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Schaltungsanordnung zum Überwachen von Datensignalen Die Erfindung
betrifft eine Schaltungsanordnung zum Überwachen der empfangenen Datensignale auf
aufgetretene Ubertragungsfehler.
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Das Feststellen von Übertragungsfehlern bei der Datenübertragung,
insbesondere über Funkstrecken kann auf der Empfangsseite durch Prüfen der Form
der übermittelten Signale erfolgen. Es ist bekannt, (H. Unterberger: "Fehl ers ic
herung durch Prüfen der Signalform", Nachrichtentechnische Fachberichte, VDE-Verlag,
Berlin, Band 37, 1969, 5. 421 bis 430) für die Prüfung der Signalform sowohl Amplituden-
als auch Zeittoleranzdetektoren einzusetzen, durch die der Pegel und das zeitliche
Auftreten der Signalbits auf Unter- und berschreitungen überwacht werden. Diese
Detektoren geben ein Störsignal ab, wenn die Abweichungen vom Sollwert bestimmte
Grenzen
überschreiten.
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Besonders wirksam sind Detektoren, die ausschliesslich zur Fehlererkennung
für jeweils einen ganzen Datenblock, der beispielsweise aus 256 Nachrichtenbits
bestehen kann, verwendet werden. Der Detektor stellt dabei die Fehler fest und entscheidet,
ob ein ganzer Datenblock gestört ist, so dass eine Wiederholung des Blocks eingeleitet
werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anzahl der Fehler, die
in den aufeinanderfolgenden Datenblöcken auftreten, festzustellen und jeden gestörten
Datenblock durch ein Fehlersignal zu bezeichnen. Es sind dabei durch den Stördetektor
Störeinflüsse zu überwachen, die für das Auftreten von Übertragungsfehlern massgeblich
sind.
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Die Erfindung und ihre Weiterbildung sind durch die in den Patentansprüchen
beschriebenen Merkmale gekennzeichnet, Durch diese beschriebenen Massnahmen wird
der Vorteil erreicht, dass der Stördetektor nicht nur das empfangene Datensignal
auf den zeitlichen Eintritt der Polaritätswechsel und die Einhaltung der vorgeschriebenen
Signalspannung, sondern auch den Empfangsträger auf seinen MindestpegeL und auf
die Einhaltung des Frequenz- bzw. Phasenhubes der Modulation überwacht. Es werden
daher durch den Stördetektor die von additiven Störungen und die von durch Mehrwegeempfang
hervorgerufenen
multiplikativen Störungen verursachten Übertragungsfehler
erfasst. Es sind dabei die Ansprechempfindlichkeiten des Stördetektors für alle
Parameter einstellbar. Insbesondere erlaubt die Einstellbarkeit des über«-achenden
Zeitfensters die genae Prüfung der Form der Datensignale. Alle Fehlermeldungen werden
getrennt über eine Blockdauer integriert und jedes Integral mit einer Schwelle verglichen.
Die Ergebnisse dieser Vergleiche der einzelnen Störparameter werden durch eine ODER-Schaltung
zusammengefasst, so dass eine Störanzeige für die Abgabe des Fehlersignals ausreicht.
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Die Erfindung wird an Schaltbildern erläutert.
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Fig. 1 zeigt das schematische Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
des Stördetektors. In Fig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Anordnung für
die Überwachung des Frequenz- bzw. Phasenhubes dargestellt, Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel
eines Zeitgebers, der zur Erzeugung der Fenstersignale dient.
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Der in Fig. 1 dargestellte Stördetektor enthält für die Überwachung
der einzelnen Störparameter getrennte Prüf- und Integrationswege.
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Der Vergleicher Ki vergleicht die Regelspannung RS des hier
nicht
dargestellten Trägerfrequenz-Empfangsteils mit der Schwellenspannung US1. Die Ausgangsspannung
des Vergleichers sei 0 V, solange die Regelspannung grösser ist als die Schwellenspannung
US1. Diese-Schwellenspannung soll dabei in dem Bereich liegen, in dem die Regelspannung
RS absinkt, sobald der Empfangspegel in die Nähe der Grenzempfindlichkeit des Empfängers
kommt, dann gibt der Vergleicher Ki seine Fehleranzeige ab. Der Integrator Jil integriert
die Schwellenunterschreitungssignale des Ausgangs des Vergleichers, die den Unterschreitungen
des zulässigen Empfangspegels entsprechen, nach der Zeit. Die Integrationszeit entspricht
dabei der Dauer eines Datenblocks, weil nämlich beim Ende jedes Datenblocks über
die Leitung TL durch ein Löschsignal der Integratorinhalt auf 0 zurückgesetzt wird.
