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Für die Überwachung von digitalen Signalen gibt es hauptsächlich
zwei Verfahren, zum einen die Überwachung durch Ausnützung der Redundanz des bei
der Übertragung verwendeten Codes und zum anderen die Überwachung eines für die
empfangsseitige Rahmensynchronisierung vorgesehenen Synchronwortes, insbesondere
des Rahmenkennwortes Da bei der Überwachung des Synchronwortes prinzipiell eine
höhere Zuverlässigkeit erreichbar ist, wird hauptsächlich von dieser Möglichkeit
Gebrauch gemacht Zu diesem Zweck wird entsprechend der deutschen Offenlegungsschrift
22 06 969 eine Anordnung verwendet, die in der F i g. 1 dargestellt ist In dieser
Anordnung wird das zu überwachende digitale Zeitmultiplexsignal Dzusammen mit dem
zugehörigen Taktsignal T seriell in ein n-stelliges Schieberegister 1 eingelesen.
Die n Ausgänge des Schieberegisters 1 sind mit den n Eingängen der ersten Erkennungsschaltung
2 verbunden. Jedesmal dann, wenn das nstellige Rahmenkennwort in dem Schieberegister
1 steht, gibt die erste Erkennungsschaltung 2 ein Impulssignal E an die oberwachungsschdtung
3 ab. Beim erstmaligen Erkennen des Rahmen kennwortes gibt die Überwachungsschaltung
3 einen Clear-lmpuls CL an eine angeschlossene Taktzentrale 4 ab. Die Taktzentrale
4 erzeugt aus dem Bit-Taktsignal T den Rahmentakt TR sowie andere in dem jeweiligen
Übertragungssystem benötigte Takte; der Clearimplb CL setzt dazu die Teilerstufen
der Taktzentrale 4 in ihre Ausgangsstellung. Mittels des von der Taktzentrde erzeugten
Rahmentaktes 7R überwacht die ()berwachungsschaltung 3 das periodische Auftreten
des
Rahmenkennwortes im digitalen Zeitmultiplexsignal D.
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Die genauen Vorschriften über den Verlust bzw. die Wiederherstellung
des Rahmensynchronismus entsprechen den Empfehlungen der internationalen Postbehörde
(CC17T-G 732, 742, 751 Bei Verlust des Rahmensynchronismus gibt die Überwachungsschaltung
3 ein Alarmsignal A 1 ab. Da bei Ausfall des Taktes die Überwachungsschaltung 3
kein Alarmsignal abgeben kann, ist eine zusätzliche Taktüberwachungsschaltung 5
vorgesehen, der das Taktsignal Zugeführt wird und die bei Taktausfall ein Alarmsignal
A 2 abgibt. Beide Alarmsignale A 1 und A 2 werden einem Gatter 6 zugeführt, das
die beiden Alarmsignale zusammenfaßt und diese an eine Auswerteschaltung 7 abgibt
Die Auswerteschaltung 7 verzögert die Alarmsignale so, daß nur Alarm nacn außen
abgegeben wird, sofern die Alarmsignale eine gewisse Mindestdauer haben. Dies ist
insbesondere deshalb erforderlich, weil das Alarmsignal A 1 intermittierend auftreten
kann. Diese beschriebene Anordnung nach dem Stand der Technik wird insbesondere
in Empfangsteilen von PCM-Multiplexgeräten angewandt In diesem Fall ist eine Taktzentrale
für die Funktion des Multiplexgerätes ohnehin erforderlich. Bei Anwendungen, in
denen nur ein Zeitmultiplexsignal überwacht werden soll, ohne daß eine Taktzentrale
zur Verfügung steht bzw. für weitere Taktsignale benötigt wird, ist die Anordnung
nach dem Stand der Technik zu aufwendig.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, ein einfaches aber
sehr zuverlässiges Verfahren zur Überwachung von digitalen Zeitmultiplexsignalen
der eingangs erwähnten Art und entsprechende Anordnungen zur Durchführung dieses
Verfahrens zu finden, die außerdem möglichst universell, also für unterschiedliche
Synchronwörter und unterschiedliche Rahmendauer anwendbar sind und ohne Rahmen-Takterzeugung
auskommen.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Flanke
des Impulssigna!v ein erstes Mono-Flop (MF1) triggert, das nach einer Zeit, die
etwas kleiner als die Rahmendauer des Zeitmultiplexsignals ist, vom Einschaltzustand
in den Ausschaltzustand zurückschaltet und dabei ein zweites Mono-Flop einschaltet,
das nach einer Zeit, die größer als die Differenz zwischen der Rahmendauer und der
Zeitkonstante des ersten Mono-Flops ist, zurückschaltet und dabei ein DFlip-Flop
einschaltet, dessen Einschaltzustand als Kriterium für das mit der Rahmenperiode
sich wiederholende Auftreten des Synchronwortes dient und daß das Auftreten von
dessen Ausschaltzustand als Kriterium für eine Alarmierung dient Die Erfindung beruht
dabei auf der Erkenntnis, daß ein ausreichend genaues Überwachungskriterium aus
dem Abstand zwischen der fallenden und der nächstfolgenden steigenden Flanke des
Aurgangsimpulses eines Mono-Flops abgeleitet werden kann. Der besondere Vorteil
des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß weder ein von außen zugeführtes
noch ein intern erzeugtes Rahmen-Taktsignal benötigt wird und daß eine Anpassung
an unterschiedliche Rahmendauer und Rahmenkennwörter angepaßt werden kann.
