DE2061705B2 - Einrichtung zur ueberwachung eines zeitmultiplex-pulskodemodulationssystems im hinblick auf funktionsstoerungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung eines ZeitmultiplevPulskodemodulationssystems im Hinblick auf Funktionsstörungen, mit einem sendesaugen Element zum Einführen eines Pilotsignals in einen bestimmten Pilotsignalkanal und zum Kodieren und Übertragen des Pilotsignals zusammen mit den anderen Informationssignalen und einem empfängerseitigen Element zum Demodulieren des übertragenen Pilotsignals zum Auswerten des demodulierten Ausgangssignals des Pilotsignalkanals.

Bei Auftreten eines Fehlers in einem Zeitmultiplex-Pulskodemodulationssystem muß die Fehlerquelle lokalisiert und das fehlerhafte Teil ersetzt werden. Ein Zcitmultiplex-Pulskodemodulaiionssystem Gesteht aus Übertragungsgeräten und einer Übertragungsleitung, wobei die Übertragungsgerate wiederum aus einer digitalen und einer analogen Schaltung bestehen. Die meisten Fehler in der Übertragungsleitung und in der digitalen Schaltung können durch Überwachen der Rastersynchronisierung angezeigt werden. Mit diesem Verfahren können jedoch keine Fehler in der analoger Schaltung angezeigt werden. Bei einem bekannten Verfahren zum Überwachen von Fehlern in der analogen Schaltung wird ein Pilotsignal übertragen, in dem dieses Signal sendeseitig in einen freien Kanal eingespeist und das Pilotsignal empfangsseitig überwacht wird. Bei diesem Verfahren ist das Pilotsignal ein Gleichstromsignal. Beispielsweise wird in dem in der US-PS 32 59 695 beschriebenen Verfahren von einem Gleichstromsignal als Pilotsignal Gebrauch gemacht. Der Grund für die Verwendung eines Gleichstromsignals als Pilotsignal lieg· darin, daß das bisher verwendete Kodierungssystem eine Kombination einer unverzögerten Presser-Dehner-Einrichtung, eines linearen Kodierers und eines Dekodierers, verwendet, und daß der Hauptzweck der Pilotüberwachung darin liegt, die Gleichstromabweichungen in dem Kodierer und dem Dekodierer sowie das Anwachsen von Nichtlinear-Verzerrungen anzuzeigen, die durch eine anomale Ternpciaiür des die Halbleiterdioden der Presser-Dehner-Einrichtung enthaltenden Heizofens hervorgerufen wurden. Da Änderungen des Gleichstromarbeitspunkte«, des Kodierers und des Dekodierers aufgrund von Änderungen in der Heizofentemperatur eine Änderung des Pegels des empfangenen Pilotsignal hervorrufen, können Fehler in Kodierer. Dekodierer und Heizofen sowie Pegelausfälle und Pegelabv/eichungsn in beiden Bereichen in der Analogschaltung durch eine Überwachung des Pilotsignalpegels angezeigt werden. Einige Teile des Analog-Digital- und Digital-Analog-Konverters des Kodierers und des Dekodierers können jedoch durch dieses Verfahren mit einem Gleichstrom-Pilotsignal nicht überwacht werden. Im einzelnen ausgeführt, nimmt bei einem Gleichstrom-Pilotsignal das kodierte Pilotsignal ausgangsseitig ein besonderes Signalmuster, beispielsweise 10 10 111 an. In dem Dekodierer arbeitet ein Bewertungsnetzwerk in Übereinstimmung mit diesem Signalmuster zur Erzeugung eines Analogsignals. Auch wenn die das Bewertungsnetzwerk betätigende Schaltereinrichtung so beschädigt ist, daß sie im Zustand »1« oder »0« festgehalten wird, wird ein vom Pilotsignal ausgelöster Fehlalarm so lange nicht ausgelöst, so lange der betreffende Zustand dem Pilotsignalmuster nicht entgegengesetzt ist. Ähnliche Fehler können in dem Kodierer auftreten. Wenn man jedoch die Zuverlässigkeit der Bauelemente betrachtet, ist es wahrscheinlich, daß die meisten Fehler im Kodierer und Dekodierer, die mit der ungehemmt arbeitenden Presser-Dehner-Einrichtung zusammenwirken, in den Hauptabschnitten dieser Einrichtung, des Dekodierers und des Kodierers auftreten, während das Fehlerverhältnis, welches mittels eines Gleichstrom-Pilotsignals nicht angezeigt werden kann, klein ist.