Die Ausgangsspannung des Integrators J11 wird im Vergleicher K41 mit der Schwellenspannung
US4i verglichen. Es wird ein Fehlersignal über die ODER-Schaltung dem Ausgang STD
zugeführt, sobald die einer bestimmten Anzahl Fehleranzeigen innerhalb eines Datenblocks
entsprechende Schwelle überschritten ist. Die Aufsummierung der Fehleranzeigen beginnt
im Integrator bei jedem Datenblock von O an aufwärts.
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Für die Überwachung des zeitlichen Auftretens der Nulldurchgänge des
Datensignals, entsprechend der Feststellung von Telegrafieverzerrungen, wird die
Demodulatorspannung DS des nicht dargestellten Empfangsteiles, die vorzugsseise
zwischen +1 V und -1 V liegt, durch den Verstärker Y1 auf die Spannung
+
1 W, beispielsweise + 12 V verstärkt. Jeder Nulldurchgang der Spannung | W| wird
im Vergleicher K2 durch Vergleich mit der Spannung US2 = O V festgestellt und versteilert.
Die monostabilen Kippstufen ME1 und MK2 erzeugen aus Jeder positiven und jeder negativen
Flanke je einen einheitlichen positiven Impuls, dessen Breite beispielsweise 1/20
bis 1/5 einer Bitbreite betragen kann. Mit Hilfe eines vom Zeitgeber ZG gelieferten
Fenstersignals ZF1 wird geprüft, ob die Nulldurchgänge der Modulatorspannung DS
Abweichungen von ihren Sollzeitpunkten haben. Das Fenster kann symmetrisch zur Sollmitte
der Datenbits liegen oder derart, dass die Flanke vorzugsweise die richtige Lage
zum Fenster hat; es wird durch den Zeitgeber ZG aus dem synchronisierten Empfangsbittakt
TB abgeleitet. Impulse, die während des Fensters auftauchen, werden als Fehler gewertet
und als Fehleranzeige dem Integrator J12 zugeleitet und dort während der Dauer jedes
Datenblocks aufsummiert. Im Vergleicher K42 wird die Integratorausgangsspannung
mit der Schwellenspannung US42 verglichen. Bei Schwellenüberschreitungen erfolgen
Fehlersignale.
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Die verstärkte Demodulatorspannung W wird zusätzlich für die Uberwachung
des Frequenz- bzw. Phasenhubes des Empfangssignals ausgenutzt. Da der Diskriminator
des nicht dargestellten Empfangsteils zwei auf die beiden unterschiedlichen Ablagen
des Trägersignals abgestimmte Band filter aufweist, auf deren Ausgangsspannungen
durch Differenzbildung die Spannung DS entstanden ist, müssen, solange der Empfangspegel
über der Grenzempfindlichkeit
liegt, Uber- und Unterschreitungen
bestimmter Sollwerte der Spannung W als Fehler angesehen werden. Für diese Auswertung
befinden sich die Schalter S1 und S2 in den gezeigten Stellungen 1. Die Auswertung
führen für die beiden unterschiedlichen Polaritäten der Spannung W die Vergleicher
E31, K32 durch Vergleich mit den Schwellenspannungen US31, US32 durch. Jede Schwellenunter-
oder Überschreitung ruft eine Fehlerspannung hervor. Im Integrator J13 werden jedoch
nur diejenigen Fehlerspannungen als Fehleranzeigen berücksichtigt, die während des
vom Zeitgeber ZG bestimmten Fensters ZF2, und zwar vorzugsweise während der Soll-Bit-Mitte,
auftreten. Das Fenster ZF2 ist daher in seiner Breite einstellbar und soll höchstens
so breit eingestellt werden1 dass die von den in den Sollzeitpunkten auftretenden
Nulldurchgängen bewirkten Abweichungen keine Fehleranzeigen auslösen. Der Vergleicher
K43 vergleicht den während jedem Datenblock erzeugten Ausgangswert des Integrators
J13 mit der Schwellenspannung US43 und gibt bei Uberschreitungen Fehlersignale ab.
