DE2510567A1

DE2510567A1 - Anordnung zum lokalisieren fehlerhafter regeneratoren

Info

Publication number: DE2510567A1
Application number: DE19752510567
Authority: DE
Inventors: Walter Leo Corwin; Emerson Keeler; Philip Edward Rubin
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1974-03-11
Filing date: 1975-03-11
Publication date: 1975-09-18
Also published as: GB1482845A; US3870838A; JPS5719906B2; CA1016871A; FR2264289B1; NL7502655A; AU7849175A; BE826398A; JPS50122813A; FR2264289A1

Description

BLUMBACH · WESER . BERGEN KRATER

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

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Western Electric Company, Incorporated. Corwin 2-1-1 New York, N. Y., USA

Anordnung zum Lokalisieren fehlerhafter Regeneratoren

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Lokalisieren fehlerhafter Regeneratoren in einer Übertragungsanlage, mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Impulsstroms, der erste und zweite Impulsamplituden bei vorgegebener Folgefrequenz aufweist, wobei das Muster der ersten und zweiten Impulsamplituden eine bestimmte Prequenzkomponente aufweist.

Digitale Ubertragungsanlagen erfordern im allgemeinen Impulsregeneratoren, die längs des Übertragungsweges in gewissen Abständen angeordnet sind, um jeden Impuls ia übertragenen Signal zu regenerieren. Bei jedem Taktzeitpunkt regenerieren die Regeneratoren den Impuls für die weitere übertragung, indem

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sie die Amplitude des empfangenen Impulses mit einem Schwellenwert vergleichen und sieh für den übertragenen Impuls mit höchster Wahrscheinlichkeit entscheiden. Fehlerfreie Regeneratoren arbeiten erfolgreich bei sehr niedrigen Fehlerquoten. Da die Regeneratorschaltungen jedoch wachsende Empfindlichkeit gegenüber Schaltungsrauschen aufweisen, erhöht sich die Fehlerquote so, daß der Regenerator unkorrekt entscheidet, um welche empfangenen Impulssignale es sich handelt. Um die Anlagezuverlässigkeit sicherzustellen, müssen deshalb fehlerhafte Regeneratoren festgestellt und ersetzt werden. Wenn auch eine fehlerhafte Leitung festgestellt werden kann, ist es schwierig, den speziellen Regenerator zu bestimmen, der die Entscheidungsfehler bewirkt. Da sich die Regeneratoren in für Personen zugänglichen Einstiegslöchern befinden, die längs des Übertragungsweges in bestimmten Abständen vorhanden sind, ist ein direkter· Zutritt zu den Regeneratorschaltungen für Untersuchungszwecke unpraktisch.

Um einen fehlerhaften Regenerator zu prüfen und zu identifizieren, kann eine Testimpulsfolge am aussendenden Anschluß erzeugt und über den Übertragungsweg zu allen Regeneratoren gesendet werden, um deren Reaktionen oder Antworten zu erhalten. Ein fehlerhafter Regenerator kann somit dadurch festgestellt werden, daß die Reaktionen oder Antworten eines jeden Regenerators auf die Testfolgen mit vorausgesagten Reaktionen oder Antworten verglichen werden.

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Beim Stand, der Technik werden Testfolgen mit festem Impulsmuster .gewählt, so daß die Antwort eines fehlerhaften Regenerators bedeutend von einer erwarteten Antwort abweicht. Wenn die Regeneratoren in der Übertragungsaniage dadurch beeinflußt (stressed) werden, daß eine Testimpulsfolge übertragen wird, in welcher eine Impulspolarität häufiger auftritt als die andere, werden die Regeneratoren nachteilig beeinflußt durch eine Erhöhung der Empfindlichkeit eines jeden Regenerators gegenüber Schaltungsrauschen mit einer entsprechenden Erhöhung der Wahrscheinlichkeit, daß die Entscheidungsschaltungen in den Regeneratoren unkorrekt entscheiden, welcher Art der empfangene Impuls ist. Außerdem treten die Fehler mit höherer Wahrscheinlichkeit in einer die Beeinflussung (stressing) reduzierenden Richtung auf. Während ein fehlerfreier Regenerator fortwährend jeden Impuls im beeinflußten Testimpulsstrom ohne bemerkenswerte Verschlechterung regeneriert, erzeugt ein fehlerhafter Regenerator viele Fehler.

Wenn ein festliegender polarbinärer Testimpulsstrom, der lediglich zwischen zwei Amplituden wechselt, über den Übertragungsweg übertragen wird, weist das Mittelwertausgangssignal eines jeden fehlerfreien Regenerators eine lineare Beziehung zum Anteil des Auftretens eines jeden Pegels auf. Durch Beeinflussung eines pölarbinären Impulsstromes derart, daß der Impulsanteil mit der einen Amplitude größer als der Impuls-· anteil mit der anderen Amplitude ist, nähert sich der Mittelwert des Testsignals der Impulsamplitude mit dem größeren

