DE19910902A1 - Messwerterfassungs- und -Anzeigenvorrichtung - Google Patents
Messwerterfassungs- und -AnzeigenvorrichtungInfo
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Abstract
Ein Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem erzeugt graphische Anzeigen einer Summenverteilungsfunktion (CDF) der Messungen des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses eines digital modulierten RF-Signals und eines idealen digital modulierten RF-Signals, wie z. B. eines digitalen 8-VSB-Fernsehsignals. Ein variabler Zielarbeitspunkt oder Planfaktorwert ist in das System eingebbar, welcher einen Arbeitspunkt auf der Anzeige der idealen CDF des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses definiert. Der entsprechende Arbeitspunkt auf der Anzeige der CDF des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des RF-Signals wird bestimmt und zusammen mit einer numerischen Anzeige der Differenz zwischen dem idealen und dem realen Arbeitspunkt numerisch angezeigt. Alarmgrenzvariablen können zum Erzeugen eines Alarmsignals, wenn das Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnis des RF-Signals die Alarmgrenzen überschreitet, eingestellt werden. Das Meßwerteerfassungs- und -anzeigesystem erzeugt ferner eine graphische Anzeige des Kanalfrequenzspektrums des digital modulierten RF-Signals.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen das
Verarbeiten und Anzeigen von digitalen Daten und insbesondere
das Verarbeiten von digital modulierten RF-Signalen zur
Darstellung von Meßdaten, die mit der Spitzen-Durchschnitt-
Leistung des digital modulierten RF-Signals, wie z. B.
digitalen 8-VSB-Fernsehsignalen, in Beziehung stehen.
Die Federal Communications Commission hat auf den Digitalen
Fernsehstandard umgestellt, der vom Advanced Television
Systems Committee (ATSC) entwickelt wurde. Der Digitale
Fernsehstandard ist dazu ausgelegt, Bild- und Ton- und
Zusatzdaten mit hoher Qualität über einen Kanal von 6 MHz zu
übertragen. Das System liefert zuverlässig über 19 Mbps
Durchsatz in einem terrestrischen Rundfunkkanal von 6 MHz und
etwa 38 Mbps Durchsatz in einem Kabelfernsehkanal von 6 MHz,
wo ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis gewährleistet wird.
Der Standard beschreibt die Kanalcodierungs- und Modulations-
RF/Übertragungs-Untersysteme für terrestrische und
Kabelanwendungen. Die Modulation verwendet einen
Digitaldatenstrom, um das übertragene Signal zu modulieren.
Das Modulationsuntersystem bietet zwei Betriebsarten: einen
terrestrischen Rundfunkmodus (8-VSB) und einen Modus mit
einer höheren Datenübertragungsgeschwindigkeit (16-VSB).
Das im Digitalen Fernsehstandard implementierte
Modulationsverfahren verwendet eine Restseitenband-
Modulation, die von der Zenith Corp. entwickelt wurde. Das
Gesamtsystem-Ansprechverhalten des kombinierten Senders und
Empfängers verwendet einen Raised-Cosine-Filter, um die
Intersymbolinterferenz zu beseitigen. Das
Systemansprechverhalten wird mit angepaßten Root-Raised-
Cosine-Filtern im Sender und im Empfänger implementiert. Der
eingehende Digitaldatenstrom wird auf Zufallszahlen
umgerechnet, einer Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC, Forward
Error Correction) unterzogen und verschachtelt. Die auf
Zufallszahlen umgerechneten, FEC-codierten und
verschachtelten Daten werden als 8-stufige (3-Bit)
eindimensionale Konstellation trelliscodiert. Die
Ausgangssignale des Trellis-Codierers werden als Symbole
bezeichnet, die eine von acht diskreten ungeradzahligen
Stufen von -7 bis +7 sind, die vom Codierer festgelegt
werden. Um die Synchronisation in Situationen mit niedrigem
Signal-Rausch-Verhältnis und mit sehr vielen Wegen zu
unterstützen, werden Segment- und Feldsynchronisierimpulse zu
dem Signal mit 10,76 Msymbolen/Sek. sowie ein kleiner
Pilotton bei der Trägerfrequenz hinzugefügt, welcher durch
Verschieben des reellen oder I-Kanals des zusammengesetzten
Signals, das die Daten und die Synchronisierimpulse enthält,
um 1,25 Einheiten erzeugt wird. Am Sender läuft das
zusammengesetzte Signal durch einen Root-Raised-Cosine-Filter
und moduliert ein Zwischenfrequenz-Trägersignal, das zu einer
RF-Frequenz zur Übertragung mit der gewünschten Kanalfrequenz
aufwärts gemischt wird. Die Verschiebung bewirkt, daß der
Pilotton bei der I-Kanal-Trägerfrequenz phasengleich ist.
Alternativ kann das zusammengesetzte Signal den RF-Träger
direkt modulieren.
Beim digitalen Fernsehsignalstandard ist die
Durchschnittsleistung des digitalen TV-Signals unabhängig vom
Szeneninhalt, der Bewegung und anderen Variablen und eignet
sich zur Messung. Aufgrund der Art des digitalen
Modulationsschemas existieren jedoch vorübergehende Spitzen
im übertragenen Signal, die in ihrer Art zufällig sind und
hinsichtlich des Prozentsatzes der Zeit, in der die Spitze
die Durchschnittsleistung um einen in dB ausgedrückten
Nennwert übersteigt, statistisch ausgedrückt werden müssen.
Durch Messungen an experimentellen digitalen
Übertragungssystemen wird das optimale Verhältnis der
vorübergehenden Spitzenleistung zur durchschnittlichen
Spitzenleistung als etwa 6 dB festgelegt. Bei 6 dB
Höhenunterschied zwischen der Durchschnittsleistung und der
Spitzenleistung werden vorübergehende Spitzen in einem
Bereich von etwa 0,24% der Zeit angetroffen. Diese
vorübergehenden Spitzen sind für nicht-lineare Betrachtungen
von Bedeutung, wie z. B. Komprimierung der
Ausgabevorrichtungen und Spannungsausfall in
Übertragungsleitungen.
Ein Aufsatz mit dem Titel "Measuring Peak/Average Power Ratio
of the Zenith/AT_T DSC-HDTV Signal with a Vector Analyzer"
von Gary Sgrignoli, das in den IEEE Transactions of
Broadcasting, Band 39, Nr. 2, Juni 1993, erschienen ist,
beschreibt eine Summenverteilungsfunktion (CDF, Cumulative
Distribution Function) des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses für das digitale Fernsehsignal und die
Anforderungen und den Prozeß zur Durchführung dieser Messung
unter Verwendung eines Hewlett-Packard 89440A
Vektorsignalanalysators. Der HP 89440A Vektorsignalanalysator
wurde zum Erfassen und Verarbeiten des HDTV-Signals
verwendet, um eine Anzeige der Zeit als Funktion der
Ausgangsspannung zu erzeugen, die als CDF-Anzeige des
Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses interpretierbar
ist. Da CDF-Anzeigen keine systemeigene Funktion im
Vektoranalysator sind, bestand ein Bedarf für die
Programmierung des Vektoranalysators, um die relevanten Daten
zu erfassen und anzuzeigen, unter Verwendung einer BASIC-
Programmiersprache für das Instrument, die in das Instrument
integriert ist, welches einen systemeigenen Editor, ein
systemeigenes Fehlersuchprogramm und systemeigene
Programmier-Dienstprogramme umfaßt. Das Instrument wurde
programmiert, um das Instrument auf Einschalt-
Standardparameter zu initialisieren und eine Bereitmeldung
für die Eingabe der Mittenfrequenz des modulierten RF- oder
ZF-Datensignals bereit zustellen und die Anzahl der zu
verarbeitenden erfaßten Datenblöcke ("Durchläufe")
festzulegen. Die Durchschnittsleistung der HDTV-
Leistungshüllkurve wurde unter Verwendung von Leistungsband-
Markierungen, die auf eine um die Mittenfrequenz zentrierte
Bandbreite von 6,0 MHz eingestellt wurden, bestimmt. Es wurde
eine Langzeitmessung durchgeführt, bei der das Signal für 100
Datenblöcke RNS-gemittelt wurde. Es wurden Zeitabtastwerte
der Signalhüllkurven-Leistungsabtastwerte über einen
Datenblock von 2048 Abtastpunkten erfaßt und es wurde ein
Histogramm der Spitzen-Durchschnitt-Leistung erzeugt. Das
Instrument kehrte in einer Schleife zurück und erfaßte einen
weiteren Block von Hüllkurven-Zeitabtastwerten in einem
Einmalwobbelmodus, bis die anfänglich festgelegte Anzahl von
Durchläufen vollständig war. Der Autor gab an, daß 100
Datenblöcke zur Erfassung und Anzeige der Daten verwendet
wurden.