Diese Frequenz-bzw. Phasenhubüberwachung entspricht der Prüfung der Mindestöffnung
des "auges', die bekanntlich ein Mass für die Qualität der Übertragung ist.
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In der Stellung 2 der Schalter S1 und S2 werden wahlweise die Minimal-
und Maximalöffnungen des Auges überwacht und es werden die Signalverzerrungen, die
ein Schliessen des Auges herbeiführen, angezeigt. Es werden hierbei die Ausgangsspannungen
DSl und DS2 der Bandfilter des nicht dargestellten Empfangsdiskriminators, deren
Differenz die vorher genannte Demodulatorausgangsspannung
DS ergab,
nach Absiebung von Trägerrestspannungen dem Verstärker Y2 zugeführt, wo sie gewichtet
miteinander addiert -und verstärkt werden zur Summenspannung USV.
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Die beiden Komparatoren geben dann eine Fehlerspannung ab, wenn die
Abweichung der Summenspannung USV beim Vergleich mit den Schwellenspannungen US31,
US32 Toleranzüberschreitungen ergeben. Die dabei bewirkte Polaritätsumkehr wird
durch den Inverter IVl ausgeglichen. Die während des Fensters ZF2 auftretenden Fehleranzeigen
werden im Integrator J13 jeweils über einen Datenblock integriert und im Vergleicher
E43 mit der Schwellenspannung US43 verglichen.
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Die Ausgänge der 3 Vergleicher E41, K42, K43 sind über eine ODER-Schaltung
zum Fehlersignal-Ausgang STD zusammengefasst.
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Der die beiden Vergleicher K31, E32 enthaltende Teil A der Fig. 1-kann
auch in Weiterbildung gemäss Fig. 2 ausgeführt sein. Zur Ableitung des Betrages
der Spannungen W und USV sind diese Spannungen selbst und ihre Inversion in der
aus den beiden Dioden Dl, D2 und dem Widerstand Ri bestehenden ODER-Schaltung zusammengefasst
und dem Vergleicher K33 zu-- geführt. Der Vergleicher K32 der Fig. 1 entfällt hier.
Durch Einpegelung des Verstärkungsgrades des Inverters IV2 können Unsymmetrien der
Summenspannung USV kompensiert werden.
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In Fig. 3 ist die Schaltung des Zeitgebers ZG dargestellt.
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Er enthält ein z-stufiges Schieberegister SR, das durch den
schnellen
Takt TS, der das z-fache des synchronisierten Bittaktes TB beträgt, weitergeschaltet
wird. Dabei wird das Register laufend auf seiner Eingangsseite E durch den Bit takt
TB mit "1" gefüllt. Die monostabilde Kippstufe MK3 leitet an den Bitgrenzen vom
Bittakt TB kurze Löschimpulse für das Register ab. Es wird daher jeweils beim Beginn
eines Datenzeichens gelöscht und sofort mit "1 rt gefüllt. Der Schalter S3 erlaubt
die Verbindung einer der Anfangsstufen des Schieberegisters mit dem ersten Eingang
des UND-Tores Tl und der Schalter 54 die Verbindung einer der Endstufen des Schieberegisters
über den Inverter IV2 mit dem zweiten Eingang des UND-Tores. Der Ausgang des UND-Tores
liefert ein Fenstersignal, dessen relative Anfangslage durch den Schalter S3 und
dessen Endlage durch den Schalter S4 einstellbar ist. Die Fenstersignale ZFl und
ZF2 benötigen unterschiedliche Anfangs- und Endlagen, so dass für das in Fig. 1
gezeigte Ausführungsbeispiel beim Zeitgeber zwei Sätze Schalter S3, S4 vorzusehen
sind.
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Es besteht an sich die Möglichkeit, im Schaltbild Fig. 1 Einsparungen
an Schaltmitteln vorzunehmen. Anstatt die Fehleranzeigen den Integratoren Jii, J12,
J13 getrennt zuwuführen, können sie auch in einer nicht dargestellten ODER-Schaltung
mit getrennten Einstellgliedern vor ihrer Integration gewichtet zusammengefasst
werden, um dann gemeinsam einem Integrator und einem Vergleicher zur Bildung des
Fehlersignals zugeführt zu werden.