| Dokumentenidentifikation |
DE10342040A1 07.04.2005 |
| Titel |
Verfahren zur Überwachung der Zeitsynchronität von Sendern in einem Gleichwellennetz |
| Anmelder |
Rohde & Schwarz GmbH & Co KG, 81671 München, DE |
| Erfinder |
Balz, Christoph, 81543 München, DE; Hofmeister, Martin, 80797 München, DE |
| Vertreter |
Mitscherlich & Partner, Patent- und Rechtsanwälte, 80331 München |
| DE-Anmeldedatum |
11.09.2003 |
| DE-Aktenzeichen |
10342040 |
| Offenlegungstag |
07.04.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
07.04.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
H04H 3/00
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| IPC-Nebenklasse |
H04B 17/00
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| Zusammenfassung |
In einem Verfahren zur Überwachung der Zeitsynchronität von insgesamt n Sendern (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) in einem Gleichwellennetz (1) wird eine Referenzsummenimpulsantwort (30), die zu den Übertragungskanälen der n Sender (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) des Gleichwellennetzes (1) gehört, mit einer gemessenen Summenimpulsantwort (52), die zu den Übertragungskanälen der n Sender (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) des Gleichwellennetzes (1) gehört, verglichen. Es wird eine Referenzimpulsantwort (20) in der Referenzsummenimpulsantwort (30) zur Pilotimpulsantwort (29) festgelegt, auf die die übrigen Referenzimpulsantworten (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) referenziert werden, um eine Klassifizierung aller im Gleichwellennetz (1) auftretenden Synchronitätsfehler in mehrere Synchronitätsfehlerklassen durchführen zu können.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Zeitsynchronität
von Sendern in einem Gleichwellennetz.
Die Übertragungstechnik des terrestrischen Hör- und TV-Rundfunks basiert
auf einem Netz von regional verteilten Sendern, die zeitsynchron mit derselben Sendefrequenzen
ausstrahlen (Gleichwellennetz). Die Technik der Gleichwellennetze konnte erst mit
Einführung der digitalen Übertragungsverfahren realisiert werden, in denen gemäß
Übertragungsstandard Schutzintervalle (Guard-Intervalle) vorgesehen sind, die einen
gewissen Toleranzbereich für unterschiedliche Laufzeiten der Übertragungssignale
von den einzelnen Sender aufgrund unterschiedlicher Wegstrecken ermöglichen. Moderne
digitale Mehrträgerverfahren (z.B. OFDM = orthogonal frequency division multiplexing)
des digitalen Hörfunks (DAB = digital audio broadcasting) und des digitalen terrestrischen
Fernseh-Rundfunks (DVB-T = digital video broadcasting terrestrial) basieren deshalb
heute auf Gleichwellennetzen.
Ein funktionierendes Gleichwellennetz bedingt, daß jeder Empfänger
des Gleichwellennetzes an jedem beliebigen Ort innerhalb des Sendebereichs des Gleichwellennetzes
einen ausreichenden Signalpegel des Übertragungssignals empfängt und die von den
einzelnen Sendern empfangenen Übertragungssignale innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches
(Schutz- oder Guard-Intervall bei DVB-T) zeitsynchron sind.
Auf Grund unterschiedlichster Störungen – z.B. zu geringe Sendeleistung
eines Senders, fehlerhafte Synchronisierung eines Senders zum Gleichwellennetz,
unterschiedliche Wetterbedingungen im Sendebereich des Gleichwellennetzes usw. –
können die Anforderungen der Zeitsynchronität und des ausreichenden Signalpegels
für einen störungsfreien Empfang im Gleichwellennetz verletzt sein. Hinzu kommt,
daß sich den Nutzsignalen Störsignale von in das Gleichwellennetz einstreuenden
Störsendern und Echosignale durch Reflexion von Nutzsignalen an Hindernissen überlagern
können. Deshalb ist eine ständige Überwachung hinsichtlich der Zeitsynchronität
und des Signalpegels des empfangenen Nutzsignals sowie hinsichtlich Störsignalfreiheit
im gesamten Sendebereich durchzuführen. Bei auftretender Verletzung dieser obligatorischen
Netzanforderungen ist die Störquelle – z.B. Sender, Zubringerstrecke, Hindernis
– zu identifizieren und durch entsprechende Abhilfemaßnahmen ein korrekter
und funktionierender Netzbetrieb wieder herzustellen.
In der DE 196 42 633 A1
wird ein Verfahren vorgestellt, bei dem zur Bestimmung des exakten Empfänger-Standorts
in einem Gleichwellennetz eine Laufzeitdifferenzmessung zwischen den Empfangssignalen
zweier Sender des Gleichwellennetzes durchgeführt wird. Da das Empfangssignal nicht
nur das Nutzsignal beinhaltet, sondern auch Echosignale enthalten kann, sind diese
zu identifizieren und auszublenden. Zur eindeutigen Identifizierung und Ausblendung
von auftretenden Echosignalen wird die Übertragungscharakteristik der Übertragungskanäle
beider Sender durch Messung der Kanalimpulsantwort ermittelt.
In der DE 199 37 457 A1
wird aufbauend auf diesem Verfahren der Laufzeitdifferenzenmessung durch Ermittlung
der Kanalimpulsantwort der Übertragungskanäle zweier Sender eines Gleichwellennetzes
ein Verfahren zur Überwachung von Sendern in einem Gleichwellennetz beschrieben.
Hierbei werden zu Ermittlung der Zeitsynchronität der Sender eines Gleichwellennetzes
jeweils die Laufzeitdifferenzen zweier Sender von einem Funkempfänger gemessen und
mit einer Referenzlaufzeitdifferenz derselben beiden Sender verglichen. Bei zu großer
Abweichung der Laufzeitdifferenzen, die eine fehlende Zeitsynchronität der beiden
untersuchten Sender darstellt, werden die gestörten Sender vom Funkempfänger über
eine Zentrale im Hinblick auf eine erneute Synchronisierung informiert.