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Anteil. Da ein fehlerhafter Regenerator jedoch viele der empfangenen häufiger auftretenden Amplituden als die zweiten, weniger häufig auftretenden Amplituden regeneriert, ist die Beziehung zwischen dem Mittelwertausgangssignal eines fehlerhaften Regenerators und dem Anteil einer jeden Amplitude in der Testimpulsfolge nicht linear. Somit kann ein fehlerhafter Regenerator dadurch festgestellt werden, daß das Mittelwertausgangssignal eines jeden Regenerators verglichen wird mit einem erwarteten Ausgangssignal, das durch den Anteil einer jeden.Impulsamplitude in der Testimpulsfolge bestimmt ist. Solche bekannten Testanlagen übertragen feststehende Digitalwörter entlang der Übertragungsanlage auf jeden Regenerator. Die feststehenden Digitalwörter alternieren mit einer Tonfrequenz, die als Schlüssel zu einem bestimmten Regenerator anzusehen ist, der in den Übertragungsweg geschaltet ist. Das Ausgangssignal eines jeden Regenerators wird dann bei dessen entsprechender verschlüsselter Frequenz gefiltert, und das resultierende Ausgangssignal wird auf einen Detektor am Sendeanschluß der Übertragungsanlage zurückgesendet. Ob der in Prüfung befindliche Regenerator fehlerfrei oder fehlerhaft ist, kann dann dadurch bestimmt werden, daß das gefilterte Ausgangssignal von diesem in Prüfung befindlichen Regenerator mit einem erwarteten Wert verglichen wird. Durch Verändern der Frequenz des Auftretens des feststehenden digitalen Testwortes wird der Reihe nach jeder Regenerator geprüft. Da jedoch bei den Testimpulsfolgen gemäß Stand der Technik die Regeneratoren mit denselben fest-

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liegenden Impulsmustern geprüft werden, kann die Antwort bestimmter Regeneratoren auf einige festgelegte Testfolgen
anomale Ergebnisse erzeugen, wobei ein fehlerhafter Regenerator als fehlerfrei befunden werden könnte.

Diese Probleme werden erfindungsgemäß gelöst mit einer.Anordnung der eingangs beschriebenen Art, die gekennzeichnet ist durch eine Taktschaltung zur Erzeugung von Taktimpulsen bei der vorbestimmten Folgefrequenz, eine Rauschspannungsquelle zur Erzeugung
einer Ausgangsrauschspannung mit Zufallsschwankungen, einer
Signalquelle zur Erzeugung eines Beeinflussungssignals mit
vorbestimmten Amplitudenänderungen bei der vorbestimmten Frequenz, ein Netzwerk zum relativen Stören des Mittelwertes der durch die Rauschspannungsquelle erzeugten Ausgangsrauschspannung mit einer vorbestimmten Amplitudenkennlinie gemäß dem Beeinflussungssignal und bei dessen Frequenz, und einen auf die relativ gestörte
Rauschspannung und die Taktimpulse ansprechenden Impulsgenerator zur Erzeugung eines Zufalls-Testimpulsstromes mit ersten und
zweiten Impulsamplituden bei der Folgefrequenz der Taktschaltung.

Erfindungsgemäß wird ein Zufalls-^estimpulsstrom entlang des
Ubertragungsweges auf die zu testenden Regeneratoren übertragen. Das Zufalls-Testimpulssignal wird dadurch erzeugt, daß die Ausgangsspannung einer Rauschquelle auf eine Entscheidungsschaltung gegeben wird, die beim Auftreten von Taktiepulsen an ihrem Aus-

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gang eine erste Testimpulsamplitude zur Übertragung erzeugt, wenn die Rauschspannung im Taktimpulszeitpunkt oberhalb eines Schwellenwertes liegt, und eine zweite Testimpulsamplitude, wenn die Rauschspannung zum Taktimpulszeitpunkt unterhalb des Schwellenwertes liegt. Um den Betrieb des im Test befindlichen Regenerators nachteilig zu beeinflussen, wird die Häufigkeit des Auftretens der einen Testimpulsamplitude gegenüber derjenigen der anderen erhöht. Da die Wahrscheinlichkeit, daß die Rauschspannung oberhalb oder unterhalb des Schwellenwertes liegt, von der Wahrscheinlichkeitsverteilung der Rauschspannung am Eingang der Entscheidungsschaltung bei jedem Taktzeitpunkt abhängt, kann die Verteilung der Ausgangstestimpulsamplituden dadurch verändert werden, daß der Mittelwert der der Entscheidungsschaltung zugeführten Rauschspannung variiert wird. Durch Variieren mit einer vorbestimmten Amplitudenkennlinie und vorbestimmter Frequenz können der Mittelwert der Rauschspannung, der der Entscheidungsschaltung gemäß einem extern angelegten, sich langsam ändernden Beeinflussungssignal zugeführt wird, die Amplitudenänderungen und die Frequenz des Beeinflussungssignals der Verteilung der über die Übertragungsanlage übertragenen Testimpulsamplituden aufgedrückt werden. Ob ein Regenerator fehlerfrei oder fehlerhaft ist, kann dadurch bestimmt werden, daß bei der Frequenz des Beeinflussüngssignals das vom regenerierten Testimpulsstrom abgeleitete zeitlich sich ändernde Mittelwertsignal mit einem erwarteten Signal verglichen wird. Durch Verändern der Frequenz des Beeinflussungssignals kann aus einer Mehrzahl hintereinander geschalteter Regeneratoren ·

