DE2612968C2

DE2612968C2 - Einrichtung zum Erhöhen der Sicherheit gegen Übertragungsfehler bei einem Informationsübertragungssystem mit periodisch durchstimmbarem, frequenzselektiv reflektiertem Abfragesignal

Info

Publication number: DE2612968C2
Application number: DE2612968A
Authority: DE
Inventors: Friedbert Dipl.-Ing. Becker; Wilhelm Grafinger; Bernhard 8046 Hochbrueck Hildebrandt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-03-26
Filing date: 1976-03-26
Publication date: 1978-03-30
Also published as: CA1080332A; CH607508A5; SE7702373L; SE411333B; US4121208A; DE2612968B1; FR2345867A1; ZA771770B; FR2345867B1

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 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

Ein solches Mikrowellenübertragungssystem zur punktförmigen Informationsübertragung zwischen passivem Antwort- und aktivem Abfragegerät ist bspw. in der Druckschrift »ari-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 ur<d 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 Emp&ngszweig 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,

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 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 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 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 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 Fehlem aus einer Vielzahl aufeinanderfolgender Übertragungen derselben jt-stelligen Information geführt, wie sie aus der DTPS 21 01 105 bekannt ist.

Im Prinzip besteht diese Einrichtung 5 aus einer Code- und Identitätsprüfeinrichiung 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 Ii und einem Übergabeschalter 12. In den Speicher 10 wird vor Beginn eiires 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 £-steIlige 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 F.hlerkennzeichen aufweist das kleiner als der jeweils im Speicher 10 eingespeicherte Wert ist, gelangt diese Information in den Speicher S 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 nachgescheiteten Auswerteeinrichtungen abgefragt werden.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung so nach F i g. 1 ist in F i g. 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 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 LW zeigt den Pegelverlauf des als Nutzpegel vorliegenden durch den Verstärker 1 verstärkten Antwortsignals. Dieser Nutzpegel UN tritt im Einflußbereich SE des Antwortgerätes auf. In der F i g. 2 ist ein konstanter Störpegel US angenommen, der durch vom Verstärker 1 verstärkte Störsignale bedingt ist Die Summ.; 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 L/Sohne 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 uiigünstigerweise 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 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 Fig.; 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 F i g. 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 Begrenzungsschwel'c 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 einenWe. t übersteigt, der unter Beibehaltung der maximalen Verstärkung den Pegel t/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 Kroßen 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 grüß 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 IVSeingestellt ist.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird gemäß F i g. 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 Umschalter 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 aul dessen Grenzwert abgeben kann.

Es ist durchaus auch möglich, daß der Vergleicher 21 über einen der Übersichtlichkeit halber nicht dargesteiiten dritten Steuerausgang dann, wenn er eine positive Steigung des Verlaufes des Gesamtpegels ermittelt, eir Passage-Anfang-Signal abgibt.

Ferner ist es möglich, an Stelle der digitaler Bauelemente für die erfindungsgemäße Einrichtung

J₅ Bauelemente der Analogtechnik einzusetzen. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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 Lesevor- ι ο ganges durch ein relativ zum Abfragegerät beweglich angeordnetes passives Antwortgerät gemäß einer zu übertragenden £-stelligen Information frequenzselektiv reflektierte Abfragesignal während mehrerer Perioden als Antwortsignal empfängt, wobei im Abfragegerät eine Detektoreinrichtung, die jedes Empfangssigna] verstärkt, und eine Regeleinrichtung, die dann, wenn der Pegel der unterhalb der Frequenz des periodischen Durchstimmens fegenden Niederfrequenzanteile des Empfangssignsis 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(17 bis 21) 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 Pegel der Niederfrequenzanteile (UG) ein Signal zur / .nzeige 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