Durch Skalieren und Integrieren des Spitzen-Durchschnitt-
Histogramms wurde eine CDF-Anzeige erzeugt. Die x-Achse der
Anzeige wurde mit Zeit in µs anstelle von Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnis in dB beschriftet, und die
y-Achse wurde mit Spannung in Vpk anstelle von Prozentsatz
beschriftet. Dies war das Ergebnis der Verwendung des
Vektorsignalanalysator-Bildschirms, um Nichtstandard-
Ausgangsdaten anzuzeigen. Der Autor gab an, daß die
angezeigten Daten durch Umwandeln des CDF-Diagramms in ein
Diagramm mit logarithmischer Y-Achse durch Übertragen der
Daten auf eine Diskette und Verwenden einer externen
Zeichensoftware genauer angezeigt werden könnten. Das CDF-
Diagramm wurde auf einem PC-kompatiblen Computer unter
Verwendung einer Dienstprogrammsoftware von Hewlett-Packard
in das ASCII-Format umgewandelt. Die Daten wurden dann für
die anschließende logarithmische Auftragung in ein
eigenständiges Graphik-Softwarepaket eingelesen. Das Diagramm
der Zeit als Funktion der Spannung auf dem
Vektorsignalanalysator konnte durch Lesen der Y-Achsen-
Markierung direkt als Prozentsatz und nicht als Vpk und Lesen
des X-Achsen-Markierungswerts direkt als dB und nicht als µs
und Subtrahieren von 30 interpretiert werden.
Eine spätere Version des Hewlett-Packard
Vektorsignalanalysators, der HP89441A, stellt einem Benutzer
einen auswählbaren Spitzenprozentwert zur Verfügung und liest
ein Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnis in dB aus, ohne
eine Anzeige der CDF des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses bereitzustellen. Unter Verwendung von
Schaltflächen auf dem Bedienfeld des Instruments ruft der
Benutzer ein Menü zum Auswählen eines Spitzenprozentsatzes
der Zeitwerte zwischen 90 und 99,9% auf. Das Instrument
erfaßt und verarbeitet das ZF-Signal, das das HDTV-RF-Signal
darstellt, und liest das Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnis für den ausgewählten Spitzenprozentsatz
des Zeitwerts aus.
Die Verwendung der vorstehend beschriebenen Instrumente
erfordert ein technisches Wissen des Benutzers über die 8-
VSB-Technologie. Dieses Wissen würde eine Fähigkeit
beinhalten, das CDF-Diagramm des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses mit einem idealen CDF-Diagramm des
Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses in Beziehung zu
bringen und dieses Wissen im Zusammenhang mit einem
"Arbeitspunkt" oder "Planfaktor" zum Einstellen des 8-VSB-
Senders zu verwenden. Der Benutzer müßte wissen, wie ein
ideales CDF-Diagramm des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses aussieht, und müßte die x- und y-
Koordinaten für die verschiedenen Punkte auf der idealen CDF-
Kurve kennen. Der Benutzer müßte auch die Fähigkeit besitzen,
die Anzeige der Zeit als Funktion der Spannung in ein CDF-
Diagramm des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses zu
interpretieren. Es erfordert auch, daß ein Benutzer Daten vom
Instrument auf einen PC herunterlädt und eine zusätzliche
Verarbeitung ausführt, um ein CDF-Diagramm des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses genau zu erzeugen. Um ein
CDF-Diagramm des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses
unter Verwendung eines Instruments einer späteren Version zu
erzeugen, wäre eine manuelle Auswahl einer Reihe von
Spitzenprozentwerten aus den verfügbaren Spitzenprozentwerten
und manuelles Auftragen der resultierenden Werte des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses auf Papier erforderlich.
Was benötigt wird, ist ein Meßwerterfassungs- und
-anzeigesystem zum Erzeugen und Anzeigen einer graphischen
Darstellung einer CDF des Spitzen- Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses eines digital modulierten RF-Signals,
wie z. B. des terrestrischen 8-VSB-Rundfunksignals, zusammen
mit einer graphischen Darstellung der idealen CDF des
Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des
terrestrischen 8-VSB-Rundfunksignals zum Vergleich mit der
Messung des realen Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses. Das Meßwerterfassungs- und
-anzeigesystem sollte ermöglichen, daß ein Benutzer
Planfaktorinformationen eingibt und Daten auf der Basis der
erfaßten und angezeigten CDF der Messung des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses zurück erhält. Außerdem
sollte das Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem auf den
gesamten Bereich der Werte des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses und der Werte des Zeitprozentsatzes,
die mit der CDF der Messung des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses verbunden sind, zugreifen. Ferner
sollte das Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem eine
kontinuierliche Überwachung und Alarmfähigkeiten
bereitstellen.
Folglich ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein
Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem, das die Kurven der
Summenverteilungsfunktion (CDF) von Messungen des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses von sowohl einem realen
als auch einem idealen digital modulierten
Radiofrequenzsignal graphisch anzeigt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein
Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem, das auswählbare
Planfaktorwerte zum Abstimmen eines Senders, der ein digital
moduliertes Radiofrequenzsignal erzeugt, bereitstellt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Meßwerterfassungs-
und -anzeigesystem, das Zahlenwerte anzeigt, die einen
Planfaktorwert mit realen und idealen statistischen
Datenmatrizen in Beziehung bringen, welche Werte des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses und zugehörige
Zeitprozentwerte der Meßkurven des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses enthalten.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein
Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem, das auswählbare
Alarmwerte zum Erzeugen von Alarmsignalen, wenn das Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnis des Radiofrequenzsignals die
Alarmwerte überschreitet, bereitstellt.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein
Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem, das ein
Frequenzspektrum des digital modulierten Radiofrequenzsignals
erzeugt und anzeigt.
Das Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem der vorliegenden
Erfindung eignet sich zum Empfangen eines digital modulierten
Radiofrequenzsignals und zum Erzeugen von Digitaldatenwerten,
die ein digital moduliertes Zwischenfrequenzsignal
darstellen, welches von dem digital modulierten
Radiofrequenzsignal abwärts gemischt wurde. Das System umfaßt
einen Prozessor, der die Digitaldatenwerte zum Erzeugen eines
durchschnittlichen Leistungswerts, der für das
Radiofrequenzsignal repräsentativ ist, verarbeitet. Der
Prozessor erzeugt ferner eine erste statistische Matrix, die
eine erste Gruppe von Werten, die Spitzenleistungspegel des
Radiofrequenzsignals repräsentieren, welche von der
Durchschnittsleistung des Radiofrequenzsignals abweichen, und
eine zweite Gruppe von Werten, die Prozentsätze der Zeit
darstellen, in der die Spitzenleistungspegel von der
Durchschnittsleistung abweichen, enthält, wobei jeder Wert
des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses einen
zugehörigen Zeitprozentwert besitzt. Das System umfaßt einen
Speicher, der eine zweite statistische Matrix enthält, die
eine entsprechende ideale digital modulierte Radiofrequenz
darstellt, welche eine erste Gruppe von Werten, die ideale
Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisse des idealen
Radiofrequenzsignals darstellen, und eine zweite Gruppe von
Werten, die ideale Zeitprozentsätze darstellen, die zu den
idealen Werten des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses gehören, enthält. Eine
Anzeigevorrichtung zeigt graphisch die Werte des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses und die zugehörigen
Zeitprozentwerte der ersten und zweiten statistischen
Matrizen an, die das digital modulierte Radiofrequenzsignal
und das entsprechende ideale digital modulierte
Radiofrequenzsignal darstellen.
