JPS5862284 | 【考案の名称】巻線型可変抵抗器のノイズ検出回路 |
MAYER JOERG (DE)
EP0030383A1 | 1981-06-17 | |||
DE2945034A1 | 1981-05-27 | |||
EP0069972A1 | 1983-01-19 |
1. | Verfahren zur Überwachung der Übertragungsqualität digitalisierter Signale, die einer Quantisierung unter¬ zogen wurden, mit folgenden Maßnahmen: es wird die Quantisierungsstörleistung in einem Bereich gemessen, wo kein Nutzsignal übertragen wird, aus der Quantisierungsstörleistung wird die Quantisie¬ rungsstufe für einen zugehörigen D/AWandler bestimmt und mit einem Erwartungswert verglichen, wenn die ermittelte Quantisierungsstufe vom Erwartungswert um eine vorgegebene zulässige Differenz abweicht, wird ein Fehlersignal aufbereitet. |
2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Übertragung von digitalisierten Tonrundfunk und/oder Fernsehsignalen eine Abweichung der ermittelten Quantisierungsstufe um 4 oder mehr als 4 vom Erwartungswert als Fehlersignal anzeigt wird. |
3. | Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Quantisierungsstörleistung in einem Fernsehsignalverteilnetz für Frequenzmultiplexsignale bei 10,7 MHz vorgenommen wird. |
4. | Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbandbreite zu 300 kHz gewählt wird. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Übertragungsqu litat digitalisierter Signale, die einer Quantisierung unterzogen wurden.
Stand der Technik
Für die Messung des Signal-Rauschabstandes beispielsweise von einem digitalisierten Fernsehbild können Referenzsignale, z.B. die Prüfzeilen im Fernsehbild herangezogen werden. Diese Vorgehensweise setzt jedoch einen aufwendigen und teuren Prüfempfänger mit entsprechender Meßtechnik voraus. Die Überwachung von Pilotsignalen erfordert einen ähnlichen Aufwand.
Vorteile der Erfindung
Mit den Maßnahmen der Erfindung gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs können digitalisierte Signale während der Übertragung auf einfache Weise bezüglich ihrer Übertragungsqualität beurteilt werden. Eine
Betriebsunterbrechung ist nicht erforderlich. Es kann auf einfache Weise beurteilt werden, ob ein im Übertragungsweg
vorgesehener D/A-Wandler ordnungsgemäß arbeitet. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen angegeben.
Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen:
Die erreichbare Übertragungsqualität eines digitalisierten Signals, z.B. der Signal-Rauschabstand, ist direkt proportional zur Auflösung des zugehörigen im Übertragungsweg befindlichen D/A-Wandlers und der Einhaltung dessen Qualitätsparameter. Die Erfindung geht davon aus, daß bei der gleichförmigen Quantisierung eines Analogsignals bei der A/D-Wandlung bei ausreichender Aussteuerung (im allgemeinen > 6 Bit bei Sinusträger oder bei Mehrtonsignalen, wie sie bei Fernsehverteildiensten auftreten) durch die endliche Anzahl von
Quantisierungsstufen, ein Fehler mit der Eigenschaft von weißem gaußförmigem Rauschen entsteht . Dieses weiße Rauschen ist über das ganze NyquistSpektrum gleich verteilt, also auch in jenen Frequenzbereichen, wo kein Nutzsignal übertragen wird. Durch Messung der
Quantisierungsstörleistung, insbesondere ihrem Mittelwert, in diesen Bereichen kann die Quantisierungsstufe a für einen zugehörigen D/A-Wandler bestimmt werden und mit einem Erwartungswert verglichen werden. Ergibt sich zwischen der ermittelten Quantisierungsstufe a und dem Erwartungswert eine unzulässig große Differenz, wird ein Fehlersignal aufbereitet, welches beispielsweise über
Fernwirkeinrichtungen zu einer zentralen Anzeige gebracht wird.
Es lassen sich so eine Vielzahl von D/A-Wandlern, beispielsweise in einem Fernsehverteilnetz während des Betriebes bezüglich ihrer Übertragungsqualität überwachen. Gleichzeitig können Erfahrungen über die Langzeitstabilität der D/A-Wandler gewonnen werden.
Zeichnungen
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 ein Blockschaltbild für die Qualitätsüberprüfung eines D/A-Wandlers und
Figur 2 die Lage der Tonrundfunk- und Fernsehkanäle in einem
Breitbandkommunikationsnetz.
Beschreibung
In einem Verteilnetz für Tonrundfunk- und Fernsehsignale werden die Rundfunk- und Fernsehsignale beispielsweise in Form eines digitalisierten Frequenzmultiplexsignal auf
Glasfasern GF übertragen und beim Teilnehmer TLN mit Hilfe eines schnellen D/A-Wandlers in ein analoges Frequenzmultiplexsignal zurückgewandelt, das von handelsüblichen Rundfunk- und/oder Fernsehempfängern weiterverarbeitet werden kann. Ein Beispiel für das Frequenzmultiplexsignal ist in Figur 2 dargestellt.