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Soll nicht jeder Bitfehler im Rahmenkennwort, der kurzzeitig über
einige Rahmenperioden auftritt, zur Alarmierung führen, dann ist eine Variante der
Erfindung zweckmäßig, bei der die Alarmierung erst nach dem über eine größere Anzahl
von Rahmen andauernden Ausschaltzustand des aFlip-Flops (FF) erfolgt Die Alarmierung
soll also zweckmäßigerweise erst nach einem über wenigstens 10 Rahmenperioden andauernden
Alarmzustand erfolgen.
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Wird ein Synchronwort verwendet, das häufig vorgetäuscht werden kann,
dann ist eine Variante der Erfindung zweckmäßig, bei der der Mittelwert des Ausgangssignals
des D-Flip-Flops gebildet wird und eine Alarmierung erfolgt, sobald der Mittelwert
einen bestimmten Schwellenwert unterschreitet Dabei ergibt sich als besonderer Vorteil,
daß die Anforderungen an die Genauigkeit der Zeitkonsante des Mono-Flops verringert
werden.
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Eine wegen der Einsparung der Taktzentrale besonders wenig aufwendige
Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich dadurch,
daß ein erstes Schieberegister vorgesehen ist, dessen Stufenzahl mindestens gleich
der auszuwertenden Bitzahl des Synchronwortes ist und dessen Stufenausgänge jeweils
getrennt mit den Eingängen einer zweiten Erkennungsschaltung verbunden sind, daß
der Signaleingang des ersten Schieberegisters mit einem Anschluß für das zu überwachende
digitale Zeitmultiplexsignal und der Takteingang dieses Schieberegisters mit einer
Quelle für den Bittakt des zu überwachenden Zeitmultiplexsignals verbunden ist,
daß der Ausgang der zweiten Erkennungsschaltung mit dem Eingang einer ersten Überwachungsschaltung
verbunden ist, daß diese Überwachungsschaltung ein erstes und ein zweites Mono-Flop,
ein DFlip-Flop und ein ODER-Gatter enthält, wobei der Eingang des ersten Mono-Flops
den Eingang der Überwachungsschaltung darstellt, die beiden Ausgänge der Mono-Flops
mit getrennten Eingängen des Gatters und der Ausgang des ersten Mono-Flops zusätzlich
mit dem Eingang des DFlip-Flops verbunden sind, daß der Ausgang des Gatters mit
dem Clear-Eingang des DFlip-Flops verbunden ist, der Ausgang des ersten Mono-Flops
mit dem auslösenden Eingang des zweiten Mono-Flops und dessen Ausgang mit dem auslösenden
Eingang des DFlip-Flops verbunden ist und der Ausgang für das inverse Ausgangssignal
des i>Flip-Flops den Ausgang der Überwachungsschaltung darstellt, an den Anordnungen
zur Alarmauswertung und zur Alarmzählung angeschlossen sein können, bei dem die
Zeitkonstante des ersten Mono-Flops etwas kleiner als die Rahmendauer des Zeitmultiplexsignals
gewählt ist und bei dem die Zeitkonstante des zweiten Mono-Flops größer als die
Differenz zwischen der Rahmendauer und der Zeitkonstante des ersten Mono-Flops gewählt
ist.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen
5 und 7 näher beschrieben.
