DE2438457B2 - Zeitmultiplexsystem zur nachrichtenuebertragung zwischen mehreren bodenstationen ueber wenigstens einen mit einer relaisstation ausgeruesteten satelliten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zeitmultiplexsystem zur Nachrichtenübertragung zwischen mehreren Bodenstationen, über wenigstens einen mit einer Relaisstation ausgerüsteten Satelliten, bei dem die Bursts der einzelnen Bodenstationen, die jeweils aus in zeitmultiplexer Anordnung zusammengefaßten Signalkanälen bestehen und mit einer Präambel versehen sind, auch satellitenseitig zeitlich gestaffelt in einem Pulsrahmen vereinigt werden (TDMA) und bei dem die Istphasenlage der Bursts einer Bodenstation im Pulsrahmen hinsichtlich seiner Sollphasenlage durch eine Burstsendephasenregelung überwacht und gegebenenfalls nachgeregelt wird. Derartige Systeme sind beispielsweise in »Frequenz« 25(1971), Heft 10, S. 292 ff. beschrieben.

Durch die DT-OS 23 06 244 ist eine Steuervorrichtung für die Mehrfachübertragung von einer Erdstation zu einem Satelliten-Nachrichtenübertrager über einen von mehreren Übertragungswegen zwischen Satellit und Erdstation mittels Zeitmuliiplex-Verbindung bekannt, die Kontrollvorrichtungen, eine Vergleichsvorrichtung, eine Zeitgebervorrichtung und eine Schaltvorrichtung enthält. Mit dieser Steuervorrichtung soll das Ausbleiben von übertragenen Informationen verringert bzw. das Ausbleiben oder die fehlerhafte Wiederholung von Informationen im Falle des Umschalter« auf die Übertragungswege verhindert werden. Die mit den Übertragungswegen gekoppelten Kontrollvorrichtungen kontrollieren dabei die Übertragungsqualilät je,des der Übertragungswege und liefern eine Fehlerinformation für jeden der Übertragungswege. Die Vergleichsvorrichtung, die mit den Kontrollvorrichtungen gekoppelt ist, liefert ein erstes Ausgangssignal, wenn die Fehlerinformation aller Übertragungswege kleiner ist als ein Bezugsschwellwert und ein zweites Ausgangssignal, wenn die Fehlerinformation eines Übertragungsweges geringer ist als der Bezugsschwellwert. Die Zeitgebervorrichtung ist mit den Übertragungswegen gekoppelt und wählt einen von mehreren Zeitgeberimpulszügen aus, die für die Zeitmultiplex-Verbindung der

Übertragungswege gemäß dem zweiten Ausgangssignal verwendet werden. Die Schaltvorrichtung, die mit den Übertragungswegen, mit der Vergleichsvorrichtung und der Zeitgebervorrichtung gekoppelt ist, ist vorgesehen zur zeitaufteilenden Schaltung der Übertragungswege im Takt der ausgewählten Zeitgeberimpulse in Abhängigkeit vom ersten Ausgangsimpuls und zur kontinuierlichen Aktivierung einer der Übertragungswegs der durch das zweite Ausgangssignal bezeichnet ist.

Da ein sich synchron mit der Erddrehung auf seiner Bahn bewegender Satellit nicht als stationär aufgefaßt werden kann, weil er ständig merkliche Bewegungen in allen drei Raumebenen ausführt, ist es auch im eingeschwungenen Betrieb erforderlich, die Phasenlage der mit einer Präambel versehenen Signalkanäle, im folgenden Bursts genannt, einer Bodenstation ständig zu überprüfen, um gegebenenfalls die Burst-Istphasenlage auf die Burst-Sollphasenlage nachzuregeln. Im allgemeinen wird die Regelung so durchgeführt, daß eine der Bodenstationen eine Referenzstation darstellt, deren Burst (Referenzburst) den Anfang des Pulsrahmens bildet, auf den sämtliche Bursts der übrigen Stationen hinsichtlich ihrer Sollphasenlage bezogen sind. Eine solche Überwachungs- und Nachführschaltung wird als Burstsendephasenregeleinrichtung bezeichnet.