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einer zur Überprüfung ausgewählt werden.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Übertragungsanlage, für welche eine erfindungsgemäße Ausführungsform verwendet ist;

Pig. 2 einen Teil eines als Beispiel gedachten polarbinären
Testimpulsstroms, der über die Übertragungsanlage der
Fig. 1 übertragen wird;

Fig. 3 ein als Beispiel aufzufassendes sinusförmiges Beeinflussungssignal, das verwendet wird, um den Mittelwert der an eine Entscheidungsschaltung angelegten Rauschspannung zu variieren;

Fig. 4 den sich mit der Zeit ändernden Mittelwert eines Testimpulsstroms, der dem Beeinflussungssignal der Fig. 3
entsprechend erzeugt worden ist;

Fig. 5 die Änderungen des Mittelwertes der Rauschspannung, die der Entscheidungsschaltung auf das Beeinflussungssignal der Fig. J> hin zugeführt wird;

Fig. 6 die zeitlich sich ändernden mittleren Ausgangssignale
fehlerfreier und fehlerhafter Regeneratoren; und

Fig. 7 die mittels schmalbandiger Bandpaßfilter ausgefilterten mittleren Ausgangssignale fehlerfreier und fehlerhafter Regeneratoren.

Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß gestalteten Fehlerlokalisierungs-Testgenerators ist in Fig. 1 gezeigt. Durch Erzeugung und Übertragung einer Folge von Testimpulsen über eine

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Übertragungsleitung 101 kann das Fehlerlokalisierungs-Testgerät 102 verwendet werden, um einen fehlerhaften Regenerator zu lokalisieren, der in die Übertragungsleitung 101 geschaltet ist, die sich durch mehrere hintereinander geschaltete Regeneratoren 122-1 bis 122-n zu einem Empfängeranschluß IJO erstreckt. Erfindungsgemäß werden stochastische Impulstestfolgen mit Zufallsänderungen erzeugt, und zwar durch einen Fehlerlokalisierungs-Testgenerator 102. Eine Rauschquelle 1OJ mit gleichmäßiger Frequenzcharakteristik über das interessierende Frequenzband erzeugt ein Rauschsignal an ihrem Ausgangsanschluß. Es sei angenommen, daß der mittlere Spannungswert der Rauschquelle 1OJ null und die Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion der Spannungsamplitude eine Gaus/sehe ist. In einer weiter unten diskutierten Weise wird der Mittelwert der Rauschquelle 10J langsam in vorbestimmter Art geändert, und zwar dadurch, daß die Rauschspannung am Ausgang der Rauschquelle 10J mit einem in einer RUckkopplungsschleife abgeleiteten Signal kombiniert wird. Eine Signalkombinationsschaltung 104 fügt das zeitlich sich ändernde, in der Rückkopplungsschleife abgeleitete Signal zu der Rauschspannung von der Rauschquelle 103 hinzu, um an einem Anschluß 105 ein Rauschsignal mit einem langsam sich ändernden Mittelwert zu erzeugen. Der Ausgangsanschluß 105 der Signalkombinierschaltung 104 ist mit einer Entscheidungsschaltung 106 verbunden. Eine Taktschaltung I07 führt Taktimpulse auf die Entscheidungsschaltung 106, die bei jedem Taktzeitpunkt die Rauschspannung an ihrem Eingangsanschluß 105 mit einem Schwellenwert null vergleicht. Ein polarbinäres Signal wird an einem Ausgangsanschluß

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108 der Entscheidungsschaltung 106 erzeugt, das einen Ausgangswert von +1 aufweist, wenn die Rauschspannung am Anschluß 105 zum Taktzeitpunkt größer als null ist, und einen Ausgangswert von -1, wenn die Rauschspannung am Eingangsanschluß 105 zum Taktzeitpunkt kleiner als null ist· Bei der Entscheidungsschaltung 106 kann es sich um eine der wohlbekannten Schaltungsanordnungen handeln, beispielsweise um einen getakteten Vergleicher, wie er erläutert ist in "High Speed A/D Converter Monolithic Technique", Seite 147, von D. R. Brever in "IEEE International Solid-state Circuits Conference Digest of Technical Papers", 1972. Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, ändert sich deshalb das Ausgangssignal der Entscheidungsschaltung 106 am Ausgangsanschluß 108 zwischen +1 und -1, und zwar mit der Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer jeden Amplitude, welche Wahrscheinlichkeit durch den Mittelwert des Rauschens am Anschluß 105 bestimmt ist. Es sei wieder Pig. I betrachtet. Wenn sich der Mittelwert der Rauschspannung am Anschluß I05 in positiver Richtung erhöht, erhöht sich somit die Wahrscheinlichkeit, daß die Rauschspannung bei einem Taktzeitpunkt oberhalb null liegt, gegen eins. Wenn der Mittelwert der Rauschspannung am Anschluß 105 ansteigt, erhöht sich deshalb die Häufigkeit des Auftretens der +1-Amplitude am Ausgangsanschluß I08, und die Häufigkeit des Auftretens der -1-Amplitude am Ausgangsanschluß 108 verringert sieh. Die Häufigkeitaa des Auftretens der +1- und der -!-Amplituden hängen somit von der Größe des auf die Signalkombinierschaltung 104 geführten Rückkopplungssignals ab. Da der Mittelwert der Rauschspannung am Anschluß I05 sich im Ver-

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gleich zur Taktfrequenz der Taktschaltung 107 langsam ändert, können die durch die Entseheidungsschaltung 106 erzeugten aufeinanderfolgenden Amplituden außerdem als relativ unkorreliert angenommen werden.

