DE2612967B1 - Einrichtung zum Erhoehen der Sicherheit gegen UEbertragungsfehler bei einem Informationsuebertragungssystem mit periodisch durchstimmbarem,frequenzselektiv reflektiertem Abfragesignal - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Erhöhen der Sicherheit gegen Übertragungsfehler bei einem Informationsübertragungssystem, insbesondere für das Eisenbahnwesen, bei dem ein Abfragegerät ein periodisch durchstimmbares Abfragesignal innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbandes, vorzugsweise im Mikrowellenbereich, aussendet und das während eines Lesevorganges durch ein relativ zum Abfragegerät beweglich angeordnetes passives Antwortgerät gemäß einer zu übertragenden Anstelligen Informationfrequenzselektiv reflektierte Abfragesignal während mehrerer Perioden als Antwortsignal empfängt, wobei das Abfragegerät mit einer Code- und/oder Identitätsprüfeinrichtung, die der in einer jeden Periode des Abfragesignals jeweils übertragenen Information ein Fehlerkennzeichen zuordnet, und einer Schalteinrichtung ausgerüstet ist, die die Information mit dem kleinsten Fehlerkennzeichen an nachgeordnete Auswerteeinrichtungen weiterschaltet

Ein solches Mikrowellenübertragungssystem zur punktförmigen Informationsübertragung zwischen passivem Antwort- und aktivem Abfragegerät ist bspw. in der Druckschrift »aci-report 8« der Siemens AG beschrieben. Das System kann je nach Zuordnung seiner Komponenten zu Fahrzeug und Strecke zum Übertragen von Fahrzeugdaten an die Strecke oder von Streckendaten an das Fahrzeug verwendet werden.

Aufgrund der hohen Lesegeschwindigkeit des Abfragegerätes überträgt jedes Antwortgerät seine zu übertragende Information in codierter Form mehrfach.

Dadurch ist es möglich, mit Hilfe einer Code- und Identitätsprüfeinrichtung die Information mit den wenigsten Fehlern während eines Lesevorganges beispielsweise mit einer Einrichtung nach der DT-PS 21 01 105 auszuwählen und somit die Übertragungssicherheit des Systems wesentlich zu erhöhen.

Diese bekannte Prüfeinrichtung hat die Eigenschaft, eine von ihr als coderichtig erkannte und mit der vorangegangenen Information identische Information eines Lesevorganges als »richtig« zu werten und dann als die vom Antwortgerät zu übertragende Information an die weiteren Verarbeitungseinrichtungen durchzuschalten, unabhängig davon, ob während eines Lesevorganges noch weitere coderichtige und identische Informationen ermittelt werden.

Wenn beim Passieren eines Antwortgerätes das von diesem reflektierte Abfragesignal des Abfragegerätes — also das Antwortsignal für das Abfragegerät — als Nutzsignal im Empfangszweig des Abfragegerätes erscheint, hebt sich dieses Nutzsignal aus einem durch Störsignale, z. B. Störreflexionen, bedingten Störpegel heraus, steigt bis auf einen Maximalwert an und sinkt dann wieder ab. Eine Informationsverfälschung, die durch die Code- und Identitätsprüfeinrichtung nicht erkannt werden kann, ist in einem Übergangsbereich, in dem Stör- und Nutzsignalpegel etwa gleich groß sind, bei weitem am wahrscheinlichsten. Wenn aber eine solche verfälschte Information einmal als »richtig« gewertet worden ist, erweist es sich nachteilig, daß sie bei einer Einrichtung nach der DT-PS 2101 105 durchgeschaltet wird, und zwar unabhängig davon, ob noch unverfälschte Informationen während des weiteren Lesevorganges auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, die die Sicherheit gegenüber Übertragungsfehlern im bezeichneten Übergangsbereich erhöht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Abfragegerät Detektoreinrichtungen aus dem von Antwortsignal und einfallenden Störsignalen gebildeten Empfangssignal den Pegel von unterhalb der Frequenz des periodischen Durchströmens liegenden Niederfrequenzanteilen ermitteln und daß Baugruppen vorgesehen sind, die bei gleichwertigen Fehlerkennzeichen mehrerer übertragener Informationen eines Lesevorganges jeweils die Information mit dem höheren Pegel der Niederfrequenzanteile durch Ansteuern der Schalteinrichtung durchschalten.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Empfangszweig eines bekannten Abfragegerätes,

F i g. 2 den Pegel des Ausgangssignals einer ungeregelten Eingangsschaltung im Empfangszweig eines Abfragegerätes bei der Passage eines Antwortgerätes,

F i g. 3 eine bekannte geregelte Eingangsschaltung für den Empfangszeig,

F i g. 4 den Pegel des Ausgangssignals der geregelten Eingangsschaltung,

Fig.5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung der ungeregelten Eingangsschaltung nd

Fig.6 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.5 unter Verwendung der geregelten Eingangsschaltung.

