DE2063581C3 - Alarmschaltung für Datenübertragungssysteme - Google Patents
Alarmschaltung für DatenübertragungssystemeInfo
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J1/00—Frequency-division multiplex systems
- H04J1/02—Details
- H04J1/16—Monitoring arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/20—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received using signal quality detector
- H04L1/206—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received using signal quality detector for modulated signals
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Description
Die Erfindung betrifft eine Alarmschaltung für Datenübertragungssysteme mit Phasenmodulation zur
Pegelüberwachung des Datenträgers, wobei Schwellwert- und Taktgeberstufen vorgesehen sind. Insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf eine Alarmschaltung, die sich in einem Fernmeldesystem als Detektor für das
Datenträgersignal im Falle einer Winkelmodulation (PM, FM; gemäß der C C. I. T. T.-Vorschriften eignet
Datenübertragungssysteme enthalten normalerweise Alarmschaltungen, die ein Signal erzeugen, wenn der
Spitzenwert des Datenträgers unter den erlaubten Mindestwert bzw. unter einen ersten Schwellwert fäilt
und ihm für eine Zeitdauer unterschreitet, die langer ist als eine festgesetzte Mindestzeit. Wenn der Datenträger
dann für eine Zeitdauer, die länger ist als eine vorgegebene Mindestzeit, einen zweiten Schwellwert
übersteigt, gibt die gleiche Schaltung auch die Beendigung des Alarmzustandes aa Die Vorschriften
verlangen, daß der zweite Schwellwert um mindestens 2 dB höher ist als der erste Schwellwert Die
Zeitintervalle, in denen der Datenträger in einem Zustand verbleiben muß, damit der Alarm oder die
Beendigung des Alarmes erkannt werden, werden so gewählt, daß das System für Rauschsignale unempfindlich
wird.
Es sind Alarmschaltungen bekannt, die mit ÄC-Kreisen
arbeiten, denen Schwellwertschaltungen nachgeschaltet sind. Diese Schaltkreise haben jedoch den
Nachteil, daß sie sehr empfindlich sind für die Größe der
Änderungen des Trägerpegels, die zum Alarm und/oder zur Beendigung des Alarmes führen. Je nachdem, ob es
sich um eine Abweichung um einige dB oder um einige zehn dB handelt, unterscheiden sich die Ansprechzeiten.
Ebenso empfindlich sind sie für die Intervalle, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Änderungen liegen.
Wenn die Zustände Alarm—Alarmende zeitlich sehr kurz aufeinander folgen, haben die Kondensatoren
nicht genügend Zeit, sich vollständig zu entladen (der Schaltkreis »erinnert sich« an den vorhergehenden
Zustand), wodurch u. U. in starkem Maße die Interventionszeit (Vermittlungszeit) des Systems geändert wird.
Außerdem erfordern die bekannten Schaltungen eine sorgfältige und kostspielige Eichung und erlauben keine
leichte Anpassung ihrer Interventionszeiten an die speziellen Erfordernisse der Teilnehmer.
Aus der als älteres Recht anzusehenden DE-PS 19 38 510 ist eine Schaltungsanordnung zur Pegelüberwachung
bei Übertragungssystemen bekannt, bei der Verzögerungsstufen verwendet werden, die aus RC-Stufen
bestehen. Wie bereits erläutert, ist mit den Kondensatoren derartiger WC-Stufen eine Auflade- und
Entladezeit verbunden, was sehr nachteilig ist, da dadurch keine definierten Zeitintervaile möglich sind.
Darüber hinaus ist die Schaltungsanordnung gemäß dem älteren Patent gegen Rauschen und Störsignale
anfällig, die den Datenträger verändern. Dadurch kann der Datenträger den Schwellwert über- bzw. unterschreiten
und auch bei ordnungsgemäß arbeitenden Übertragungssystem einen Alarm auslösen.