Erfindungsgemäß wird der Mittelwert des Rauschens am Eingangsanschluß 105 derart variiert, daß am Ausgang der Entscheidungsschaltung 106 ein Signal erzeugt wird, in welchem die sich langsam zeitabhängig ändernden Wahrscheinlichkeiten der +1- und der -1-Amplituden einem vorbestimmten Muster folgen. Insbesondere wird der durch die Entscheidungsschaltung 106 erzeugte Impulsstrom derart beeinflußt (stressed), wobei Beeinflussung im folgenden definiert ist als Absolutdifferenz zwischen der Wahrscheinlichkeit einer +1 und der Wahrscheinlichkeit einer -1, daß die Wahrscheinlichkeiten für +1- und -1-Amplituden am Ausgangsanschluß 108 sich sinusförmig ändern. Da man gefunden hat, daß eine sinusförmige Änderung gleichmäßige Antworten von Regenerator zu Regenerator in der Ubertragungsanlage erzeugt, ist die sinusförmige Beeinflussung eine bevorzugte Form. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Erzeugung einer Impulstestfolge begrenzt, die sinusförmig beeinflußt ist, da die Änderung der Ausgangswahrscheinlichkeit der +1- und der -1-Amplitude so eingestellt werden können, daß sie irgendeiner vorbestimmten Amplitudenänderung folgen. Außerdem ändern sich die Wahrscheinlichkeiten für die +1- und die -!-Amplitude am Ausgang der Entscheidungsschaltung 108 mit einer Tonfrequenz, die wesentlich unterhalb der Frequenz der Taktschaltung 107 liegt. Deshalb ändert sich die Größe des mittleren Ausgangs-

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signals der Entseheidungsschaltung 106 am Anschluß 108 ebenfalls sinusförmig, und zwar mit derselben Tonfrequenz und proportional zur Beeinflussung des Impulsstroms.

Eine sinusförmige Änderung des Mittelwerts des Rausehens am Anschluß 105 ändert jedoch die Wahrscheinlichkeiten des Auftretens der Amplituden am Anschluß 108 nicht sinusförmig, da der Mittelwert des am Eingang anliegenden Gausisehen Rauschens nicht in linearer Beziehung steht zu der Wahrscheinlichkeit, daß das Rauschen oberhalb oder unterhalb eines festgelegten Schwellenwertes liegt. Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgeraäße Ausführungsform verwendet eine Rüekkopplungsschleife, um eine lineare Beziehung zwischen einem äußeren, zugeführten Beeinflussungsignal und den Ausgangswahrseheinlichkeiten zu erhalten.

Der Ausgang der Entscheidungsschaltung 106 ist mit einem Tiefpaßfilter 110 verbunden, das oberhalb des Tonfrequenzbandes sperrt. Das Tiefpaßfilter 110 entfernt die hochfrequenten Komponenten vom polarbinären Impulssignal an Ausgangsanschluß 108 der Entscheidungssehaltung 106 und erzeugt ein Signal, das dem mittleren Wert des durch die Entscheidungsschaltung 106 erzeugten Signals gleich ist. Wenn die Entscheidungssehaltung 106 unbeeinflußt ist, so daß der Mittelwert der Rauschspannung am Anschluß IO5 null ist und die Wahrscheinlichkeiten für die +!-Amplitude und für die -!-Amplitude gleich sind, ist

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das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 110 somit null. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 110 wird auf einen negativen Eingang einer Kombinierungsschaltung 111 geführt. Ein zeitlich sich änderndes Beeinflussungssignal s(t) mit der gewünschten Frequenz und den Amplitudenänderungen der AusgangswahrseheinlichkeüEnwird auf einen positiven Eingang der Kombinierungsschaltung 111 gegeben. Die Frequenz des Beeinflussungssignals s(t) wird bestimmt durch die Verbindung eines Schalters Ilj5 mit einem von η Tonfrequenz-oder Audioquellen 112-1 bis 112-n. Die Audioquellen 112-1 bis 112-n erzeugen je ein Signal mit derselben Form bei verschiedenen Frequenzen, wobei die Form die Amplitudenänderungen des Beeinflussungssignals s(t) bestimmt. Ein variables Dämpfungsglied 114 ist zwischen den Eingang der Signalkombinierungsschaltung 111 und diejenige der Audioquellen 112-1 bis 112-n geschaltet, welche mit dem Schalter 113 verbunden ist. Die Größe des über die Signalkombinierungsschaltung 111 der Rückkopplungsschleife zugeführten Beeinflussungssignals s(t) ist somit durch die Einstellung des variablen Dämpfungsgliedes 114 bestimmt. Jeder längs des.Übertragungsweges 101 angeschlossene Regenerator kann in weiter unten diskutierter Weise dadurch getestet werden, daß der Schalterkontakt 113 mit derjenigen der audiofrequenten Quellen 112-1 bis 112-n verbunden wird, welche die Frequenz aufweist, auf welche allein der zu prüfende Leitungsverstärker anspricht, so daß eine stochastische Testimpulsfolge mit sinusförmigen Beeinflussungssignalen einer Frequenz erzeugt wird, die eigentümlich für einen bestimmten Regenerator ist.

