DE2133327C3 - Verfahren zur Zeichenerkennung bei störbehafteten Übertragungswegen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zeichenerkennung bei störbehafteten Übertragungswegen, bei dem aus der Eingangsspannung sowohl eine Teilspannung mit dem Spektrum des Zeichensignals ausgesiebt als auch eine Vergleichsspannung mit einigen oder mehreren Frequenzen des Störspektrums abgeleitet wird und die Teilspannung mit der Vergleichsspannung amplitudenmäßig verglichen wird.

Um Zeichensignale zu erkennen, die über Fernsprech- oder Fernschreibleitungen als Dauerstrom einer bestimmten Frequenz oder als Stromschritte bestimmter Dauer übertragen werden, ist es nötig, daß die Zeichensignale am Empfangsort eindeutig von den Störsignalen auf der gleichen Leitung unterschieden werden können. Nun beträgt die Amplitude der Störsignale zwar im allgemeinen nur ein Hundertstel bis ein Tausendstel der Zeichensignale, was einem Störspannungsabstand von 4,6 Np bis etwa 7 Np entspricht, doch können die Dämpfungswerte der Leitungen und sonstigen Übertragungswege von Fall zu Fall, abhängig von der Art und Qualität der Leitungen, der Entfernung zwischen Sende- und Empfangsstelle und anderen übertragungstechnischen Merkmalen, ebenfalls bis zu 7 Np, also im Verhältnis 1 :1000, voneinander abweichen. Ein Zeichensignal, das während der Übertragung einer starken Dämpfung ausgesetzt wurde, kann somit am Empfangsort eine kleinere Amplitude aufweisen als ein Störsignal auf einem Übertragungsweg geringerer Dämpfung. Da sich Störsignale auf sehr viele und beliebige Frequenzen des Übertragungsbandes verteilen, ist auch keine frequenzmäßige Trennung zwischen Zeichen- und Störsignalen möglich.

Um bei solchen Übertragungswegen, deren Dämpfungswerte im gleichen oder stärkeren Maße schwanken, als es ihrem Störspannungsabstand entspricht, eine Zeichenerkennung durchzuführen, ist es bekannt, einen Rauschspannungsdetektor mit einem Integrator einzusetzen, der eingangsseitig über einen Schalter an die Übertragungsleitung angeschlossen ist und ausgangsseitig zu einem Differenzverstärker führt, dessen zweiter Eingang unmittelbar mit der Übertragungsleitung verbunden ist und dessen Ausgangssignale den Schalter so steuern, daß er bei Vorliegen eines Zeichensignals 5 offen und andernfalls geschlossen ist (DE-AS 12 91 791). Durch Abtrennen des Integrators bei Auftreten eines Zeichensignals auf der Übertragungsleitung soll hier erreicht werden, daß die Ausgangsspannung des Integrators stets dem Mittelwert der Rauschspannung

entspricht und somit ein Vergleich zwischen der Gesamtspannung und der Rauschspannung möglich ist Dazu ist neben erheblichem schaltungstechnischem Aufwand aber auch die Einhaltung der Bedingung nötig, daß der Integrator zunächst genügend lange eine

is Information über die Höhe der Rauschspannung erhält, damit überhaupt erkannt wird, wann der Schalter zu öffnen und wann er zu schließen ist

Weitere bekannte Anordnungen, die zum Kurzschließen von Übertragungsleitungen in Gesprächspausen

μ dienen, enthalten je ein Filter für den Sprachfrequenzbereich und für Frequenzen oberhalb des Sprachfrequenzbereichs. Die Ausgänge beider Filter sind mit einem Differenzverstärker verbunden, der einen Schaltertransistor derart steuert, daß dieser bei gleich großen Signalen an beiden Filterausgängen die Übertragungsleitung kurzschließt und nur bei Überwiegen des Sprachfrequenzsignals eine Weitergabe dieses Signals zuläßt (US-PS 35 38 253 und US-PS 31 02 236). Signale, deren Frequenzen außerhalb des Frequenzbereichs des zweiten Filters liegen, werden hierbei nicht berücksichtigt. Treten sie zudem im Sprachfrequenzbereich auf, werden sie weitergegeben, was für Sprachübertragungen nicht weiter kritisch ist, aber bei weniger redundanter Zeichenübertragung zu Fehlern führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit der Zeichenerkennung zu erhöhen und den Aufwand dafür zu verringern.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Vergleichsspannung unmittelbar die Eingangsspannung herangezogen wird und die zeichenfrequenzhaliige Teilspannung vor dem Vergleich um einen von der Bandbreite und vom Störspannungsabstand des Übertragungsweges abhängigen Faktor η höher verstärkt wird als die Vergleichsspannung.

Der Amplitudenvergleich läßt sich in einer Ausführung der Erfindung besonders einfach dadurch bewerkstelligen, daß dafür ein Differenzverstärker eingesetzt wird.

