DE3140960C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für eine Hochfrequenz-Übertragung digitaler Daten von einer mobilen Sendestation eines Landfahrzeuges zu einer orts­ festen Empfangsstation nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 ist aus der DE-OS 27 55 159 bekannt, bei welchem als Antennen für die ortsfeste Anlage strecken­ bedeckende Leckkabel verwendet werden. Über einen der dort vorgesehenen mehreren Kanäle können Notrufe, auch in kodierter Form vom Fahrzeug zur ortsfesten Empfangsanlage übertragen werden. Dies geschieht in der Regel bei stehendem Fahrzeug und kann mehrfach wiederholt werden.

Aus "Technische Mitteilungen AEG-Telefunken", 1970, Heft 1, S. 28 bis 35 und aus "Siemens Zeitschrift", 1969, Heft 4, S. 346 und 347 ist bekannt, Sprechfunk zwischen Fahrzeugen und ortsfesten Stationen mittels streckenbedeckender Leck­ kabel als Antennen der ortsfesten Stationen abzuwickeln. Die dabei auftretenden kurzzeitigen Rauscheinbrüche be­ einträchtigen die Sprachübertragung dabei nur in geringem Maße, im Gegensatz zur Übertragung digitaler Daten, die während dieser Rauscheinbrüche verfälscht werden.

Das Interferenzfeld eines Leckkabels weist ein charak­ teristisches Merkmal auf, das sich aus seiner Geometrie zur Sendeantenne und seiner Umgebung physikalisch er­ klären läßt. Fig. 1 zeigt ein typisches Interferenzfeld in der Umgebung eines Leckkabels. Die Pegeleinbrüche treten bei diesem System im fast regelmäßigen Abstand ^λ /₂ auf und weisen eine mittlere Dynamik von ca. 30 db auf. Mobile Übertragungseinrichtungen weisen immer diese Inter­ ferenzerscheinungen auf. Insofern erscheinen Leckkabel aus diesen Gründen ungeeignet für eine sichere HF-Über­ tragung digitaler Meßdaten. Andererseits können mit Leck­ kabeln wegen ihrer Linienbedeckungseigenschaft Gebiete abgedeckt werden, die für andere HF-Systeme einen wesentlich höheren Aufwand erfordern.

Übertragungsverfahren unter Benutzung eines Rückkanals zur Steuerung erneuter Übertragung von zuerst falsch angekom­ menen Informationen sind an sich bekannt. ("Nachrichten­ technische Fachberichte", Band 25, 1962, S. 101 bis 108). Bezogen auf eine Datenübertragung mit konstanter Über­ tragungsgeschwindigkeit ist dabei jedoch eine wesentliche Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeit erforderlich, was eine Verschlechterung des Störsignal/Nutzsignal-Verhält­ nisses mit sich bringt.

Es sind auch Steueranlagen bzw. Nachrichtenübertragungs­ anlagen für Bahnen bzw. Seilbahnen bekannt, bei welchen die Übertragung über den Fahrdraht bzw. über das Förder­ seil erfolgt. Für nicht schienen- bzw. seilgebundene Fahr­ zeuge sind solche Vorrichtungen jedoch nicht verwendbar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, welches in der Lage ist, eine Hochfrequenz- Übertragung digitaler Daten von einer mobilen Sendestation eines Landfahrzeuges zu einer ortsfesten Empfangsstation, die als Antenne ein streckenbedeckendes Leckkabel aufweist, während der Fahrt durchzuführen, ohne jedoch die Über­ tragungsgeschwindigkeit wesentlich zu erhöhen, d. h., bei annähernd gleichem Störsignal/Nutzsignal-Verhältnis wie bei kontinuierlicher Datenübertragung.

Zur Aufgabe der Erfindung gehört auch, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht also darin, daß nach Festlegung einer einer bestimmten maximalen Bitfehlerrate zugeordneten Grenz-Qualität der HF-Strecke die Sendeeinheit über den Rückkanal vom Empfänger her so gesteuert wird, daß Daten nur dann übertragen werden, wenn die jeweilige Qualität oberhalb des Grenzwertes liegt. Je nach zulässiger maximaler Bit-Fehlerrate erhöht sich dadurch die er­ forderliche Übertragungsgeschwindigkeit gegenüber einer nicht unterbrochenen kontinuierlichen Übertragung.

