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Prüfsignalgenerator für ein Ortungsgerät zur Ortung fehlerhaf-
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ter Regeneratorfelder Die Erfindung bezieht sich auf einen Prüfsignalgenerator
zur Fehlerortung mittels Schleifenschaltung in den Zwischenregeneratoren in einem
System zur Übertragung von digitalen Signalen, insbesondere von PCM-Signalen, das
in seinen Leitungsendgeräten mehrstufige VerwUrflungseinrichtungen mit einer Periodenlänge
von (2aj) bit enthält und dabei die Anzahl der Stufen darstellt und J eine mögliche
Veränderung der Periodenlänge der in der Verwtirflungseinrichtung erzeugten Pseudozufallsfolge
gegenüber der, der Stufenzahl entsprechenden Pseudozufallsfolge angibt.
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Für die Übertragung von digitalen Signalen werden PCM-Systeme höherer
Hierarchiestufen entwickelt, die zur ttbertragung der Signale von mehreren PCM-Systemen
unterer Hierarchiestufen geeignet sind. Zu diesem Zweck werden die Signale der PCM-Systeme
unterer Hierarchiestufen in einer Nultiplexeinrichtung zu einen neuen Signal kombiniert,
das danach einem am Beginn einer Übertragungsstrecke angeordneten Leitungsendgerät
zugeführt wird.
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In vielen Fällen erfolgt an dieser Stelle eine Umcodierung, da der
in den PCM-Systemen der unteren Hierarchieatufen verwendete Code nicht mit dem für
die Übertragung des Signals des P Systems der höheren Hierarchie stufe verwendeten
Code übereinstimmt.
So können beispielsweise die Signale der Untersysteme
in HDB 3-Code vorliegen, während für die Ubertragung des Signals der höheren Hierarchiestufe
aus übertragungstechnischen Gründen ein Alphabetcode gewählt ist.
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Zur Ortung fehlerhafter Regeneratorabschnitte innerhalb der Übertragungsstrecke
des höheren PCM-Systems soll ein Fehlerortungsverfahren verwendet werden, bei dem
in üblicher Weise durch von einer prüfenden Endstelle ausgesandte Signale ein Schleifenschluß
zwischen den Regeneratoren für die beiden Gesprächsrichtungen in der zu prüfenden
Zwischenstelle erfolgt. Damit die entsprechenden Schleifenschlußsignale über die
Übertragungsstrecke Ubertragen werden können, müssen sie in dem vorgesehenen Alphabet-Code
an den Eingang der tibertragungsetrecke abgegeben werden. Andererseits ist an der
digitalen Schnittstelle zwischen dem Multiplexgerät und dem Leitungsendgerät von
der internationalen Fernmeldebehörde ein Code vorgeschrieben, der der Codierung
in den Untersystemen entspricht, so daß an dieser Stelle die übertragenen Signale
beispielsweise im HDB 3-Code vorliegen. Zusätzlich ist dabei zu beachten, daß aus
übertragungstechnischen Gründen, wegen der Verringerung der höchstmöglichen Anzahl
an aufeinanderfolgenden Nullbits bzw. Einsbitsnin Sendeteil des Leitungsendgerätes
zusätzlich ein Verwürfler und entsprechend im Empfangsteil ein Entwürfler vorgesehen
ist, durch die eine weitere Veränderung des an der digitalen Schnittstelle übernommenen
digitalen Signale erfolgt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Prüfaignalgenerator
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der ein solches PrEfsignal abgibt, das nach
einer tnodulo-2-Addition mit einer bestimmten Pseudozufallsfolge periodisch ein
Schleifenschlußsignal in der gewünschten Form enthält. Speziell besteht die Aufgabe
der Erfindung darin, eine Schaltung für einen Srilfsignalgenerator zu finden, der
eine pseudozufällige Impulefolge mit der Periodenlänge 264 Bit abgibt und dessen
Ausgangssignal mit dem Aus-
gangseignal eines selbstsynchronisierenden
Verwürflers mit der Periodenlänge 2-1 Bit das Ortungssignal mit dem periodischen
Schleifenschlßbefehl aus 12 aufeinanderfolgenden Nullen bildet und der zusätzlich
sendeseitig auf einfache Weise die Einblendung einer Testfehlerquote und eines periodischen
Start zeichens für eine Laufseitmessung gestattet, das auf der Empfangsseite auf
möglichst einfache Weise auswertbar ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Pseudozufallsgenerator
mit p Stufen und einer durch Überbrückung einzelner Stufen erzeugten Bitperiode
mit einer Länge von Bit vorgesehen ist, daß dabei die Anzahl p der Stufen so gewählt
ist, daß p+a-1 gleich der im Prüfsignal erforderlichen Anzahl g.m aufeinanderfolgender
Nullbits ist, daß dabei k die Verkürzung der maximalen Länge der erzeugten Pseudozufallsfolge
angibt und so zu wählen ist, daß die Anzahl der Bits der verwürfelten Prüfsignalfolge
je Periode in ganzzahlige Blöcke von m Bits einteilbar ist, daß g die vorher festgelegte
Anzahl der Gruppen von Nullbits und daß m die vorher festgelegte Anzahl der Nullbits
Je Gruppe des erzeugten verwürfelten Prüfsignals ist und bei dem Jedesmal dann,
wenn in den Stufen p4...p eine binäre Null eingeschrieben ist, der logische Zustand
der ersten Stufe in die p-2te Stufe übertragen wird.