Nachteilig an diesem Verfahren ist der nur paarweise Vergleich der
Laufzeiten zweier Sender im Hinblick auf Zeitsynchronität zweier Sender zueinander.
Die Zeitsynchronität mehrerer Sender, insbesondere einer Sendergruppe, die mit der
Zentrale über eine gemeinsame Zubringerstrecke verbunden ist, kann auf diese Weise
nicht ermittelt werden. Eine sichere und eindeutige Fehlerquellenidentifizierung
hinsichtlich Fehlerquellen, die sich nur auf einen einzigen Sender auswirken (z.B.
Phasenverstimmung eines einzigen Senders) und Fehlerquellen, die sich auf eine Sendergruppe
auswirken (z.B. Übertragungsfehler in der Zubringerstrecke zur Sendergruppe), kann
mit diesem Verfahren nicht verwirklicht werden.
Das Verfahren weist aufgrund des nur paarweisen Vergleichs der Laufzeitdifferenzen
zweier Empfangssignale den weiteren Nachteil auf, daß nur relative Zeitasynchronitäten
zwischen zwei zu vermessenden Sendern identifiziert werden können, wohingegen die
absolute Zeitasynchronitäten der jeweiligen Sender zu einem Bezugssender und damit
zum gesamten Gleichwellennetz nicht möglich ist. Besitzen die zu vermessenden Sender
beispielsweise gleichgroße Zeitasynchronitäten zum Bezugssender, so sind sie zueinander
zeitsynchron und werden deshalb durch dieses Verfahren fälschlicherweise als zeitsynchron
zum Gleichwellennetz beurteilt.
Beim nur paarweisen Vergleich der Laufzeitdifferenzen der empfangenen
Nutzsignale zweier Sender wird jeweils für einen Sender nur eine zeitbestimmende
Größe – die durch den Empfänger gemessene Empfangszeit des empfangenen Nutzsignals
– herangezogen. Eine Berücksichtigung mehrerer zeitbestimmender Größen –
beispielsweise die durch den Empfänger gemessenen Empfangszeiten der zu einem Sender
gehörigen Echosignale – erfolgt nicht, so daß auf diese Weise keine zusätzlichen
Informationen im Hinblick auf eine eindeutigere und exaktere Bestimmung der verursachenden
Fehlerquelle – z.B. Zeitverschiebung des Empfangssignals durch Schlechtwetterlage
in einem bestimmten Sendegebiet des Gleichwellennetzes – möglich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur
Überwachung der Zeitsynchronität von Sendern in einem Gleichwellennetz mit den Merkmalen
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart weiterzubilden, daß einerseits eine
eindeutige Überprüfung der absoluten Zeitsynchronität aller in einem Gleichwellennetz
integrierten Sender möglich ist und andererseits aus der Messung einer aufgetretenen
Zeitasynchronität möglichst eindeutig und einfach auf die Fehlerquelle oder zumindest
auf den Fehlerquellentyp der aufgetretenen Zeitasynchronität geschlossenen werden
kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Überwachung
der Zeitsynchronität von Sendern in einem Gleichwellennetz mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Im Gegensatz zum nur paarweisen Vergleich der Zeitsynchronität zweier
Sender werden erfindungsgemäß auf der Basis einer Referenzmessung die Referenzimpulsantwort
des stärksten Senders zur Pilotimpulsantwort definiert und alle übrigen Referenzimpulsantworten
der übrigen Sender hinsichtlich ihrer Zeitsynchronität zum Gleichwellennetz auf
die Pilotimpulsantwort im Rahmen einer Laufzeitmessung bezogen. Auf diese Weise
ist es im Rahmen einer weiteren Messung sämtlicher zu den einzelnen Sendern gehörigen
Impulsantworten – Summenimpulsantwort – möglich, durch Vergleich mit
allen korrespondierenden Referenzimpulsantworten – Referenzsummenimpulsantwort
– die Anzahl der nicht zeitsynchronen Sender zu ermitteln und davon abhängig
die Synchronitätsfehlerklasse des auftretenden Synchronitätsfehlers zu ermitteln.
Die Bestimmung der Synchronitätsfehlerklasse stellt einen wichtigen Schritt im Hinblick
auf die Identifizierung der Synchronitätsfehlerquelle oder des Synchronitätsfehlertyps
dar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
Liegt nur eine Zeitabweichung zwischen einer gemessenen Impulsantwort
und der zugehörigen Referenzimpulsantwort und damit eine Zeitasynchronität nur eines
Senders zum Gleichwellennetz vor, so kann bei einem derartigen Synchronitätsfehler
der ersten Synchronitätsfehlerklasse gemäß Anspruch 6 ganz gezielt die Fehlerquelle
beim jeweiligen Sender lokalisiert werden.
Liegen dagegen Zeitabweichungen zwischen gemessener Impulsantwort
und zugehöriger Referenzimpulsantwort bei mehreren, aber nicht allen übrigen n-1
Sendern des Gleichwellennetzes vor, so können bei derartigen Synchronitätsfehlern
der zweiten Synchronitätsfehlerklasse gemäß Anspruch 7 gezielter Synchronitätsfehlerquellen,
die eine Sendergruppe betreffen, verfolgt werden (z.B. Übertragungsfehler in der
Zubringerstrecke zu einer Sendergruppe, Schlechtwettergebiet in einem bestimmten
Sendegebiet usw.).