Aus der Zeitschrift »Nachrichtentechnische Fachberichte«, Band 25,1962, Seiten 101 bis 108, insbesondere
Seite 105 und 106 ist die eingangs erwähnte Schaltungsanordnung, von der die vorliegende Erfindung ausgeht,
bekannt. Die bekannte Schaltung ist jedoch dafür vorgesehen, nicht nur einen Alarm auszulösen, sondern
ein Signal zu wiederholen, wenn Störungen bei der Übertragung auftreten. Weiterhin berücksichtigt diese
bekannte Schaltung eine Fehlerwahrscheinlichkeit ρ und eine Nichtfehler-Wahrscheinlichkeit q, die eine
Gauß-Verteilung aufweisen, durch Verwendung eines Schritt-für-Schrittverfahrens. Die bekannte Schaltung
wird im Zusammenhang mit einem feststellbaren und prüfbaren Fehlercode verwendet. Diese bekannte
Schaltungsanordnung ist also für eine spezielle Aufga-
benstellung und in einen speziellen Zusammenhang vorgesehen, was zu einer sehr aufwendigen Schaltungsanordnung
führt Mit der bekannten Schaltung ist es nicht möglich, einen einfachen Alarm auszulösen, wenn
der Datenträger während eines vorgegebenen Zeitraumes unter einem bestimmten Schwellwert abfällt
Der vorliegenden Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, eine Alarmschaltung zu schaffen, die
unabhängig von der Größe der Änderungen des Trägerpegels, & h. unabhängig davon, ob der Trägerpegel
nur um einige dB oder um einige zehn dB von einem Sollwert abweicht bzw. diesen Sollwert unterschreitet,
anspricht, und die unabhängig davon, wie weit der Trägerpegel einen Schwellwert überschreitet, die
Alarmauslösung beendet wobei eine Einjustierung für das Ansprechverhalten nicht erforderlich ist und die
Zeitintervalle, während denen der Trägerpegel zur Einbzv. Ausschaltung der Alarmeinrichtung die Soll- bzw.
Schwellwerte unter- oder überschreitet, leicht und genau verändert werden können. Darüber hinaus soll
die Schaltungsanordnung in integrierter Bauweise herstellbar sein und zuverlässig arbeiten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst
Der Ausdruck »7*m„« bezeichnet dabei die maximal
zulässige Periode für den Datenträger, und dieser Ausdruck ist gleichbedeutend mit der Verzögerung in
bezug auf das Absinken des Trägers unter den kleinsten Schwellenwert Sa, unter dem dann der Alarm ausgelöst
wird, wenn der Datenträger während eines bestimmten Zeitraumes Ti, der größer als der Zeitraum Tmax ist,
unter diesem Schwellwert Sa bleibt.
Die drei Zähler zählen jeweils während eines bestimmten Zeitraumes, 7*1, TI bzw. 7*3, bzw. die
Zählerstände, die von den Zählern 1, 2 und 3 erreicht werden, entsprechend den Zeiträumen 7*1, 7*2 bzw. T3.
Der erste Zähler zählt während eines Zeitraumes 7*1, der dem bestimmten (größten) Zählerstand des ersten
Zählers entspricht Der Zähler beginnt zu zählen, sobald der Datenträger unter den kleinsten Schwellwert SA
abfällt Wenn der erste Zähler über den Zeitraum Π hinweg, der größer als der Zeitraum bzw. die maximal
zulässige Periode für den Datenträger ist, zählt, ohne daß der Datenträger den höheren Schwellwert Se nach
oben überschreitet, stellt dieser erste Zähler einen Impuls bereit, der den bistabilen Multivibrator FF
ansteuert und dadurch den Alarm auslöst.