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Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß es durch geeignete
Wahl des Prüfsignals möglich ist, nicht nur die Funktion des Übertragungskabels
und der Zwischenregeneratoren, sondern auch der einzelnen Teile des Leitungsendgerätes,
also auch die VerwUrflungseinrichung, zu überprüfen.
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Eine zweckmäßige Ausbildung des erfindungsgemäßen Prüfsignalgenerators
ergibt sich dadurch, daß ein sechestufiges Schieberegister mit Rückkopplungen nach
der fünften und der sechsten Stufe vorgesehen ist, bei dem Jedesmal dann, wenn in
den Stufen 2 bis 6 des Schieberegisters eine binäre Null eingeschrie-
ben
ist, der logische Zustand der ersten Stufe in die vierte Stufe übertragen wird.
Der Vorteil dieser Lösung liegt insbesondere darin, daß durch den gewählten Setzzeitpunkt
der Inhalt der Ausgangsstufe des Schieberegisters nicht verändert wird.
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Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Prüfsignalgenerators ergibt
sich dadurch, daß durch Jeweils eine zusätzlich vorgesehene Zähleinrichtung gesteuert,
Jeweils in einer bestimmten Periode des Prüfsignals mindestens 1 Bit des Prüfsignals
invertiert zu seinem Sollwert abgegeben wird. Dadurch ergibt sich in vorteilhafter
Weise die Möglichkeit, Testbits zur Fehlerquotenmessung und zur Laufzeitmessung
einzublenden.
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Eine weitere bevorzugte Variante des Prüfsignalgenerators nach der
Erfindung ergibt sich dadurch, daß zur Abgabe eines bestimmten Bits invertiert zu
seinem Sollwert innerhalb einer bestimmten Periode des Prüfsignals die erste auf
den Setzzeitpunkt in dieser Periode folgende binäre Eins durch eine binäre Null
ersetzt wird. Die Umwandlung gerade dieser binären Eins zur Fehlereinblendung hat
den Vorteil, daß diese Stelle im Prüfsignal besonders leicht überwacht werden kann.
Zwischen dem Festzeitpunkt und dem Auftreten dieser Eins am Ausgang des Prüfsignalgenerators
vergehen zwei Taktzeiten. Auf diese Eins folgt ein Block von 4 Nullbits, so daß
ein Ausblenden dieser Eins-Bits selbst bei hohen Impulsfolgefrequenzen keinerlei
Schwierigkeiten bereitet. Nach den Umwandeln dieser binären Eins in eine binäre
Null entsteht im Prüfstnal ein Block aus sieben aufeinanderfolgenden Nullbits, der
nur an dieser Stelle im PrUfsignal auftritt und deshalb ebenfalls auf der Empfangsseite
leicht erkannt werden kann.
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Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Priifsignalgenerators
ergibt sich dadurch, daß in jeder tausendsten Periode des Prüfsignals ein Bit invertiert
zu seinem Sollwert eingejetzt wird und in daß der Zähleinrichtung ein dreistelliger
Dezimalzähler vorgesehen ist, dessen Eingang mit dem Setzpuls des Pseudozufallsgenerators
verbunden ist und dessen Ausgangs-
impulse einen in der Zähleinrichtung
angeordneten Impulsgenerator aktivieren, dessen Ausgangsimpulse eine. dem Pseudozufallsgenerator
nachgeschaltete logische Schaltung steuern Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis,
daß pseudozufällige Folgen maximaler Länge, die mit rückgekoppelten Schieberegisterketten
erzeugt werden, eine ähnliche Signal struktur aufweisen, sofern die gleiche Anzahl
von Rückkopplungen verwendet wird und der Stufenabstand der Rückkopplungsabgriffe
gleich ist. So haben beispielsweise alle Folgen, die von Schieberegistern mit n
Stufen und Rückkqlungen von der n-ten und der n-l. Stufe erzeugt werden, einen Block
aus n Bit mit wechselndem binären Zustand an den sich unmittelbar ein Block aus
n-binären Einsen anschließt, dem von einem Block aus n-l Nullen folgt, an den sich
eine Eins und n-2 Nullen anschließen. Die Erfindung beruht weiterhin auf der Erkenntnis,
daß bei der modulo-2-Addition von zwei, um eine Sufe unterschiedlich langen Folgen,
die sich ergebende Impulsfolge einmal Je Periode ein Block von zwei n Nullen enthält,
sofern die beiden Ausgangsfolgen der längen (m-i) Bit bzw.