Es wurde bereits ein nichtlineares Kodierungssystem mit Segmentübertragung vorgeschlagen, bei welchem keine Presser-Dehner-Einrichtung verwendet wird. Anstelle des /um Überwachen der dem mit der ungehemmten Presser Dehner-Einrichtung zusammenwirkenden Kodierer und Dekodierer eigenen Fehler geeigneten Überwachungssystems soll ein solches zur Überwachung der Fehler im Kodierer und Dekodierer verwendet werden. Dabei wird eine Sinusschwingung einer einzigen Frequenz als Pilotsignal verwendet. Die Schaltung kann dabei vereinfacht werden, wenn das Pilotsignal durch Unterteilen der Tastfrequenz abgeleitet wird. Bleibt jedoch das Verhältnis der Pilotsignalfrequenz zur Tastfrequenz konstant, dann ist der Abtastpunkt an ein paar Stellen festgelegt. Daher können nur ein paar Variationsmöglichkeiten des kodierten Ausgangsmisters erzeugt werden, so daß es unmöglich ist. Fehler in dem Kodierer und dem Dekodierer anzuzeigen. Dieser Nachteil kann dadurch ausgeschaltet werden, daß die Pilotsignalfrequenz unabhängig von der Tastfrequenz gewählt wird, was durch Verwendung eines speziellen Oszillators zum Erzeugen des Pilotsignals verwirklicht werden kann, obwohl dann die Schaltung etwas komplizierter wird. Die Verwendung einer Sinusschwingung als Pilotsignal stellt somit eine brauchbare Lösung zum Überwachen der Arbeitsweise von Kodierer und Dekodierer dar. Es hat jedoch den Nachteil, daß ein Nebensprechen zwischen den Kanalzeiten auftritt, welches aufgrund der Bandgrenzen der Verstärker usw. unvermeidbar ist, wenn das durch einen freien Kanal zu übertragende Pilotsignal mit den Signalen der anderen Kanälen gleichzeitig gesendet wird. Das in Stufen vor der Kodierung gegebenenfalls nur in kleiner Größe auftretende Nebensprechen kann größenordnungsmäßig den sogenannten Nebensprechgrundpegel errei-

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chen. der durch den Quanii^icrungsschri« besürnmi ibt. Auch wenn das Nebensprechen nicht auf den Gmndpegel ansteigt, kann ein unerlaubter Pegel erreicht werden da ein einzelner Ton in dem Tonfrequenzband einen bemerkenswerten Störeffekt auf das Mörc-mpfinden hat. Das Nebensprechen steigt insbesondere an, wenn die Amplitude der Sinuswelle so groß wie möglich gewählt wird, damit alle kodierten Signalmuster abgetastet werden können, um in wirksam«.: Weise den Kodierer und den Dekodierer auf Funktionsstörungen zu überwachen.

In der bereits genannten US-PS 32 59 695 ist eine Einrich'jng zur überwachung eines Zeitmultiplex-PuIskodeinodulaiionssystem im Hinblick auf Funktionsstörungen beschrieben. Bei dieser wird auf der Sendeseite mit Hilfe einer Hinrichtung ein Pilotsignal in einen bestimmten Pilotsignalkanal eingefügt Das Pilotsignal kann kodiert werden und wird zusammen mit dem zu übermittelnden Informationsfluß übertragen. Die Einrichtung weist ferner Mittel zum Demodulieren des übertragenen Pilotsignals und zum A-jswerten desselben aufAufgabe der Erfindung isi es, eine Einrichtung zur Überwachung eines Zeitmultiplex-Pulskodemodulationss >stems im Hinblick auf Funktionsstörungen gemäß der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Nachteile der bekannten Einrichtungen vermieden werden und mit dem insbesondere Zeitmultiplex-Übertragungssysteme mit Pulskodemodulation, die mit nichtlinearen Kodierungsverfahren arbeiten, auf Funktionsstorungen hin überwacht werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung zur Überwachung eines Zeitmultiplex-Pulskodemiodulationss >stems im Hinbück auf Funktionsstörungen der eingangs beschriebenen Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist. daß das Pilotsignal aus einem Rauschsignal gebildet ist. dessen Frequenzverieilung innerhalb einer vorbestimmten Bandbreite im wesentlichen konstant ist.