Eine Zeitabweichung zwischen allen n-1 übrigen gemessenen Impulsantworten
und den zugehörigen Referenzimpulsantworten führt zu einem Synchronitätsfehler der
dritten Synchronitätsfehlerklasse gemäß Anspruch 8. Bei derartigen Synchronitätsfehler
kann u.U. einzig und allein der zur Pilotimpulsantwort gehörige stärkste Sender
des Gleichwellennetzes neben pegel- auch phasenverstimmt sein. Dieser spezifische
Fall ist über eine Korrelationsanalyse zwischen Referenzsummenimpulsantwort und
Summenimpulsantwort zu ermitteln.
Neben der Überwachung der Zeitsynchronität kann das Verfahren auch
zur Überwachung des richtigen Signalpegels der einzelnen Sender des Gleichwellennetzes
eingesetzt werden. Bei einer Abweichung des Signalpegels der gemessenen Impulsantwort
zur Referenzimpulsantwort muß die Sendeleistung des jeweiligen Senders entsprechend
angepaßt werden.
Gemäß Anspruch 4 weisen die einzelnen Referenzimpulsantworten der
Referenzsummenimpulsantwort vorzugsweise jeweils Fehlertoleranzbereiche in der Dimension
der Zeit und des Signalpegels auf, die einen zeitsynchronen Sender mit angepaßten
Signalpegel klassifizieren, falls dessen gemessene Impulsantwort in diesem Fehlertoleranzbereich
liegt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Überblickdarstellung eines Gleichwellennetzes;
2 eine grafische Darstellung der Referenzsummenimpulsantwort
mit Fehlertoleranzbereichen;
3 eine grafische Darstellung der Fehlertoleranzbereiche
der Referenzimpulsantworten, der gemessenen Impulsantworten und Störimpulse;
4 eine tabellarische Darstellung der
Fehlertoleranzbereiche der Referenzimpulsantworten, der gemessenen Impulsantworten
und Störimpulse;
5 eine graphische Darstellung der Wirkung
von Zeitfenstern der Fourier-Transformation auf die Identifizierung von Impulsen;
6a eine grafische Darstellung von Intersymbolinterferenzen
bei fehlender Zeitsynchronität von Sendern und
6B eine grafische Darstellung der Summenimpulsantwort
nach einem Snychronisiervorgang.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung der Zeitsynchronität
von Sendern in einem Gleichwellennetz wird in einer Ausführungsform nachfolgend
unter Bezugnahme auf 1 bis 6B
beschrieben.
Gemäß 1 besteht ein Gleichwellennetz
1 beispielsweise aus den im Sendebereich verteilten Sendern 2,
3, 4, 5, 6 und 7 sowie einer Zentrale
8. In diesem beispielhaften Gleichwellennetz 1 sind die Sender
2, 3 und 4 zu einer ersten Sendergruppe 9 und
die Sender 5, 6 und 7 zu einer zweiten Sendergruppe
10 zusammengefaßt. Die erste Sendergruppe 9 ist über eine erste
gemeinsame Zubringerstrecke 11 mit der Zentrale 8 verbunden, während
die zweite Sendergruppe 10 über die zweite gemeinsame Zubringerstrecke
12 ebenfalls mit der Zentrale 8 verbunden ist. Die Koppelung der
Sender 2, 3 und 4 an die erste Zubringerstrecke
11 erfolgt über eine erste Verteilungseinrichtung 13, während
die Koppelung der Sender 5, 6 und 7 an die zweite Zubringerstrecke
12 über eine zweite Verteilungseinrichtung 14 erfolgt. Die Zentrale
8 koppelt in eine Kopplungseinrichtung 15 in die erste Zubringerstrecke
11 und in die zweite Zubringerstrecke 12 ein. Zur Messung und
Überwachung des Gleichwellennetzes 1 wird eine Empfangseinrichtung
16 verwendet. Die Empfangseinrichtung 16 kann stationär oder portabel
genutzt werden, wobei bei portabler Empfangseinrichtung für jeden neuen Standort
eine Referenzimpulsmessung der einzelnen Sendern hinsichtlich Pegel und Phase durchzuführen
ist. Die Sender 2, 3, 4, 5, 6 und
7 sowie die Zentrale 8 und Empfangseinrichtung 16 sind
jeweils mit einer Empfangsantenne 17 und einer Sendeantenne 18
bestückt. Im dargestellten Beispiel erfolgt die Rückmeldung von der Empfangseinrichtung
16 an die Zentrale 8 drahtlos. Wenn diese Rückmeldung über eine
Leitung erfolgt, kann dort die Sendeantenne 18 entfallen.
Die Empfangseinrichtung 16 dient einerseits dazu, Gebiete
im Sendebereich des Gleichwellennetzes 1 zu identifizieren, die beispielsweise
aufgrund von Hindernissen 19 im Übertragungskanal zwischen Sender und Empfänger
entweder gar keinen oder nur einen zu schwachen Empfang aufweisen. Auch Echos aufgrund
von Reflexionen des Übertragungssignals an großflächigen Körpern 20 (z.B.
Bergen) können mit einer derartigen Empfangseinrichtung 16 nachgewiesen
werden. Abhilfemaßnahmen können bei derartigen Störungen beispielsweise die Neupositionierung
oder die Verstellung der Sendeleistung einzelner Sender sein.
Neben diesen den Signalpegel des Übertragungssignals und die Entstehung
von Echossignalen überwachenden Aufgaben führt die Empfangseinrichtung
16 auch Messung und Überwachung der Zeitsynchronität der im Gleichwellennetz
1 integrierten Sender 2, 3, 4, 5,
6 und 7 durch.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Empfangseinrichtung
16 in ausgewählten Positionen innerhalb des Sendebereich des Gleichwellennetzes
1 positioniert. Für jede dieser Positionen wird zu jedem Sender
2, 3, 4, 5, 6 und 7 des Gleichwellennetzes
1 die Impulsantwort für den entsprechenden Übertragungskanal von dem Sender
zu der Empfangseinrichtung 16 von der Empfangseinrichtung 16 ermittelt.