Da sich Gleichspannungen einfacher aufeinander beziehen lassen als Wechselspannungen, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung ferner vorgesehen, daß die Teilspannung und die Vergleichsspannung vor ihrem Amplitudenvergleich gleichgerichtet werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Zeichensignale auf verhältnismäßig stark mit Störsignalen behafteten Übertragungswegen einwandfrei erkannt werden können, selbst wenn die Dämpfung der Übertragungswege nicht bekannt und zudem von Fall zu Fall unterschiedlich ist, daß dies mit relativ geringem Aufwand vonstatten geht und als Ausgangsgrößen unmittelbar digitale Signale erhalten werden, die zur Anzeige gebracht oder anderweitig verarbeitet werden können.

_h<i Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur

Durchführung des Verfahrens der Erfindung,

F i g. 2 drei Beispiele für die mit der Anordnung von F i g. 1 erzielten Ergebnisse.

In Fig. 1 ist schematisch angedeutet, wie sich das Verfahren der Erfindung durchführen läßt Die über eine Leitung 1 übertragene Empfangsspannung ue wird einem Bandpaß 2, dessen Mittenfrequenz gleich der Frequenz fz des Zeichensignals ist, zugeführt und die am Ausgang des Bandpasses erhaltene Teilspannung uz, die im wesentlichen nur noch die Frequenz oder die ι ο Frequenzen des Zeichensignals enthält, durch eine Gleichrichtersohaltung 3, die beispielsweise eine Spitzengleichrichtung bewirkt, in eine entsprechende Gleichspannung i/zumgewandelt

Aus der Empfangsspannung ue wird außerdem eine Vergleichsspannung Uv abgeleitet, die einen anderen Frequenz- bzw. Spektralbereich als die Teilspannung uz umfaßt. In der Anordnung von F i g. 1 wird beispielsweise als Vergleichsspannung üv unmittelbar die Empfangsspanaung u_E benutzt, die außer den in der Teilspannung uz enthaltenen Frequenzen sämtliche niedrigeren und höheren Störfrequenzen einschließt. Natürlich läßt sich die Vergleichsspannung Uv aber auch mittels eines weiteren Bandpasses od. dgl. in einen definierten Frequenzbereich, etwa etwas ober- oder unterhalb der Zeichenfrequenz Fz, legen. Die Vergleichsspannung uv wird ebenfalls durch eine Gleichrichterschaltung 6 in eine entsprechende Gleichspannung Uvumgewandelt.

Die Gleichspannungen i/?und Uv werden nun durch je eine Verstärkerstufe 4 und 7 getrennt verstärkt und über Entkopplungswiderstände 5 und 8 den beiden gegenphasigen Eingängen + und — eines Differenzverstärkers 9 zugeführt. Die Verstärkerstufe 7 verstärkt die Gleichspannung Uv um einen Faktor v, die Verstärkerstufe 4 dagegen verstärkt die Gleichspannung Uz um den η-fachen Faktor η ■ ν. Der Faktor η wird abhängig von der Bandbreite des Bandpasses 2 im Verhältnis zu der Bandbreite, die der Vergleichsspannung u ν zuzuordnen ist, und ferner in Abhängigkeit vom Störspannungsabstand, also dem Verhältnis von Zeichenspannungsamplitude zu Störspannungsamplitude, gewählt. Hat der Bandpaß 2 etwa eine Bandbreite von 200 Hz, die Vergleichsspannung uveine Bandbreite von 20 kHz und sollen nur solche Spannungen der Frequenz fz als Zeichensignale gewertet werden, die mindestens das Fünfzigfache der Störspannungsamplitude haben, ist ein Faktor η von etwa 2 angemessen. Da wegen des relativ hohen Störspannungsabstands ein ziemlich großer Spielraum für die Festlegung des Grenzwerts zwischen Zeichen- und Störspannungsamplitude vorhanden ist, ist die Wahl des Faktors π unkritisch, so daß er überschlägig berechnet oder rein experimentell bestimmt werden kann.

Der Differenzverstärker 9, dem die Spannung η ■ vUz am+ -Eingang und die Spannung ν U_v am - -Eingang zugeführt wird, arbeitet mit sehr hoher Verstärkung, d. h. sein Verstärkungsfaktor liegt nahe bei Unendlich. Solange die Differenz nvU_z- vU_v

= v(nU₂- Uy) negativ ist, weil U_v größer als η U₂ ist, gibt er am Ausgang 10 eine Ausgangsspannung Ua bestimmter Höhe und beispielsweise negativer Polarität ab, der die Bedeutung 0 (es ist kein Zeichensignal vorhanden) zugeordnet wird. Wenn π U₁ dagegen größer als L/yund die Differenz v(n U₂- U,) demgemäß positiv ist, erscheint am Ausgang 10 eine Ausgangsspan- ^ nung bestimmter Höhe und entgegengesetzter, beispielsweise positiver Polarität, der die Bedeutung 1 (es ist ein Zeichensignal vorhanden) zugeordnet wird. Die rein digitalen Signale 0 und 1 lassen sich leicht weiterverarbeiten oder unmittelbar anzeigen, etwa mittels eines Lämpchens oder eines Relais.