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Wenn angenommen wird, daß das auf die Signalkombini erungsschaltung 111 geführte Beeinflussungssignal s(t) einen Wert null hat, ist das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 110 ebenfalls gleich null, da der mittlere Wert am Ausgang der Entscheidungsschaltung 106 null ist, wenn eine +1 - und eine -1 gleich wahrscheinlich sind. Wenn Jedoch die Entscheidungsschaltung 106 mehr +len oder -len zu erzeugen beginnt, und zwar aufgrund eines Schräglaufs der Rauschquelle 103 oder einer Drift des Schwellenwertes der Entscheidungsschaltung 106, erhöht sich das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 110 über null, und ein Signal £(t) am Ausgang der Signalkombinierungsschaltung 111 am Anschluß 115 fällt unter null ab. Wenn das negative Signal £(t) durch einen Verstärker 117 verstärkt und durch die Signalkombini erungsschaltung 104 zur von der Rauschquelle 10j5 erzeugten Rauschspannung hinzugefügt wird, verringert sich der Mittelwert der Rauschspannung am Anschluß 105. Die Entscheidungssehaltung 106 erzeugt dann eine gleiche Anzahl von +1- und -1-Amplituden und neigt dazu, das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 110 auf null zurückzudrängen. Bei Abwesenheit eines Beeinflussungssignals neigt die das Tiefpaßfilter 110, die Signalkombinierungsschaltung 111 und den Verstärker II7 umfassende Rückkopplungsschleife dazu, die Wahrscheinlichkeiten für die +1- und für die -1-Amplitude am Ausgang der Entscheidungssehaltung 106 gleichzuhalten. Ein positives Beeinflussungssignal s(t) erzeugt, wenn es der Signalkombini erungsschaltung 111 zugeführt und mit dem .Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 110 kombiniert wird, ein positives Signal £(t)

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am Anschluß II5. Somit wird, wenn €(t) verstärkt und der Signalkombinierungsschaltung 104 zugeführt wird, der Mittelwert der Rauschspannung am Anschluß 105 größer als null, und die Wahrscheinlichkeit, für das Vorliegen einer +1-Amplitude am Ausgang, der Entscheidungsschaltung 106 wächst, und außerdem wird der mittlere Wert des Ausgangssignals der Entscheidungsschaltung 106 größer. Man kann zeigen, daß dann,, wenn ein zeitlich sich änderndes Beeinflussungssignal s(t) auf die Signalkombinierungsschaltung 111 in der Rückkopplungsschleife geführt wird, die Wahrscheinlichkeiten für die +1- und für die -1-Amplitude, und somit auch der mittlere Wert am Ausgang der Entscheidungsschaltung 106 dieselben Amplitudenänderungen und die Frequenz von s(t) haben. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 110, das den Mittelwert des Ausgangssignals der Entscheidungsschaltung 106 darstellt, wird somit in Richtung zum außen zugeführten Beeinflussungssignal s(t) getrieben.

Zeit- und Amplitudenänderungen des der Signalkombinierungsschaltung 111 zugeführten sinusförmigen Beeinflussungssignals s(t) sind in Fig. 5 dargestellt. Die maximale Amplitude des Beeinflussungssignals s(t) ist abhängig von der maximalen Beeinflussung, die dem Impulsstrom am Ausgang der Entscheidungsschaltung 106 auferlegt werden soll, der Verstärkung des Verstärkers 117 und dem quadratisch gemittelten Ausgangssignal der Rauschspannungsquelle I03. Zu jedem Zeitpunkt, zu dem die Spitze des Beeinflussungssignals s(t) auf die Signalkombinierungsschaltung 111 gegeben wird, sollte der Mittelwert der Rauschspannung am Anschluß 105 deshalb derart verschoben werden,

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daß die absolute Differenz zwischen der Wahrscheinlichkeit, daß die Entscheidungsschaltung auf die angelegte Rauschspannung hin eine +!.> und der Wahrscheinlichkeit, daß sie eine -1 erzeugt, die gewünschte Beeinflussungsamplitude ist.