Das System umfaßt eine Planfaktorfunktion, wobei der
Prozessor einen variablen Wert empfängt, der einen
Planfaktorwert darstellt, und den Planfaktorwert an einen der
idealen Werte des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses
anpaßt zum Bestimmen des entsprechenden Werts des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des Radiofrequenzsignals.
Der Prozessor bestimmt den Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des Radiofrequenzsignals durch
Anpassen des zum idealen Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses gehörenden idealen Zeitprozentwerts an
den nächsten Zeitprozentwert, der zum Wert des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des Radiofrequenzsignals
gehört. Der Prozessor berechnet einen Differenzwert zwischen
dem idealen Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses und dem Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des Radiofrequenzsignals und zeigt den
Differenzwert zusammen mit dem Planfaktorwert, den idealen
Zeitprozentwert, der zum idealen Wert des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses gehört, welcher an den
Planfaktorwert angepaßt ist, und den entsprechenden Wert des
Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des
Radiofrequenzsignals, der an den idealen Zeitprozentwert
angepaßt ist, auf der Anzeigevorrichtung numerisch an.
Das System ist konfigurierbar zum Ändern des Planfaktorwerts
auf Zeitprozentwerte, wobei der Prozessor einen variablen
Wert empfängt, der einen Planfaktorwert des Zeitprozentsatzes
darstellt, und den Planfaktorwert des Zeitprozentsatzes an
einen idealen Zeitprozentwert und seinen zugehörigen idealen
Wert des Spitzen-Durchschnitt-Leistungspegelverhältnisses zum
Bestimmen des entsprechenden Werts des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungspegelverhältnisses des Radiofrequenzsignals anpaßt.
Der Prozessor paßt den idealen Zeitprozentwert an den
nächsten Zeitprozentwert, der zum Wert des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des Radiofrequenzsignals
gehört, an. Der Prozessor berechnet den Differenzwert
zwischen dem idealen Wert des Spitzen- Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses und dem Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsnerhältnisses des Radiofrequenzsignals und zeigt den
Differenzwert zusammen mit dem Planfaktorwert des
Zeitprozentsatzes, den idealen Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses, der zum idealen Zeitprozentwert
gehört, welcher mit dem Planfaktorwert in Beziehung steht,
und den entsprechenden Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des Radiofrequenzsignals, der an den
idealen Zeitprozentwert angepaßt ist, auf der
Anzeigevorrichtung numerisch an.
Das System umfaßt ferner sich schneidende vertikale und
horizontale Cursor, die vom Prozessor erzeugt werden und
einen Schnittpunktwert aufweisen, der gleich dem idealen Wert
des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses ist, der dem
Planfaktorwert entspricht. Die Anzeigevorrichtung zeigt die
sich schneidenden vertikalen und horizontalen Cursor
graphisch an, wobei der Schnittpunkt auf der graphischen
Anzeige des idealen digital modulierten Radiofrequenzsignals
dort positioniert ist, wo der Schnittpunktwert gleich dem
idealen Wert des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses
ist. Der Prozessor erzeugt ferner die sich schneidenden
vertikalen und horizontalen Cursor, wo der Schnittpunktwert
gleich dem idealen Zeitprozentwert ist, der dem
Planfaktorwert entspricht. Die Anzeigevorrichtung zeigt die
sich schneidenden vertikalen und horizontalen Cursor
graphisch an, wobei der Schnittpunkt auf der graphischen
Anzeige des idealen digital modulierten Radiofrequenzsignals
dort positioniert ist, wo der Schnittpunktwert gleich dem
idealen Zeitprozentwert ist.
Das Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem empfängt ferner
einen variablen Wert, welcher eine Alarmgrenze darstellt, zum
Erzeugen eines Alarmsignals, wenn der Wert des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des Radiofrequenzsignals
entsprechend dem idealen Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses, der an den Planfaktorwert angepaßt
ist, die Alarmgrenze überschreitet. Das System empfängt auch
einen variablen Wert, der eine Alarmgrenze darstellt, zum
Erzeugen eines Alarmsignals, wenn der Differenzwert zwischen
dem Wert des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des
Radiofrequenzsignals und dem idealen Wert des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses beim Zeitprozentwert die
Alarmgrenze überschreitet.
Das System umfaßt ferner den Prozessor, der die
Digitaldatenwerte zum Erzeugen von Werten des
Frequenzspektrums, die das Frequenzspektrum des digital
modulierten Radiofrequenzsignals darstellen, verarbeitet. Die
Anzeigevorrichtung erzeugt eine graphische Anzeige der Werte
des Frequenzspektrums, die das Frequenzspektrum des digital
modulierten Radiofrequenzsignals darstellen.
Der Prozessor in dem System gemäß der vorliegenden Erfindung
empfängt ferner einen ersten Wert, der eine graphische
Anzeige der Werte des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses und der zugehörigen Zeitprozentwerte
von ersten und zweiten statistischen Matrizen, die das
digital modulierte Radiofrequenzsignal und das entsprechende
ideale digital modulierte Radiofrequenzsignal darstellen,
darstellt, und einen zweiten Schaltflächenwert, der die
graphische Anzeige der Werte des Frequenzspektrums des
digital modulierten Radiofrequenzsignals darstellt, zum
selektiven Anzeigen auf der Anzeigevorrichtung der
graphischen Anzeige der Werte des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses und der zugehörigen Zeitprozentwerte
der ersten und zweiten statistischen Matrizen, die das
digital modulierte Radiofrequenzsignal und das entsprechende
ideale digital modulierte Radiofrequenzsignal darstellen, und
der graphischen Anzeige der Werte des Frequenzspektrums des
digital modulierten Radiofrequenzsignals.
Die Aufgaben, Vorteile und neuen Merkmale der vorliegenden
Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung
ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten
Ansprüchen und den zugehörigen Zeichnungen gelesen wird.
Fig. 1 ist ein repräsentatives Blockdiagramm eines
Meßwerterfassungs- und -anzeigesystems zum Anzeigen einer
Summenverteilungsfunktion der Messungen des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Fig. 2 ist eine repräsentative Anzeige, die auf einer
Anzeigevorrichtung in dem Meßwerterfassungs- und
-anzeigesystem gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird.
Fig. 3 ist eine Registerseitenanzeige mit dem Reiter
"Messung" in dem Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem gemäß
der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist eine Registerseitenanzeige mit dem Reiter
"Grenzen" in dem Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem gemäß
der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 ist eine Registerseitenanzeige mit dem Reiter "System"
in dem Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm eines ZF-Signalgenerators zur
digitalen Modulation zum Erzeugen eines idealen digital
modulierten ZF-Signals zur Erzeugung von idealen Werten des
-Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses und
Zeitprozentwerten, die in dem Meßwerterfassungs- und
-anzeigesystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet
werden.
Fig. 7 ist eine Kanalspektrumanzeige auf der
Anzeigevorrichtung in dem Meßwerterfassungs- und
-anzeigesystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf Fig. 1 ist ein repräsentatives Blockdiagramm
eines Meßwerterfassungs- und -anzeigesystems 10 zum Anzeigen
von erfaßten und verarbeiteten Digitaldatenwerten eines
digital modulierten Radiofrequenz (RF)-Signals dargestellt.