Dies kann z.B. anhand der Pilotträger (Scattered Pilot) bei einem DVB-T Signal erfolgen,
so wie dies grundsätzlich aus der DE 100
05 287 A1 bekannt ist. Die erstmalige Messung der Impulsantwort dient als
Referenzmessung für nachfolgende Messungen. Die in der ersten Messung ermittelte
Impulsantwort stellt deshalb eine Referenzimpulsantwort dar. Die Referenzimpulsantworten
aller zu den Sendern 2, 3, 4, 5, 6
und 7 gehörigen Übertragungskanäle werden als Referenzsummenimpulsantwort
30 in der Form eines Echomusters gemäß 2 in
einer zeitabhängigen Grafik 64 eines Grafiksystems 55 dargestellt,
das in der Empfangseinrichtung 16 oder in einer mit der Empfangseinrichtung
16 verbundenen Einrichtung – beispielsweise ein über Internet mit
der Empfangseinrichtung 16 verbundener Personal Computer – integriert
ist.
Die Referenzimpulsantwort 20 des stärksten Senders –
beispielsweise Sender 4 – wird als Pilotimpuls 29 definiert,
um die relative zeitliche Verschiebung der übrigen Referenzimpulsantworten
21 (Sender 2), 22 (Sender 7), 23 und
24 (Sender 3), 25 (Sender 6), 26,
27 und 28 (Sender 5) zu einem Bezugspunkt, dem Pilotimpuls,
zu ermitteln. Als Bezugspunkt für die übrigen Referenzimpulsantworten
21, 22, 23, 24, 25, 26,
27 und 28 wird der Pilotimpuls 29 in den Ursprung des
Koordinatensystems 53 der Grafik 64, bestehend
aus der Abszisse 31 und der Ordinate 32, gesetzt. Die Abszisse
31 bildet die Empfangszeit der Referenzimpulsantwort in der Dimension Mikrosekunden
oder in die dazu korrespondierende Entfernungsdimension Kilometer oder Meile ab.
Die Ordinate 32 bildet den Signalpegel der Referenzimpulsantwort in Bezug
zum Signalpegel des Pilotimpulses 29 in der Dimension Dezibel ab.
Aufgrund der zeitlichem Referenzierung der übrigen Referenzimpulsantworten
21, 22, 23, 24, 25, 26,
27 und 28 zum Pilotimpuls 29 entstehen Vorechos, welche
Referenzimpulsantworten darstellen, die von der Empfangseinrichtung 16
zeitlich vor dem Pilotimpuls 29 empfangen werden (Referenzimpulsantworten
21 und 22). Analog entstehen Nachechos, welche als Referenzimpulsantworten
von der Empfangseinrichtung 16 zeitlich nach dem Pilotimpuls
29 empfangen werden (Referenzimpulsantworten 23, 24,
25, 26, 27 und 28).
Da die Referenzsummenimpulsantwort 30 für nachfolgende Messungen
der Impulsantworten durch die Empfangseinrichtung 16 als Referenzechomuster
dienen und nachfolgende Messungen der Impulsantworten auch im Falle einer exakten
Zeitsynchronität der beteiligten Sender 2, 3, 4,
5, 6 und 7 mit einer gewissen Abweichung zwischen den
Referenzimpulsantworten und den gemessenen Impulsantworten verbunden sind, empfiehlt
sich die Einführung eines gewissen Fehlertoleranzbereiches 31,
32, 33, 34, 35, 36, 37 und
38 um das jeweilige Idealwertepaar Referenz-Empfangszeit und Referenz-Signalpegel
der jeweiligen Referenzimpulsantwort 21, 22, 23,
24, 25, 26, 27 und 28. Somit wird vom
Operator der Empfangseinrichtung 16 für jede Referenzimpulsantwort
21, 22, 23, 24, 25, 26,
27 und 28 ein individueller Fehlertoleranzbereich 31,
32, 33, 34, 35, 36, 37 und
38 definiert, der vorzugsweise aus einem Fehlertoleranzband 39
in der Zeitdimension und einem Fehlertoleranzband 40 in der Signalpegeldimension
besteht. Es kann jedoch ein Fehlertoleranzband 39 in der Zeitdimension
ausreichen.
In einer der Referenzmessung nachfolgenden Messung werden von der
Empfangseinrichtung 16 wiederum die Impulsantworten 41,
42, 43, 44, 45, 46, 47 und
48 der Sender 2, 3, 4, 5,
6, 7 und 8 des Gleichwellennetzes 1 empfangen
und als Summenimpulsantwort 52 in das Koordinatensystem 53 einer
neuen zeitabhängigen Grafik 65 des Grafiksystems 55 derart abgebildet,
daß die gemessene Impulsantwort 53 des stärksten Senders 4 genau
in den Ursprung des Koordinatensystems 53 der neuen Grafik 65
zu liegen kommt.