Um die relativen Zeitbasen zwischen den durch die Entscheidungsschaltung 106 erzeugten und in Fig. 2 dargestellten Ausgangsimpulsen und dem in Fig. 3 gezeigten Beeinflussungssignal s(t) zu erläutern, kann man die Folgefrequenz der Taktschaltung als etwa 300 Megabit pro Sekunde und die Frequenzgrößenordnung von s(t) als 3 Μ*² annehmen. Deshalb werden durch die Entscheidungsschaltung IO6 100 Kilobit pro Beeinflussungsperiode erzeugt. Wenn das Beeinflussungssignal s(t) sinusförmig zu- und abnimmt und dabei dem Mittelwert der Rauschspannung am Anschluß lOfj eine Änderung auferlegt, ändert sich somit die Häufigkeit des Auftretens der +1- und der -1-Amplitude am Ausgang der Entscheidungsschaltung 106 proportional mit dem Amplitudenverhalten von s(t). Deshalb ist bei den Nulld.urchgangszeiten von s(t) die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung einer +1 und einer -1 -durch die Entscheidungsschaltung 106 gleich, und es erscheint etwa eine gleiche Anzahl von +1 und -1 im Impulsstrom am Ausgang der Entscheidungsschaltung 106. Wenn sich der Mittelwert der Rauschspannung zu seinem Maximum hin erhöht, ist die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung einer +1-Amplitude größer als die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung einer -1-Amplitude. Somit ist die Häufigkeit des Auftretens der +!-Amplitude am Ausgang der Eritschei-

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dungsschaltung 106 größer als die Häufigkeit des Auftretens der -1-Amplitude. Wenn s(t) negativ ist und einen negativen Mittelwert der Rauschspannung am Anschluß 105 verursacht, ist die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung einer -1-Amplitude gleichermaßen größer als die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung einer +1-Amplitude, und die Häufigkeit des Auftretens der -1-Amplitude ist größer als die Häufigkeit des Auftretens der +!-Amplitude.

Wie bereits bemerkt, ändert sich die Beeinflussung des Impulsstroms am Ausgang der Entscheidungsschaltung 106 entsprechend den Amplitudenänderungen von s(t). Deshalb folgt der Mittelwert des Ausgangssignals der Entscheidungsschaltung 106, der ■ : durch das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 110 bestimmt wird, den gleichen Amplitudenänderungen. Fig. 4 zeigt das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 110, wenn der Impulsstrom so beeinflußt wird, daß die maximale Absolutdifferenz zwischen der Wahrscheinlichkeit einer +1 und der Wahrscheinlichkeit einer -1 0,4 ist. Somit ist, wie in Fig. 4 dargestellt ist, das maximale zeitveränderliche Mittelwertäusgangssignal des Tiefpaßfilters 0,4.

Wie bereits erwähnt, steht aufgrund der Nichtlinearität der Gausischen Wahrscheinlichkeits-Verteilungsfunktion die Amplitudenänderung im beeinflussten Ausgangsimpulsstrom am Ausgang der Entscheidungsschaltung nicht in linearem Verhältnis zur Mittelwertänderung der der Entscheidungsschaltung 106 am Anschluß 105 zugeführten Rauschspannung. Fig. 5 zeigt die Amplitudenände-

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rungen, denen der Mittelwert der der Entscheidungsschaltung 106 •zugeführten Rauschspannung auf das sinusförmige Beeinflussungssignal s(t) hin folgt, so daß der Impulsstrom am Ausgang der Entscheidungsschaltung 106 sinusförmig beeinflußt ist. Eine Darstellung der Gauss sehen Wahrscheinlichkeits-Verteilungsfunktion bei der maximalen Spitzenamplitude des zeitlich veränderlichen Mittelwertes ist der Mittelwertvariationskurve in Fig. 5 überlagert. Somit ist für die als Beispiel aufzufassende Beeinflussung von 0,4 die schraffierte Fläche unter der Gaus* sehen Kurve oberhalb des NullSchwellenwertes, die die Wahrscheinlichkeit darstellt, daß die Entscheidungsschaltung 106 eine +1-Amplitude erzeugt, gleich 0,7. Gleichermaßen ist die gekreuzt schraffierte Fläche unter der Gauss sehen Kurve unterhalb des Nullschwellenwertes, welche die Wahrscheinlichkeit darstellt, daß die Entscheidungsschaltung 106 eine -1-Amplitude erzeugt, gleich 0,3.

Es wird nun wieder Fig. 1 betrachtet. Um einen der η Regeneratoren 122-1 bis 122-n zu testen, die entlang des Übertragungsweges 101 an entsprechenden, für Personen zugänglichen Stellen 120-1 bis 120-n angeschlossen sind, wird der Schalter 113 mit derjenigen der Audioquellen 112-1 bis 112-n verbunden, die eine Frequenz aufweist, auf welche der in Prüfung befindliche Regenerator anspricht, wie weiter unten noch erläutert wird. Das variable Dämpfungsglied 114 wird so eingestellt, daß s(t) eine geeignete Größe aufweist, um den Impulsstrom am Ausgang der Entseheidungsschaltung 106 mit der gewünschten maximalen Amplitude zu beeinflussen. In der Praxis wird das variable Dämpfungsglied 114 bei jeder Einstellung des Schalters 113 sequentiell eingestellt, um die Antwort des im Test

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befindlichen Regenerators auf mehrere maximale Beeinflussungsamplituden zu untersuchen. Der Fehlerlokalisierungs-Testgenerator 102 sendet somit eine Zufalls-Testimpulsfolge von Amplituden über die übertragungsleitung 101 auf die Regeneratoren 122-1 .bis 122-n, die zwischen den Sender und. den Empfangsanschluß 13O geschaltet sind, wobei die Häufigkeit des Auftretens der +1- und der -1-Amplitude sich sinusförmig mit derjenigen der Frequenzen f., bis f_n der Audio- oder Tonfrequenzquellen 112-1 bis 112-n ändert, mit welcher der Schalter 113 verbunden ist.