Das Meßwertanzeigesystem 10 umfaßt einen Hardware-Vorrechner
12, der ein digital moduliertes RF-Eingangssignal 14
empfängt. Das RF-Signal 14 wird durch Hardware-
Abwärtsmischerschaltkreise 16, welche im allgemeinen einen
oder mehrere Mischer im ZF-Signalweg enthalten, auf ein
digital moduliertes Zwischenfrequenz (ZF)-Signal abwärts
gemischt. Jeder Mischer wird von einem Lokaloszillator
angesteuert. Ein Analog-Digital(A/D)-Wandler 18 empfängt das
digital modulierte ZF-Signal und wandelt das Signal in
Digitaldatenwerte um, die im Speicher 20 gespeichert werden.
Der Speicher 20 umfaßt sowohl einen RAM, einen ROM als auch
einen Cache-Speicher, wobei der RAM-Speicher flüchtige Daten
speichert, wie z. B. die Datenwerte, die das ZF-Signal
darstellen, und dergleichen, der ROM nicht-flüchtige Daten
speichert, wie z. B. einen Programmsteuerbefehl, der vom
Instrument 10 verwendet wird, und konstante Datenwerte, und
der Cache-Speicher Daten für den unmittelbaren
Mikroprozessorzugriff speichert. Ein Daten- und Steuerbus 22
koppelt den Speicher 20 mit einer Steuereinheit 24, wie z. B.
einem PENTIUM-Mikroprozessor, der von Intel, Corp., Santa
Clara, CA, hergestellt und vertrieben wird. Der Daten- und
Steuerbus 22 ist auch mit der Vorrechner-Hardware 12, einer
Anzeigevorrichtung 26, wie z. B. einer Flüssigkristallanzeige,
einer Kathodenstrahlröhre und dergleichen, und einem
Bedienfeld 28 mit Eingabevorrichtungen, wie z. B. Tasten,
Knöpfen, Schaltern oder dergleichen, die direkt auf dem
Bedienfeld montiert sind, oder einer Maus 30 oder einer
Tastatur 32, gekoppelt. Die Anzeigevorrichtung 26 kann mit
einer Sensorbildschirm-Fähigkeit implementiert sein, welche
eine weitere Eingabevorrichtung bereitstellt, wie es bei der
vorliegenden Erfindung implementiert ist. Ein Software-
Demodulator 34 ist repräsentativ mit dem Bus 22 gekoppelt und
mit dem Speicher 20 gekoppelt dargestellt. Der Software-
Demodulator 34 führt verschiedene Prozesse aus, die von einer
Steuereinheit 24 unter Verwendung von Verarbeitungsroutinen,
die im ROM-Speicher 20 gespeichert sind, durchgeführt werden.
Eine Datenflußleitung 36 verbindet den Speicher 20 mit dem
Software-Demodulator 34 zum Darstellen der Bewegung der Daten
vom Speicher 20 zum Software-Demodulationsprozeß und zurück.
Das Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem 10 bei der
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein auf einem
PC basierendes System, das unter dem Betriebssystem WINDOWS
95, welches von Microsoft, Corp., Redmond, WA, hergestellt
und vertrieben wird, unter Verwendung von Standard-
Benutzerschnittstellen-Mechanismen, die als Steuerungen und
Anzeiger bezeichnet werden, gesteuert wird. Die Steuerungen
umfassen Anzeigeschaltflächen, Registerseiten, Laufkästchen
und dergleichen. Die Anzeiger umfassen eine
Statusleistenhilfe, eine Zeitangabe, einen graphischen
Anzeigebereich und dergleichen. Statische Textbereiche sind
Anzeigebereiche, die vom Systemkonstrukteur erstellt werden
und von einem Benutzer nicht veränderbar sind. Eine
graphische Zeichensoftware, wie z. B. PROESSENTIALS
Graphikanzeigesoftware, die von Gigasoft, Inc. Keller, TX,
hergestellt und vertrieben wird, wird zum Erzeugen von
graphischen Darstellungen der Summenverteilungsfunktion (CDF)
der Matrixdaten des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses und der Daten des Frequenzspektrums
verwendet.
Die vorliegende Erfindung wird im Zusammenhang mit einem
digital modulierten 8-VSB-RF-Signal beschrieben. Es ist
selbstverständlich, daß ein anderes digital moduliertes RF-
Signal 14 bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden
kann, ohne vom Schutzbereich der beigefügten Ansprüche
abzuweichen. Ein 8-VSB-RF-Signal besitzt Datensymbole, die
den RF-Träger mit einer Symbolfrequenz im Bereich von 10,76
Msymbolen/Sek. modulieren. Bei der bevorzugten
Ausführungsform des Meßwerterfassungs- und -anzeigesystems 10
wird das ZF-Trägersignal mit einem ganzzahligen Vielfachen
der Symbolfrequenz synchronisiert, wobei das ganzzahlige
Vielfache gleich oder größer als Eins ist. Wenn
beispielsweise das ganzzahlige Vielfache auf Eins gesetzt
wird, dann liegt der ZF-Träger auf der Symbolfrequenz. Der
A/D-Wandler 18 wird mit einem ganzzahligen Vielfachen des ZF-
Trägers getaktet, wobei das ganzzahlige Vielfache gleich oder
größer als Eins ist. Insbesondere tastet der A/D-Wandler 18
das digital modulierte Zwischenfrequenzsignal mit dem
Vierfachen des ZF-Trägers ab. Für jedes 8-VSB-Symbol werden
vier Digitaldatenabtastwerte erzeugt. Ein Datenblock im
Bereich von etwa 16 000 Digitaldatenwerten wird zum Erzeugen
einer graphischen CDF-Anzeige des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des digital modulierten RF-Signals 14
erfaßt und gespeichert. Eine Teilmenge des Datenblocks, die
im Bereich von etwa 4000 Digitaldatenwerten enthält, wird zum
Erzeugen einer graphischen Anzeige des Frequenzspektrums des
digital modulierten RF-Signals 14 verwendet. Das
Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem 10 arbeitet in einem
kontinuierlichen Erfassungs- und Anzeigemodus, bei dem Blöcke
von Digitaldatenwerten erfaßt und verarbeitet werden, wobei
die Ergebnisse nach jeder Erfassung auf der
Anzeigevorrichtung 26 angezeigt werden.
Mit Bezug auf Fig. 2 ist eine repräsentative Anzeige 40
dargestellt, die auf der in die vorliegende Erfindung
integrierten Anzeigevorrichtung 26 erzeugt wird. Die Anzeige
40 ist im WINDOWS 95 Anzeigeformat unter Verwendung seiner
Standard-Benutzerschnittstellen-Mechanismen konfiguriert. Die
Anzeige 40 umfaßt einen Graphikanzeigebereich 42 zum Anzeigen
von graphischen Darstellungen der Daten einer realen und
idealen CDF des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses
und der Daten des Frequenzspektrums. Eine auswählbare
statische Textanzeige 44 für einen "Zielarbeitspunkt"
ermöglicht einem Benutzer, unter Verwendung eines
Laufkästchens 46 mit Schaltflächen 48 mit Aufwärts- und
Abwärtspfeilen einen Wert eines "Planfaktors" auszuwählen.