Die Übertragungsgeschwindigkeit steigt bei diesem Steuerungsvorgang der Datenstrecke jedoch allein im Ver­ hältnis von derjenigen Zeit der Übertragung mit "schlechter" Qualität zu derjenigen mit "guter" Qualität der HF-Strecke an. Da das Leckkabel ausgesprochen scharfe und kurze Ein­ brüche auf der Strecke aufweist, kommt man bei diesem System mit einer unwesentlichen Steigerung der Übertragungs­ geschwindigkeit bei kaum verminderter Übertragungs­ qualität aus.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Patentanspruch 2 enthalten.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines schematischen Ausführungsbeispiels einer nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren arbeitenden Vorrichtung hervor. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein schematisches Diagramm der Pegelver­ teilung entlang eines streckenbedeckenden Leckkabels,

Fig. 2 ein prinzipielles Blockschaltbild der ge­ samten Vorrichtung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der mobilen Sende­ station und

Fig. 4 ein Blockschaltbild der ortsfesten Empfangs­ station.

In Fig. 1 ist die bereits erwähnte Welligkeit des elektri­ schen Feldes entlang eines Leckkabels dargestellt: Betrag der Feldstärke E über dem Weg S, wobei die fast regelmäßig verteilten Pegeleinbrüche recht gut zu erkennen sind. Beispielsweise ist nach Eintragen eines einer bestimmten Bitfehlerwahrscheinlichkeit zugeordneten Grenzpegels G (unterbrochene Linie) das mittlere Verhältnis der Sende­ zeiten - Pegel oberhalb G - zu den Sendepausen - Pegel unterhalb G - beim Entlangfahren längs des Leckkabels be­ stimmbar, was einer möglichen Qualitätskontrolle entspricht.

Fig. 2 zeigt ein prinzipielles Blockschaltbild der gesamten Vorrichtung. Eine ortsfeste Empfangsstation 1 ist mit einer als Leckkabel ausgebildeten Antenne 2 fest verbunden, an der ein nicht dargestelltes Fahrzeug mit einer mobilen Sendestation 6 entlangfährt. Der Sendestation werden Daten eingegeben, welche in einem als Datensender 7 bezeichneten Block aufbereitet und über eine mobile Sendeantenne 10 über einen Übertragungskanal 12 - das heißt, mit einer be­ stimmten Sendefrequenz - zum Leckkabel gesendet werden. Von diesem gelangen sie in der Empfangsstation 1 über eine Antennenweiche 14 zum Datenempfänger 3, wo sie für die Weiterverarbeitung aufbereitet werden. In einem als Steuer­ logikschaltung 4 bezeichneten Block werden die Übertragungs­ qualitäten des Übertragungskanals - beispielsweise Ver­ gleich der Feldstärke mit einem vorgegebenen Grenzpegel G - ermittelt und daraus Steuersignale gebildet, kodiert und über den Steuersignalsender 5 sowie die Antennenweiche 14 und das Leckkabel 2 auf einem Rückkanal 13, das heißt, auf einer zweiten bestimmten Frequenz, über eine mobile Empfangsantenne 11 zu einem Steuersignalempfänger 8 in der mobilen Sendestation 6 gesendet. In diesem Steuer­ signal sind Informationen über Sendezeit, Sendepause, Übertragungsgeschwindigkeit usw. enthalten, die einer Senderlogikschaltung 9 übermittelt werden, welche danach den gesamten Arbeitsablauf in der Sendestation steuert. Ebenso ist in der stationären Empfangsstation 1 eine Empfängerlogikschaltung 5 vorhanden, welche deren Arbeits­ ablauf steuert.

Fig. 3 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild der mobilen Sendestation 6. Der Datensender 7 beinhaltet einen FIFO- Speicher 15, in welchen die zu sendenden Daten zunächst eingespeichert werden.