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m Bit Blöcke von n Nullen aufweisen. Sofern diese beiden Blöcke mit
n Bit unverändert bleiben, bleibt auch trotz einer Verkürzung der Ausgangsfolgen
der -sich ergebende Block von 2 m Nullen in der resultierenden Impulsfolge.
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Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert
werden. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 den Sendeteil eines Leitungsendgerätes eines
zu überwachenden PCM-Systems und Fig. 2 die Schaltung eines Prüfsignalgenerators
nach der Erfindung.
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Der in der Fig. dargestellte Sendeteil eines Leitungaendgerätes empfängt
über die digitale Schnittstelle DS die zu übertragenden Signale, die entsprechend
den Vorschriften der internationalan Fernmeldebehörde CM MITT im HDB 3-Code vorliegen
und eine Bitrate von etwa 34 M Bit aufweisen. An die digitale Schnittstelle DS
schließt
sich der erste Decoder Dec1 an, bei dem es sich um einen bekannten 1IDI3 3-Decodierer
handelt Die decodierten Signale werden anschließend einem Verwiirfler Scr zugeführt,
der einen Pseudozufallsgenerator und ein Exklusiv-Oder-Gatter enthält und bei dem
die erzeugte Pseudozufallsfolge dem einen Eingang des Exklusiv- Oder-Gatters und
die decodierten Signale dessen anderem Eingang zugeführt und miteinander modulo-2-addiert
werden. Durch diese Verwürfelung der zu übertragenden Signale können für die Übertragung
schwierige Bitfolgen, wie beispielsweise lange Nullbitfolgen und lange Folgen von
"Eins"-Bits eliminiert werden. Damit ist während der Übertragung aller Signalfolgen
die Synchronisierung in allen Teilen des PCIt-Systems, insbesondere auch im Alphabet-Code-Wandler
gesichert.
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Die Ausgangssignale des Verwürflers Scr werden dem Alphabet-Code-Wandler
ACK zugeführt, der eine Umsetzung in den für die Übertragung über Koaxialkabel bei
hohen Bitraten besonders günstigen IES 43-Code vornimmt.
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Bei einem derartig aufgebauten Leitungsendgerät ist nicht ohne weiteres
zu eniarten, daß ein über die digitale Schnittstelle DS eingespeistes und aus einer
Reihe von Nullbits bestehendes Ortungssignal den Alphabet-Code-Wandler zur Abgabe
von ternären Nullbits an die Leitungsschnittstelle LS veranlaßt. Eine einfache Zurückrechnung
vom Alphabet-Code-Wandler ACW über den Verwxrfler Scr und den Decoder Dec 1 ist
auch nicht möglich, da die vom Alphabet-Code-Wandler abgegebenen Signale auf Grund
der Codierungsregel zusätzlich von den davor abgegebenen Signalen abhängen. Nach
einem anderen Vorschlag wurde deshalb ein umschaltbarer Alphabet-Code-Wandler vorgesehen.
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Für die Steuerung des in der Fig. 1 dargestellten Alphabet-Code-Wandlers
ACW ist im Ortungsfall der in der Fig. 2 dargestellte Prüfsignalgenerator vorgesehen.
Dieser Prüfsignalgenerator enthält ein Schieberegister mit den Stufen S1 bis S6,
ein Exklusiv-Oder-Gatter G1 mit zwei Eingängen und ein NAND-Gatter G2 mit fünf Eingängen.
Die einzelnen Stufen S1 ... S6 des Schieberegisters
sind hintereinandergeschaltet,
die 4-Ausgänge der Stufen S2...
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S6 sind jeweils mit einem Eingang des NAtTD-Gatters G2 verbunden,
dessen Ausgang ist mit dem inversen Rücksetzeingang K der ersten Schieberegisterstufe
S1 und mit dem inversen Setzeingang 5 der vierten Schidnregisterstufe S4 und mit
einem Ausgang für den Setzpuls T2 verbunden. Der D-Eingang der ersten Schieberegisterstufe
S1 ist mit dem Ausgang des Exklusiv-Oder-Gatters G1 verbunden, dessen Eingänge mit
den Q-Ausgängen der fünften und der sechsten Schieberegisterstufe S5, S6 verbunden
sind. Bei Anlegen eines Taktes mit einer im vorliegenden Falle gewählten Frequenz
von 34 368 kHz an den Takteingang T1 werden die einzelnen Stufen des Schieberegisters
nacheinander gesetzt bzw. rückgesetzt so daß an dem Signalausgang SO ein Ausgangssignal
mit einer Periodenlänge von (26-4) bit abgegeben wird. Nach der Verwürfelung dieses
Ausgangssignals in dem Verwürfler Scr, der einen siebenstufigen Pseudozufallsfolgenggnerator
mit einer Periodenlänge von (27-1) bit enthält, entsteht ein verwürfeltes Prüfsignal
mit einer Periodenlänge von 7620 bit, das in jeder Periode 12, entsprechend (gn
gleich 3.4) unmittelbar aufeinanderfolgende Nullbits enthält.