In F i g. 1 ist der Empfangszweig eines aus dem aci-report 8 bekannten Abfragegerätes dargestellt. Dabei gelangt das Empfangssignal des Abfragegerätes von einer der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Antenne zu einem Verstärker 1 mit konstanter

ORIGINAL WSPECTED

Verstärkung und von dort zu einem Demodulator 2.

Verstärker 1 und Demodulator 2 bilden zusammen eine ungeregelte Eingangsschaltung. Das verstärkte und demodulierte Signal gelangt zu einer Temperaturkompensationseinrichtung 3, die bspw. gemäß der DT-PS 15 91 595 aufgebaut sein kann und eine geringfügige Zeitverzögerung für das Signal bewirkt, die für die Funktion der Erfindung aber von vernachlässigbarem Einfluß ist Über eine Impulsformerstufe 4 wird das Signal zu einer Einrichtung 5 zum Auswählen der Information mit den wenigsten Fehlern aus einer Vielzahl aufeinanderfolgender Übertragungen derselben Anstelligen Information geführt, wie sie aus der DT-PS 21 01 105 bekannt ist

Im Prinzip besteht diese Einrichtung 5 aus einer Code- und Identitätsprüfeinrichtung 6, die jeder Information ein Fehlerkennzeichen zuordnet, das angibt, wieviele Stellen der Information nach dieser Prüfung offensichtlich falsch sind, vier Speichern 7,8,9, 10, einem Vergleicher 11 und einem Ubergabeschalter 12. In den Speicher 10 wird vor Beginn eines jeden Lesevorganges ein Grenzwert eingegeben, der angibt, wieviele Stellen der Jt-stelligen Information maximal verfälscht sein dürfen, ohne daß eine Weiterverarbeitung der Information zu verhindern ist

Wenn mit Beginn eines Lesevorganges die erste Anstellige Information der Code- und Identitätsprüfeinrichtung 6 zugeführt wird, nimmt diese die Prüfung vor, leitet die Information in den Speicher 7 weiter und gibt gleichzeitig ein Fehlerkennzeichen in den Speicher 9 ein. In der Vergleichseinrichtung 11 werden das Fehlerkennzeichen und der Grenzwert verglichen und über eine Ausgabeleitung des Vergleichers 11 wird der Übergabeschalter 12 betätigt, wenn das Fehlerkennzeichen kleiner als der Grenzwert ist Der Speicherinhalt des Speichers 7 gelangt dann in den Speicher 8, der Speicherinhalt des Speichers 9 in den Speicher 10. Jedesmal, wenn eine Information während des Lesevorganges ein Fehlerkennzeichen aufweist, das kleiner als der jeweils im Speicher 10 eingespeicherte Wert ist, gelangt diese Information in den Speicher 8 und ihr zugeordnetes Fehlerkennzeichen in den Speicher 10. Am Ende des Lesevorganges steht also im Speicher 8 diejenige übertragene Information, die als erste mit dem kleinsten Fehlerkennzeichen während des jeweiligen Lesevorganges übertragen wurde. Dies Information kann dann von nachgeschalteten Auswerteeinrichtungen abgefragt werden.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung nach Fig. 1 ist in Fig.2 dargestellt, wie sich bei der Passage eines Antwortgerätes gegenüber einem Abfragegerät, d.h. während eines Lesevorgangs, abhängig vom Empfangssignal der Pegel des Ausgangssignals der ungeregelten Eingangsschaltung nach Fig. 1 ändert Mit S ist dabei der seitliche Versatz von Abfrage- und Antwortgerät bezeichnet Der Punkt SO bezeichnet dabei die Position, bei der sich Abfrage- und Antwortgerät ohne seitlichen Versatz direkt gegenüberstehen.

Die Kurve UN zeigt den Pegelverlauf des als Nutzpegel vorliegenden durch den Verstärker 1 verstärkten Antwortsignals. Dieser Nutzpegel WV tritt im Einflußbereich SE des Antwortsgerätes auf. In der Fig.2 ist ein konstanter Störpegel US angenommen, der durch vom Verstärker 1 verstärkte Störsignale bedingt ist Die Summe von Nutzpegel UN und Störpegel US ist als Gesamtpegel UG dargestellt, der " also als verstärkter Pegel des Empfangssignales des Abfragegerätes aufzufassen ist