Jedem Regenerator 122 ist eine Neben- oder Zweigschaltung zugeordnet, die in Reihe ein Tiefpaßfilter 123, ein Bandpaßfilter 124 und einen Querverstärker 127 aufweist. Die Zweigschaltungen sind über eine Leitung 135 auf einen Detektor IjH an der Teststelle zurückverbunden.

Die Tiefpaßfilter 123-1 bis 1.23-n, die Sperrfrequenzen oberhalb des Tonfrequenz- oder Audiobandes aufweisen, sind je mit dem Ausgang des entsprechenden Leitungsregenerators 122-1 bis 122-n verbunden, um die Hochfrequenzkomponenten aus den durch den zugeordneten Regenerator regenerierten Testimpulsströmen abzuscheiden, und um·ein Ausgangssignal zu bilden, das dem zeitveränderlichen Mittelwertausgangssignal des zugeordneten Regenerators gleich ist. Bandpaßfilter 124-1 bis 124-n sind mit den Ausgängen der entsprechenden Tiefpaßfilter 123-1 bis 123-n verbunden. Die Bandpaßfilter 124-1 bis 124-n weisen je ein schmales Durchlaßband auf, dessen jeweilige Mitte bei einer der Frequenzen f_χ bis f_ß der

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Audioquellen 112-1 bis 112-n liegt. Deshalb erscheint lediglich die Komponente des Ausgangssignals eines jeden Tiefpaßfilters 123-1 bis 12j5-n, die bei der Mittenfrequenz f. bis f des angeschlossenen Bandpaßfilters 124-1 bis 124-n liegt, am Ausgangsanschluß 125-1 bis 125-n des entsprechenden Bandpaßfilters. Das Ausgangssignal eines jeden Bandpaßfilters 124-1 bis 124-n ist somit das Grundsignal bei der entsprechenden Bandfrequenz f.. bis f des an dieses angelegten Signals. Da die beeinflussenden Änderungen dem durch die Entscheidungsschaltung 106 erzeugten Testimpulsstrom lediglich bei derjenigen Frequenz der Audioquelle 112-1 bis 112-n auferlegt wird, mit welcher der Schalter 113 verbunden ist, ist ein Signal lediglich an dem Anschluß 125-1 bis 125-n desjenigen Bandpaßfilters 124-1 bis 124-n vorhanden, welches die entsprechende Durchlaßfrequenz f- bis f aufweist. Somit ist ein Signal lediglich am Ausgang desjenigen Bandpaßfilters vorhanden, das dem im Test befindliehen Regenerator zugeordnet ist. Da der durch die Entscheidungsschaltung 106 erzeugte Testimpulsstrom lediglich bei der Frequenz beeinflußt wird, auf welche der In Prüfung befindliche Regenerator anspricht, wird das Ausgangssignal des mit dem in Prüfung befindlichen Regenerator verbundenen Bandpaßfilters durch den zeitlich sich ändernden Mittelwert des regenerierten Testimpulsstroms bestimmt.

Fig. 6 stellt die Wellenformen dar, die am Ausgang des Tiefpaßfilters eines Testzweiges auftreten, wenn der zugeordnete Regenerator fehlerfrei ist, und wenn er fehlerhaft ist. Wie bereits bemerkt, ist das Ausgangssignal des mit dem unter Test befind-

lichen Regenerators verbundenen Tiefpaßfilters gleich dem zeitlich veränderlichen Mittelwert des regenerierten Impulsteststroms. Das erwartete Signal von einem fehlerfreien Regenerator ist deshalb proportional zum Beeinflussungssignal s(t) und kommt im erläuterten Fall der Sinusform nahe, wie es durch die gestrichelte Kurve in Fig. 6 dargestellt ist. Ein fehlerhafter Regenerator zeigt jedoch, wie in der durchgehenden Kurve der Fig. β zu sehen ist, an den Spitzen des sich sinusförmig ändernden Beeinflussungssignals einen "Einbruch". Dadurch werden viele empfangene digitale Amplituden mit häufigerem Auftreten als solche Amplituden mit geringerer Häufigkeit regeneriert. Deshalb weist das zeitlich gemittelte Ausgangssignal eines fehlerhaften Regenerators eine absolute Mittelwert-Maximalamplitude unterhalb der erwarteten maximalen Amplitude auf.

Fig. 7 zeigt die Antworten der entsprechenden Bandpaßfilter auf die in Fig. 6 dargestellten Ausgangssignale der Tiefpaßfilter. Wie durch die gestrichelte Kurve in Fig. 7 gezeigt ist, handelt es sich bei dem Ausgangssignal des Bandpaßfilters, das auf das sinusförmige Signal, das von einem fehlerfreien Regenerator stammt, hin erzeugt wird, um ein sinusförmiges Signal, das dem angelegten * Signal proportional ist. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters, das auf das "eingebrochene" sinusförmige Signal, das von einem fehlerhaften Regenerator stammt, hin erzeugt wird und durch die durchgehende Kurve in Fig. 7 gezeigt ist, ist ein sinusförmiges Signal mit einer Amplitude, die durch die Grundkomponente des an-

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gelegten Signals bestimmt ist. Deshalb liegt die maximale Signalin
amplitude des Ausgangssignals eines/den Testzweig eines in Prüfung befindlichen fehlerhaften Regenerators geschalteten Bandpaßfilters unter der maximalen Signalamplitude, die von einem fehlerfreien Regenerator zu erwarten ist.