"FIFO" ist die allgemein übliche Abkürzung für "First In - First Out" und bezeichnet eine einem Schieberegister ähnliche Speicherschaltung, bei der jedes eingegebene Bit oder Wort mit einem internen Takt sofort auf einen dem Ausgang nächsten freien Platz geschoben wird und daß mit unterschiedlichen Taktfrequenzen in diesen Speicher einge­ schrieben bzw. aus ihm ausgelesen werden kann, wobei sich der Speicher langsam füllt oder leert, je nachdem, ob schneller eingeschrieben oder ausgelesen wird.

Solche FIFO-Speicher sind als integrierte Bausteine erhältlich. In der Zeichnung bedeuten im folgenden dick ausgezogene Pfeile die Richtung des Datenflusses und dünn ausgezogene Pfeile die Richtung der Steuersignale. Aus dem FIFO- Speicher 15 werden die Daten gleichzeitig in einen Kodierer 16 und in einen weiteren Datenspeicher 18 übertragen. Die kodierten Daten gelangen anschließend in den Sender 17 und werden von diesem über den "Übertragungskanal" zur ortsfesten Empfangsstation 1 gesendet. Für den Fall, daß in der Übertragungszeit noch sporadisch Datenworte fehler­ haft übertragen wurden, werden die entsprechenden Daten aus dem Datenspeicher 18 abgerufen, kodiert und erneut gesendet.

Der Datenspeicher 18 dient demnach als zusätzlicher "Notiz­ zettel" für die Gewährleistung einer höheren Datensicherheit. Der gesamte Arbeitsablauf der Sendestation 6 wird von einer Logikschaltung 9 gesteuert, welche aus einem Microprozessor 28 besteht, der entsprechend programmiert ist. Steuersignale für Übertragungsunterbrechung (Sendepause), Übertragung, Datenwiederholung und Übertragungsgeschwindigkeit erhält die Logikschaltung aus dem Steuersignalempfänger 8, welcher sie von der ortsfesten Empfangsstation 1 über den "Rück­ kanal" empfängt.

Der Steuersignalempfänger 8 besteht aus einem Empfänger 19, einem Dekodierer 20 und einem Pufferspeicher 21. Im Puffer­ speicher 21 werden Steuersignale abgelegt, welche länger gültig sind, wie z. B. die Übertragungsgeschwindigkeit.

In diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, getrennte mobile Sende- und Empfangsantennen 10 und 11 zu verwenden. Es können aber auch Sender und Empfänger über eine Antennen­ weiche an eine einzige Antenne angeschlossen sein.

In Fig. 4 ist die ortsfeste Empfangsstation als detailliertes Blockschaltbild dargestellt. Auch hier bedeuten wieder dick ausgezogene Pfeile die Richtung des Datenflusses und dünn ausgezogene Pfeile die Richtung der Steuersignale. Die gesendeten Daten gelangen über das (ortsfeste) Leckkabel 2 und eine Antennenweiche 14 in den Empfänger 22 des Daten­ empfängers 3, werden anschließend in einem Decodierer 23 decodiert und auf Richtigkeit geprüft und anschließend entweder über einen Zeit-Synchronisierer 25 zur Weiter­ verarbeitung ausgegeben oder in einem FIFO-Speicher 24 zwischengespeichert.

Der gesamte Arbeitsablauf der ortsfesten Empfangsstation 1 wird von einer Steuerlogikschaltung 4 gesteuert, welche aus einem Microprozessor 29 besteht, der entsprechend programmiert ist. Im Empfänger 22 werden auch die augen­ blicklichen Eigenschaften des Übertragungskanals (z. B. die Feldstärke) festgestellt und an den Microprozessor 29 weitergegeben, welcher daraus, z. B. durch Vergleich mit dem Grenzpegel G, usw. Steuersignale erzeugt und diese an den Steuersignalsender 5 weiterleitet.