Der Wert des "Planfaktors" kann in "% der Zeit" definiert
werden, wie in der statischen Textanzeige 44 gezeigt, oder in
dB, wie in dem gestrichelten Kästchen gezeigt, das die andere
statische Textanzeige 50 darstellt. Es sollte beachtet
werden, daß zu irgendeinem Zeitpunkt die eine oder die andere
der Anzeigen des "Planfaktors" in der statischen Textanzeige
44 für den "Zielarbeitspunkt" angezeigt wird. Eine weitere
statische Textanzeige 52 gibt einen Wert "Spitze zu
Durchschnitt" für die Daten des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des RF-Signals an, der in Beziehung zu
dem Wert des "Planfaktors" erzeugt wird. Eine weitere
statische Anzeige 54 gibt einen Wert "Real-Ideal-Differenz"
an, der eine berechnete Differenz zwischen entsprechenden
Werten des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses der
realen und idealen Daten des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses ist. Eine Einstellen-Schaltfläche 56
ist- zum Aufrufen von Einstellung-Registerseitenanzeigen
vorgesehen. Eine "Start"-Schaltfläche 58 startet und stoppt
die Erfassung und Anzeige der Daten des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses. Es werden verschiedene
Glättungsstufen für die Daten des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses unter Verwendung eines Laufkästchens
60 und einer Schaltfläche 62 ausgewählt. Der Reiter 64 Spitze
zu Durchschnitt und der Reiter 66 Kanalspektrum ändern
jeweils die graphische Anzeige 42, um die graphische
Darstellung der realen und idealen CDF der Daten des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses und der Daten des
Frequenzspektrums darzustellen.
Mit Bezug auf Fig. 3 ist eine erste Einstellung-
Registerseitenanzeige 70 dargestellt, die mit "Messung"
bezeichnet ist. Die Einstellung-Registerseitenanzeige 70 mit
der Bezeichnung "Messung" umfaßt eine statische Textanzeige
72 "Zielarbeitspunkt einstellen", die eine statische
Textanzeige 74 "in % der Zeit" und eine statische Textanzeige
76 "in dB (Planfaktor)" umfaßt. Zu jeder der statischen
Textanzeigen 74 und 76 gehören Optionsfeldsteuerungen, die
jeweils mit 78 und 80 numeriert sind, um einem Benutzer zu
ermöglichen, das Laufkästchen 44 und die zugehörige statische
Textanzeige "Planfaktor" auf "in % der Zeit" oder "dB
(Planfaktor)" einzustellen. Das Anklicken mit der Maus 30
oder das Berühren des Bildschirms der Anzeigevorrichtung 26
auf dem Registerreiter "Grenzen" ruft eine
Registerseitenanzeige 84 mit dem Reiter "Grenzen" auf, wie in
Fig. 4 dargestellt. Die Registerseite 84 mit dem Reiter
"Grenzen" umfaßt einen statischen Textanzeigebereich 86, der
eine Textliste von verfügbaren Grenztests enthält, wie z. B.
einen Grenztest 88 "Spitze zu Durchschnitt" und einen
Grenztest 90 "Real-Ideal-Differenz". Zu jedem Grenztest
gehört ein Kontrollkästchen 92 und 94, das angeklickt oder
berührt wird, um den speziellen Grenztest zu aktivieren oder
zu deaktivieren. Zu jedem Grenztest gehören auch Zellen 96
und 98 zum Einstellen von Alarmgrenzwerten. Die Zelle 100 ist
eine statische Textanzeige, die die Einheiten der
Alarmgrenzwerte anzeigt, wie z. B. dB für die Grenzen "Spitze
zu Durchschnitt". und "Real-Ideal-Differenz". Das Anklicken
mit der Maus 30 oder das Berühren des Bildschirms der
Anzeigevorrichtung 26 auf dem Registerreiter "System" ruft
eine Registerseitenanzeige 102 mit dem Reiter "System" auf,
wie in Fig. 5 dargestellt. Die Registerseite 102 mit dem
Reiter "System" umfaßt einen statischen Textanzeigebereich
"Instrumentenabstimmung" 104 mit einem Laufkästchen 106 und
zugehörigen Aufwärts/Abwärts-Schaltflächen 108 zum Einstellen
einer Kanalfrequenz, auf die das Instrument unter Verwendung
der Abwärtsmischer-Schaltkreise 16 in der Vorrechner-Hardware
12 abgestimmt wird. Ein weiterer statischer
Textanzeigebereich "Ergebnis-Datenbankdatei" 110 umfaßt
Dateischaltflächen 112 und 114 zum Öffnen eines WINDOWS 95
Standardfensters zum jeweiligen Ändern einer Datei oder
Erstellen einer neuen Datei. Das Erstellen oder Ändern zu
einer neuen Datei aktualisiert die Dateiinformationen im
statischen Textanzeigebereich 110 "Ergebnis-Datenbankdatei".
Ein editierbares Textkästchen 116 "Anmerkungen" ist im
statischen Textanzeigebereich 110 "Ergebnis-Datenbankdatei"
für vom Benutzer eingegebene Informationen vorgesehen.
Das Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem 10 der vorliegenden
Erfindung zeigt graphisch CDF-Diagramme des Spitzen-
Durchschnitt-Verhältnisses eines idealen RF-Sendersignals und
eines realen RF-Sendersignals zusammen mit einem Diagramm des
Frequenzspektrums des realen RF-Sendersignals an. Die Daten
zum Erzeugen des CDF-Diagramms des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses 60, die ein ideales Sendersignal
darstellen, werden unter Verwendung eines ZF-Generators 130
zur digitalen Modulation erzeugt, der im Blockdiagramm von
Fig. 6 dargestellt ist. Ein Zufallszahlengenerator 132
erzeugt gleichmäßig verteilte Zufallszahlen, die durch einen
Trellis-Codierer 134 trelliscodiert werden. Ein Pilotsignal
136 wird zu den trelliscodierten Werten hinzugefügt und durch
einen Root-Raised-Cosine-Filter 138 geleitet. Die I- und Q-
Ausgangssignale des Filters 138 modulieren jeweils zwei ZF-
Signale mit 90°-Phasenverschiebung, die Frequenzmodulatoren
140 und 142 mit derselben Frequenz aufweisen. Die zwei
digital modulierten ZF-Signale mit 90°-Phasenverschiebung aus
den Modulatoren 140 und 142 werden in einer Summierschaltung
144 summiert, um ein ZF-Signal zu erzeugen, das ein ideales
RF-Sendersignal darstellt. Insgesamt 500 000 Zufallswerte
werden erzeugt und durch den ZF-Generator 130 zur digitalen
Modulation geleitet. Das Ausgangssignal des ZF-Generators 130
zur digitalen Modulation wurde durch einen Analog-Digital-
Wandler (nicht dargestellt) digitalisiert und verarbeitet, um
eine erste Gruppe von Werten zu erzeugen, die ideale
Spitzenleistungspegel eines idealen Radiofrequenzsignals
darstellen, welche von einem idealen durchschnittlichen
Leistungspegel des idealen Radiofrequenzsignals abweichen,
und eine zweite Gruppe von Werten zu erzeugen, die ideale
Prozentsätze der Zeit darstellen, in der die idealen
Spitzenleistungspegel vom idealen durchschnittlichen
Leistungspegel abweichen. Jeder ideale Wert des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses besitzt einen zugehörigen
idealen Zeitprozentwert. Diese empirisch gewonnenen Werte
wurden in einer Matrix für das ideale Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnis im ROM-Speicher 20 gespeichert. Die
empirisch gewonnenen Werte können auch auf einer entnehmbaren
Diskette, einem Festplattenlaufwerk, einer CD-ROM oder
dergleichen zur Übertragung in den Speicher 20 gespeichert
werden. Ferner können die empirisch gewonnenen Daten von
einer externen Quelle über eine Datenübertragungsleitung, wie
z. B. RS232, IEC, ein lokales Netz, eine drahtlose Verbindung
oder dergleichen, in den Speicher 20 heruntergeladen werden.
Alternativ können die Matrixdaten des idealen Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses mathematisch hergeleitet
und im Speicher 20 gespeichert werden.
Wie vorher beschrieben, werden ungefähr 16 000
Digitaldatenwerte zum Erzeugen der Daten der CDF des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses und der Daten des
Frequenzspektrums des digital modulierten RF-Signals erfaßt.
