-
-
Datenübertragungsverfahren Die Erfindung bezieht sich auf ein Datenübertragungsver
fahren, bei dem Übertragungsstörungen erkannt und eine Signalauswertung pulsmodulierter
L/ O-Informationsschritte vorgenommen wird und bei dem die zulässigen Schrittverzerrungen
mit einem Zeitraster überprüft werden und das Zeitraster zulässige und verbotene
Zeitbereiche darstellt.
-
Zur übertragung von Daten von einer Sendestelle zu einer Empfangsstelle
sind mehrere grundlegende Verfahren bekannt.
-
So tasten beispielsweise digitale Erkennungsschaltungen in der Empfangsstelle
zu bestimmten Zeiten die ankommenden Impulse ab. Diese Abtastung erfolgt in der
Mitte oder an der Flanke der aus O/L-Schritten (Impulsen) bestehenden Information.
Da die Schritte beispielsweise bei der Pulscodemodulation immer die gleiche Länge
aufweisen und eine Abtastung immer zu der gleichen Zeit in der Mitte eines
Impulsschrittes
(Mittenabtastung) erfolgt, kann so eine eindeutige Information über den Zustand
der übertragenen Nachricht gegeben werden.
-
Nachteilig ist aber, daß keine Zeichenverzerrungen erkannt werden.
Ein Störimpuls kann, da die Nachricht nur zu bestimmten Zeiten abgetastet wird,
nicht als solcher erkannt werden (es sei denn, er fällt gerade mit der Abtastung
zusammen). Nachteilig ist weiter, daß die Abtastung ZU ganz bestimmten Zeiten und
damit sehr genau vorgenommen werden muß. Dies erfordert erhöhten Bauteileaufwand.
-
Beim ebenfalls bekannten Zeitrasterverfahren wird die Zeit, in der
eine Abtastung der übertragenen Information erfolgt, vergrößert. Man erhält so ein
Zeitraster, das in verbotene und erlaubte Zeitbereiche unterteilt ist und in dem
jede Zustandsänderung der Nachricht erfaßt wird. Damit hat sich die übertragungsqualität
gegenüber der Mittenabtastung um einzige Zehnerpotenzen erhöht und viele Bauteilefehler,
Rausch- und Knackgeräusche auf den übertragungsleitungen können ausgeblendet werden.
Nachteilig ist hierbei, daß dieses Verfahren nur bei pulscodemodulierten Informationen
bzw. mit ganzzahligen Zeichen-Verhältnissen pulsdauermodulierten Nachrichten Anwendung
finden kann. Dies schränkt natürlich die Einsatzmöglichkeit erheblich ein.
-
Eine weitere Möglichkeit der Informationserkennung in einer Empfangsstelle
besteht in der Zeitmessung der Flankenabstände ankommender binärer Signale. Dieses
Verfahren kann sowohl bei PCM als auch bei PDM angewendet werden, also bei beliebigen
Zeichenverhältnissen. Die Länge eines PDM-Tmpulses ist dabei eine Aussage über den
Zustand L oder 0.
-
Zulässige gleichsinnige Zeichenverzerrungen, die innerhalb einer erlaubten
Toleranz liegen, können sich summierer und so auf der gesamten Blocklänge zu einer
Verzerrung führen, die nicht mehr zulässig ist. Derartige Blockverzerrungen werden
bei dem Zeitmeßverfahren nicht mehr erkannt.
-
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erkennung
von Übertragungsstörungen und zur Signalauswertung zu finden, das sowohl bei beliebigen
ZeichenvePhdltnissen einsetzbar ist als auch Blockverzerrungen erkennt.
-
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt, daß durch jeden Flankenwechsel
des pulsmodulierten Signals Serien von festgelegten und als verbotene und zulässige
Bereiche definierte Zeitabläufe gesteuert werden, und daß durch ein Zeitraster festgestellt
wird, ob der Flankenwechsel in einem verbotenen oder zulässigen Bereich gefallen
ist und das Ergebnis der Feststellung L/0-Informationsauswertung oder Fehlererkennung
bedeutet.
-
Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist besonders der
universelle Einsatz bei allen bekanntgewordenen Modulationsarten, so daß das Verfahren
nicht mehr an betimmte Impuls-Pausen-Verhältnissen der Information gebunden ist.
Durch die Flankenerkennungen (Registrierung jedes Flankenwechsels) ergibt sich zudem
eine einfache Möglichkeit, auf dem übertragungsweg entstandene Störungen (Signalverzerrungen,
Spikes etc.) festzustellen. Besonders vorteilhaft ist auch die Anpassung des verwendeten
flexiblen Zeitrasters an das Informationssignal. Weitere Vorteile sind aus der Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels ersichtlich.
-
Ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend
anhand der Zeichnungen näher erläutert.
-
Aus den vielen Arten von Pulsmodulationen wird hierfür beispielsweise
die Pulsdauermodulation (PDM) verwendet.
-
Bekanntlich besteht eine pulsdauermodulierte Nachricht aus einer Folge
von Lang- und Kurzschritten. Langschritt bedeutet dabei L-Signal und Kurzschritt
0-Signal. Gemäß Fig. la ist auf einer Zeitachse t ein Längsschritt L und darunter
ein
Kurzschritt 0 eingezeichnet. Beide Schritte können in ihrer Länge variieren, d.h.
innerhalb gewisser zugelassener Bereiche schwanken. Dabei kann der Kurzschritt 0
innerhalb des auf der t-Zeitachse eingezeichneten Bereiches B schwanken. Die entsprechend
zulässige Toleranz beim Langschritt L ist mit D bezeichnet. Die Zeitachse t ist
weiterhin unterteilt in die verbotenen Bereiche A' und C. Diese wurden in der Fig.
la schraffiert dargestellt. Wenn der Kurzschritt 0 in den verbotenen Bereich A'
fallen würde, der Kurzschritt 0 also viel zu kurz wäre, würde dies als Fehler erkannt
werden. Ebenso würde ein verkürzter Langschritt L, der in den Bereich C fällt, als
Fehler erkannt werden.