Damit der Störpegel US ohne Einfluß auf die weitere Signalauswertung bleibt, ist für die Impulsformerstufe 4 eine Ansprechschwelle UA oberhalb des Störpegels US gewählt Der Gesamtpegel UG überschreitet dann die Ansprechschwelle UA in einem maximalen Ansprechbereich SG bzw. bei völligem Absinken des Störpegels in einem Ansprechbereich SN. Da die Anzahl der Informationsübertragungen während eines Lesevorganges direkt von der Breite des Ansprechbereiches abhängt, besteht die Forderung, die Ansprechschwelle UA möglichst niedrig anzusetzen. Dadurch sinkt aber ungünstigerweise der Störabstand zum Störpegel US. Die Dimensionierung der Ansprechschwelle UA kann somit nur in Form eines Kompromisses zwischen der Forderung nach möglichst häufiger Übertragung der Informationen während eines Lesevorganges und der Forderung nach einem möglichst großen Störabstand getroffen werden. Um hier eine Verbesserung zu schaffen, hat es sich als sinnvoll erwiesen, anstelle der ungeregelten Eingangsschaltung nach Fig. 1, eine geregelte Eingangsschaltung, wie in F i g. 3 dargestellt ist, einzusetzen. Bei dieser Schaltung wird das Empfangssignal an einen Verstärker 13 geführt, dessen Verstärkung bis zu einem gegebenen Maximalwert einstellbar ist Das verstärkte Signal wird mittels eines Demodulators 14 demoduliert der wie der Demodulator 2 nach F i g. 1 aufgebaut sein kann. Das demodulierte Signal wird zum einen gemäß F i g. 1 an die Temperaturkompensationseinrichtung 3 geleitet, wird aber zum anderen auf einen Tiefpaß 15, dessen Grenzfrequenz unterhalb der Durchstimmfrequenz des Abfragesignals liegt, gegeben und liefert an dessen Ausgang eine Spannung als Regelgröße, die mit einer extern zugeführten Referenzgleichspannung als Führungsgröße in einer Vergleichsschaltung 16 verglichen wird. Das ermittelte Differenzsignal wirkt als Stellgröße auf den Verstärker 13 so ein, daß seine Verstärkung proportional zur Stellgröße verringert wird. Aufgrund der gewählten Grenzfrequenz des Tiefpasses ist dabei sichergestellt, daß die Modulation des Empfangssignals nicht ausgeregelt wird.

Um den Vorteil der geregelten Eingangsschaltung zu erläutern, zeigt F i g. 4 den Verlauf des Pegels U des Ausgangssignals einer geregelten Eingangsschaltung, die im Empfangszweig eines Abfragegerätes gemäß Fig. 1 angeordnet ist Die gewählten Bezeichnungen der Fig.4 entsprechen denen von Fig.2. Ebenso entsprechen sich Antwortsignal, Störsignal und damit auch das Empfangssignal der geregelten und der ungeregelten Empfangsschaltung. Neu eingeführt ist jedoch eine Begrenzungsschwelle UB, die durch die Referenzgleichspannung gegeben ist Bis zu dieser Begrenzungsschwelle UB ist die maximale Verstärkung des Verstärkers 13 wirksam, die im gewählten Beispiel der Verstärkung des Verstärkers 1 entspricht Sobald jedoch der Gesamtpegel UG der geregelten Empfangsschaltung einen Wert übersteigt, der unter Beibehaltung der maximalen Verstärkung den Pegel i/des Ausgangssignals die Begrenzungsschwelle UB überschreiten ließe, wird die Verstärkung des regelbaren Verstärkers 3 so zurückgenommen, daß der Pegel U des Ausgangssignals auf dem Wert der Begrenzungsschwelle UB gehalten wird. Gegenüber der ungeregelten Eingangsschaltung zeigt sich bei der geregelten Eingangsschaltung, daß bei gleicher Ansprechschwelle UA und gleich großen minimalen und maximalen Ansprechbereichen SN bzw. SG der Störabstand

zwischen Ansprechschwelle UA und Störpegel US mit dem Zurücknehmen der Verstärkung des regelbaren Verstärkers 13 steigt

Trotz der Vorteile der geregelten gegenüber der ungeregelten Eingangsschaltung ist aus Gründen der Anschaulichkeit in Fi g. 5 zunächst ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem die ungeregelte Eingangsschaltung verwendet ist Die Elemente 1 bis 10 dieser Schaltung sind mit denen aus Fig. 1 identisch. Der Vergleicher 17 entspricht im wesentlichen dem Vergleicher 11 aus Fig. 1, weist jedoch einen zusätzlichen Ausgang auf, der ein Zusatzsteuersignal liefert, wenn das Fehlerkennzeichen des Speichers 9 identisch mit dem in Speicher 10 eingespeicherten Grenzwert ist. Dieses Zusatzsteuersignal wird an einen Eingang eines UND-Gliedes 18 gelegt. Die Betätigung eines Übergabeschalters 19, der bis auf einen zusätzlichen Durchschaltkontakt dem Übergabeschalter 12 aus F i g. 1 entspricht, erfolgt über ein ODER-Glied 20, das zum einen durch ein Steuersignal über die Ausgabeleitung des Vergleichers 17 betätigt wird, wenn das Qualitätskennzeichen des Speichers 9 kleiner als der im Speicher 10 eingespeicherte Wert ist, oder wenn zum anderen außer dem Zusatzsteuersignal ein zweites Steuersignal am zweiten Eingang des UND-Gliedes 18 liegt, das über seinen Ausgang auf das ODER-Glied 20 einwirkt.