Die Erfindung wird jetzt im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. I ein Blockschaltbild einer Ausführungsform gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Diagramm zum Erläutern einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung,

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung, und

F i g. 4 ein Blockschaltbild einer weiteren abgeänderten Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 wird ein Signal, das durch einen Modulator 11 getastet und pulsamplitudenmoduliert wird, nach dem Zeitmultiplexprinzip mit den Signalen anderer Kanäle und einem Pilotsignal gleichzeitig gesendet, wobei das Pilotsignal durch Austasten und Puisamplitudenmoduiation des weißen Ausgangsrauschens eines Rauschgenerators 16 über einen Pilotmodulator 17 erhalten wird. Diese in Zeitmultiplexschaltung gleichzeitig gesendeten Signale werden durch einen Kodierer 12 kodiert, dessen Ausgangssignale über eine Übertragungsleitung 13 einem Empfangsgerät zugeleitet werden, an welchem die Signale durch einen Dekodierer 14 in Analog-Signale dekodiert werden. Anschließend bewirken Kanaldemodulatoren 1.5 eine Kanaltrennung und die Demodulation. Das Pilotsignal wird durch einen Pilotdemodulator 18 demoduliert. Wenn der Pegel des demodulierten Ausgangssignals anormal ist. wird dies durch eine Alarmschaltung 19

angezeigt. Dieser Grundaufbau des Überwachungssystems ist ähnlich dem Aufbau der bekannten derartigen Systeme, jedoch liegt das wesentliche Merkmal der Erfindung in der Verwendung eines Rausch-Signals als Pilotsignal für ein Zeitmultiplexübertragungssystem mit Pulskodemodulation.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 2 wird als Pilotsignal ein weißes Rauschen in den Bandgrenzen von 2 bis etwa 4 kHz verwendet. Falls das Spektrum des Pilotsignals gleichförmig von 2 bis 4 kHz verteilt ist. wie es bei 21 gezeigt ist, ergibt sich das Spektrum des demodulierten Ausgangssignales, das durch das Pulskodemodulationssystem hindurchgelaufen ist, dadurch, daß das Spektrum des Signals, wie es bei 21 gezeigt ist, demjenigen der Verzerrungsrauschkomponente (z. B. Quantisierungsrauschen), wie es bei 22 gezeigt ist. überlagert wird. Wenn das Spektrum der Quantisierungsrauschkomponente zwischen 0 und 4 kHz flach ist, nimmt die in das Frequenzintervall von 0 bis 2 kHz fallende Rauschleistungskomponente ungefähr die Hälfte der gesamten Verzerrungsrauschleistung ein. Durch Überwachen der Leistung der Rauschkomponente unterhalb 2 kHz. die durch ein Tiefpaßfilter mit einer Grenzfrequenz von 2 kHz abgeschieden werden kann, können die Fehler in dem Kodierer und dem Dekodierer, die als Ansteigen des Quantisierungsrauschen erscheinen können, leicht angezeigt werden. Da das Quantisierungsrauschen tatsächlich die Kommunikationsqualität bestimmt, wird vorzugsweise eher das Quantisierungsrauschniveau als das Pilotsignalniveau überwacht.