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Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert
werden. Dabei zeigt F i g. 1 eine Überwacnungsanordnung nach dem Stande der Technik,
F i g. 2 eine erfindungsgemäße Überwachungsanordnung, F i g. 3 das Schaltbild der
in der F i g. 2 enthaltenen Überwachungsschaltung 28, Fig. 4 ein erstes Impulsdiagramm
und Fig.5 ein zweites Impulsdiagramm zur Erläuterung der Funktion der Schaltungsanordnung
nach F i g. 2 und 3.
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Die Fig. 1 stellt eine Anordnung nach dem Stande der Technik dar,
die einleitend bereits so ausführlich geschildert wurde, daß an dieser Stelle auf
weitere Ausführungen verzichtet wird.
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Fig. 2 enthält ebenso wie die in der F i g. I gezeigte
Anordnung
nach dem Stande der Technik ein «stelliges Schieberegister 21 mit einem Eingang
für das digitale Zeitmultiplexsignal D und einen weiteren Eingang für den mitübertragenen
Bittakt 7: Mit den Ausgängen der n Stufen des Schieberegisters 21 sind die n eingänge
der zweiten Erkennungsschaltung 22 verbunden, die jedesmal dann, wenn das «stellige
Rahmenkennwort im Schieberegister 21 steht, ein Impulssignal E an die überwachungsschaltung
28 abgibt Weist das überbrachte Rahmenkennwort Fehler auf, dann wird von der Oberwachungsschaltung
20 ein Alarmsignal A an eine ausgangsseitig angeschlossene Anordnung 27 zur Alarmauswertung
abgegeben. Die Anordnung 27 zur Alarmauswertung hat durch eine eingebaute Verzögerungseinrichtung
eine Zeitkonstante, die wenigstens der zehnfachen Rahmenperiode TO entspricht Dadurch
wird verhindert, daß im Rahmenkennwort kurzzeitig auftretende Bitfebler zu einer
Alarmierung führen, Zusätzlich ist an den Ausgang der Überwachungseinrichtung 28
ein Fehlerzäler 29 anschließbar, durch den die kurzzatigen Alarmimpulse, die von
der Alarmeinrichtung 27 unterdrückt werden, gezählt werden können, oberschreitet
die Anzahl der kurzzeitigen Alarmimpulse einen voreingestellten Wert, dann wird
von dem Fehlerhhhler 29 ein spezielles Alarmsignal A 12 ausgelöst Die F i g. 3 zeigt
den Aufbau der Überwachungsschaltung 28 nach Fig.2 Die Überwachungsschaltung 28
enthält ein erstes Mono-Flop MF1, dessen auslösender oder Takt-Eingang mit dem Signaleingang
der oberwachungsschaltung verbunden ist und dessen Ausgang Q für das inverse Ausgangssignal
mit dem auslösenden Eingang eines zweiten Mono-Flops MF2 verbunden ist Die Q-Ausgänge
des ersten und des zweiten Mono-Flops sind jeweils getrennt mit den beiden Eingängen
eines ODER-Gatters G verbunden, dessen Ausgang mit dem Clear- oder Rücksetz-Eingang
eines D-Flip-Flops FF verbunden ist Der Ausgang des ersten Mono-Flops ist außerdem
mit dem Dateneingang des OFlip-Flops verbunden, während dessen auslösender Eingang
an den Ausgang für das inverse Ausgangssignal des zweiten Mono-Flops angeschlossen
ist Der Ausgang des FlipFlops stellt gleichzeitig den Ausgang der Überwachungsschaltung
28 dar.
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Zur Erläuterung der Funktion der in der Fig. 2 gezeigten Anordnung
sei auf Fig. 4 verwiesen. Die F i g. 4 geht von dem Fall aus, daß das digitale Zeitmultipleisignal
und das Rahmenkennwort ungestört sind und das Rahmenkennwort periodisch im Zeitmultipilexsignal
D vorhanden ist Das von der Erkennungsschaltung 22 erzeugte Impulssignal E enthält
dann charakteristische Impulse. die im Abstand der Rahmenperiode TO auftreten, Zusätzlich
können in unregelmäßigen zeitlichen Abständen weitere Impulse an den Stellen des
Rahmens auftreten, an denen das Rahmenkennwort vorgetäuscht wird. Da die Zeitkonstante
TO des ersten Mono-Flops MF1 etwas kleiner als die Rahmendauer TO gewählt ist, wird
das Mono-Flop MF1 nicht durch Störimpulse, sondern praktisch nur durch die ansteigende
Flanke der Impulse des Impulses Egetriggert, die mit der Rahmenperiode TO auftreten.