Der Zeitraum TI ist der Zeitraum, während dem der
zweite Zähler auf seinen Zählerstand hochgezählt wird. Solange der Datenträger unterhalb des kleinsten
Schwellwerts SA liegt, zählt der zweite Zähler weiter
und nach Erreichen seines vorgegebenen Zählerstandes, der den Zeitraum T2 entspricht, stellt dieser einen
Rücksetzimpuls bereit, der an den dritten Zähler gelangt. Der festgelegte Zählzeitraum des dritten
Zählers, während dem dieser Zähler auf seinem vorgegebenen Zählerstand hochgezählt wird, ist der
Zeitraum Γ3, der größer als der Zeitraum 7*2 ist. Wenn der dritte Zähler über den Zeitraum 7*3 hinweg, also bis
zu seinem festgelegten Zählerstand zählt, erzeugt er nach diesem Zeitraum für den bistabilen Multivibrator
einen Rücksetzimpuls, so daß dadurch das Alarmsignal durch diesen Impuls ausgeschaltet wird. Wenn der
Datenträger dagegen den oberen Schwellwert 5a erreicht, so gibt die Schweliwertstufe B Impulse ab, die
den zweiten Zähler ständig auf Null rücksetzen. Dadurch kann der Zähler nicht über den gesamten
Zeitraum 7*2 hinweg zählen und erreicht nicht seinen
vorgegebenen höchsten Zählerstand, so daß er auch keinen Impuls bereitstellt und der dritte Zähler (der
sonst jeweils nach dem Zeitraum 7*2 auf Null rückgesetzt wird) nicht ständig auf Null rückgesetzt
wird. Auf diese Weise kann der dritte Zähler über den
ihm zugeordneten Zeitraum Γ3 zählen und seinen festgelegten Zählerstand erreichen, so daß am Ende
dieses Zeitraumes T3 am Ausgang des dritten Zählers
IU ein Signal auftritt welches den bistabilen Multivibrator
rücksetzt und dieser dann einen Impuls abgibt der das Alarmsignal abschaltet
Die erfindungsgemäße Alarmschaltung ist also vollkommen unempfindlich für die Größe der Änderungen
des Trägerpegels. Es genügt wenn der Trägerpegel für eine bestimmte Zeitspanne unter den ersten
Schwellwert sinkt wobei es unwichtig ist ob dies um einige dB oder um mehrere zehn dB geschieht damit
das Alarmzeichen erzeugt wird. Ebenso genügt es, daß der Trägerpegel für eine vorbestimmte Zeit den zweiten
Schwellwert überschreitet, wobei das Ausmaß der Überschreitung unwesentlich ist damit das Alarmzeichen
beendet wird. Ferner ist keine Eichung notwendig. Die Interventionszeiten können sehr leicht und genau
geändert werden, und zwar so, daß ausschließlich integrierte Schaltungen verwendet werden können,
wodurch die Gesamtanordnung zuverlässiger und kostengünstiger herstellbar wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform setzt sich
ίο jeder der drei Zähler aus einem Zähler mit fester
Kapazität, der durch eine bestimmte Anzahl von in Kaskade geschalteten, nicht rückgekoppelten bistabilen
Kippschaltungen realisiert ist, und einem Decoder zusammen. Durch Verändern der Verbindungen zwisehen
dem festen Zähler und dem Decoder, was sich sehr einfach durch Versetzen einiger Schaltbrücken
erreichen läßt, ist es möglich, die Kapazität der Gesamtanordnung aus festem Zähler und Decoder auf
einen gewünschten Wert festzulegen.
in Die Arbeitsweise einer Schaltung gemäß der
Erfindung erfährt keine nennenswerte Veränderungen, wenn die Zähler in anderer Weise realisiert werden, z. B.
durch in Kaskade geschaltete rückgekoppelte bistabile Kippschaltungen, doch wird die Verwendung einer
■»"> Festzähler-Decoder-Anordnung wegen der größeren
Flexibilität vorgezogen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Alarmschaltung
F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Alarmschaltung
in gemäß der Erfindung und
Fig.2 stellt einige Schwingungsformen dar, die in
dieser Alarmschaltung auftreten.
Wie in F i g. 1 dargestellt ist, wird das Ausgangssignal eines Empfangsfilters fr, das dem Datenkanal entspricht,
direkt an zwei Schwellwertschaltungen A und B mit Spitzenwerten Sa und 5a (wobei Sa
< Sb) angelegt. Es sei angenommen, daß Empfangszustand herrscht, und daß das Signal plötzlich unter den Schwellwert der
Schaltung A fällt, wie in F i g. 2a gezeigt ist Am Ausgang
'■■" der Schaltung A erscheint also eine Polarität, die das
Weiterschaiten des Zählers 1 erlaubt, wie aus F i g. 2b zu
erkennen ist. Dieser Zähler, der zuvor von den Ausfcangsimpulsen der Schaltung A periodisch auf Null
gestellt wurde, beginnt nun, sich »aufzufüllen«. Nach
■ ' einer bestimmten Zeitdauer, die an die Frequenz der
Impulse gebunden ist, die von einem Zeitgeber (in F i g. 1 durch Takt angedeutet) erzeugt werden, und in
Abhängigkeit von der Kapazität des Zählers tritt ein
Impuls auf, der die bistabile Kippschaltung FFsetzt, die
das Alarmkriterium erzeugt.
