenigstens
ein Analogwertsieb für einen eng begrenzten Signalwertbereich und auf seiten des
modulicrten Signals mit seinem Eingang wenigstens ein Bewerter, beispielsweise in
Form eines Hilfsdemodulators angeschaltet ist, der nur die ftir die entsprechenden
Analogwertsiebe durchlässigen Werte meldet, und daß der Ausgang des Analogwertsiebes
und der Ausgang des Bewerters mit einen von zwei Eingängen eines Vergleichers verbunden
ist2 der bei Häufung von nicht übereinstimmenden zugehörigen Meldungen aus dem Analogwertsieb
und dem Bewerter an seinen Ausgang ein Störsignal abgibt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in ihrer Anwendung
tei einen PCM-System ist der Bewerter ein Digitalwertsieb. Dabei beträgt der von
dem Analogwertsieb umfaßte Wertbereich wenigstens eine Quantisierungsstufe.
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Die Einhaltung dieser Bedingung ist erforderlich, weil die Grenzen
von zugeordneten Analog- und Digitalwertsieben übereinstimmen müssen und auf der
Digitalwertseite keine kleineren Schritte als die einer Quantisierungsstufe gemacht
werden können.
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Aus Gründen der statistischen Haufung der Signalwerte um de Aussteuerruhewert
ist es vorteilhaft, daß ein zu überwachender Signalwertbereich um den Aussteuerruhewert
liegt Ein weiterer Vorteil dieser Maßnahme ergibt sich bei Verwendung einer Kompendierung
in einem PSM-System, da hier gewöhnlich für Werte um den Aussteuerruhewert die höchsten
Anforderungen (das entspricht größter Fehlerhäufigkeit) an Jeder und Decoder gestellt
werden.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, die
in den Siguren darges-tellt sind, näher crläutert. In der Zcichnung bedeuten Fig.1
eine Darstellung der Überwachung des sendescitigen Modulators gemäß der Erfindung
im Blockschaltbild, Fig.2 eine Darstellung der Überwachung des empfangsseitigen
Demodulators gemäß der Erfindung im Blockschaltbild, Fig.3 die Veranschaulichung
der Wirkungsweise eines Amplitudenfilters, Fig.4 ein spezielles Ausführungsbeispiel
der Überwachung des sendeseitigen Coders in einem PCM-System, Fig.5 ein Ausführungsbeispicl
einer Fehlerintegrations stufe.
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Die Fig. 1 zeigt schematisch den Modulator M und parallel dazu die
eigentliche Anordnung zur Überwachung des Modulators M. 1jit dem Eingang des Modulators
M sind n Analogwertsiebe S1...ASn und mit seinem Ausgang n Bewerter B1...B mit ihren
jeweiligen Eingängen verbunden. Je ein Analogwertsieb AS3, und ein Bewerter By sind
durcn das Erfassen zugeordneter Wertbereiche in jeweils modulierter urd unmodulierter
For einander zugeordnet. Dic Zuordnung wird durch den Index (1 # # # n) ausgedrückt.
Je ein Analogwertsieb AS# und ein ihm zugeordneter Bewerter B# sind nit ihrcn Ausgängen
mit den beiden Eingangen eines von n Vergleichern V# # verbunden. Sämtliche n Ausgänge
der n Vergleicher V1...Vn sind einander parallelgeschaltet und mit dem Eingang einer
Fehlerintegrationsstufe FI, deren ausgang an den Eingang einer Anordnung zur Fehleranzeige
PA angeschlossen ist, verbunden.
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Im Punkt a am Eingang des Modulators M liegt das zu übertragende Signal
bereits in getasteter Form vor. Fällt ein
Abtastwert in den vom
Amplitudensieb ASp erfaßten Bercich, so gibt dieses einen Impuls an den mit ihm
verbundenen Vergleicher V# ab. Arbeitet der Modulator M fehlerfrei, so muß der an
seinem Ausgang ankommende modulierte Wert in den Bereich des dem Amplitudensieb
AS# zugeordneten Bewerters By fallen, worauf auch dieser einen Impuls an den Vergleicher
Vv abgibt. Erhalten beidc Eingänge des Vergleichers V# gleichzeitig (bzw. mit einer
Phasenverschiebung, die der Laufzeit des Signals durch den Modulator K entspricht)
je einen Impuls, so gibt der Vergleicher V# keine Meldung ab. Eine Meldung wird
nur dann abgegeben, wenn nur an einen der beiden Eingänge des Vergleichers V# ein
Impuls gelangt, der Modulator M also fehlerhaft codierte.
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Um zu verhindern, daß bei Auftreten kurzzeitiger zufälliger Störungen
der modulation bzw. Demodulation bereits eine Fehleranzeige erfolgt, ist eine Fehlerintegrationsstufe
Pl vorgesehen. Sic sorgt dafür, daß eine Anzeige nur bei Hiufung von fehlern erfolgt,
Analog zu der Fig. 1 zeigt die Fig.2 die Anordnung zur überwachung des Demodulators
D in einem Pulssystem. Gegenüber der in der Fig.1 gezeichne-ten Anordnung ist hier
lediglich die Anordnung der Bewerter B1...Bm und der Analogwertsiebe AS1...ASn vertauscht,
weil beim Demodulator D im Gegensatz zum Modulator M das modulierte Signal am Ein
gang und das unmodulierte Signal am Ausgang liegt.