Im Speicher 20 wird eine Matrix des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses erstellt, die eine erste Gruppe von
Werten enthält, welche Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisse des RF-Signals darstellen. Eine zweite
Gruppe von Werten stellt Zeitprozentsätze der jeweiligen
Werte des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des RF-
Signals dar, wobei jeder Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses einen zugehörigen Zeitprozentwert
besitzt. Der durchschnittliche Leistungspegel des RF-Signals
wird durch Summieren der Quadrate von jedem der
Digitaldatenwerte und Dividieren der summierten Ergebnisse
durch die Anzahl der Digitaldatenwerte hergeleitet. Der
resultierende Durchschnittswert wird logarithmiert, um die
lineare Durchschnittsleistung in Dezibel umzuwandeln.
Die Werte des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses
werden durch zuerst Aufbauen einer Gruppierung von Zählern
erzeugt, wobei jeder Zähler einen zugeordneten Dezibelwert
besitzt. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
deckt die Gruppierung einen dB-Bere-ich von 0,01 dB bis 10 dB
ab, wobei jeder Zähler einen zugeordneten Wert besitzt, der
um 0,01 dB größer ist als der vorherige Zählerwert. Da die
Digitaldatenwerte mit der vierfachen Symbolfrequenz erfaßt
werden, werden vier Digitaldatenwerte zum Bestimmen der
Hüllkurvenleistung eines Punkts verarbeitet. Es wird ein
sequentieller Prozeß gestartet, der mit den ersten vier
Digitaldatenwerten in dem Block von etwa 16 000
Digitaldatenwerten als erste Gruppe beginnt. Die vier
Digitaldatenwerte in der Gruppe werden quadriert, summiert
und durch vier geteilt, um die Hüllkurvenleistung des ersten
Punkts in der Gruppe zu bestimmen. Die Hüllkurvenleistung für
diesen Punkt wird in einer Matrix von
Hüllkurvenleistungswerten gespeichert. Die Gruppe wird um
einen Digitaldatenwert verschoben und die vier Werte in der
neuen Gruppe werden quadriert, summiert und durch vier
geteilt, um die Hüllkurvenleistung des zweiten
Digitaldatenwerts in dem Block von digitalen Daten zu
erzeugen. Dieser Wert wird in der Hüllkurvenleistungsmatrix
gespeichert und der sequentielle Prozeß fährt durch den Block
von digitalen Daten mit der Erzeugung von
Hüllkurvenleistungswerten für jeden der Digitaldatenwerte
fort. Die Hüllkurvenleistungswerte in der Matrix werden
logarithmiert, um die linearen Hüllkurvenleistungswerte in
Dezibel umzuwandeln. Für jeden der Hüllkurvenleistungswerte
werden durch Subtrahieren des Durchschnittsleistungswerts von
jedem der Hüllkurvenleistungswerte in der Matrix
Differenzwerte bestimmt, wobei jeder Differenzwert den
entsprechenden Zähler in der Zählergruppierung inkrementiert,
wenn der Differenzwert größer ist als Null. Der Zählstand in
jedem der Zähler wird durch die Gesamtzahl an
Digitaldatenwerten in dem Block von digitalen Daten geteilt,
wobei jeder resultierende Wert mit Einhundert multipliziert
wird, um einen Zeitprozentwert für jeden Zähler zu erzeugen.
Die dB-Werte für die Zähler werden als erste Gruppe von
Werten in der Matrix des Spitzen- Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses gespeichert und die Zeitprozentwerte,
die für die Zähler bestimmt wurden, werden als zweite Gruppe
von Werten in der Matrix des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses gespeichert.
Die Erzeugung der Daten des Frequenzspektrums für die
Kanalspektrum-Anzeige auf der Anzeigevorrichtung 26 wird
unter Verwendung von ungefähr 4000 der Digitaldatenwerte in
dem Block von digitalen Daten durchgeführt. Eine schnelle
Fourier-Transformation (FFT) wird auf die Zeitbereichsdaten
angewendet, um die Daten des Frequenzspektrums zu erzeugen,
die im Speicher 20 gespeichert werden.
Das Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem 10 stellt
anfänglich eine Hauptanzeige auf der Anzeigevorrichtung 26
dar. Die Hauptanzeige enthält Schaltflächen-Bildsymbole, die
verschiedene Messungen und Anzeigen repräsentieren, die unter
Verwendung des Systems 10 vorgenommen werden können. Eine
dieser Messungen ist eine Messung des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses. Das Berühren der Anzeigevorrichtung
26 auf dem Schaltflächen-Bildsymbol für das Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnis oder das Klicken mit der
Maus 30 auf diese Schaltfläche startet automatisch die
Erfassung und Anzeige der Daten der CDF des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses. Zu jedem Zeitpunkt
während des Erfassungs- und Anzeigeprozesses kann die
Einstellen-Schaltfläche 56 aufgerufen werden, um die
Einstellung-Registerseiten aufzurufen. Die Registerseite 60
mit dem Reiter "Messung", wie in Fig. 3 gezeigt, ermöglicht
einem Denutzer, durch Berühren oder Anklicken mit der Maus 30
der entsprechenden Optionsfelder 78 und 80 einen
"Zielarbeitspunkt" in entweder "% der Zeit" oder in "dB
(Planfaktor)" einzustellen. Die entsprechende statische
Textanzeige 44 oder 50 für den "Zielarbeitspunkt" liegt in
der Anzeige 40 vor, wobei das Laufkästchen 46 zum Anzeigen
von dB-Werten oder Zeitprozentwerten konfiguriert ist. Der
"Zielarbeitspunkt" wird durch Berühren oder Anklicken der
Schaltflächen 48 mit Aufwärts/Abwärts-Pfeilen eingestellt.
Die graphische Anzeige 42 in Fig. 2 umfaßt ein CDF-Diagramm
120 der Matrixdaten des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhä1tnisses des idealen Sendersignals und ein
CDF-Diagramm 122 der Matrixdaten des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des gemessenen digital modulierten RF-
Sendersignals. Bewegliche vertikale und horizontale
Fadenkreuz-Cursor 124 und 126 schneiden sich und sind entlang
des Diagramms 120 des idealen Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses als Reaktion auf den Wert des
"Planfaktors" beweglich, welcher unter Verwendung der zum
Laufkästchen 44 gehörenden Aufwärts- und Abwärts-
Schaltflächen 48 zunimmt oder abnimmt. Der vertikale
Fadenkreuz-Cursor 124 bewegt sich entlang der X-Achse für das
Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnis und der horizontale
Fadenkreuz-Cursor 126 bewegt sich entlang der Y-Achse für %
der Zeit. In der Anzeige von Fig. 2 ist der "Planfaktor" für
0,230% der Zeit eingestellt, wie in dem Laufkästchen 46
gezeigt. Die Steuereinheit 24 durchsucht die ideale Matrix
nach dem nächsten idealen Zeitprozentwert, der dem Wert des
"Planfaktors" entspricht, und positioniert die Fadenkreuz-
Cursor 124 und 126 auf dem Diagramm 120 des idealen Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses, das den 0,230% der Zeit
auf der Y-Achse entspricht. Der ideale Wert des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses, der dem idealen
Zeitprozentwert in der idealen Matrix entspricht, ist 6,0 dB
und entspricht der Position des vertikalen Fadenkreuz-Cursors 124
auf der X-Achse. Der horizontale Fadenkreuz-Cursor 126
schneidet das CDF-Diagramm 122 der Matrixdaten des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des RF-Sendersignals,
wobei der Schnittpunkt der Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des RF-Sendersignals beim Wert des
"Planfaktors" von 0,230% ist. Die Steuereinheit 24 durchsucht
die Matrix des RF-Sendersignals nach dem nächsten
Zeitprozentwert, der dem Wert des "Planfaktors" von 0,230%
entspricht, und verwendet den zugehörigen Wert des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses als Wert des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des RF-Sendersignals.