Es sei nun angenommen, daß kein Signal vorhanden ist, oder daß es vorher unter Sa abgefallen ist, und daß es
zu einem bestimmten Augenblick erneut Sb überschreitet.
Es werden nun von der Schwellwertschaltung B Impulse erzeugt, die eine dauernde Nullstellung des
Zählers 2 hervorrufen (vergleiche Fig.2c). Dieser Zähler 2 kann sich nicht mehr »auffüllen« und
infolgedessen mit seinem Ausgangssignal nicht mehr einen dritten Zähler 3 in die Nullstellung bringen. Der
Zähler 3 beginnt zu zählen, und nach einer bestimmten Zeitdauer 7*3, die von der Frequenz der vom Zeitgeber
erzeugten Impulse und von der für den Zähler festgelegten Kapazität abhängig ist, gibt er einen Impuls
ab, der dafür sorgt, daß die bistabile Kippschaltung rückgesetzt und folglich das Alarmkriterium aufgehoben
wird. Im Blockschaltbild der F i g. 1 ist gestrichelt eine Verbindung gezeigt, welche die vom Zeitgeber
erzeugten Signale der bistabilen Kippschaltung zuführt. Diese Verbindung ist an sich nicht notwendig, wird aber
dann verwendet, wenn eine bistabile Kippschaltung vorgesehen ist, die zusätzlich noch ein Taktsignal
benötigt
Der Zähler 2 hat die Aufgabe, das System vor nicht kontrollierbaren Rauschsignalen zu schützen. Wenn
nämlich zwei aufeinanderfolgende Ausgangsimpulse der Schwellwertschaltung B um mehr als die »Auffüllzeit«
T2 des zweiten Zählers, die ihrerseits größer ist als
die der niedrigsten Frequenz des Trägers entsprechende Periode TmBX, auseinanderliegen, werden sie außer acht
gelassen. In diesem Fall hat der Zähler 2 Zeit zum »Auffüllen«, und sowohl Ts>
7}, bewirkt er die Nullstellung des Zählers 3. Daher wird die Sendung des
Rücksetzsignals zur bistabilen Kippschaltung verhindert. Es ist zu bemerken, daß die richtige Arbeitsweise
der Erfindung nur an zwei Voraussetzungen geknüpft ist, soweit es die Beendigung des Alarmzustandes und
den Schutz vor Rauschsignalen betrifft:
T2 > Tmax
Ti>T2
Die erste Voraussetzung bewirkt, daß der Zähler 2 sich nie auffüllen und den Zähler 3 auf Null stellen kann,
wenn der Träger dauernd den Schwellwert der Schaltung B überschreitet Der Zähler 3 setzt nach der
Zeitdauer T3 nach der letzten Nullstellung die bistabile
Kippschaltung FF zurück.
Die zweite Voraussetzung bietet Schutz vor Rauschsignalen und verhindert allgemein die Beendigung des
Alarmzuslandes, wenn das Intervall zwischen den Ausgangsimpulsen der Schwellwertschaltung B größer
ist als T2, also ein Rausch- oder Fehlersignal vorliegt, da
es von zu niedriger Frequenz ist. In diesem Fall kann sich der Zähler 2 auffüllen, wobei er sich selbst und den
Zähler 3 auf Null zurückstellt Die beiden Zähler beginnen dann wieder gemeinsam zu zählen, doch kann
sich der Zähler 3 nie auffüllen, weil er nach der Zeitdauer T2 vom Zähler 2 immer auf Null gestellt wird.