Dieses zweite Steuersignal wird von einem Vergleicher 21 ausgelöst der den Inhalt zweier Speicher 22 und 23 vergleicht. Das Auslösen erfolgt dabei dann, wenn der Speicherinhalt des Speichers 22 größer als der des Speichers 23 ist. Der Speicher 22 enthält einen Digitalwert für den augenblicklichen Empfangspegel, der mit Hilfe eines Digital-Analog-Wandlers 24 über einen Tiefpaß 25 aus dem Ausgangssignal der ungeregelten Eingangsschaltung gewonnen wird. Der Speicher 23 wird zu Beginn eines jeden Lesevorganges gleichzeitig mit der Grenzwerteingabe für den Speicher 10 auf einen Digitalwert eingestellt, der einem minimal zu verarbeitenden Empfangspegel entspricht. Wenn nach Beginn eines Lesevorganges der Digitalwert des Speichers 22 den des Speichers 23 überschreitet, so daß der Vergleicher 21 das zweite Steuersignal auslöst und der Vergleicher 17 ein Zusatzsteuersignal liefert oder wenn der Vergleicher 17 ein Steuersignal abgibt, wird der Übergabeschalter 19 betätigt, und ebenso wie im Beispiel gemäß F i g. 1 gelangen die Speicherinhalte der Speicher 7 und 9 in die Speicher 8 und 10. Zusätzlich gelangt der Speicherinhalt des Speichers 22 in den Speicher 23. Am Ende des Lesevorganges steht also im Speicher 8 diejenige aller übertragenen Informationen mit dem kleinsten Fehlerkennzeichen während des Lesevorganges, die den höchsten Empfangspegel aufweist.

In F i g. 6 ist anstelle der ungeregelten Eingangsschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel von F i g. 5 eine vorteilhaftere geregelte Eingangsschaltung vorgesehen, die die bei der Beschreibung der Fig.4 genannten Vorteile aufweist. Um jedoch über den gesamten Lesebereich den absoluten Wert für den Pegel des Empfangssignals ermitteln zu können, ist es zweckmäßig, dem Tiefpaß 25 eine ungeregelte Eingangsschaltung vorzuschalten, die ebenso wie die geregelte Eingangsschaltung von der Empfangsantenne gespeist wird.

Bei der Erfindung ist es auch möglich, anstelle der digitalen Bauelemente solche der Analogtechnik einzusetzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zum Erhöhen der Sicherheit gegen Übertragungsfehler bei einem Informationsübertragungssystem, insbesondere für das Eisenbahnwesen, bei dem ein Abfragegerät ein periodisch durchstimmbares Abfragesignal innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbandes, vorzugsweise im Mikrowellenbereich, aussendet und das während eines Lesevorganges durch ein relativ zum Abfragegerät beweglich angeordnetes passives Antwortgerät gemäß einer zu übertragenden Jt-stelligen Information frequenzselektiv reflektierte Abfragesignal während mehrerer Perioden als Antwortsignal empfängt, wobei das Abfragegerät mit einer Code- und/oder Identitätsprüfeinrichtung, die der in einer jeden Periode des Abfragesignals jeweils übertragenen Information ein Fehlerkennzeichen zuordnet, und mit einer Schalteinrichtung ausgerüstet ist, die die Information mit dem kleinsten Fehlerkennzeichen an nachgeordnete Auswerteeinrichtungen weiterschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß im Abfragegerät Detektoreinrichtungen (25,24) aus dem von Antwortsignal (UN) und einfallenden Störsignalen (US) gebildeten Empfangssignal (UG) den Pegel von unterhalb der Frequenz des periodischen Durchstimmens liegenden Niederfrequenzanteilen ermitteln und daß Baugruppen (22, 21) vorgesehen sind, die bei gleichwertigen Fehlerkennzeichen mehrerer übertragener Informationen eines Lesevorganges jeweils die Information mit dem höheren Pegel der Niederfrequenzanteile durch Ansteuern der Schalteinrichtung (19) durchschalten.

   35