Dieser Wert wird im statischen Anzeigebereich 52 "Spitze zu
Durchschnitt" als 5 dB angezeigt. Die Steuereinheit 24
berechnet die Differenz zwischen den Werten des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des RF-Sendersignals und
des idealen Sendersignals und zeigt den Differenzwert im
statischen Anzeigebereich 54 "Real-Ideal-Differenz" als 1,0
dB an. Wenn der Wert des "Planfaktors" in dB angegeben wird,
durchsucht die Steuereinheit 24 die ideale Matrix nach dem
idealen Wert des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses,
der dem Wert des "Planfaktors" entspricht. Der zugehörige
ideale Zeitprozentwert wird verwendet, um die Matrix des RF-
Übertragungssignals nach dem nächsten Zeitprozentwert, der
dem idealen Zeitprozentwert entspricht, zu durchsuchen. Der
Wert des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des RF-
Sendersignals, der zum Zeitprozentwert des RF-Sendersignals
gehört, wird im statischen Anzeigebereich 56 "Spitze zu
Durchschnitt" angezeigt. Wenn sich der Wert des "Planfaktors"
im Laufkästchen 44 ändert, ändert sich der Wert "% der Zeit",
der zum "Planfaktor" gehört, dementsprechend zusammen mit dem
Wert "Spitze zu Durchschnitt" des RF-Sendersignals und dem
Wert "Real-Ideal-Differenz" zwischen dem RF-Sendersignal und
dem idealen Sendersignal.
Das graphische Anzeigen der Matrixdaten sowohl einer idealen
als auch einer realen CDF des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des RF-Sendersignals stellt eine
signifikante Verbesserung gegenüber vorherigen
Instrumentenkonstruktionen bereit. Eine
Senderbedienungsperson kann schnell feststellen, ob das
Sendersignal nicht korrekt abgestimmt ist, durch Vergleichen
des idealen CDF-Diagramms des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses mit dem realen CDF-Diagramm des
Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des RF-
Sendersignals Ein CDF-Diagramm des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des RF-Sendersignals, wie durch die
gestrichelte Diagrammlinie 128 dargestellt, zeigt
beispielsweise an, daß der Sender mit Komprimierung arbeitet
und eine Abstimmung benötigt. Ohne die Fähigkeit, das reale
CDF-Diagramm des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses
des RF-Sendersignals mit einem idealen CDF-Diagramm des
Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses zu vergleichen,
müßte eine Bedienungsperson wissen, wie das ideale Diagramm
aussieht, und das reale Diagramm zum idealen Diagramm
sichtbar machen, oder müßte eine physische Kopie eines
idealen Diagramms bei der Hand haben, um es mit dem realen
Diagramm zu vergleichen. Eine weitere Verbesserung ist die
Fähigkeit, durch Klicken auf den Reiter 66 Kanalspektrum
unter Verwendung der Maus 30 oder durch Berühren der
Anzeigevorrichtung 26 zwischen der Anzeige des CDF-Diagramms
des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses und einer
Anzeige des Frequenzspektrums der Kanalfrequenz umzuschalten.
Die graphische Anzeige 42 wechselt zur Anzeige 130 des
Kanalfrequenzspektrums, wie in Fig. 7 gezeigt. Die
unmittelbare Verfügbarkeit des Kanalfrequenzspektrums zur
Anzeige ermöglicht der Bedienungsperson, auf der Basis der
Frequenzspektrum-Hüllkurve am Sender Einstellungen
vorzunehmen und durch Anklicken oder Berühren des Reiters 64
Spitze zu Durchschnitt sofort auf die Anzeige des CDF-
Diagramms des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses
zurückzuschalten und die Wirkungen dieser Einstellungen auf
das Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnis des RF-
Sendersignals zu sehen.
Eine weitere Verbesserung des Meßwerterfassungs- und
-anzeigesystems der vorliegenden Erfindung gegenüber
existierenden Sender-RF-Signal-Meßinstrumenten ist die
Fähigkeit, "Grenztests" einzustelle-n, die auf der Basis des
Werts "Spitze zu Durchschnitt" oder des Werts "Real-Ideal-
Differenz" ein Alarmsignal erzeugen. Mit Rückbezug auf Fig. 4
können durch Klicken auf die Kontrollkästchen 92 und 94
entweder die "Grenztests". "Spitze zu Durchschnitt" oder
"Real-Ideal-Differenz" eingestellt werden. Jeder "Grenztest"
besitzt einen Warnwert 96 und einen Alarmwert 98, die durch
die Bedienungsperson einstellbar sind. Alarmanzeiger, wie
z. B. das "A" oder andere graphische Anzeiger, werden zum
statischen Anzeigebereich 54 und 56 "Real-Ideal-Differenz"
und "Spitze zu Durchschnitt" hinzugefügt, wenn die jeweiligen
Alarme aktiviert werden. Wenn die CDF des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des RF-Sendersignals beim
"Zielarbeitspunkt" die Alarmgrenzwerte überschreitet, löst
das System der vorliegenden Erfindung ein Alarmsignal aus.
Es wurde ein Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem
beschrieben, das ein CDF-Diagramm der Daten des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des RF-Sendersignals
erzeugt und die Daten zusammen mit einem idealen CDF-Diagramm
der Daten des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses
eines idealen RF-Sendersignals auf einer Anzeigevorrichtung
graphisch darstellt. Ein Prozessor empfängt einen Wert eines
"Planfaktors", der zur Bestimmung und Anzeige des Werts des
Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des RF-
Übertragungssignals im Vergleich zu einem idealen Wert des
Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses verwendet wird.
Der Prozessor berechnet auch einen Real-Ideal-Differenzwert
zwischen den Werten des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des RF-Übertragungssignals und des
idealen RF-Sendersignals und zeigt diesen an. Der Prozessor
empfängt auch Alarmwerte zum Erzeugen eines Alarmsignals,
wenn der Wert des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses
oder der Real-Ideal-Differenzwert größer ist als die
Alarmgrenzen.
Es wird für Fachleute offensichtlich sein, daß viele
Änderungen an den Einzelheiten der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform dieser Erfindung vorgenommen werden können,
ohne von deren zugrundeliegenden Prinzipien abzuweichen. Der
Schutzbereich der vorliegenden Erfindung sollte daher nur
durch die folgenden Ansprüche festgelegt sein.
Claims (9)
1. Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem, das sich zum
Empfangen eines digital modulierten Radiofrequenzsignals
und zum Erzeugen von Digitaldatenwerten, die ein digital
moduliertes Zwischenfrequenzsignal repräsentieren,
welches von dem digital modulierten Radiofrequenzsignal
abwärts gemischt wurde, eignet, umfassend:
einen Prozessor, der die Digitaldatenwerte verarbeitet, um einen Wert eines durchschnittlichen Leistungspegels, der das Radiofrequenzsignal repräsentiert, und eine erste statistische Matrix zu erzeugen, die eine erste Gruppe von Werten, die Spitzenleistungspegel des Radiofrequenzsignals repräsentieren, welche vom durchschnittlichen Leistungspegel abweichen, und eine zweite Gruppe von Werten, die Prozentsätze der Zeit repräsentieren, in der die Spitzenleistungspegel vom durchschnittlichen Leistungspegel abweichen, enthält, wobei jeder Wert des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses einen zugehörigen Zeitprozentwert besitzt;
einen Speicher, der eine zweite statistische Matrix enthält, die eine entsprechende ideale digital modulierte Radiofrequenz repräsentiert, und eine erste Gruppe von Werten, die ideale Werte des Spitzen-Durchschnitt- Leistungsverhältnisses repräsentieren, und eine zweite Gruppe von Werten, die ideale Zeitprozentsätze repräsentieren, die zu den idealen Werten des Spitzen- Durchschnitt-Leistungsverhältnisses gehören, enthält; und
eine Anzeigevorrichtung, die die Werte des Spitzen- Durchschnitt-Leistungsverhältnisses und die zugehörigen Zeitprozentwerte der ersten und zweiten statistischen Matrizen, die das digital modulierte Radiofrequenzsignal und das entsprechende ideale digital modulierte Radiofrequenzsignal repräsentieren, graphisch anzeigt.