Zusätzlich zu den gemessenen Impulsantworten 41,
42, 43, 44, 45, 46, 47 und
48 der Sender 2, 3, 4, 5,
6, 7 und 8 des Gleichwellennetzes 1 werden von
der Empfangseinrichtung 16 auch noch Störimpulse 49,
50 und 51 gemessen, die beispielsweise von Sendern 55,
56 und 57 aus Nachbarzellen erzeugt werden und in den Sendebereich
des Gleichwellennetzes 1 eingestreut werden. Diese werden ebenfalls in
das Koordinatensystem 53 der neuen Grafik 65 des Grafiksystems
55 entsprechend ihrer Empfangszeit und ihres Signalpegels abgebildet. Da
in das Koordinatensystem 53 der neuen Grafik 65 des Grafiksystems
55 die Fehlertoleranzbereiche 31, 32, 33,
34,35, 36, 37 und 38 der Referenzimpulsantworten
21, 22, 23, 24, 25, 26,
27 und 28 der Referenzmessung gemäß 3
ebenfalls abgebildet sind, kann der Operateur der Empfangseinrichtung
16 relativ einfach die Impulsantworten identifizieren, die außerhalb des
definierten Fehlertoleranzbereiches der korrespondierenden Referenzimpulsantworten
liegen.
In der beispielhaften Messung, die in 3
dargestellt ist, liegt eine nicht mehr tolerierbare Zeitverschiebung zwischen Referenzimpulsantwort
und gemessener Impulsantwort bei der Impulsantwort 45 vor, woraus auf einen
Synchronitätsfehler zwischen dem stärksten Sender 4 und dem Sender
6 geschlossen werden kann.
Außerdem ist in der beispielhaften Messung, die in 3
dargestellt ist, ersichtlich, daß der Signalpegel der gemessenen Impulsantwort
46 außerhalb des tolerierbaren Fehlertoleranzbereiches 36, insbesondere
unterhalb des Fehlertoleranzbandes 40 in der Signalpegeldimension des Fehlertoleranzbereiches
36, erscheint. Der gegenüber dem Signalpegel der zugehörigen Referenzimpulsantwort
26 zu geringe Signalpegel der Impulsantwort 46 kann beispielsweise
auf eine zu geringe Sendeleistung des Senders 5 oder auf eine zu starke
Dämpfung des Übertragungssignals vom Sender 5 zur Empfangseinrichtung
16 aufgrund beispielsweise einer Schlechtwetterperiode im Übertragungskanal
vom Sender 5 zur Empfangseinrichtung 16 zurückzuführen sein.
Neben der grafischen Darstellung des Summenimpulsantwort
30 in einer Grafik 65 des Grafiksystems 55 ist auch eine
Darstellung sämtlicher empfangener Impulsantworten 41, 42,
43, 44, 45, 46, 47 und 48
sowie aller Störimpulse 49, 50 und 51 in einer Tabelle
56 gemäß 4 möglich, die von einem Verarbeitungssystem
87 in der Empfangseinrichtung 16 erstellt und laufend aktualisiert
wird. Die Tabelle 56 enthält folgende Spalten:
- • Spalte 57 mit der Bezeichnung des Senders des empfangenen Impulses,
- • Spalte 58 mit dem Typ des empfangenen Impulses (Nutzsignal,
Echosignal, Störsignal),
- • Spalte 59 mit der gemessenen Empfangszeit des empfangenen Impulses,
- • Spalte 60 mit den vom Operator definierten Fehlertoleranzgrenzen
der Empfangszeit des empfangenen Impulses,
- • Spalte 61 mit dem gemessenen Signalpegel des empfangenen Impulses
in Relation zum Signalpegel des Pilotimpulses
- • Spalte 62 mit den vom Operator definierten Fehlertoleranzgrenzen
des Signalpegels des empfangenen Impulses und
- • Spalte 63 mit einer Aussage über die Koinzidenz zwischen gemessenem
Impuls und Fehlertoleranzbereich des korrespondierenden Referenzimpulses.
In der Tabelle 56 in 4 sind
die entsprechenden Werte der beispielhaften Messung in der grafischen Darstellung
von 3 eingetragen.
Von der Verarbeitungseinheit 57 der Empfangseinrichtung
16 werden für jeden Meßvorgang jeweils diejenigen Impulsantworten identifiziert,
die zeitlich nicht in die Fehlertoleranzbereiche der korrespondierenden Referenzimpulsantworten
fallen.
Wird nur eine einzige Impulsantwort der Messung außerhalb des jeweiligen
Fehlertoleranzbereiches erfaßt, so ist mit hoher Wahrscheinlichkeit der entsprechende
Sender zum Gleichwellennetz 1 nicht synchronisiert. Bei einem derartigen
Synchronitätsfehler handelt es sich um einem Fehler der ersten Synchronitätsfehlerklasse.
Wird von der Verfahrenseinheit 57 demnach nur bei einer gemessenen Impulsantwort
eine Abweichung zum jeweiligen Fehlertoleranzbereich festgestellt, so wird dieser
Synchronitätsfehler der ersten Synchronitätsfehlerklasse zugewiesen und ein korrespondierender
erster Alarm A1 gesetzt.
Werden bei einem Gleichwellennetz mit n Sendern die neben der Pilotimpulsantwort
gemessenen n-1 Impulsantworten bezüglich ihrer Koinzidenz mit den korrespondierenden
Fehlertoleranzbereichen von der Verarbeitungseinheit 57 überwacht und ergeben
sich bei mindestens zwei und gleichzeitig weniger als n-1 dieser Impulsantworten
eine fehlende Koinzidenz, so liegt ein Synchronitätsfehler der zweiten Synchronitätsfehlerklasse
vor. Diese wird von der Verarbeitungseinheit 57 festgestellt und es wird
ein korrespondierender zweiter Alarm A2 gesetzt. Bei einem Synchronitätsfehler der
zweiten Synchronitätsfehlerklasse kann es sich um einen Fehler in einer Sendergruppe,
beispielsweise der ersten Sendergruppe 9 oder der zweiten Sendergruppe
10 der 1, handeln. Anhand der Senderidentifizierung
der gemessenen Impulsantworten der Summenimpulsantwort 52 kann ein derartiger
Synchronitätsfehler eines Sendergruppe identifiziert werden.