Das erste Mono-Flop MF nimmt also nach jedem dieser Impulse für die Zeitdauer T1
den Einschaltzustand an, der im vorliegenden Falle den Wert »logisch Eins« darstellt,
wie dies die zweite Zeile der F i g. 4 zeigt Nach dem Abschalten des Mono-Flops
besitzt dessen Ausgangssignal für die Dauer T3 den Wert von »logisch Null«, wobei
sich die Dauer T3 aus der Differenz zwischen der Rahmenperiode TO und der Zeitkonstante
des ersten Mono-Flops MF1 ergibt.
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Durch den nächsten periodischen Impuls wird das Mono-Flop wieder eingeschaltet,
so daß das Ausgangssignal den Wert von »logisch Eins« annehmen kann, Durch die abfallende
Flanke des Ausgangssignals des ersten Mono-Flops bei dessen Ausschalten wird das
zweite Mono-Flop MF2 getriggert Die Zeitkonstante T2 des zweiten Mono-Flops MF2
ist größer als die Zeitdauer T3 gewählt, so daß das zweite Mono-Flop erst ausschaltet,
wenn das erste Mono-Flop durch den nächsten periodischen Impuls bereits wieder eingeschalt
tet ist Mit der fallenden Flanke des Ausgangssignales des zweiten Mono-Flops MF2
wird das D-Flip-Flop angesteuert und dadurch der Zustand des ersten Mono-Flops MF1
in das D-Flip-Flop FF übernommen.
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Dadurch hat bei periodischem Auftreten des Rahmenkennwortes das Ausgangssignal
des D-Flip-Flops t ständig den Wert »logisch Eins« Die Fig.5 zeigt den Falt, daß
die Übertragung fehlerhaft ist, daß also beispielsweise das Rahmenkennwort nicht
mehr periodisch in dem übertragenes digitalen Zeitmultiplexsignal D vorhanden ist
In diese Fall treten in dem Impulssignal E nur unregelmässig Impulse an den Stellen
des Rahmens auf, an denen das Rahmenkennwort vorgetäuscht wird. Der AbsS zwischen
der fallenden und der nächsten steigenden Flanke des Ausgangssignals des ersten
Mono-Flops MF1 ist somit unregelmäßig und meistens erheblich großer als die Zeitdauer
T3 bzw. TO- T1.
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Die Darstellung in den F i g. 4 und 5 setzt voraus, daß nur wenige
Vortäuschungen des Synchronwortes auftreten und daß die Rahmendauer TO hinreichend
klein ist Sind diese Voraussetzungen nicht erfüllt, so kann im synchronen Zustand
das D-Flip-Flop kurzzeitig den Ausschaltzustand annehmen und im nichts-> nen
Zustand häufig ein- und ausgeschaltet werden In diesem Fall wird der Alarm dadurch
sicher erkannt, daß die Alarmauswertung den Mittelwert des Ausgangssignals A des
D-Flip-Flops bildet und einen Alarm erst dann abgibt, wenn der Mittelwert einen
bestinnntcn Schwellenwert unterschreitet Als weiterer Fehler ist ein Ausfall des
Taktsignals r oder eine Verfälschung des Zeitmultiplexsignals D möglich, bei der
dieses die Werte »Dauer-NuD« oder »Dauer-Eins« annimmt In diesem Fall gibt die Erkennungsschaltung
22 keine Impulse ab, so daß die Ausgangssignale der beiden Mono-Flops MF1 und MF2
einen Wert von »logisch Eins« annehmen.
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Dadurch wird das mit den Q-Ausgängen der Mono-Flops verbundene ODER-Gatter
geschaltet und setzt über den Clear-Eingang das Ausgangssignal des D-Flip-Flops
FF auf »logisch Null«, so daß auch m diesem Falk am Ausgang der Erkennungsschaltung
das Alarmkriterium entsprechend dem logischen Nulizustand auftritt Um Zeitmultiplexsignrk
mit verschiedenen PUIS~IF men überwachen zu können, ist die Erkennungsschaltung
22 umschaltbar für verschiedene Rahmenlängen auszuführen bzw. es ist eine Erkennungssckaltung
21 wählen, die hinsichtlich der Zahl ihrer Eine und ihrer möglichen Verknüpfungen
der maximalen Rahmenlänge entspricht Insbesndere bei seer langen Rahmenkennwörtern
kann es dann zweckmäßig nicht alle Bits des Rahmenkennwortes auszuwerten, so daß
in diesem Falle Schieberegister 21 und Erkennungsschaltung 22 verkleinert werden
können.