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Dic Zahl n der Analogwertsiebe AS und Bewerter B am Modulator M muß
nicht übereinstimmen mit der Zahl m der-Analogwertsiebe AS und Bewerter B am Demodulator
D. Auch müssen sich die von der Überwachung erfaßten Bereiche nicht decken, da die
Überwachung des Modulators M völlig
unabhängig von der des Demodulators
D arbeitet. Es ist jedoch vorteilhaft, wie schon an frühercr Stelle erwähnt, wenn
beim Modulator M und Demodulator D je ein durch die Überwachung erfaßter Bereich
um den Aussteuerruhewert liegt.
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Die Fig.3 zeigt ei Diagramm einer im Punkt a ankommenden getasteten
Signals Sig zwischen den Zeiten t1 und t2. Das Signal Sig ist durch die Gestrichelt
gezeichnete Linie dargestellt. Der schraffierte Bereich in den Grenzen der Spannungen
U1 und U2 bildet den Durchlaßbereich eines Analogwertsiebes AS. Fällt ein Abtastwert
in diesen Bereich (in Diagramm der Abtastwert im Zeitpunkt ta), so gibt das betreffende
Amplitudensieb AS einen Impuls an den ihn zugeordneten Vergleicher V ab.
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Die Bewerter üben praktisch die gleiche Funktion wie die Analogwertsiebe
aus. Es werden jedoch hier keine amplitudenmodulierten Impulse auf ihrc Amplitude,
sondern zum Beispiel pulsdauermodulierte Impulse auf ihre Dauer, puls phasenmodulieltc
Impulse auf ihre phase, oder codierte Amplitudenwerte auf ihre Wertezuordnung untersucht.
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Die Fig.4 zeigt ein spezielles Aüsführungsbeiapiel der Überwachung
des Modulators M in einem FCM-System. Die spezielle Form des Modulators M ist bei
PCM der Coder, die des Demodulators der Decoder, und die des Bewerters B das Digitalwertsieb
DS.
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Ein Amplitudensieb AS# besteht in der gezeichneten Anordnung aus zwei
Differenzverstärkern DV1# und DV2# wobei jeweils ein Eingang auf einem festen Bezugspotential
U1# bzw. U2# liegt. Der andere Eingang des jeweiligen Differenzverstärkers DV1#
bzw. DV2# ist mit dem Eingang des Amplitudensiebes AS# verbunden. Der Ausgang des
Differenz-
verstärkers DV1# ist mit dem Eingang eines Negations-Gatters
NG# verbunden, dessen Ausgang mit dem Ausgang des Differenzverstärkers DV2# an die
beiden Eingänge eines Und-Gatters UG# angeschlossen ist. Der Ausgang dienes Und-Gatters
bildet den Ausgang des Amplitudensiebes AS#.
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Die Funktionsweise und Aufgabc cincs derartigen Amplitudensiebes AS
ist bereits unter Fig. 3 beschrieben.
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Der Bewerter B# enthält im gezeichneten Ausführungsbeispiel ein Schieberegister
Sch#, welches mit der Bitfolgefrequenz am Eingang T getaktet wird. Jede einzelne
Kippstufe des Schieberegisters besitzt einen Ausgang Q und einen dazu komplementären
Ausgang Q. Einer der beiden Ausgänge ist jeweils mit dem Eingang eines r-stelligen
Und-Gatters G# verbunden. Der Ausgang dieses Und-Gatters G# ist gleichzeitig der
Ausgang des zugehörigen Bewerters B. Bei vollständig in das Schieberegister Schp
eing gener codierter Zahl eines sendeseitigen Amplitudenwertes gibt jede Kippstufe
einen Impuls an ihren Ausgang Q oder dazu komplementären Ausgang Q ab, je nachdem
ob in der betreffenden Kippstufe momentan eine binäre "O" oder "L" liegt. Am Ausgang
des oben erwähnten Und-Gatters G# erscheint also nur dann ein Impuls, wenn ein durch
die Wahl der Ausgange Q bzw. Q bestimmte Zahl aus der Menge 2r im Schieberegister
Schp liegt.
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Ist die Anzahl der Quantisierungsstufen größer als der durch die Schieberegister
Sch# erfaßte Wertebereich 2r, so beträgt der Durchlaßbereich des Bewerters nicht
eine, sondern mehrere Quantisierungsstufen.
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Ein Vergleicher Vv besteht hier lediglich aus einem Exklusiv-Oder-Gatter.
Sämtliche n Ausgänge dieser Gatter Vl) sind jedoch mit den n Eingängen eines Oder-Gatters
OG verbunden, dessen Ausgang dann an den Eingang der Fehlerintegrationsstufe FI
angeschlossen ist.
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Die Fig.5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Fehlerintegrationsstufe
FI. Eine getastete Stromquelle I mit zvrei Eingangen E1 und E2 gibt jeweils eine
definierte Ladung ab, wenn eingangsseitig ein Impuls ankommt. Impulse aus verschiedenen
Eingängen bedingen Ladungen verschiedenen Vorzeichens. Der Eingang E1 ist mit einem
Takt konstanter Frequenz belegt und an den Eingang L22 wird immer dann ein Impuls
geliefert, enn eine Fehlermeldung vorliegt. Dic Stromquelle 1 speist einen mit einen
Endc an ihrem Ausgang liegenden Kondensator C, der sich gegen ein Bezugspotential
auflädt. Wird nun die mittlere Fehlerhäufiggleit wesentlich größer als die Häufigkeit
der Impulse aus den Takt, so steigt die Spannung am Kondensator C.
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Bei Überschreiten einer Schwellspannung Us gibt ein am Kondensator
C und an dieser Schwellspannung Ucj liegender Differenzverstärker DV eine Meldung
über seinen Ausgang an die in den Fig.1 und 2 in Blockform angegebene Fehleranzeigevorrichtung
FA ab.
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5 Figuren 5 Patentansprüche