Überlegungen haben gezeigt, daß es sinnvoll ist, zur Erhöhung der Betriebssicherheit von TDMA-Systemen die zentralen Untereinheiten von TDMA-Endgeräten gerätemäßig redundant vorzusehen, um bei Störungen innerhalb dieser Baugruppen den Betrieb mittels der Reserveeinheit fortzuführen. Um dabei sicherzustellen, daß bei einem Defekt des aktiven Systemanteils (»On Line Unit«) die Reserveeinheit (»Off Line Unit«) die Aufgaben des aktiven Systemarteiis übernimmt, ist es erforderlich, daß insbesondere bei der Burstsendephasenregelschaltung zumindest die Sendeseile der Reserveeinheit synchron mit der Sendeseite des aktiven Systemanteils betrieben wird. Ferner muß die Funktionsfähigkeit der Reserveeinheit leicht zu überwachen sein, um sicherzustellen, daß eine Übernahme der Funktionen des aktiven Systemanteils jederzeit möglich bzw. sinnvoll ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die vorstehend aufgezeigten Probleme hinsichtlich der Synchronisierung und Überwachung der Reserveeinheit eine einfache Lösung anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem Zeitmultiplexsystem der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung derart gelöst, daß eine in der jeweiligen TDMA-Endstelle neben der aktiven Einheit (»On Line Unit«) angeordnete Reserveeinheit (»Off Line Unit«) in ihren Funktionen auf die Betriebseinheit synchronisiert und permanent überprüft wird in der Weise, daß in der Reserveeinheit eine Simulierung des empfangenen Eigenbursts durch das Multiplexersteuersignal der Betriebseinheit erfolgt und eine Synchronisierung der Phase des Multiplexersteuersignals der Reserveeinheit auf die Phase des Multiplexersteuersignals der Betriebseinheit über die im Betriebsfall aktiven Baugruppen

(Phasendiskriminator, Fehlermittelung und Sendephasengeber) vorgenommen wird.

Zur Lokalisierung eventuell auftretender Störungen sind in vorteilhafter Weise weitere Überwachungsschaltungen im Betriebs- und Reservesystem vorgesehen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Der oberhalb der gestrichelten Horizontallinie gezeigte Anteil des Blockschaltbildes stellt die Burstsendephasenregelschaltung der Betriebseinheit 1 (»On Line Unit«) sowie die zum Verständnis erforderlichen ZF- und RF-Baugruppen der Erdefunkstelle dar, während das entsprechende Blockschaltbild der Reserveeinheit II (»Off Line Unit«) unterhalb der gestrichelten Linie dargestellt ist. Die Umschaltung zwischen Betriebseinheit I und Reserveeinheit II erfolgt sendeseitig durch einen elektronischen Umschalter 51 in der ZF-Ebene, während die empfangsseitige Umschaltung durch die Schalteranordnung 52 erfolgt, die aus Symmetriegründen auf die Betriebseinheit I und die Reserveeinheit 11 aufgeteilt ist.

Im einzelnen ist im Blockschaltbild folgende Kennzeichnung der einzelnen Schaltungsgruppen verwendet, wobei gleiche Schaltungsgruppen in der Betriebseinheit I und der Reserveeinheit H mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, jedoch die Schaltungsgruppen der Reserveeinheit Il zusätzlich mit einem Strich versehen sind.

I = Terrestrial Interface Module
2; 2' = Multiplexer

3;3' = PSK-Modulator

4 - ZF-RF-Wandler

5 = Antenne

6 = RF-ZF-Wandler
7;7' = PSK-Demodulator

8;8' = UW-Empfang(UnitWork-Empfang)