-
Die Bereiche A' bis D auf der Zeitachse t entsprechen also unterschiedlichen
Zeiten. Die erfindungsgemäße Fehlererkennung bzw. Zeichenauswertung in einer Empfangsstelle
erfolgt nun auf die Art, daß ein handelsübliches einstellbare Zeitglied, bei dem
beliebige Zeiten programmiert (eingestellt) werden können, in Abhängigkeit von jedem
Flankenwechsel eines ankommenden Signals gesteuert wird.
-
Beim Kurzschritt werden die Bereiche A' und B durchfahren, d.h. die
Zeit des Bereiches A' wird zuerst am Zeitglied eingestellt. Wenn dieser Bereich
beendet ist, wird der Bereich B gefahren. Hier erfolgt jetzt ein Flankenwechsel,
der das Ende des Kurzschrittes 0 gemäß Fig. la bedeutet.
-
Die Auswertung des Zeitgliedes entspricht nun einem Null-Signal. Beim
Langschritt werden die Bereiche A' ,. B, C durchfahren, ohne daß ein Flankenwechsel
eintritt. Im Bereich D erfolgt ein Flankenwechsel. Die Auswertung des Zeitgliedes
entspricht einem L-Signal.
-
Jeder Flankenwechsel innerhalb des B-Bereiches im Zeitglied ergibt
ein Null-Signal und jeder Flankenwechsel im D-Bereich ergibt L-Signal.
-
In Fig. ib wird eine pulsmodulierte Information, bestehend aus Lang-
und Kurzimpulsen, gezeigt, die auf eine Empfangsstelle übertragen und hier ausgewertet
wird. Der Langimpuls L sei dabei durch eine Überlagerung auf dem übertragungswege
gestört. Diese Störung, die z.B. den Langimpuls L unzulässig verkürzt, ist in der
Fig. ib im ersten Langimpuls gestrichelt dargestellt. In der Empfangsstelle wird
das Zeitglied bei der 1. Flanke gestartet, das über vier Einstellungen entsprechend
den Bereichen A' bis D verfügt.
-
Die Bereiche A' bis D sind dabei in verbotene und zulässige Zonen
unterteilt. In Fig. ib sind diese verbotenen und zulässigen Zonen auf einer Zeitachse
aufgetragen. Die verbotenen Bereiche sind dabei schraffiert dargestellt.
-
Beim Startvorgang, d.h., das Zeitglied läuft an, wird zuerst der Bereich
A' durchfahren. Da in diesem Bereich kein Flankenwechsel auftritt, kann der Bereich
B im Zeitglied durchlaufen. Auch hier erfolgt kein Flankenwechsel. Im jetzt durchfahrenen,
verbotenen Bereich C erscheint, hervorgerufen z.B. durch eine Leitungsstörung, ein
Flankenwechsel. Da ein Flankenwechsel im verbotenen Bereich unzulässig ist, das
Zeitglied aber einen Flankenwechsel bekommt und folglich die Serie auch unzulässig
unterbrochen wird, kann dieser jetzt anstehende verkürzte Impuls als Fehler direkt
erkannt werden. Da ein Fehler auf dem Übertragungswege vorhanden war, wird z.B.
der gesamte Informationsblock verworfen und noch einmal übertragen.
-
Nach einer Störung wird das Zeitglied bei der 1. Flanke mit dem Bereich
A' gestartet. Das unterste Bild der Fig. lb zeigt dabei einen fehlerfreien Fall,
d.h. die ungestörte Übertragung einer LOL-Information. Da die übertragungsleitung
jetzt ungestört ist, werden zuerst die Bereiche A', B, C und D durchfahren. Da im
erlaubten Bereich D der Flankenwechsel des Langimpulses L erfolgt, wird das Zeitglied
nach Ablauf des Bereiches D zurückgesetzt und beginnt ab jetzt mit einem verkürzten
Bereich. A. Es schließt sich
der Bereich B an. In diesem Bereich
endet der nun übertragene Kurzimpuls Null. Da die Flanke dieses Impulses genau in
dem erlaubten Bereich B fällt, wird ein Null-Signal ausgawertet. Das Zeitglied wird
durch die positive Flanke des nächsten Langimpulses nach Ablauf des Bereichs B wieder
zurückgesetzt und im fehlerfreien Fall werden nun Serien mit verkürztem A-Bereich
gestartet, so daß ein dem Signalverlauf entsprechend mitlaufendes (flexibles) Zeittoleranzraster
gebildet wird.
-
Beim Startvorgang des Zeitgliedes wird also zuerst ein Bereich A'
durchlaufen. Bei ungestörtem Verlauf wird nach Rücksetzung des Zeitgliedes dagegen
die Serie mit einem verkürzten A-Bereich gestartet.
-
Das Raster der erlaubten und verbotenen Bereiche A bis D paßt sich
also in vorteilhafter Weise an das empfangene Signal an. Das Raster ist nicht starr,
sondern adaptiert sich an das Informationssignal. Blockfehler, die sich durch Addition
noch zulässiger Impulsverschiebungen ergeben können, werden ebenfalls erkannt. Auch
Synchronzeichen, die bei einer Informationsübertragung unerläßlich sind und andere
Impulslängen als die eigentliche Information aufweisen, können mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren erkannt werden.
-
L e e r s e i t e