Wie bereits erwähnt, sind die Ausgangsanschlüsse 125-1 bis 125-n mit entsprechenden Querverstärkern 127-1 bis 127-n verbunden, und die Ausgänge der Verstärker sind an einen Überwachungssignalpfad 155 angeschlossen. Die Querverstärker erlauben einen Anschluß der Ausgänge der Bandpaßfilter jäuf einen Überwachungssignalpfad 155· Das Ausgangssignal des mit dem im Test befindlichen Regenerator verbundenen Bandpaßfilters wird über den Überwachungssignalpfad 155 auf einen Detektor I5I in der Fehlerlokalisierungsvorriehtung 102 zurückgeführt. Durch Vergleichen des Maximalwertes des zurückgeführten Signals vom Bandpaßfilter mit einer erwarteten maximalen Signalamplitude, wobei Iet2bere durch die absolute Größe der Beeinflussung des Testimpulsstroms bestimmt wird, wird durch den Detektor 151 bestimmt, ob der in Prüfung befindliche Regenerator fehlerfrei oder fehlerhaft ist.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER - HiRSCH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN ^ ^ » U O O /

Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radedcestraße 43 Telefon (089)883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237

Patentansprüche

λ
ι 1. !Anordnung zum Lokalisieren fehlerhafter Regeneratoren in einer Übertragungsanlage, mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines ImpulsStroms, der erste und zweite Impulsamplituden bei vorgegebener Polgefrequenz aufweist, wobei das Muster der ersten und zweiten Impulsamplitude eine bestimmte Frequenzkomponente aufweist, gekennzeichnet durch eine Taktschaltung (I07) zur Erzeugung von Taktimpulsen bei der vorbestimmten Polgefrequenz,

eine Rausehspannungsquelle (IO3) zur Erzeugung einer Ausgangsrauschspannung mit Zufallsschwankungen, eine Signalquelle (112) zur Erzeugung eines Beeinflussungssignals mit vorbestimmten Amplitudenänderungen bei der vorbestimmten Frequenz,

ein Netzwerk (110, 111, 117, 104) zum relativen Stören des Mittelwertes der durch die Rauschspannungsquelle erzeugten Ausgangsrauschspannung mit einer vorbestimmten Amplitudenkennlinie gemäß dem Beeinflussungssignal und bei dessen vorbestimmter Frequenz,

und einen auf die relativ gestörte Rauschspannung und die. Taktimpulse ansprechenden Impulsgenerator (IO6) zur Erzeugung

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eines Zufallstaktimpulsstroms mit ersten und zweiten Impulsamplituden bei der Folgefrequenz der Taktschaltung.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk eine mit dem Ausgang -des Impulsgenerators (106) verbundene Mittelwertbildungsschaltung (110) zur Erzeugung eines Signals aufweist, das dem zeitlich sich ändernden Mittelwert der durch den Impulsgenerator erzeugten TestimpulSamplitude proportional ist, daß eine erste Kombinierungsschaltung (111). zum Kombinieren des Beeinflussungssignals und des Ausgangssignals der Mittelwertbildungsschaltung vorgesehen ist, um ein Signal mit Amplitudenänderungen bei der Beeinflussungssignalfrequenz zu bilden, und daß eine weitere Kombinierungsschaltung (104) zum Kombinieren der Ausgangssignale von Rauschspannungsquelle und erster Kombinierungsschaltung vorgesehen ist, um am Eingang des Impulsgenerators (106) einen Rauschspannungswert mit einer mittleren Spannung zu erzeugen, die sich mit den Amplitudenänderungen und der Frequenz des Signals am Ausgang der ersten Kombinierungsschaltung ändert, wobei die zeitlich * sich ändernde Differenz zwischen den Wahrscheinlichkeiten, mit welchen der Impulsgenerator bei jedem Taktzeitpunkt die erste oder die zweite Testimpulsamplitude erzeugt, die vorbestimmten Amplitudenänderungen und die Frequenz des Beeinflussungssignals aufweist.

j3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Zahl der zu prüfenden Regeneratoren (120-1 bis 120-n) ent-

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sprechende Vielzahl von Beeinflussungssignalquellen (112-1 bis 112-n) vorgesehen ist, von denen jede eine andere vorbestimmte Frequenz aufweist, und daß jeder Regenerator eine mit seinem Ausgang verbundene Zweigschaltung aufweist, die ein Tiefpaßfilter (12^) und. ein Bandpaßfilter (124) enthält zur Rückkopplung eines Signals mit der Frequenz einer der Beeinflussüngssignalquellen auf die Fehlerauffindevorrichtung (102),

4. Anordnung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichsschaltung (l]3l) vorgesehen ist zum Vergleich der RUckkopplungssignale von den Regeneratoren mit dem gefilterten Ausgangssignal des Impulsgenerators (106), um.zu ermitteln, welcher Regenerator fehlerhaft ist.

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