Der Steuersignalsender 5 besteht aus einem Kodierer 26, welcher die Steuersignale kodiert, und aus einem Sender 27, welcher sie über die Antennenweiche 14 und das Leckkabel 2 über den Rückkanal 13 an den Steuersignalempfänger 8 der mobilen Sendestation 6 überträgt.

Ein besonderer Vorteil dieses "burst-mode"-Übertragungs­ systems liegt darin, daß bedingt durch die dauernde Kontrolle des Übertragungskanals, nur dann Information übertragen wird, wenn eine vorgewählte Mindest-Über­ tragungssicherheit zu erwarten ist. Da durch die ge­ nannten HF-Eigenschaften des Übertragungskanals, insbe­ sondere die des Leckkabels, keine wesentlich gesteigerten Bitraten erforderlich sind, müssen keine großen Einbußen bezüglich der Übertragungsgeschwindigkeit gemacht werden. Zudem kann in den ziemlich regelmäßig auftretenden Sende­ pausen eine zusätzliche Datenüberprüfung erfolgen. Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß die Zwischenspeicher auf der Sende- und Empfangsseite keine allzu großen Dimensionen annehmen müssen.

Claims (8)

1. Verfahren für eine Hochfrequenz-Übertragung digitaler Daten von einer mobilen Sendestation eines Landfahrzeuges zu einer ortsfesten Empfangsstation, die als Antenne ein streckenbedeckendes Leckkabel aufweist, wobei die Sende­ station einen Steuersignalempfänger und die Empfangs­ station einen Steursignalsender besitzt, damit der Daten­ abruf von der Empfangsstation aus steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Qualität der Übertragungsstrecke durch Vergleich der Bit-Fehlerrate mit einem festgelegten Grenzwert in der Empfangsstation ständig überprüft wird und daß ein Daten­ abruf nur in der Zeit erfolgt, in der eine fehlerfreie Übertragung zu erwarten ist, während in der Zwischenzeit die Daten in der Sendestation zwischengespeichert werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ortsfesten Empfangsstation (1)

• a) ein Datenempfänger (3) vorgesehen ist, welcher die Daten empfängt und für die Weiterverarbei­ tung aufbereitet,
• b) eine Steuerlogikschaltung (4) vorgesehen ist, welche die Qualitätsüberprüfung der Übertragungs­ strecke - Vergleich mit dem Grenzwert - vor­ nimmt, das Vergleichsergebnis als Steuer­ information an einen Steuersignalsender (5) weitergibt und zugleich den Arbeitsablauf der Empfangsstation (1) steuert,
• c) ein Steuersignalsender (5) vorgesehen ist, der, versorgt durch die Steuerlogikschaltung (4), an die mobile Übertragungsstation (6) über den Rückkanal (13) Steuersignale zum Senden der Meßdaten übermittelt,

und daß in der mobilen Sendestation (6)

• d) ein Steuersignalempfänger (8) vorgesehen ist, der die über den Rückkanal (13) empfangenen Steuersignale aufbereitet und einer Steuer­ logikschaltung (9) zugeführt, welche die An­ weisungen zur Steuerung des Meßdatenstromes ausführt,
• e) ein Datensender (7) vorgesehen ist, welcher die anfallenden Daten aufbereitet und über den Über­ tragungskanal (12) an die ortsfeste Empfangs­ station (1) sendet, wenn ein Steuersignal vor­ liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Datensender (7) einen FIFO-Speicher (15) aufweist, dem in Reihenschaltung ein Kodierer (16) und ein Sender (17) nachgeschaltet sind, und daß parallel zur Über­ tragungsleitung zwischen FIFO-Speicher und Kodierer ein weiterer Datenspeicher (18) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalempfänger (8) eine Reihenschaltung von einem Empfänger (19), einem Decodierer (20) und einem Pufferspeicher (21) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenempfänger (3) eine Reihenschaltung eines Empfängers (22), eines Decodierers (23), eines FIFO- Speichers (24) und eines Synchronisierers (25) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalsender (5) einen Kodierer (26) und einen Sender (27) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sender- und Empfängerlogikschaltung Micro­ prozessoren (28, 29) vorgesehen sind.