Der einzelne Aufbau eines solchen Systems ist in Fig. 3 gezeigt, in der (a) das Sendegerät und (b) das Empfangsgerät ist. Ein weißes Rauschsignal, das durch einen Rauschgenerator 30 erzeugt wird, wird auf das Frequenzband von 2 bis etwa 4 kHz mittels eines Bandpaßfilters 31 begrenzt, wobei dessen Ausgangsrauschleistung durch eine AGC-Schaltung 32 konstant gehalten wird. Der Ausgang der Schaltung 32 wird dann durch einen Modulator 33 getastet und über ein Ausgangsgerät 34 einer Kodiereinrichtung zugeführt. Im einzelnen besteht der Rauschgenerator 30 aus einer ein Rauschen erzeugenden Schaltung mit einer Zenerdiode 301, einem Widerstand 302 und einer Speisespannungsquelle 303, sowie einer Verstärkungsschaltung mit einer Kapazität 304, Widerständen 305,307, 308 und 309 und einem Betriebsverstarker 306. Die Speisespannungsquelle 303 zusammen mit dem Widerstand 302 liefert einen Vorspannungsstrom an die Zenerdiode 301. die ein weißes Rauschband erzeugt. Dieses Rauschen wird über den Verstärker 306, der mit einer Serienrückkopplung versehen ist, verstärkt. Das Ausgangsrauschsignal des Rauschgenerators wird dem Bandpaßfilter 31 zugeführt, dessen Ausgangsrauschen auf eine Bandbreite von 2 bis etwa 4 kHz begrenzt ist. Das Ausgangsrauschsignal des Bandpaßfilters 31 wird der AGC-Schaltung 32 zugeführt, die aus einem Verstärker mit Widerständen 321, 323 und 324, einem Betriebsverstärker 322, einer Kapazität 325, einer Diode 326, einer Steuerschaltung mit Widerständen 327, 3211, 3213 und 3215. einem Betriebsverstärker 329, einer Kapazität 328, Dioden 3210 und 3214 sowie einer Speisequelle 3212 besteht. Die Steuerschaltung wandelt das Ausgangsrauschsignal der AGC-Schaltung in einen gleichgerichteten Gleitstrom um, der gleich dem von der Speisequelle 3212 über dpn Widerstand 3211 zugeführten Bezugsslrom gehalten wird, indem der Verstärkungsfaktor des genannten Verstärkers geregelt wird. Der Betriebsverstärker 329 verstärkt das aus der

Differenz zwischen dem Bezugsstrom und Jem gleichgerichteten Strom resultierende Fehlersignal, um den durch die Diode 326 hindurchfließenden Vorspannstrom zu steuern und dadurch den Verstärkungsfaktor des genannten Verstärkers einzustellen. Das Ausgangsrauschsignal der Schaltung 32 wird durch den Modulator 33 in ein pulsamplitudenmoduliertes Signal umgewandelt und dann dem Kodierer zugeleitet. Der Modulator 33 besteht aus einem Diodengatter mit Dioden 331,332,333 und 334, sowie einer Gattersteuerschaltung mit Widerständen 335 und 336, einer Kapazität 337 und einem Übertrager 338. Der Übertrager 338 wird an seinen Anschlußklemmen 339 und 3310 mit Modulationsimpulsen von 8 kHz Impulsfrequenz gespeist.

In dem Empfangsgerät nimmt ein Anschluß 35 die Dekodierer-Ausgangssignale auf, der von den pulsamplitudenmodulierten Signalen der anderen Kanäle durch ein Kanaltrenngatter 36 getrennt ist, welches an ein Tiefpaßfilter 37 angeschlossen ist. dessen Grenzfrequenz bei 2 kHz liegt, so daß die Rauschkomponente unterhalb 2 kHz an dem Ausgang des Tiefpaßfilters erscheint. Dieses Ausgangssignal wird durch einen Verstärker 38 auf einen gewünschten Pegel verstärkt und nachfolgend durch eine Konverterschaltung 39 in einen Gleichstrom gleichgerichtet, um einen Kontaktgeberzähler anzutreiben. Im einzelnen besteht das Kanaltrenngatter 36 aus Dioden 361, 362, 363 und 364, Widerständen 365 und 366, einer Kapazität 367 und einem Impulsübertrager 368. An den Klemmen 369 und 370 werden Demodulationsimpulse angelegt. Das pulsamplitudenmodulierte Signal wird über die Anschlußklemme 35 dem Gatter 36 zugeführt, dessen Ausgangssignal an das Tiefpaßfilter 37 angelegt wird. Das Ausgangssignal dieses Tiefpaßfilters 37 wird über den Verstärker 38 verstärkt, welcher aus einem Betriebsverstärker 382, Widerständen 381, 383 und 384 sowie einer Kapazität 385 besteht. Das Ausgangssignal des Verstärkers 38 wird der Konverterschaltung 39 zugeleitet, die aus Widerständen 391,394 und 397, einer Kapazität 398, Dioden 392 und 393, einem Betriebsverstärker 3% und einer Speisequelle 395 besteht, und wird dann in ein Gleichstromsignal umgewandelt. Dieses Gleichstromsignal wird dem Zählerrelais 40 zugeführ um die Rauschleistung anzuzeigen.

Eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindunj ist in Fig.4 gezeigt, in der nur das Empfangsgerä dargestellt ist, während das Sendegerät demjenigen voi Fig. 3a gleich ist. Gemäß Fig. 4 wird das an einei Eingang 41 angelegte dekodierte Signal durch einei Demodulator 42 in das überlagerte Signal aus den Pilotsignal und dem Verzerrungsrauschen (Quantisie

ίο rungsrauschen) demoduliert. Aus diesem demoduliertei Signal wird über ein Hochpaßfilter 43 die Komponenti über 2 kHz (als Hauptbandleistung bezeichnet) ausgefil tert und mittels eines Konverters 44 in ein Gleichstrom signal umgewandelt. Andererseits wird aus den demodulierten Ausgangssignal über ein Tiefpaßfilter 4; die Komponente unterhalb 2 kHz (als Verzerrungs bandleistung bezeichnet) ausgefiltert und durch einer Verstärker 46 auf einen gewünschten Pegel verstärkt um dann durch einen Konverter 47 in ein Gleichstrom signal umgewandelt zu werden. Die AusgangssignaU der Konverter 44 und 47 werden einer Vergleichsschal tung 48 zugeleitet, die das Verhältnis von Hauplbandlei stung (im wesentlichen gleich der Signalleistung) zi Verzerrungsbandleistung (im wesentlichen gleich dei

Hälfte der gesamten Verzerrungsrauschleisiung) erhäl und deren Ausgangssignal einer Anzeigeeinrichtung 4< zugeführt wird. Mit dieser Ausführungsform ist ei möglich, immer das Signal/Rausch-Verhältnis zu über wachen, welches das tatsächliche Problem bei dei Kanalausnutzung ist, obgleich die Schaltung etwa« kompliziert wird.

So kann beispielsweise, auch wenn in den Ausführungsbeispielen das als Pilotsignal verwendete weiße Rauschen auf die Bandgrenzen von 2 bis etwa 4 kHs begrenzt wurde, in Abhängigkeit von den Bandbegrenzungseinrichtungen, der Anzeigemöglichkeit im Empfangsgerät usw. auch jedes andere Frequenzband oder sogar ein nicht weißes Rauschen bzw. nicht bleichbleibendes Rauchspektrum verwendet werden. Es ist auch möglich, die Komponente der Signalleistung und die Komponente der Rauschleistung in dem demodulierter Ausgangspilotsignal jeweils unabhängig voneinander zu überwachen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Paten;jnsprüche:

1. Hinrichtung zur Überwachung eines Zeitmultiplex-Fulskodemodulationssystems im Hinblick auf Funktionsstörungen, mit einem sendeseitigen Element zum Einführen eines Pilotsignals in einen bestimmten Pilotsignalkanal und zum Kodieren und Übertragen des Pilotsignals zusammen mit den anderen Informationssignalen und einem empfärcgcrseitigen Element zum Demodulieren des übertragenen Pilotsignals zum Auswerten des demodulierten Ausgangssignals des Pilotsignalkanals, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotsigna! aus einem Rauschsignal gebildet ist, dessen Frequenzverteilung innerhalb einer vorbestimmten Bandbreite im wesentlichen konstant ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Bandoreite einen begrenzten Teil des gesamten hrequenzbandes des Pilotsigr.alkanals einnimmt und diß das demodulierle Ausgangssignal des Pilotsignalkanals, welches in dem verbleibenden Teil des Frequenzbandes als Quanusierungsrauschen auftritt, überwacht wird.

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