Fallen bei einem Gleichwellennetz mit n Sendern alle n-1 Impulsantworten
nicht in die korrespondierenden Fehlertoleranzbereiche, so können die Sender aller
n-1 Impulsantworten zueinander zeitsynchron sein, während der stärkste Sender des
Gleichwellennetzes, dessen Impulsantwort als Pilotimpulsantwort des Gleichwellennetzes
dient, zum Gleichwellennetz zeitasynchron sendet. Dieser Sonderfall wird durch eine
Korrelationsanalyse zwischen den gemessenen n-1 Impulsantworten und den korrespondierenden
n-1 Referenzimpulsantworten identifiziert. Kommt es dabei zu einer Korrelation zwischen
den gemessenen n-1 Impulsantworten und den korrespondierenden n-1 Referenzimpulsantworten,
so liegt dieser Sonderfall eines Synchronitätsfehlers vor, der zu einer Klassifizierung
in die dritte Synchronitätsfehlerklasse und zu einer Auslösung eines dritten Alarms
A3 durch die Verarbeitungseinheit 57 führt.
Die Alarme A1 bis A3 werden gemeinsam mit den entsprechenden gemessenen
Echomustern nach 3 von der Empfangseinrichtung
16 der Zentrale 8 zugeführt, um dort entsprechende Auswertungen
und Analysen zur konkreten Fehlerlokalisierung durchzuführen und darauf aufbauend
entsprechende Abhilfemaßnahmen zur Synchronisierung aller Sender 2,
3, 4, 5, 6 und 7 des Gleichwellennetzes
1 im Bereich des Sender 2, 3, 4, 5,
6 und 7, der Zubringerstrecken 11 und 12 usw.
durchzuführen.
Die Ermittlung der Summenimpulsantwort 65 erfolgt im allgemeinen
durch eine inverse Fourier-Transformation aus der Übertragungsfunktion des Übertragungskanals,
der durch die Summe der Signale aller im Gleichwellennetz 1 beteiligten
Sender 2, 3, 4, 5, 6 und
7 entsteht. Die Anregung der Übertragungskanäle zur Ermittlung der Summenimpulsantwort
65 erfolgt durch sogenannte Pilotträger (scattered pilots), die im Mittel
beispielsweise bei DVB-T in jedem dritten Träger in einem Übertragungsrahmen des
OFDM-modulierten Übertragungssignals angeordnet und einzig durch eine 2-PSK-Modulation
– im Gegensatz zu den QAM-modulierten Nutzdatenträgern – moduliert sind.
Die Summenimpulsantwort 65 weist einen periodischen zeitlichen Verlauf
auf, da das Frequenzspektrum der Summenimpulsantwort 65 nur an den Pilotträgern
im Frequenzbereich periodisch abgetastet vorliegt. Da Pilotträger nur in jedem dritten
Träger vorliegen, ist der Trägerabstand zwischen den Pilotträgern um den Faktor
3 höher als der Trägerabstand &Dgr;fT zwischen jedem einzelnen Träger.
Folglich ist der zulässige Zeitbereich der Summenimpulsantwort &Dgr;tImp
gegenüber dem Nutzintervall &Dgr;tNutz eines OFDM-modulierten Übertragungssignals
um einen Faktor 3 geringer (&Dgr;tImp = &Dgr;tNutz/3 = 1/(3·&Dgr;fT)).
Der zulässige Zeitbereich der Summenimpulsantwort &Dgr;tImp kann bei
alternativen Verfahren zur Ermittlung der Summenimpulsantwort 65 andere
Werte annehmen (bei Ermittlung der Summenimpulsantwort 65 mittels inverser
Fourier-Transformation aus den FIR- und IIR-Filterkoeffizienten
eines in der Empfangseinrichtung 16 integrierten Entzerrers ergibt sich
der zulässige Zeitbereich &Dgr;tImp aus der Filterlänge der FIR- und
IIR-Filter). Um aufgrund von Laufzeitunterschieden Intersymbolinterferenzen zu vermeiden,
wird ein Schutzintervall &Dgr;tG definiert, das dem Nutzintervall &Dgr;tNutz
gemäß 5 vorausgeht und in dem keine Auswertung des
Überlagerungssignals durch die Empfangseinrichtungen 16 erfolgt.
Das Zeitfenster &Dgr;FFT der diskreten Fourier-Transformation zur
Bestimmung der diskreten Summenimpulsantwort 65 entspricht der Dauer des
Nutzintervalls &Dgr;tNutz eines OFDM-modulierten Übertragungssignals.
Aufgrund unterschiedlicher Positionierung des Zeitfensters &Dgr;FFT der diskreten
Fourier-Transformation innerhalb der gesamten Symbollänge &Dgr;tS eines
OFDM-modulierten Übertragungssignals (&Dgr;tS = &Dgr;tG +
&Dgr;tNutz) kann es zu unterschiedlichen Relativpositionen zwischen dem
zulässigen Zeitbereich der Summenimpulsantwort &Dgr;tImp und dem Schutzintervall
&Dgr;tG kommen Im Extremfall I (&Dgr;FFT = &Dgr;FFTI)deckt
das Zeitfenster &Dgr;FFT den Beginn der gesamten Symbollänge &Dgr;tS
ab, während das Schutzintervall &Dgr;tG das Ende der gesamten Symbollänge
&Dgr;ts abdeckt. In diesem Fall führen Vorechos, in 5
beispielsweise die Impulsantwort 66, nicht zu Intersymbolinterferenzen,
da die Impulsantwort 66 als Vorecho erkannt wurde und sich im Schutzintervall
&Dgr;tG befindet. Werden folglich in der Summenimpulsantwort
65 Impulsantworten erwartet, die Vorechos bezüglich der leistungsstärksten
Impulsantwort (bei 0 dB, 0 &mgr;s) darstellen, so wird die Positionierung des Zeitfensters
&Dgr;FFT wie im Extremfall I gewählt.