In Fig.2, a bis c, ist die Wirkungsweise der Anordnung von F i g. 1 an drei Beispielen und anhand von jeweils drei Frequenz- und vier Zeitdiagrammen deutlich gemacht Fig.2a stellt die Verhältnisse bei Anliegen von Zeichen- und Störspannungen auf einer stark gedämpften Leitung dar. Fig.2b zeigt die Verhältnisse bei Anliegen allein von Störspannungen auf einer wenig gedämpften Leitung, und F i g. 2c macht deutlich, wie sich die Verhältnisse von F i g. 2b ändern, wenn auf der wenig gedämpften Leitung ein Zeichensignal übertragen wird.

Zunächst soll F i g. 2a mit F i g. 2b verglichen werden. Die Empfangsspannung ue enthält in Fig.2a ein Zeichensignai der Frequenz f_z, in Fig.2b ist mit etwa gleicher Amplitude eine Störspannung der Frequenz fz vorhanden. Dementsprechend tritt in den Teilspannungen uz von F i g. 2a und b die Frequenz fz etwa gleich stark auf. In der Vergleichsspannung uv von F i g. 2b sind jedoch weitere Störfrequenzen von etwa der Amplitude der Frequenz fz enthalten, während bei Fig.2a die Störfrequenzen mit beträchtlich geringerer Amplitude erscheinen. Man erhält also nach Verstärkung und Gleichrichtung zwar etwa gleich große Spannungen 2 ν U_z (n ist hier gleich 2), aber unterschiedlich große Spannungen ν U* Die Spannung ν U_v in Fig. 2a ist beträchtlich kleiner als die Spannung ν U_y in Fig. 2b und merklich kleiner als die zugehörige Spannung 2v U_z. Die Spannung ν U_v in Fig.2b ist demgegenüber erheblich größer als die Spannung ν Uy in Fig. 2a und deutlich größer als die zugehörige Spannung 2 ν Uz. Folglich ist die Differenzspannung v(n U₂-Uy) in Fig.2a positiv und in Fig.2b negativ. Die Ausgangsspannung Ua des Differenzverstärkers ist ebenfalls in F i g. 2a positiv, was der Bedeutung 1 entspricht, und in F i g. 2b negativ, was der Bedeutung 0 entspricht. Dabei ist die Höhe der Spannung Ua aufgrund der hohen Verstärkung des Differenzverstärkers in beiden Fällen jeweils konstant und nur vom Vorzeichen der Differenz abhängig.

Als nächstes ist F i g. 2c zu betrachten. Die Störspannungen haben hier etwa die gleiche Amplitude wie in Fig.2b. Da es sich aber um eine wenig gedämpfte Leitung handelt, tritt nun die Zeichenfrequenz fz in der Empfangsspannung ue und der Teilspannung uz mit bedeutend höherer Amplitude auf als in Fig.2a. Entsprechend ist die Spannung 2v U₁ in F i g. 2c um ein Vielfaches höher als die Spannung 2 ν U₂ in F i g. 2a und ebenfalls um ein Vielfaches höher als die nämliche Spannung 2 ν U₂ in F i g. 2b. Die aus der Vergleichsspannung uv gewonnene Gleichspannung ν U_v ist jedoch in Fig. 2c nur geringfügig höher als in Fig. 2b, da die in der Vergleichsspannung uv enthaltenen Störfrequenzen in beiden Fällen etwa gleiche Amplituden haben und nur die höhere Amplitude der Frequenz fz anteilmäßig in die Spannung ν U_v von F i g. 2c eingeht. Die Differenz ν(n Uz-Uy) ist daher in Fig. 2c positiv und die Ausgangsspannung Ua ebenfalls positiv und von gleicher Höhe wie in F i g. 2a.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Zeichenerkennung bei störbehafteten Übertragungswegen, bei dem aus der Eingangsspannung sowohl eine Teilspannung mit dem Spektrum des Zeichensignals ausgesiebt als auch eine Vergleichsspannung mit einigen oder mehreren Frequenzen des Störspektrums abgeleitet wird und die Teilspannung mit der Vergleichsspannung amplitudenmäßig verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichsspannung (u_v) unmittelbar die Eingangsspannung (ue) herangezogen wird und die zeichenfrequenzhaltige Teilspannung (u£) vor dem Vergleich um einen von der Bandbreite und vom Störspannungsabstand des Übertragungsweges abhängigen Faktor η höher verstärkt wird als die Vergleichsspannung (W)-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudenvergleich in einem Differenzverstärker (9) erfolgt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilspannung (uz) und die Vergleichsspannung (uv) vor ihrem Amplitudenvergleich gleichgerichtet werden.