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Die Verkürzung der Periodenlänge auf 26-4 Bit erfolgt dabei dadurch,
daß Jedesmal, wenn in den Stufen 2 bis 6 des Schieberegisters eine binäre Null eingeschrieben
ist, also am Zeitpunkt der ersten Null aus dem Block n-1 Nullen nach dem Block aus
n binären Eins-Bits, der Inhalt der ersten Stufe in die vierte Stufe des Schiebregisters
übertragen wird, wie dies die folgende Tabelle wiedergibt.
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Stufe 1 2 3 4 5 6 Inhalt 1 0 0 0 0 0 Setzen O 0 0 1 0 0
Der
gewählte Setzzeitpunkt hat dabei den Vorteil, daß der Inhalt der sechsten Stufe
des Schieberegisters nicht verändert wird.
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Zur Einblendung einer bestimmten Fehlerquote wird in jeder 1000sten
Periode des Prüfsignals ein Bit invertiert zu seinem Sollwert abgegeben. Dies geschieht
dadurch, daß in jeder 1000sten Periode die erste auf dem Setzzeitpunkt in dieser
Periode folgende binäre Eins im Ausgangssignal des Prüfsignalgenerators durch eine
binäre Null ersetzt wird. Zu diesem Zweck wird der Setzpuij des Schieberegisters
der in der Fig. 2 mit ZE bezeichneten Zähleinrichtung zugeführt, deren Ausgangsimpuls
die 1-0-Wandlung im Prüfsignal bewirken.
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Die Zähleinrichtung ZE enthält neben einen dreistelligen Dezimalzähler
einen Impulsgenerator und eine Verzögerungseinrichtung.
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DetRingang der Zähleinrichtung ist mit dem Ausgang des Gatters G2
verbunden, außerdem ist ein Takteingang mit dem Anschluß T1 für den Bittakt verbunden.
Durch den dreistelligen Dezimalzähler wird jeder vom Gatter G2 abgegebenen Rücksetzimpuls
gezählt und beim 1000sten Rücksetzimpuls ein Impulsgenerator aktivierttder über
eine Verzögerungseinrichtung einen Ausgangsimpuls an den einen Eingang eines weiteren
angeschlossenen Exklusiv-Oder-Gatters G3 abgibt. Der andere Eingang dieses Gatters
ist mit dem Signalausgang der letzten Stufe der Schiebekette verbunden und wird
dadurch von den Ausgangs impulsen des eigentlichen Prüfsignalgenerators durchlaufen,
jeder 1000ste dieser Impulse, der eigentlich als logische Eins auftreten müßte,
wird dadurch in invertierter Form als logische Null abgegeben. Die in der Zähleinrichtung
weiterhin vorhandene Verzögerungseinrichtung dient zum Ausgleich der Laufzeiten
zwischen den beiden letzten Stufen der Schibekette einerseits und der Zähleinrichtung
andererseits.
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Die Laufzeitmessung zur Bestimmung des Schleifenortes erfolgt mittels
eines zweiten Zählers, der durch das zur Fehlerquotenbestimmung invertiert abgegebene
Bit gestartet und durch das Erkennen der 2n-1-k Nullen, in vorliegenden Falle also
der sieben
Nullen, auf der Empfangsseite angehalten wird. Die Periodendauer
von etwa 1,75 msec zwischen zwei Freigabeimpulsen entspricht bei einer ttbertragungsgesohwindigkeit
von ca. 4 bis 5s/km meßbaren Entfernungen von 175 bis 218 km. Wird zusätzlich als
Zähltakt für den Laufzeitzähler der Setzpuls zur Verkürzung der Prüfmusterperiode
verwendet, dann ist die Entfernungsmessung auf Abstände von etwa 200 Meter genau.
Im Hinblick auf die weitaus größeren Abstände zwischen den einzelnen Regeneratoren
der Übertragungsstrecke reicht diese Entfernungsauflösung aus, um einen fehlerhaften
Regenerator mit der eingangs geschilderten Methode des periodischen Schleifenschlusses
ermitteln zu können. Die Anzeige der Zählergebnisse erfolgt wahlweise in digitaler
und in analoger Form.
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5 Patentansprüche 2 Figuren
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