Da der Signal-Rauschabstand der digitalisierten, einer Quantisierung unterzogenen übertragenen Signale direkt proportional zur Auflösung des D/A-Wandlers ist, kann sich die Qualitätsüberprüfung auf diesen Parameter beschränken. Wie zuvor schon erwähnt, wird davon ausgegangen, daß bei der gleichförmigen Quantisierung eines Analogsignals bei der sendeseitigen A/D-Wandlung - ADC1 in Figur 1 - bei ausreichender Aussteuerung, im allgemeinen > 6 Bit bei
Sinusträger oder Mehrtonsignalen, durch die endliche Anzahl der Quantisierungsstufen a, ein Fehler mit der Eigenschaft von weißem Rauschen entsteht. Für die mittlere Quantisierungsstörleistung oder Quantisierungsgeräuschleistung gilt allgemein
(Vorlesungsmanuskript Prof. Dr.Ing. W. Kaiser, Übertragungstechnik II., Universität Stuttgart, 1982, Seiten 229 bis 230) :
a 2 P rr = mit a als Quantisierungsstufe. q 12
Das hierdurch hervorgerufene Rauschen, das sich selbstverständlich zu anderen Rauschquellen, wie thermisches Rauschen, addiert, ist über das ganze Nyquistspektrum gleich verteilt, also auch an Stellen, wo kein Nutzsignal übertragen wird. Durch Messung der mittleren Quantisierungsstörleistung, die natürlich größer sein muß als sonstige Rauschanteile, kann die Quantisierungsstufe a bestimmt werden.
Als eine Stelle, welche nicht vom Nutzspektrum belegt ist, bietet sich die Frequenz 10,7 MHz (oder auch 5,5 MHz oder 450kHz) an. Bei diesen Frequenzen läßt sich leicht ein empfindlicher hochselektiver Verstärker aufbauen, da entsprechende Filter erhältlich sind. Folgende Zahlenwerte gelten für ein realisiertes Fernsehverteilsytem. Bei einem D/A-Wandler mit einer Auflösung von 12 Bit und einer Ausgangsspannung von 1 Vss in 50 Ohm ist eine Quantisierungsstufe
Wss
- 244μV.
)12
Dem entspricht eine mittlere Quantisierungsstörleiεtung
W = •76 dBm. p q " = 4,9 e^ 9W
12
Diese Stδrleitung verteilt sich über die gesamte Nyquistbandbreite, mithin also der halben Abtastfrequenz von
452 MHz
= 226 MHz .
Da nur innerhalb einer Bandbreite von 300 kHz um 10,7 MHz um 5,5 MHz oder um 450 kHz gemessen wird, ist die zu erwartende Störleistung zu korrigieren um
300kH∑
10 log = -28., 7 dBm.
226 MHz
Die zu erwartende Störleistung bezogen auf eine Bandbreite von 300 kHz beträgt damit
Pq3 0 o = "76 dBm - 28,7 dB = -104,7 dBm.
In dem realisierten Verteilsystem soll eine Verschlechterung des D/A-Wandlers auf 8 Bit erkannt werden. Die zu erwartende Störleistung eines 8 Bit D/A-Wandlers beträgt
-104,7 dBm + 4 - 6 dBm = -80,7 dBm. Das Ausgangssignal des DAC gelangt über eine Vorselektion VS auf einen Verstärker VI und dann auf ein erstes Keramikfilter KF1. In den Verstärkerstufen V2 und V3 erfolgt eine Pegelanhebung und Anpassung an ein zweites Keramikfilter KF2. Nach weiterer Verstärkung V4 steht das Rauschsignal mit einem Pegel von +4 dBm an einem Gleichrichter und Integrationsglied GF an. Ein A/D-Wandler ADC2 digitalisiert die Störspannung und leitet sie über eine entsprechende Schnittstelle an eine Systemsteuerung zur Auswertung A.
Zur Auswertung eignet sich im einfachsten Falle ein Komparator, der das auszuwertende Signal mit einem für den D/A-Wandler ermittelten Erwartungswert vergleicht. Ergibt sich im Ausführungsbeispiel eine Differenz >4, d.h. der
Erwartungswert der Auflösung a = 12 wird um vier oder mehr als vier unterschritten, wird ein Fehlersignal aufbereitet und zur Anzeige gebracht.
Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht eine einfache und preiswerte Überwachung des Signal-Rauschabstandes eines D/A-Wandlers im Betrieb. Weitere Einsparungen lassen sich durch Ersatz der Einzelverstärker durch handelsübliche ZF-Verstärker erreichen. Durch Wechsel der Keramikfilter läßt sich die Meßfrequenz verändern. Wird anstelle von Figur 1 ein durchstimmbares Vorfilter mit Oszillator und Mischstufe verwendet können beliebige Bereiche des Spektrums geprüft werden.
Next Patent: METHOD AND APPARATUS FOR OFFSET FREQUENCY ESTIMATION FOR A COHERENT RECEIVER