9;9' = Phasendiskriminator

10;10' = Fehlermittelung

I1 ;11' = Sendephasengeber
I2;12' = Taktgenerator

13 = Sync. Prüfung

Sl = sendeseitiger Umschalter

S2;S2' = empfangsseitige Umschalter

τ-,τ' = Laufzeitglied

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Nachstehend wird der Schaltungsaufbau näher beschrieben: Der Ausgang des Terrestrial Interface Module 1, in dem die Aufbereitung der zu übertragenden NF- bzw. PCM-Signale zur Übertragung über die Satellitenstrecke erfolgt (beispielsweise Codierung und Zwischenspeicherung), ist mit jeweils einem Eingang der Multiplexer 2; 2' der Betriebscinheit I bzw. der Reserveeinheit II verbunden, während ein zweiter Eingang der Multiplexer 2; 2' mit dem Ausgang der Sendephasengeber 11; 1Γ verbunden ist. Der Ausgang der Multiplexer 2; 2' ist jeweils an den PSK-Modulator 3; 3' geführt, die über den scndeseitigen Umschalter 51 mit dem ZF-RF-Wandler 4 verbunden sind. An den ZF-RF-Wandler 4 schließt sich die Antenne 5 und an diese der RF-ZF-Wandler 6 an. Der Ausgang des RF-ZF-Wandlcrs 6 ist mit den parallelen Eingängen der PSK-Demodu!atcren 7; T der Betriebseinheit 1 und der Reserveeinheit Il verbunden, an die sich jeweils der UW-Empfang 8; 8' anschließt und daran die empfangsseitigen Umschalter 52: 52'. Zwischen dem UW-Empfane 8: 8' und den Umschaltern 52; 52' ist jeweils ein Laufzeitglied τ; τ' eingefügt, wobei diese Anordnung des Laufzeitgliedes r; r' aus Gründen der Übersichtlichkeit bzw. zur Vereinfachung der Darstellung der Schalteranordnung 52; 52' so eingeführt wurde. Funktional ist dieses Laufzeitglied τ;τ' den Phasendiskriminatoren 9; 9' zugeordnet, die sich jeweils an den Schalter 52; 52' anschließen. D12 Phasendiskriminatoren 9; 9' sind mit der Fehlermittelung 10; 10' und diese jeweils mit dem Sendephasengeber 11; 11' verbunden. Ein zweiter Eingang der Sendephasengeber 11; 11' ist mit den Taktgeneratoren 12;12' verbunden, wobei außerdem von den Sendephasengebern 11; 11' zu den Taktgeneratoren 12; 12' eine Frequenzfeinkorrektur vorgesehen ist. Vom Verbindungspunkt zwischen Multiplexer 2; 2' und Sendephasengeber 11; 11' ist jeweils eine Verbindung zu einer Synchronisationsprüfungseinrichtung 13 vorgesehen zur Prüfung des Synchronlaufs der beiden Regelschleifen. Die beiden Eingänge der Synchronisationsprüfungseinrichtung 13 sind ferner mit jeweils einer Anschlußklemme der empfangsseitigen Umschalter 52'; 52 bzw. 52; 52' verbunden.

Die mit dem Multiplexer 2; 2' verbundenen Ausgänge der Sendephasengeber 11; 11' von Bctriebseinheit I und Reserveeinheit H sind also über die Schalter 52' bzw. 52 an die beiden Eingänge der Phasendiskriminatoren 9' bzw. 9 anschließbar. Im Blockschaltbild ist der übliche Fall dargestellt, daß nämlich die Betriebseinheit I (»On Line Unit«) den Betrieb ausübt (vgl. die Schalterstellungen des sendeseitigen Schalters 51 und des in der aktiven Einheit liegenden empfangsseitigen Schalters 52) und dabei über die Schalter 51 und 52 der Übertragungsweg über die Antenne geschlossen wird. Die Sendephasengeber 11; 1Γ sind über den Schalter 52' mit den beiden Eingängen des Phasendiskriminators 9' der Reserveeinheit Il verbunden, d.h., die Reserveeinheit Il ist zum Zweck der Synchronisierung derart an die aktive Einheit angeschaltet, daß die Baugruppen der Reserveeinheit II unter Umgehung des Satellitenweges unter normalen Betriebsbedingungen arbeiten. Es erfolgt also in der Reserveeinheit II eine Simulierung des empfangenen Eigenbursts durch das Multiplexersteuersignal der Eetriebseinheit I und eine Synchronisierung der Phase des Multiplexersteuersignals der Reserveeinheit Il auf die Phase des Multiplexersteuersignals der Betriebscinheit I über die im Betriebsfall aktiven Baugruppen.