Offensichtlich bietet das System gemäß der Erfindung in seiner bevorzugten Ausführungsform gegenüber den
bekannten Alarmschaltungen mit einem flC-Kreis folgende Vorteile:
a) Es ist keine Eichung notwendig. Die Interventionszeiten sind bestimmt durch die Frequenz des
Zeitgebers und durch die gewählten Zählerkapazitäten. Sie können mit einer vorbestimmbaren
Präzision festgelegt werden, denn die maximale Toleranz der Interventionszeiten ist gleich der
Periode der Zeitgebersignale.
b) Das System ist besonders flexibel. Man kann nämlich die Interventionszeiten durch einfaches
Ersetzen einiger Anschlußleitungen in einer oder mehreren Decoderschaltungen abändern, wodurch
man den Decodierpunkt ändert. Es müssen nur die Voraussetzungen
T] > TmaK
η>τ2
Tm,x
eingehalten werden.
c) Das System ist trägheitslos, so daß die Interventionszeiten praktisch konstant bleiben. Die Funktionsweise
basiert nämlich ausschließlich auf der Tatsache, daß der Träger einen Schwellwert
überschreitet wobei es bedeutungslos ist, um wieviel dieser Wert überschritten wird. Außerdem
ist das System unempfindlich für die Frequenz, mit der der Alarmzustand und seine Beendigung
aufeinanderfolgen. Im Gegensatz zu den bekannten Schaltung^,, kann sich eine Schaltung gemäß der
Erfindung an den vorhergegangenen Zustand nicht »erinnern«.
d) Das System kann ein Nutzsignal von Rauschsignalen unterscheiden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Alarmschaltung für Datenübertragungssysteme
mit Phasenmodulation zur Pegelüberwachung des Datenträgers, wobei Schwellwert- und Taktgeberstufen
vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Schwellwertstufen (A, B), drei Zähler (1,2,3) mit einer festen Zählkapazität, die mit
einem Decoder zusammenwirken, so daß die Zählkapazität der aus festem Zähler und Decoder
bestehenden Gruppe auf einen bestimmten V/ert festgelegt werden kann, sowie ein bistabiler
Multivibrator (FF) und ein die drei Zähler (1, 2, 3) ansteuernder Taktgeber vorgesehen sind, daß die '5
Schweilwertstufe (A) für den kleinsten Schwellwert [Sa), welcher dem kleinsten, beim Datenträge.- noch
zulässigen Wert entspricht, den ersten Zähler (1), der die vom Taktgeber kommenden Impulse zählt,
ständig auf Null rücksetzt, wenn der Datenträger über dem kleinsten Schwellwert (Sa) liegt, und der
erste Zähler (1) dann, wenn der Datenträger unter den kleinsten Schwellwert (SA) abfällt, zu zählen
beginnt und ein den Multivibrator (FF) in den »GESETZT«-Zustand bringendes und damit das
Alarmsignal auslösendes Ausgangssignal bereitstellt, wenn der erste Zähler (1) einen einem bestimmten
Zeitraum Ti entsprechenden, bestimmten Zählerstand erreicht hat, ohne daß der Datenträger den
kleinsten Schwellwert (Sa) überschritten hat, wobei ^o
der Zeitraum Ti länger als die maximal zulässige Periode (Tm,x) für den Datenträger ist, daß der
zweite Zähler (2) die vom Taktgeber bereitgestellten Impulse zählt und nach jedem, einen bestimmten
Zeitraum TI entsprechenden Zählerstand ein Rücksetzsignal für den dritten Zähler (3) bereitstellt
und dann auf Null rückgesetzt wird, wenn der Datenträger nicht über einem höheren Schwellwert
(Sb) liegt, sowie von der Schwellwertstufe ^ständig
auf den Zählerstand Null rückgesetzt wird, wenn der 4<> Datenträger über dem höheren Schwellwert (Sb)
liegt, und daß der dritte, mit dem Ausgang des zweiten Zählers (2) in Verbindung stehenden Zähler
(3) dann, wenn er vom Zähler (2) nicht mehr auf Null rückgesetzt wird, die vom Taktgeber bereitgestell- 4
ten Impulse zählt und nach Erreichen eines bestimmten, einem bestimmten Zeitraum (Γ3)
entsprechenden Zählerstandes einen Impuls erzeugt, der den bistabilen Multivibrator (FF) in den
»RÜCKGESETZTw-Zustand zurückführt, wodurch ">» das Alarmsignal abgeschaltet wird.
2. Alarmschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiträume Π, Γ2, Γ3,
während denen die Zähler (1, 2, 3) die vom Taktgeber bereitgestellten Impulse zählen, mitein- ^
ander und mit dem Zeitraum Tmilx durch die
Ungleichungen Ti > Tmax, T2>
7*mMund T3>T2 in
Zusammenhang stehen.
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