einen Prozessor, der die Digitaldatenwerte verarbeitet, um einen Wert eines durchschnittlichen Leistungspegels, der das Radiofrequenzsignal repräsentiert, und eine erste statistische Matrix zu erzeugen, die eine erste Gruppe von Werten, die Spitzenleistungspegel des Radiofrequenzsignals repräsentieren, welche vom durchschnittlichen Leistungspegel abweichen, und eine zweite Gruppe von Werten, die Prozentsätze der Zeit repräsentieren, in der die Spitzenleistungspegel vom durchschnittlichen Leistungspegel abweichen, enthält, wobei jeder Wert des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses einen zugehörigen Zeitprozentwert besitzt;
einen Speicher, der eine zweite statistische Matrix enthält, die eine entsprechende ideale digital modulierte Radiofrequenz repräsentiert, und eine erste Gruppe von Werten, die ideale Werte des Spitzen-Durchschnitt- Leistungsverhältnisses repräsentieren, und eine zweite Gruppe von Werten, die ideale Zeitprozentsätze repräsentieren, die zu den idealen Werten des Spitzen- Durchschnitt-Leistungsverhältnisses gehören, enthält; und
eine Anzeigevorrichtung, die die Werte des Spitzen- Durchschnitt-Leistungsverhältnisses und die zugehörigen Zeitprozentwerte der ersten und zweiten statistischen Matrizen, die das digital modulierte Radiofrequenzsignal und das entsprechende ideale digital modulierte Radiofrequenzsignal repräsentieren, graphisch anzeigt.
2. Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem nach Anspruch 1,
welches ferner den Prozessor umfaßt, der einen variablen
Wert empfängt, welcher einen Planfaktorwert
repräsentiert, und den Planfaktorwert an einen Wert des
idealen Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses
anpaßt zum Bestimmen eines entsprechenden Werts des
Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des
Radiofrequenzsignals durch Anpassen des zum idealen Wert
des Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses
gehörenden idealen Zeitprozentwerts an den nächsten
Zeitprozentwert, der zum Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des Radiofrequenzsignals gehört,
und einen Differenzwert zwischen dem Wert des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des
Radiofrequenzsignals und dem idealen Wert des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses bei dem
Zeitprozentwert berechnet, wobei die Anzeigevorrichtung
den variablen Wert, der den Planfaktorwert repräsentiert,
und den idealen Zeitprozentwert, der zum idealen Wert des
Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses gehört,
welcher an den Planfaktorwert angepaßt ist, den
entsprechenden Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des Radiofrequenzsignals, der an
den idealen Zeitprozentwert angepaßt ist, und den
Differenzwert zwischen dem Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des Radiofrequenzsignals und dem
idealen Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses numerisch anzeigt.
3. Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem nach Anspruch 2,
ferner umfassend den Prozessor, der sich schneidende
vertikale und horizontale Cursor mit einem
Schnittpunktwert gleich dem idealen Wert des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses, der dem
Planfaktorwert entspricht, erzeugt, und die
Anzeigevorrichtung, die die sich schneidenden vertikalen
und horizontalen Cursor graphisch anzeigt, wobei der
Schnittpunkt auf der graphischen Anzeige des idealen
digital modulierten Radiofrequenzsignals dort
positioniert ist, wo der Schnittpunktwert gleich dem
idealen Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses ist.
4. Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem nach Anspruch 1,
welches ferner den Prozessor umfaßt, der einen variablen
Wert empfängt, welcher einen Planfaktorwert des
Zeitprozentsatzes repräsentiert, und den Planfaktorwert
des Zeitprozentsatzes an einen idealen Zeitprozentwert
und seinen zugehörigen idealen Wert des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses anpaßt, zum Bestimmen
eines entsprechenden Werts des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des Radiofrequenzsignals durch
Anpassen des idealen Zeitprozentwerts an den nächsten
Zeitprozentwert, der zum Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des Radiofrequenzsignals gehört,
und einen Differenzwert zwischen dem Wert des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des
Radiofrequenzsignals und dem idealen Wert des Spitzen-
Durchschnitt-Leistungsverhältnisses bei dem
Zeitprozentwert berechnet, wobei die Anzeigevorrichtung
den variablen Wert, der den Planfaktorwert des
Zeitprozentwerts repräsentiert, und den idealen Wert des
Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses, der zum
idealen Zeitprozentwert gehört, welcher an den
Planfaktorwert des Zeitprozentsatzes angepaßt ist, den
entsprechenden Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des Radiofrequenzsignals und den
Differenzwert zwischen dem Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des Radiofrequenzsignals und dem
idealen Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses numerisch anzeigt.
5. Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem nach Anspruch 4,
ferner umfassend den Prozessor, der sich schneidende
vertikale und horizontale Cursor mit einem
Schnittpunktwert gleich dem idealen Zeitprozentwert, der
dem Planfaktorwert entspricht, erzeugt, und die
Anzeigevorrichtung, die die sich schneidenden vertikalen
und horizontalen Cursor graphisch anzeigt, wobei der
Schnittpunkt auf der graphischen Anzeige des idealen
digital modulierten Radiofrequenzsignals dort
positioniert ist, wo der Schnittpunktwert gleich dem
idealen Zeitprozentwert ist.
6. Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem nach Anspruch 1,
welches ferner den Prozessor umfaßt, der einen variablen
Wert empfängt, welcher eine Alarmgrenze repräsentiert,
zum Erzeugen eines Alarmsignals, wenn der Wert des
Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses des
Radiofrequenzsignals entsprechend dem idealen
Spitzenleistungspegel, der an den Planfaktorwert angepaßt
ist, die Alarmgrenze überschreitet.
7. Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem nach Anspruch 1,
welches ferner den Prozessor umfaßt, der einen variablen
Wert empfängt, welcher eine Alarmgrenze repräsentiert,
zum Erzeugen eines Alarmsignals, wenn der Differenzwert
zwischen dem Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses des Radiofrequenzsignals und dem
idealen Wert des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses beim Zeitprozentwert die
Alarmgrenze überschreitet.
8. Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem nach Anspruch 1,
ferner umfassend den Prozessor, der die Digitaldatenwerte
zum Erzeugen von Werten des Frequenzspektrums, die das
Frequenzspektrum des digital modulierten
Radiofrequenzsignals repräsentieren, verarbeitet, und die
Anzeigevorrichtung, die eine graphische Anzeige der Werte
des Frequenzspektrums erzeugt, die das Frequenzspektrum
des digital modulierten Radiofrequenzsignals
repräsentieren.
9. Meßwerterfassungs- und -anzeigesystem nach Anspruch 8,
welches ferner den Prozessor umfaßt, der einen ersten
Wert empfängt, der eine graphische Anzeige der Werte des
Spitzen-Durchschnitt-Leistungsverhältnisses und der
zugehörigen Zeitprozentwerte von ersten und zweiten
statistischen Matrizen, die das digital modulierte
Radiofrequenzsignal und das entsprechende ideale digital
modulierte Radiofrequenzsignal repräsentieren,
repräsentiert, und einen zweiten Schaltflächenwert
empfängt, der die graphische Anzeige der Werte des
Frequenzspektrums des digital modulierten
Radiofrequenzsignals repräsentiert, zum selektiven
Anzeigen auf der Anzeigevorrichtung der graphischen
Anzeige der Werte des Spitzen-Durchschnitt-
Leistungsverhältnisses und der zugehörigen
Zeitprozentwerte der ersten und zweiten statistischen
Matrizen, die das digital modulierte Radiofrequenzsignal
und das entsprechende ideale digital modulierte
Radiofrequenzsignal repräsentieren, und der graphischen
Anzeige der Werte des Frequenzspektrums des digital
modulierten Radiofrequenzsignals.
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DE (1) | DE19910902B4 (de) |
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