DE2612968B1 - Einrichtung zum Erhoehen der Sicherheit gegen UEbertragungsfehler bei einem Informationsuebertragungssystem mit periodisch durchstimmbarem,frequenzselektiv reflektiertem Abfragesignal - Google Patents
Einrichtung zum Erhoehen der Sicherheit gegen UEbertragungsfehler bei einem Informationsuebertragungssystem mit periodisch durchstimmbarem,frequenzselektiv reflektiertem AbfragesignalInfo
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Description
Die 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 Jt-stelligen Information frequenzselektiv
reflektierte Abfragesignal während mehrerer Perioden als Antwortsignal empfängt, wobei im
Abfragegerät eine Detektoreinrichtung, die jedes Empfangssignal verstärkt, und eine Regeleinrichtung,
die, wenn der Pegel, der unterhalb der Frequenz des periodischen Durchstimmens Hegenden Niederfrequenzanteile
des Empfangssignals einen Schwellenwert erreicht, die Verstärkung in der Detektoreinrichtung so
reduziert, daß die Niederfrequenzanteile den Schwellenwert nicht oder nur unwesentlich überschreiten,
sowie ein Schalter vorgesehen sind, der die übertragene Information bei Erfüllung bestimmter Kriterien zur
Auswertung durchschaltet
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 bspw.
mit einer Einrichtung nach der DT-PS 2101 105 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 als nachteilig, daß
sie bei einer Einrichtung nach der DT-PS 21 01 105 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 Bauelemente vorgesehen sind, die bei fallendem
und/oder steigendem Pegel der Niederfrequenzanteile ein Durchschalten einer übertragenen Information über
einen Schalter verhindern.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 den Empfangszweig eines bekannten Abfragegerätes,
Fig.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 Empfangszweig,
F i g. 4 den Pegel des Ausgangssignals der geregelten Eingangsschaltung und
Fig.5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit
einer zusätzlichen Einrichtung eines Passage-Ende-Kriteriums.
In Fig. 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 dargestell-
ten Antenne zu einem Verstärker 1 mit konstanter 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 Temperaturkom- s pensationseinrichtung 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 Ar-stelligen 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 Übergabeschalter 12. In den Speicher 10 wird vor Beginn eines jeden
Lesevorganges ein Grenzwert eingegeben, der angibt, wieviele Stellen der Anstelligen Information maximal
verfälscht sein dürfen, ohne daß eine Weiterverarbeitung der Information zu verhindern ist
Wenn mit Beginn eines Lesevorganges die erste Ar-stellige 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. Diese 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 Lesevorganges, abhängig
vom Empfangssignal der Pegel des Ausgangssignals der ungeregelten Eingangsschaltung nach F i g. 1 ändert
Mit 5 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 LW zeigt den Pegelverlauf des als
Nutzpegel vorliegenden durch den Verstärker 1 verstärkten Antwortsignals. Dieser Nutzpegel LW tritt
im Einflußbereich SE des Antwortgerätes auf. In der Fig.2 ist ein konstanter Störpegel US angenommen,
der durch vom Verstärker 1 verstärkte Störsignale bedingt ist Die Summe von Nutzpegel LW 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 F i g. 1, eine geregelte Eingangsschaltung, wie sie 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 einenWert übersteigt der unter Beibehaltung
der maximalen Verstärkung den Pegel Udes 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.
Aber auch bei Verwendung der geregelten Eingangsschaltung
bleibt der Nachteil bestehen, daß von der Code- und Identitätsprüfeinrichtung nicht erkennbare
Informationsverfälschungen gerade im Übergangsbereich, in dem Stör- und Nutzsignalpegel etwa gleich
groß sind, auftreten.
Hier setzt die Erfindung ein, indem sie eine einfache Lösung aufzeigt, wie sich eine Informationsübertragung
in diesem Übergangsbereich in äußerst einfacher Weise völlig unterdrücken läßt.
Es wird die Tatsache ausgenutzt, daß, wie aus F i g. 4
ersichtlich ist, bei Verwendung einer geregelten Eingangsschaltung nach Fig.3 nur im Übergangsbereich
ein Anstieg bzw. Abfall des Gesamtpegels UG auftritt, wenn die Begrenzungsschwelle UB etwa auf
den doppelten Störpegel US eingestellt ist
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird gemäß Fig.5 der geregelten Eingangsschaltung über
ihren Tiefpaß 15 ein Signal entnommen, das in einem Digital-Analog-Wandler 17 umgeformt wird und dann
an einen taktgesteuerten Uirschalter 18 gelegt wird, der
das Digitalsignal abwechselnd zwei Speichern 19 und 20 zuführt Der Umschalttakt kann dabei einen der
Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Taktgeber des Digital-Analog-Wandlers 17 entnommen werden.
Die Speicherinhalte der Speicher 19 und 20 werden in einem Vergleicher 21 verglichen, der nur bei Steigung
»0« des Verlaufs des Gesamtpegels UG, also bei Gleichheit der Speicherinhalte, über einen ersten
Steuerausgang einen Schalter 22 in dessen geschlossene Lage steuert in der dieser die Verbindung zwischen
Impulsformerstufe 4 und Code- und Identitätsprüfeinrichtung 6 herstellt.
Durch die gestrichelt dargestellte Verbindung ist angedeutet, daß der Vergleicher 21 über einen zweiten
Steuerausgang dann, wenn er eine negative Steigung des Verlaufes des Gesamtpegels UG ermittelt ein
Passage-End-Signal zum Setzen des Speichers 10 auf dessen Grenzwert abgeben kann.
Es ist durchaus auch möglich, daß der Vergleicher 21 über einen der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten
dritten Steuerausgang dann, wenn er eine positive Steigung des Verlaufes des Gesamtpegels ermittelt ein
Passage-Anfang-Signal abgibt.
Ferner ist es möglich, an Stelle der digitalen Bauelemente für die erfindungsgemäße Einrichtung
Bauelemente der Analogtechnik einzusetzen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. 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 während eines Lesevorganges durch ein relativ zum Abfragegerät beweglich
angeordnetes passives Antwortgerät gemäß einer zu übertragenden i-stelligen Information
frequenzselektiv reflektierte Abfragesignal während mehrerer Perioden als Antwortsignal empfängt,
wobei im Abfragegerät eine Detektoreinrichtung, die jedes Empfangssignal verstärkt, und eine
Regeleinrichtung, die dann, wenn der Pegel der unterhalb der Frequenz des periodischen Durchstimmens
liegenden Niederfrequenzanteile des Empfangssignals einen Schwellenwert erreicht, die
Verstärkung in der Detektoreinrichtung so reduziert, daß die Niederfrequenzanteile den Schwellenwert
nicht oder nur unwesentlich überschreiten, sowie ein Schalter vorgesehen sind, der die
übertragene Information bei Erfüllung bestimmter Kriterien zur Auswertung durchschaltet, dadurch
gekennzeichnet, daß Bauelemente(17bis21)
vorgesehen sind, die bei fallendem und/oder steigendem Pegel der Niederfrequenzanteile (UG)
ein Durchschalten einer übertragenen Information über den Schalter (22) verhindern.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein fallender PegeJ der Niederfrequenzanteile
(UG) ein Signal zur Anzeige des Endes eines Lesevorganges auslöst
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein steigender Pegel der
Niederfrequenzanteile (UG) ein Signal zur Anzeige des Beginns eines Lesevorganges auslöst.
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