Im Normalfall (Fall II: &Dgr;FFT = &Dgr;FFTII) deckt das
Zeitfenster &Dgr;FFT das Ende der Symbollänge &Dgr;tS ab, während das
Schutzintervall &Dgr;tG den Beginn der Symbollänge &Dgr;tS
abdeckt. Nachechos, in 5 beispielsweise die Impulsantwort
67, führen nicht zu Intersymbolinterferenzen, da die Impulsantwort
67 sich im Schutzintervall &Dgr;tG befindet. Werden folglich
in der Summenimpulsantwort 65 Impulsantworten erwartet, die Nachechos bezüglich
der leistungsstärksten Impulsantwort (bei 0 dB, 0 &mgr;s) darstellen, so wird die
Positionierung des Zeitfensters &Dgr;FFT wie im Fall II gewählt.
Wird folglich bei einem gesetzten Fehlertoleranzbereich im Vorechobereich,
beispielsweise Fehlertoleranzbereiche 31 und 32 in 3,
von der Empfangseinrichtungen 16 eine korrespondierende Impulsantwort,
beispielsweise Impulsantwort 41 und 42 in 3,
nicht registriert, weil entweder der entsprechende Signalpegel zu schwach ist oder
gar nicht vorhanden ist, so werden durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung
der Zeitsynchronität von Sendern in einem Gleichwellennetz zusätzlich zu den Fehlertoleranzbereichen
31 bzw. 32 entsprechende Fehlertoleranzbereiche zu Zeitpunkten
gesetzt, die exakt um die Periodenlänge der Summenimpulsantwort 65 (= &Dgr;tImp)
gegenüber den Vorecho-Zeitpunkten zeitlich nach vorne verschoben sind und im zulässigen
Zeitbereich der Summenimpulsantwort &Dgr;tImp als Fehlertoleranzbereiche
fungieren. Auf diese Weise können die bei Wahl des Zeitfensters &Dgr;FFT entsprechend
der Extremposition &Dgr;FFTII im zulässigen Zeitbereich der Summenimpulsantwort
&Dgr;tImp zu liegen kommenden Echos, die aufgrund der Periodizität der
Summenimpulsantwort 65 den außerhalb des zulässigen Zeitbereich &Dgr;tImp
der Summenimpulsantwort 65 liegenden Vorechos entsprechen, von der Empfangseinrichtung
16 sicher und eindeutig identifiziert werden.
Falls ein aufgebautes Gleichwellennetz 1 noch nicht abgeglichen
ist, kann es aufgrund der Periodizität der Summenimpulsantwort 65 zu Fehlinterpretationen
der zeitlichen Lage der außerhalb des zulässigen Zeitbereichs &Dgr;tImp
liegenden Impulsantwort 69 kommen. Eine außerhalb des zulässigen Zeitbereichs
liegende Impulsantwort 69 wird aufgrund der Periodizität der Summenimpulsantwort
in den zulässigen Zeitbereich &Dgr;tImp als Impulsantwort
69' oder 69'' wiederholt. Da diese wiederholten Impulsantworten
69' und 69'' innerhalb des Intersymbol-Interferenz-freien Zeitbereichs
&Dgr;tG liegen, wird die Verzögerung dieser Impulsantwort fälschlich
als unbedeutend interpretiert, obwohl die ursächliche Impulsantwort 69
zu einer Intersymbol-Interferenz führt.
Diese unerwünschte Intersymbol-Interferenz kann beseitigt bzw. erkannt
werden durch zeitliche Verschiebung des Übertragungssignals des Senders, der zu
der Impulsantwort 69 führt. Die zeitliche Verschiebung wird dabei so groß
gewählt, dass die Impulsantwort in den Zeitbereich des Schutzintervalls &Dgr;tG
fällt. Die Verzögerung des Übertragungssignals in den Bereich außerhalb des zulässigen
Zeitbereichs &Dgr;tImp der Summenimpulsantwort 65 bewirkt, wie
in 68 dargestellt, in der Messung der Impulsantwort eine Reduzierung
des Signalpegels der in den zulässigen Zeitbereich &Dgr;tImp gefalteten
Impulsantwort 69''. Liegt eine Zeitverschiebung der Impulsantwort 69 um
zwei Perioden vor, so reduziert sich der Signalpegel der zeitlich in den zulässigen
Zeitbereichs &Dgr;tImp der Summenimpulsantwort 65 verschobenen
Impulsantwort 69''' zusätzlich.
Eine Falsch-Interpretation der zeitlichen Verzögerung einer Impulsantwort
kann auch an dem Modulationsfehlerverhältnis MER (modulation error rate = 20·log
mittlerer Betrag der Symbolamplitude/mittlerer Betrag der Fehleramplitude)) erkannt
werden. Liegt die Verzögerung einer Impulsantwort innerhalb des Schutzintervalls
&Dgr;tG, kann diese durch die Kanalschätzung ausgeglichen werden und
das Modulationsfehlerverhältnis hat entsprechend der sonstigen Signalqualität einen
hohen Wert. Liegt hingegen die Verzögerung der Impulsantwort außerhalb
des Schutzintervalls, verschlechtert sich das Modulationsfehlerverhältnis.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Es eignet sich nicht nur für OFDM-modulierte Mehrträgerverfahren, wie DAB und DVB-T,
sondern auch für Einträgerverfahren., z.B. für das VSB (Vestigial Side Band)-Verfahren
des ATSC-Standards, das in Nordamerika zur digitalen Fernsehübertragung eingesetzt
wird. Außerdem sind sämtliche oben beschriebene Merkmale beliebig miteinander kombinierbar.