Die Verknüpfung der beiden Burstsendephasenregelschaltungen bewirkt also, daß die Buistsendephasenregelschaltung der Reserveeinheit II (»Off Line Unit«) unter Einbeziehung des Phasendiskriminators 9', der Fehlermittelungseinheit 10' und der Phasengeberschaltting 11' auf die Burstphasenregelschaltung der Betriebseinheit I (»On Line Unit«) aufsynchronisiert wird. Weiterhin wird bei dieser Synchronisationstechnik der Taktgenerator der Reserveeinheit Il in seiner Frequenz feingeregelt. Im stationären Zustand werden demzufolge die Ausgangssignale der PSK-Modulatoren gleichphasig auftreten. Es ist lediglich eine Phasenabweichung von maximal einer Symbolperiode möglich. Da dieselbe Phasenabweichung primär auch zwischen den Ausgangssignalen der Phasengeberschaltungen auftritt, ist unter Verwendung dieser Signale und einer einfachen Prüfeinrichtung der geforderte Synchronlauf der »Off Line Unit« mit der »On Line Unit« jederzeit mit einfachen Mitteln zu überprüfen.

Die in der Figur angegebene Schaltungsanordnung stellt somit sicher, daß unter Voraussetzung des

geforderten Synchronlaufs, sämtliche Unterbaugruppen der »Off Line Unit« Il mit Ausnahme des gesondert zu überwachenden UW-Empfängers 8' unter normalen Betriebsbedingungen betrieben werden, ohne daß dazu die Einbeziehung der Satellitenschleife erforderlich ist. Ein im eingeschwungenen Zustand auftretender Asynchronismus der Phasengeberschaltungen II; 11' der beiden Einheiten I, Il zeigt deshalb in jedem Fall an, daß eine der Einheiten gestört ist. Die erforderliche Klärung, um welche der Einheiten es sich handelt, kann durch Auswertung mittels in der Figur nicht dargestellter Überwachungsschaltungen herbeigeführt werden, die sowohl bei der »On Line Unit« I als auch bei der »Off Line Unit« Il zur Ableitung von »Switch Over«-Kriterien vorhanden sind. Die »Switch Over«-Kriterien werden aus »Schlecht«-Zuständen der überwachten Baugruppen abgeleitet. Sie werden in einer »Switch Over Unit« zusammengefaßt und lösen einen »Switch Over«-Befehl aus, durch den zum Beispiel bei den Burstsendephascnrcgelschaltungen die Schalter 5 1 und 52; 52' betätig! werden. Bei den vorstehend genannten Überwachungsschaltungen handelt es sich beispielsweise um eine Überwachungsschaltung der Fehlcrmittelungseinheit 10; 10', die einen »Schlechtw-Zustand anzeigt, wenn der gemittelte Phasenfehler während mehrerer aufeinanderfolgender Meßwerte größer als drei Symbolperioden ist, eine Überwachungsschaltung des Phasengeberausgangssignals, wobei der Ausfall des Signals die Anzeige des »Schlechtw-Zustandes bewirkt und um Überwachungsschaltungen für den Referenzburst- und Eigenburstempfang.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Zeitmultiplexsystem zur Nachrichtenübertragung zwischen mehreren Bodenstationen über wenigstens einen mit einer Relaisstation ausgerüsteten Satelliten, bei dem die Bursts der einzelnen Bodenstationen, die jeweils aus in zeitmultiplexer Anordnung zusammengefaßten Sigualkanälen bestehen und mit einer Präambel versehen sind, auch satellitenseitig zeitlich gestaffelt in einem Pulsrahmen vereinigt werden (TDMA) und bei dem die Istphasenlage der Bursts einer Codenstation im Pulsrahmen hinsichtlich seiner Sollphaserlage durch sine Burstsendephasenregelung überwacht und gegebenenfalls nachgeregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der jeweiligen TDMA-Endstelle neben der aktiven Einheit (»On Line Unit«) angeordnete Reserveeinheit (»Off Line Unit«) in ihren Funktionen auf die Betriebseinheit synchronisiert und permanent überprüft wird in der Weise, daß in der Reserveeinheit eine Simulierung des empfangenen Eigenbursts durch das Multiplexersteuersignal der Betriebseinheit erfolgt und eine Synchronisierung der Phase des Multiplexersteuersignals der Reserveeinheit auf die Phase des Multiplexersteuersignals der Betriebseinheit über die im Betriebsfall aktiven Baugruppen vorgenommen wird.

2. Zeitmultiplexsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Überwachungsschaltungen im Betriebs- und Reservesystem vorgesehen sind.