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| Anspruch[de] |
- Verfahren zur Überwachung der Zeitsynchronität von insgesamt n Sendern
(2, 3, 4, 5, 6, 7,
8) in einem Gleichwellennetz (1), indem eine Referenzsummenimpulsantwort
(30) der zu den n Sendern (2, 3, 4,
5, 6, 7, 8) des Gleichwellennetzes (1)
gehörigen Übertragungskanäle mit einer gemessenen Summenimpulsantwort (52)
der zu den n Sendern (2, 3, 4, 5,
6, 7, 8) des Gleichwellennetzes (1) gehörigen
Übertragungskanäle verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine
Festlegung einer Referenzimpulsantwort (20) in der Referenzsummenimpulsantwort
(30) zur Pilotimpulsantwort (29) und eine Referenzierung der übrigen
Referenzimpulsantworten (21, 22, 23, 24,
25, 26, 27, 28) zur Pilotimpulsantwort (29)
eine Klassifizierung aller im Gleichwellennetz (1) auftretenden Synchronitätsfehler
in mehrere Synchronitätsfehlerklassen durchgeführt wird.
- Verfahren zur Überwachung der Zeitsynchronität nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Pilotimpulsantwort (29) die Referenzimpulsantwort
(20) in der Referenzsummenimpulsantwort (30) mit dem höchsten
Signalpegel ist.
- Verfahren zur Überwachung der Zeitsynchronität nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Pilotimpulsantwort (29) der Referenzpegel 0 dB
zugewiesen wird.
- Verfahren zur Überwachung der Zeitsynchronität nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Ermittlung von möglichen Synchronitätsfehlern zwischen den
Sendern (2, 3, 4, 5, 6, 7,
8) des Gleichwellennetzes (1) die gemessene Summenimpulsantwort
(52) soweit zeitlich verschoben wird, bis die Impulsantwort (54)
der gemessenen Summenimpulsantwort (52) mit dem höchsten Signalpegel zeitsynchron
zur Pilotimpulsantwort (29) der Referenzsummenimpulsantwort (30)
ist.
- Verfahren zur Überwachung der Zeitsynchronität nach einem der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Referenzimpulsantwort (21,
22, 23, 24, 25, 26, 27,
28) in der Referenzsummenimpulsantwort (30) außer der Pilotimpulsantwort
(29) ein Fehlertoleranzbereich (31, 32, 33,
34, 35, 36, 37, 38), bestehend aus
einem Fehlertoleranzband (33) in der Dimension der Zeit und/oder einem
Fehlertoleranzband (40) in der Dimension des Signalpegels, definiert wird.
- Verfahren zur Überwachung der Zeitsynchronität nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß entschieden wird, daß mindestens ein Synchronitätsfehler der
Sender (2, 3, 4, 5, 6, 7,
8) im Gleichwellennetz (1) vorliegt, sobald mindestens eine Impulsantwort
(41, 42, 43, 44, 45, 46,
47, 48) der gemessenen Summenimpulsantwort (52) außerhalb
des Fehlertoleranzbereiches (31, 32, 33, 34,
35, 36, 37, 38) der korrespondierenden Referenzimpulsantwort
(21, 22, 23, 24, 25, 26,
27, 28) der Referenzsummenimpulsantwort (30) liegt.
- Verfahren zur Überwachung der Zeitsynchronität nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß entschieden wird, daß ein Synchronitätsfehler einer ersten Synchronitätsfehlerklasse
vorliegt, wenn genau eine Impulsantwort (41, 42, 43,
44, 45, 46, 47, 48) der gemessenen
Summenimpulsantwort (52) außerhalb des Fehlertoleranzbereiches (31,
32, 33, 34, 35, 36, 37,
38) der korrespondierenden Referenzimpulsantwort (21,
22, 23, 24, 25, 26, 27,
28) der Referenzsummenimpulsantwort (30) liegt.
- Verfahren zur Überwachung der Zeitsynchronität nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß entschieden wird, daß ein Synchronitätsfehler einer zweiten
Synchronitätsfehlerklasse vorliegt, wenn mindestens zwei und gleichzeitig weniger
als n-1 der insgesamt n Impulsantworten (41, 42, 43,
44, 45, 46, 47, 48) der gemessenen
Summenimpulsantwort (52) außerhalb des Fehlertoleranzbereiches (31,
32, 33, 34, 35, 36, 37,
38) der korrespondierenden Referenzimpulsantwort (21,
22, 23, 24, 25, 26, 27,
28) der Referenzsummenimpulsantwort (30) liegen.
- Verfahren zur Überwachung der Zeitsynchronität nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß entschieden wird, daß ein Synchronitätsfehler einer dritten
Synchronitätsfehlerklasse vorliegt, wenn genau n-1 der insgesamt n Impulsantworten
(41, 42, 43, 44, 45, 46,
47, 48) der gemessenen Summenimpulsantwort (52) außerhalb
des Fehlertoleranzbereiches (31, 32, 33, 34,
35, 36, 37, 38) der korrespondierenden Referenzimpulsantwort
(21, 22, 23, 24, 25, 26,
27, 28) der Referenzsummenimpulsantwort (30) liegen und
eine positive Korrelation zwischen den n-1 Referenzimpulsantworten (21,
22, 23, 24, 25, 26, 27,
28) und den n-1 gemessenen Impulsantworten (41, 42,
43, 44, 45, 46, 47, 48) nachgewiesen
wird.
- Verfahren zur Überwachung der Zeitsynchronität nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß bei Auftreten eines Synchronitätsfehlers ein
der jeweiligen Synchronitätsfehlerklasse entsprechende Alarm (A1, A2, A3) ausgelöst
wird.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen
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